Технология NASA позволяет ученым "видеть" воду в снегу сквозь деревья

Ученые NASA (Национальное управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США) тестируют технологию, которая позволит точнее измерять с орбитального спутника количество воды, запасенной в снежном покрове.

Тающий снег является основным источником воды для сельского хозяйства и энергетики на западе США. Однако потепление зим из-за изменения климата привело к сокращению сезонных снежных запасов в Скалистых горах и горах Сьерра-Невада. Это, в свою очередь, влияет на объем воды, поступающей в реки для орошения сельхозугодий и работы гидротурбин.

«Если убрать сезонный снежный покров, можно, по сути, забыть обо всех сельскохозяйственных продуктах, которые мы выращиваем в Калифорнии и которые кормят значительную часть страны», — заявил Батухан Османоглу, исследователь из Центра космических полетов имени Годдарда NASA. Он является главным исследователем проекта SWESARR (Snow Water Equivalent Synthetic Aperture Radar and Radiometer) — прибора, созданного для дистанционного измерения объема воды в сезонных снежниках.

Его команда установила прибор на самолет Twin Otter и совершила полеты в 2020 и 2023 годах, в то время как коллеги проводили измерения снега на земле. Следующие полеты запланированы на октябрь, когда снежный покров минимален. «Мы увидели максимальный сигнал от снега, теперь нас интересует минимальный. Наблюдение обоих условий позволит нам улучшить алгоритмы», — пояснил Османоглу.

Определить количество воды в заданном объеме снега непросто, так как его плотность может сильно варьироваться. Прибор SWESARR комбинирует две технологии для повышения точности: активный радар, посылающий и измеряющий отраженные от земли сигналы, и пассивный радиометр, улавливающий естественное микроволновое излучение самого снега. Комбинация методов позволяет измерять более широкий диапазон значений и взаимно подтверждать данные.

Обе технологии имеют ограничения. Радиометры хорошо измеряют снег малой и средней глубины, но их сигналу мешает лесная растительность. Радар обладает более высоким разрешением и проникает глубже, но его волны отражаются от ветвей деревьев. Для решения этих проблем команда использует четыре компьютерные модели, чтобы симулировать ландшафты с лесом и снегом и понять, какие сигналы должен получать SWESARR.

Прибор хорошо показал себя в испытательных полетах. Следующим шагом, по словам Османоглу, является улучшение алгоритмов измерений, что приблизит конечную цель — размещение подобного инструмента на спутнике для глобальной оценки водных запасов в снежном покрове планеты.