Диэлектрическая спектроскопия талых и мерзлых почв и надпочвенных покровов в МГц и ГГц диапазоне частот и изучение закономерностей радиотеплового излучения, отражения и рассеяния электромагнитных волн от поверхности Земли с учетом состава и температурно-влажностного режима подповерхностной слоистой структуры снег-растительность-почва с целью разработки информационных технологий дистанционного зондирования Земли для арктической тундры

Объекты исследования: фазовые переходы почвенной влаги в почвогрунтах, радиотепловое излучение и радарное рассеяние арктических почвогрунтов, новые методы рефлектометрии на основе использования сигналов ЕЛОНАСС и GPS. Исполнители проекта: лаборатория радиофизики дистанционного зондирования ИФ СО РАН. Цели: создание физически обоснованных диэлектрических моделей талых и мерзлых почв в сверхширокой полосе частот, моделей радиотеплового излучения и радарного рассеяния тундрового почвенного покрова, алгоритмов обработки данных спутникового зондирования для определения влажности и температуры арктических почв, а также разработка новых методов рефлектометрических измерений геофизических параметров почвогрунтов. Методы диэлектрической спектроскопии использовали для измерения в лабораторных условиях комплексной диэлектрической проницаемости (КДП) почвогрунтов, исследования фазовых переходов почвенной воды; отражательные и рассеивающие свойства подстилающей поверхности исследовали на основе данных дистанционного зондирования спутников ALOS\PALSAR, GCOM-W1 и ЕЛОНАСС, GPS. Впервые в сверхширокой полосе частот 50МГц - 15ЕЕц созданы диэлектрические модели минеральных и органических тундровых почв, входными параметрами которых выступают: содержание глинистой фракции и органического вещества, плотность сухого сложения, влажность, температура почвы, частота электромагнитного поля. Созданные модели могут быть рекомендованы к практическому использованию в алгоритмах дистанционного зондирования влажности и температуры почвенного покрова с использованием данных космического радиометрического и радарного зондирования. Установлена температурная зависимость коэффициента обратного радарного рассеяния (1,26ЕЕц, спутник ALOS) тундровых почв, которая может быть описана температурными изменениями диэлектрической проницаемости почв с высоким содержанием органического вещества, почвенная влага в которых испытывает фазовые переходы. На основе данных радиометра AMSR2 (GCOM-W1) предложен полуэмпирический метод измерения температуры поверхности тундровой почвы со среднеквадратическим отклонением 3,0К и коэффициентом детерминации 0,83. В ходе полевого эксперимента с использованием поляриметрического рефлектометра сигналов ГЛОНАСС и GPS показано, что глубина зондирования влажности почвы сельскохозяйственного поля не превышает 2,5 см, при среднеквадратической ошибке измерения влажности менее 0,04 см³/см³.