Ett team av forskare från rymdforskningsinstitutet vid Ryska vetenskapsakademin (RAS), Institutet för vatten- och miljöproblem i den sibiriska grenen av RAS, och Moskvainstitutet för fysik och teknik (MIPT) har föreslagit ett sätt att bestämma jordfrysningsdjup baserat på satellitmikrovågsradiometri. Fynden publicerades i Att studera jorden från rymden , en ryskspråkig tidskrift för RAS.

Permafrost, havs is, snö och istäcke, isflak, bergsglaciärer, och system av ismoln är nyckelkomponenterna i jordens kryosfär. Att studera kryosfären är viktigt för att hantera klimatförändringen, nedbrytning av permafrost, förändrade havsnivåer, och vattenresursförvaltning. Dock, regionerna som innehåller kryosfärens komponenter, är vanligtvis stora, svårt att komma åt, och kännetecknas av tuffa klimatförhållanden.

Satellitmikrovågsradiometri är den bästa metoden för fjärranalys av svårtillgängliga och till och med tidigare okända områden på planeten.

"Denna metod har många fördelar:samla in data från stora områden oberoende av solbelysning och atmosfäriska förhållanden, en hög observationsfrekvens på de höga breddgraderna, känslighet för underjordiska processer, och relativ billighet, " sa docent Vasiliy Tikhonov från rymdfysikavdelningen vid MIPT, som också är seniorforskare vid Space Research Institute of RAS. "Vi testade metodens tillförlitlighet på Kulundaslätten, en stor stäpp i sydöstra Rysslands västsibiriska slätt. För detta ändamål, vi jämförde satellitmikrovågsradiometridata med de faktiska markparametrarna och klimatindikatorerna uppmätt på plats vid väderstationer."

Det visade sig att identiska uppsättningar av satellitdata kan motsvara olika jordfrysningsdjup. De ytterligare faktorerna som spelar in är markfuktighet, salthalt, och komposition, vilket alla kan påverka jordens kapacitet för mikrovågsutsläpp. Forskarna fann också att engångsradiometriska observationer inte ger tillförlitliga resultat, eftersom radiovågor kan reflekteras i gränsytan mellan den frusna och ofrusta jorden.

Teamet redogjorde för dessa fynd i sina beräkningar, föreslår en metod som bestämmer jordfrysningsdjup med hög noggrannhet baserat på data från satelliten Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS). För att på distans bestämma jordfrysningsdjupet, forskarna använde dagliga serier av termiska utsläppsmätningar, tillsammans med sin egen emissionsmodell som inkluderar markegenskaper. Den tidsperiod som beaktades i studien började med datumet för frysning, definieras som en topp i termisk strålning som fångas upp av satelliten. Det slutade med den första tödagen, när mängden värmestrålning minskade kraftigt.

Teamet jämförde sina modellförutsägelser med de mätningar på plats som gjordes i fyra testområden (fig. 1). Värdena sammanfaller i en omfattning som gör metoden användbar för att hämta jordfrysningsdjup från satellitdata.