КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 25-27-20020
НазваниеРазработка методов дистанционного мониторинга солончаков как индикаторов гидрологических изменений территории (на примере Алтайского края)
Руководитель Романов Андрей Николаевич, Доктор технических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт водных и экологических проблем Сибирского отделения Российской академии наук , Алтайский край
Конкурс №100 - Конкурс 2025 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» (региональный конкурс)
Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-711 - Геоэкология и природопользование
Ключевые слова солончак, солёные и горько-солёные озера, температура, солёность, влажность, гидрологические изменения, дистанционный мониторинг.
Код ГРНТИ29.35.19
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Ожидаемые результаты
1. Экспериментально изученные закономерности и особенности поведения физических характеристик солончаков с разным составом солей.
2. Выявленная сезонная и годовая динамика физических характеристик солончаков (температуры, влажности, солёности), а также площади солончака, позволяющая определить наиболее информативные периоды гидрологических изменений в течение всего года.
3. Экспериментально подтверждённые и научно обоснованные индикаторы гидрологических изменений территории, которые могут быть использованы для мониторинга происходящих гидрологических изменений и прогнозирования опасных гидрологических явлений.
4. Разработанная методика оценки гидрологических изменений территории на основе дистанционного мониторинга солончаков как индикаторов гидрололгических изменений, адаптированная к условиям Алтайского края.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В качестве основных объектов исследования были выбраны солончаки, прилегающие к гиперсолёным озерам Кулундинской равнины (Алтайский край), расположенные поблизости от населённых пунктов. Иссушённая поверхность солончаков с отложенными на поверхности мелкодисперсными токсичными солями, раздуваемыми ветром, представляет реальную угрозу здоровью проживающего поблизости населения, а также наносит урон сельскому хозяйству в тех случаях, когда солончаки распахиваются и засеиваются сельскохозяйственными культурами. Осуществлено обследование трех запланированных солончаков, прилегающих к гиперсолёным озёрам Мормышанское (хлоридно-сульфатное), Петухово (содовое), Большое Яровое (хлоридно-сульфатное), и двух дополнительных (система солончаков и озёр Танатар, солончаки озера Кучук).
Установлено, что в тёплый сезон площади солончаков изменяются в результате усыхания гиперсолёных озер, к которым они прилегают. Возникает необходимость совместного изучения солончака и гиперсолёного озера как единой гидрологической системы. Исследована суточная динамика массовой и объёмной влажности, плотности влажного и сухого солончакового грунта в слое 0-5 см, термодинамической температуры, электропроводности поровой влаги, электропроводности почвы, действительной и мнимой частей комплексной диэлектрической проницаемости солончакового грунта (на частоте 50 МГц). Из экспериментальных данных следует, что физические и диэлектрические характеристики солончакового грунта с содовым и хлоридно-сульфатным типами засоления претерпевают значительные изменения в течение суток.
Для солончаков с содовым и хлоридно-сульфатным типами засоления установлены зависимости электропроводности поровой воды, действительной и мнимой частей комплексной диэлектрической проницаемости (на частоте 50 МГц) от термодинамической температуры в диапазонах от -12 до -8 и от +12 до +30 градусов Цельсия.
На основе спутниковых данных оптического диапазона сделан вывод о том, что в течение последних лет заметных изменений площадей солончаков не происходит. Наблюдаемые сезонные изменения площади солончаков, в основном, вызваны погодными условиями, влияющими на общую увлажнённость территории и, в первую очередь, на усыхание озёр, появление осушенных участков дна, отложение солей. Для более корректной обработки спутниковых данных возникает необходимость уточнения методики дистанционной оценки площади солончака, прилегающего к сезонно-усыхающему гиперсолёному озеру (наличие солончаковой растительности или солевой корки).
Спутниковые данные микроволнового диапазона, выраженные в радиояркостных температурах подстилающей поверхности, получали со спутника SMOS (Soil Moisture Ocean Salinity) на тестовые участки. Использовали продукт L1C, находящийся в открытом доступе в сети Internet. Для валидации спутниковых данных проводили подспутниковые измерения фиизических характеристик подстилающей поверхности (для водной поверхности определяли температуру и солёность воды), для незасолённой почвы определяли температуру и объёмную влажность, для солончаков определяли температуру, влажность, массовую концентрацию солей и ионный состав.
Попадание солончаковых почв с высоким содержанием минеральных солей в пиксель SMOS существенным образом осложняет валидацию спутниковых данных. Это связано с высоковариативной сезонной и суточной изменчивостью физических и диэлектрических характеристик засолённых почв, особенно солончаков и усыхающих гиперсолёных озёр. Валидация спутниковых данных может быть осуществлена на основе подспутниковых измерений температурных и влажностных параметров подстилающей поверхности в часы, близкие к пролёту спутника над исследуемой территорий. Осуществляется накопление данных спутника SMOS с марта 2025 года. Сравнительный анализ спутниковых данных в летний и зимний периоды позволит выявить особенности микроволнового излучения, территорий, включающих в себя участки солончаков разной площади.
Оценивается возможность определения радиоизлучательных характеристик солёной воды по известному ионному составу, что может быть использовано для валидации спутниковых данных микроволнового диапазона и повышения точности дистанционной оценки солёности водоема.
На основе результатов экспериментальных и теоретических исследований показана возможность изменения коэффициента излучения и радиояркостной температуры солончака, поверхность которого при высыхании представляет собой солевую корку. Перепад радиояркостных температур, достигающий 100 К в течение одного дня, может быть обнаружен при дистанционном микроволновом зондировании подстилающей поверхности. Предложен алгоритм дистанционного микроволнового мониторинга солончаков по их радиоизлучательным параметрам. Разработан дистанционный микроволновый индикатор обводнённости солончака, который может быть использован для обнаружения солончаков путём дистанционного микроволнового мониторинга с беспилотных летательных аппаратов, малой авиации, спутников.
Публикации
1.
Романов А.Н.
Дистанционный микроволновый индикатор обводнённости солончака
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, № 4. Т. 22. С. 302-314 (год публикации - 2025)
10.21046/2070-7401-2025-22-4-302-314