©Боярская Е.А., 2012

УДК 502.521 ББК 20.18

ТРУДЫ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ИНДЕКСА АРИДНОСТИ

Е.А. Боярская

Актуальность исследования обусловлена тем, что в последние десятилетия довольно ярко проявляется тенденция к иссушению (аридизации) климата в некоторых регионах Земли. Степень сухости климата на той или иной территории принято определять с помощью специальных расчетных индексов, таких как индекс аридности. Исследование климатических показателей при помощи дистанционных методов приобретает все большую актуальность в связи с развитием и совершенствованием средств спутникового мониторинга.

Целью работы является получение величин индекса аридности при помощи дистанционных методов для выделенной территории за определенный промежуток времени. В задачи исследования входит следующее: раскрытие понятия индекса аридности, определение показателей для его расчета; раскрытие значения дистанционных методов в исследовании данных параметров; обзор средств дистанционного зондирования интересующих нас показателей; изучение форматов хранения данных дистанционного зондирования и программных продуктов для работы с ними; осуществление расчета индекса аридности в рамках выбранной территории за определенный промежуток времени.

Новизна исследования обусловлена выбором способа расчета индекса ариднос-ти и обработки спутниковых данных, а также выбором территории Астраханской области, для которой он произведен. Достоверность предложенных методов и решений основана на строгих математических доказательствах в ходе проверки, а также сравнениями результатов расчета индекса аридности с климатической нормой.

Практическая и научная значимость работы обусловлена тем, что индекс аридности характеризует климатические предпосылки развития опустынивания, и по его величине производится выделение зон аридного климата. По долгосрочной динамике индекса можно судить об усилении или ослабевании процессов иссушения климата в том или ином регионе.

Положения, выносимые на защиту:

1. Предложенный метод обработки спутниковых данных для расчета индекса арид-ности может быть использован для различных территорий.

2. Выбор тематических продуктов MODIS, обусловленный сравнительным анализом различных продуктов спутниковых данных.

3. Результаты расчета индекса аридно-сти для Астраханской области за пять лет и вывод об усилении процесса аридизации в данный промежуток времени.

Работа состоит из трех глав (разделов) с введением и заключением. В первом разделе рассматриваются понятие и методы расчета индекса аридности, дается характеристика методов дистанционного зондирования. Во втором разделе проводится сравнение спутниковых систем и их продуктов, необходимых для расчета индекса аридности. В третьем разделе приводятся и анализируются результаты расчета индекса аридности на примере Астраханской области.

В данной работе был произведен обзор методов дистанционного зондирования индекса аридности. Все они сводятся к получению данных космической съемки территории, их обработке и расчету индекса по одной из приведенных методик. Нами была выбрана ме-

ТРУДЫ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ

тодика ЮНЕП, по которой расчет производится по двум параметрам: потенциальной эва-потранспирации и количеству осадков на территории за определенный период:

где Р - годовая сумма осадков,

Е - годовая потенциальная эвапотранс-пирация.

Задача дистанционного зондирования количества осадков сводится к исследованиям со спутников водяного пара в атмосфере и ее приземном слое и вычислению осаждаемой воды в процессе обработки «сырых» данных. Значения содержания водяного пара получают по данным дневной съемки в ближнем инфракрасном диапазоне, а также по данным дневной и ночной съемки в зонах теплового диапазона. Дистанционнные методы исследования эвапотранспирации основаны на использовании наборов данных об уровне солнечной радиации, альбедо поверхности в видимой и инфракрасной частях спектра, состоянии растительного покрова, температуре поверхности, оцениваемой по излучению в тепловом диапазоне 10,5-12,5 мкм. Данные об осадках и испаряемости можно получить с помощью таких спутниковых приборов, как Terra/Modis, Aura/MLS, Aqua/AIRS, TRMM и др. Выбор продукта данных был основан на

сравнении таких параметров, как территориальное и временное покрытие, размер ячейки, уровень обработки данных, их доступность и т. д. Наилучшим образом соответствуют нашим требованиям продукты MODIS. Они имеют следующие преимущества перед продуктами других систем: глобальное покрытие при высоком разрешении съемки, предоставление данных за разные промежутки времени и др. Данные находятся в свободном доступе и имеют единый формат HDF.

В процессе обработки HDF-файлы были конвертированы в формат GeoTiff при помощи свободно распространяемого программного продукта HEG. С помощью программы Quantum GIS была осуществлена привязка полученных файлов GeoTiff и растра Астраханской области.

На примере Астраханской области был произведен расчет индекса аридности за 5 лет (2005-2009 гг.). Величина индекса колеблется в пределах 0,104-0,134, что соответствует условиям аридной зоны по классификации ЮНЕП. Выявлена отрицательная динамика индекса аридности. Хотя колебания индекса незначительны, в 2009 г. величина индекса аридности на 20 % ниже по сравнению с 2005 годом. Данный способ расчета может быть использован и для более детального анализа динамики индекса аридности, составления тематических карт, отслеживания тенденций ослабления или усиления аридизации климата в регионе.

RESEARCH OF METHODS OF REMOTE SENSING OF ARIDITY INDEX

Ye.A. Boyarskaya