Физические основы аэрокосмических методов микроволнового зондирования почвенных и напочвенных покровов

• Объект исследования: комплексная диэлектрическая проницаемость (КДП) почв, фазовые переходы почвенной влаги, радиотепловое излучение и радарное рассеяние тундровых и сельскохозяйственных почв. • Цель проекта разработка физических основ новых методов диэлектрической спектроскопии, создание новых диэлектрических моделей талых и мерзлых почв, развитие моделей радиотеплового излучения и радарного рассеяния почвенными покровами, разработка новых алгоритмов обработки спутниковых данных для определения влажности, температуры, талого/мёрзлого состояния почв сезонно-талого слоя (СТС). • Методы исследования: Методы диэлектрической спектроскопии использовались для исследования диэлектрических свойств и фазовых переходов почвенной воды; отражательные, рассеивающие и излучательные свойства почв исследовались теоретически и на основе радарных Sentinel-1 и радиометрических данных GCOM-W1, SMAP. • Результаты и их новизна. Создана одночастотная диэлектрическая модель (435МГц), талых и мерзлых лесостепных и лесотундровых почв с высоким содержанием органического вещества. Впервые для почв лесной подстилки Красноярской лесостепи оценена температурная зависимость предельного содержания связанной воды диэлектрическим методом. Впервые измерены значения КДП гумусового горизонта почв типичных для таёжных лесов и лесостепей Красноярского края. Теоретически исследованы процессы взаимодействия сверхширокополосного электромагнитного излучения (10МГц- 10ГГц) с почвами слоистых сред СТС в процессе замерзания и оттаивания. На основе нейронной сети, выступающей в роли универсальной регрессионной модели между сечением обратного радарного рассеяния и абсолютной величиной коэффициента отражения, с использованием физической модели КДП почв, предложен дистанционный радарный спутниковый (Sentinel-1) метод измерения влажности талых почв. Разработан новый широкополосный метод идентификации талого/мёрзлого состояния поверхности тундровых почв на основе измерения градиента спектральных плотностей отражательной способности подстилающей поверхности в диапазоне частот от 1,4ГГц до 36,5ГГц спутниками SMAP и GCOM-W1.