Для исследования снежного покрова успешно применяется микроволновое дистанционное зондирование. Дистанционные методы позволяют проводить объективные, безопасные и непрерывные наблюдения снежного покрова в различных пространственных масштабах (Eckerstorfer et al., 2016; Tsai et al., 2019). Наиболее информативными для решения задачи дистанционного зондирования снежного покрова стали диапазоны сантиметровых и миллиметровых волн, так как длина волны излучения оказывается сравнимой либо с размером частиц, либо с неоднородностями их концентрации (Boyarskii, Tikhonov, 2000; Голунов и др., 2017, 2019; Tedesco, 2015).
В докладе рассмотрены результаты наземного эксперимента по определению частотных и угловых зависимостей радиояркостной температуры снежного покрова в микроволновом диапазоне. Радиометрический полигон находился в районе Крестового перевала Военно-Грузинской дороги на высоте 2297 м над уровнем моря. Исследование излучательных характеристик снежной среды проводилось с помощью многочастотного микроволнового измерительного комплекса (Эткин и др., 1987). Используемый аппаратурный комплекс позволял проводить измерения радиояркостной температуры снежного покрова в четырёх диапазонах длин волн. Комплекс радиометров размещался на высоте 5 м над землёй на поворотном устройстве, позволяющем в ходе эксперимента изменять угол места и азимутальный угол. Программа измерений включала ежедневное определение радиояркостной температуры снежного покрова под различными углами визирования. Одновременно велись снегомерные наблюдения в контрольных шурфах в непосредственной близости к радиометрической площадке. Гляциологические контактные измерения параметров снега в шурфе проводились одновременно с радиометрическими измерениями и включали исследование стратиграфии снежного покрова. Образцы снега отбирались из однородных слоёв естественного снежного покрова и проводилось послойное определение плотности, температуры и влажности. Для всех образцов исследовались параметры структуры снега: средний диаметр зёрен, дисперсия распределения зёрен по размерам.
При анализе результатов измерений во всех диапазонах выяснилось, что наиболее информативным для контроля метаморфизма глубинных слоев снежного покрова оказался диапазон 8 см, поэтому в докладе будут рассмотрены данные только в этом диапазоне. Угловой спектр радиояркостной температуры на частоте 3,75 ГГц сопоставлен с метеорологическими данными и изменениями стратиграфии снежного покрова в течение сезона. Проведённые исследования позволили установить прямую зависимость формы углового спектра радиояркостной температуры на частоте 3,75 ГГц и вертикальной поляризации принимаемого сигнала от появления глубинной изморози в толще снежного покрова.
Отмечено, что возникающая на стадии конструктивного метаморфизма структура приземного слоя снежного покрова оказывает существенное влияние на распространение электромагнитного излучения длинноволновой части СВЧ-диапазона. Появление слоя глубинной изморози, состоящего из вертикальных сростков ледяных кристаллов, приводит к сглаживанию зависимости радиояркостной температуры от угла визирования.
Известно, что текстура снежной толщи - важный фактор определения степени лавинной опасности. Исследования линий отрыва снежных лавин смешанного генезиса, которые велись на Сахалине с декабря по апрель 1978-2010 гг. (Казаков Н.А., 2009), показали, что снежный пласт обрушивается по слоям, имеющим волокнистую или столбчатую текстуру. Лавины перекристаллизации снежной толщи на юге о. Сахалин составляют около 31% их общего числа. Большая часть этих лавин также сходит по слоям с волокнистой текстурой. Объясняется это тем, что снежные слои с такой текстурой имеют относительно невысокие прочностные характеристики. Поэтому изучение динамики развития текстуры снежной толщи - важная проблема прогноза лавинной опасности. Таким образом, на основе обнаруженного влияния глубинной изморози на угловые зависимости радиояркостной температуры на частоте 3,75 ГГц и вертикальной поляризации принимаемого сигнала возможно создание методики дистанционного локального контроля состояния глубинных слоёв снежного покрова для прогнозирования лавинной опасности в горах.
Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ № 18–05–00427-a, 18–05–00440-a, темы «Мониторинг» гос. регистрация № 01.20.0.2.00164.