Numerical-analytical model of backscattering coefficient of pure lake ice in C-band

Abstract

1 Институт физики им. Л.В. Киренского -обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН, 660036, г. Красноярск, ул. Академгородок, д.50, стр.38 2 Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А.Трофимука СО РАН, 630090, г. Новосибирск, пр-т. Академика Коптюга, д.3 Статья поступила в редакцию 11 ноября 2019 г. Аннотация. В данной работе предложена численно-аналитическая модель диффузного рассеяния волн C-диапазона частот случайной слоистонеоднородной средой ледового покрова пресноводного озера, учитывающая отражение волны от границы лёд-вода. Созданная модель позволяет рассчитать коэффициент рассеяния от ледового покрова в зависимости от длины корреляции и среднего объемного содержания пузырьков воздуха в ледовой толще. При этом полагалось, что среднее объемное содержания пузырьков воздуха не зависит от толщины льда. Тестирование предложенной модели было выполнено для одного из озёр, расположенных в дельте реки Лена, с использованием радарных данных спутника Sentinel-1 и данных о температуре приземного воздуха в период с сентября 2017 по июнь 2018 гг. Данные о температуре приземного воздуха использовались для оценки толщины ледового покрова на основе эмпирической модели Лебедева, описывающей связь толщины льда и суммы абсолютных значений отрицательных температур приземного воздуха, с учетом толщины снежного покрова. Предложенная модель со среднеквадратическим отклонением RMSE=0,2дБ и квадратом коэффициента корреляции R 2 =0,960 описывает измеренные Sentinel-1 временные зависимости сечения рассеяния в зависимости от толщины льда на тестовом участке озера. Кроме того, созданная модель позволяет с погрешностью RMSE=17,6см и R 2 =0,811 прогнозировать толщину льда,