Новый метод измерения снега и влажности почвы с помощью GPS может принести пользу метеорологам и фермерам

Исследовательская группа под руководством Университета Колорадо в Боулдере разработала новый метод использования стандартных сигналов GPS-спутников для измерения глубины снежного покрова, а также влажности почвы и растительности. Эта техника может быть полезна метеорологам, специалистам по водным ресурсам, климатологам и фермерам.

Метод основан на анализе интерференционных картин, которые возникают при комбинации сигналов GPS, приходящих на антенну напрямую со спутника, и сигналов, отражённых от земли (так называемых multipath-сигналов). Ранее такие «запоздалые» отражённые сигналы считались помехой и игнорировались. В ходе демонстрации команда смогла сопоставить изменения в этих сигналах с глубиной снега, используя данные, собранные на полевой площадке в Маршалле, штат Колорадо, после двух крупных снегопадов в марте-апреле 2009 года. Исследование снежного покрова, опубликованное в сентябрьском номере Geophysical Research Letters, стало развитием проекта по измерению влажности почвы с помощью GPS-приёмников, финансируемого Национальным научным фондом (NSF).

Группа профессора Кристин Ларсон первой применила стандартные GPS-приёмники, созданные для геодезии и измерения тектонических движений, для оценки снежного покрова, влажности почвы и растительности. Учёные надеются применить эту технику к данным, собранным с существующей сети из более чем 1000 GPS-приёмников на западе США, известной как Plate Boundary Observatory (часть научной программы Earthscope NSF). Это позволит получить относительно недорогой и точный метод мониторинга, полезный для климатического моделирования и сельского хозяйства.

«Используя сеть Plate Boundary Observatory для двойной цели, мы надеемся, что это будет относительно недорогой и точный метод, который может принести пользу климатологам, исследователям атмосферы и фермерам по всему Западу», — сказала Ларсон.

Текущие исследования команды, проводимые в сотрудничестве с Munson Farms в Боулдере, направлены на анализ того, как GPS-сигналы, проходящие через люцерну, кукурузу и траву, коррелируют с количеством воды в растительности. По словам владельца фермы Боба Мансона, бывшего инженера по антеннам, эта система позволяет видеть ситуацию на всём поле, в отличие от отдельных датчиков влажности, которые могут измерять лишь небольшие участки.

«Дефицит воды станет проблемой для западной части США в грядущем столетии. Наличие улучшенных наблюдений за водой во всех её фазах станет важным шагом по мере того, как мы отслеживаем изменения в окружающей среде», — отметил соавтор исследования Джон Браун. Все усилия команды, как подчеркнула Кристин Ларсон, вращаются вокруг круговорота воды: «Мы хотим знать, находится ли вода в земле, в снегу или в растительности, и сколько её испаряется в атмосферу, поскольку в конечном итоге она вернётся на поверхность Земли с осадками».