Ilustración. Permafrost. Crédito:Elena Khavina / MIPT
Un equipo de investigadores del Instituto de Investigación Espacial de la Academia de Ciencias de Rusia (RAS), el Instituto de Agua y Problemas Ambientales de la Rama Siberiana de RAS, y el Instituto de Física y Tecnología de Moscú (MIPT) ha propuesto una forma de determinar la profundidad de congelación del suelo basada en radiometría de microondas satelital. Los hallazgos fueron publicados en Estudiar la Tierra desde el espacio , una revista en ruso de RAS.
Permafrost, hielo marino, cubierta de nieve y hielo, capa de hielo, glaciares de montaña, y los sistemas de nubes de hielo son los componentes clave de la criosfera de la Tierra. Estudiar la criosfera es importante para abordar el cambio climático, degradación del permafrost, cambiando el nivel del mar, y gestión de recursos hídricos. Sin embargo, las regiones que contienen los componentes de la criosfera, suelen ser vastas, difícil de acceder, y caracterizado por condiciones climáticas adversas.
La radiometría de microondas por satélite es el mejor método para la teledetección de áreas del planeta poco accesibles e incluso desconocidas anteriormente.
"Este método tiene muchas ventajas:recopilar datos de grandes áreas independientemente de la iluminación solar y las condiciones atmosféricas, una alta frecuencia de observación en las latitudes altas, sensibilidad a los procesos subterráneos, y relativa baratura, ", dijo el profesor asociado Vasiliy Tikhonov del departamento de física espacial del MIPT, quien también es investigador senior en el Instituto de Investigación Espacial de RAS. "Probamos la confiabilidad del método en la llanura de Kulunda, una vasta estepa en el sureste de la llanura de Siberia Occidental de Rusia. Para tal fin, comparamos los datos de radiometría de microondas por satélite con los parámetros reales del suelo y los indicadores climáticos medidos en la ubicación de las estaciones meteorológicas ".
Figura 1. Espesor de la capa de suelo congelado, medido y calculado utilizando el modelo. Los dígitos del 1 al 4 indican cuatro áreas estudiadas en la llanura de Kulunda en Altai Krai, Rusia. Los símbolos negros corresponden a valores medidos directamente, y los triángulos rojos representan valores calculados. Crédito:D.A. Boyarskii et al./ Estudiar la Tierra desde el espacio *
Resultó que conjuntos idénticos de datos satelitales pueden corresponder a diferentes profundidades de congelación del suelo. Los factores adicionales en juego son la humedad del suelo, salinidad, y composición, que pueden afectar la capacidad del suelo para la emisión de microondas. Los investigadores también encontraron que las observaciones radiométricas únicas no producen resultados confiables, porque las ondas de radio pueden reflejarse en la interfaz entre el suelo congelado y no congelado.
El equipo tuvo en cuenta estos hallazgos en sus cálculos, proponiendo un método que determina la profundidad de congelación del suelo con una alta precisión basado en los datos del satélite Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS). Para determinar de forma remota la profundidad de congelación del suelo, los investigadores emplearon series diarias de mediciones de emisiones térmicas, junto con su propio modelo de emisión que incorpora las características del suelo. El período de tiempo considerado en el estudio comenzó con la fecha de congelación, definido como un pico en la radiación térmica captada por el satélite. Terminó con el primer día de deshielo, cuando la cantidad de radiación térmica se redujo drásticamente.
El equipo comparó sus predicciones del modelo con las mediciones in situ realizadas en cuatro áreas de prueba (fig. 1). Los valores coinciden en un grado que hace que el método sea útil para recuperar profundidades de congelación del suelo a partir de datos satelitales.
