Новый метод улучшит строительство ледовых дорог и переправ

Новое исследование показало, что измерение времени прохождения радиолокационного импульса от спутника до поверхности воды и обратно позволяет определить толщину речного льда и сроки, когда по ледовым дорогам и переправам в арктических регионах можно безопасно перемещаться.

Многие северные сообщества в Канаде зависят от сети ледовых дорог, построенных на замерзших озерах и реках, для транспортировки грузов и обеспечения продовольственной безопасности. Однако устойчивость этих дорог находится под угрозой из-за потепления климата, которое приводит к сокращению ледового сезона и уменьшению толщины льда.

Исследователи из Университета Ватерлоо использовали метод радиолокационной альтиметрии. Этот метод также помогает понять, как замерзшие реки улучшают взаимосвязь и снабжение различных городов в ледовых условиях. Речной лед является важным компонентом экосистемы планеты, играет ключевую роль в функционировании водной системы и влияет на работу гидроэлектростанций, а также на строительство и навигацию.

«Многие удаленные поселки, которые летом связаны с центрами снабжения только дорогостоящим авиа- или водным транспортом, могут напрямую получать доступ к основным сухопутным транспортным артериям, построенным на мерзлом грунте и льду озер или рек», — пояснил Клод Дюге, профессор географии и экологического менеджмента в Ватерлоо. «Ценность ледовых дорог наиболее высока для ледовых регионов, где строительство постоянных мостов ограничено наличием вечной мерзлоты и ее дестабилизацией».

Для разработки и проверки алгоритмов определения фенологических дат состояния речного льда и его толщины исследователи использовали данные двух альтиметрических спутниковых миссий, Jason-2 и Jason-3. Работа проводилась на территории, охватывающей нижнее течение реки Обь в Сибири, Россия.

Сравнивая даты начала таяния, полученные методом альтиметрии, с данными о ледовой обстановке, предоставленными гидрологическими постами, исследователи обнаружили, что их алгоритм точно определяет начало термической деградации льда.

Исследование показывает, что на точность определения толщины речного льда в арктических регионах с помощью радиолокационного эха могут влиять различные факторы. «Одним из основных преимуществ спутниковой альтиметрии по сравнению с радиолокацией с синтезированной апертурой является относительная легкость обработки измерений на больших пространствах, например, в масштабах полушария», — отметил Дюге.

Разработанный алгоритм для определения фенологических дат состояния льда может быть применен к другим рекам, озерам и болотам, поскольку он не зависит от наличия наземных наблюдений. Исследование показало, что полученные эмпирические зависимости между полевыми данными и спутниковыми измерениями обратного рассеяния схожи для разных участков рек, особенно для протяженных речных плесов.

Исследование было недавно опубликовано в международном научном журнале The Cryosphere Европейского союза наук о Земле.