Een team van onderzoekers van het Space Research Institute van de Russische Academie van Wetenschappen (RAS), het Instituut voor Water- en Milieuproblemen van de Siberische afdeling van RAS, en het Moscow Institute of Physics and Technology (MIPT) heeft een manier voorgesteld om de bodembevriezingsdiepte te bepalen op basis van satellietmicrogolfradiometrie. De bevindingen zijn gepubliceerd in De aarde vanuit de ruimte bestuderen , een Russischtalig tijdschrift van RAS.

permafrost, zee ijs, sneeuw- en ijsbedekking, ijskappen, berg gletsjers, en systemen van ijswolken zijn de belangrijkste componenten van de cryosfeer van de aarde. Het bestuderen van de cryosfeer is belangrijk om de klimaatverandering aan te pakken, permafrost degradatie, veranderende zeespiegel, en waterbeheer. Echter, de regio's die de cryosfeercomponenten bevatten, zijn meestal groot, moeilijk toegankelijk, en gekenmerkt door ruwe klimatologische omstandigheden.

Satellietmicrogolfradiometrie is de beste methode voor teledetectie van slecht toegankelijke en zelfs voorheen onbekende gebieden op aarde.

"Deze methode heeft veel voordelen:het verzamelen van gegevens van grote gebieden, onafhankelijk van zonneverlichting en atmosferische omstandigheden, een hoge waarnemingsfrequentie op de hoge breedtegraden, gevoeligheid voor ondergrondse processen, en relatief goedkoop, " zei universitair hoofddocent Vasiliy Tikhonov van de afdeling ruimtefysica van het MIPT, die ook een senior onderzoeker is bij het Space Research Institute van RAS. "We hebben de betrouwbaarheid van de methode getest op de Kulunda-vlakte, een uitgestrekte steppe in het zuidoosten van de West-Siberische vlakte van Rusland. Hiertoe, we vergeleken satellietmicrogolfradiometriegegevens met de werkelijke bodemparameters en klimaatindicatoren gemeten op locatie bij weerstations."

Het bleek dat identieke sets satellietgegevens kunnen overeenkomen met verschillende vriesdiepten van de bodem. De bijkomende factoren die meespelen zijn bodemvocht, zoutgehalte, en compositie, die allemaal van invloed kunnen zijn op het vermogen van de bodem voor microgolfemissie. De onderzoekers ontdekten ook dat eenmalige radiometrische waarnemingen geen betrouwbare resultaten opleveren, omdat radiogolven kunnen reflecteren op het grensvlak tussen de bevroren en niet-bevroren grond.

Het team hield rekening met deze bevindingen in hun berekeningen, een methode voorstellen die de bodembevriezingsdiepte met een hoge nauwkeurigheid bepaalt op basis van de gegevens van de satelliet Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS). Om op afstand de bevriezingsdiepte van de bodem te bepalen, de onderzoekers gebruikten dagelijkse reeksen thermische emissiemetingen, samen met hun eigen emissiemodel waarin bodemkenmerken zijn verwerkt. De in de studie beschouwde periode begon met de datum van bevriezing, gedefinieerd als een piek in thermische straling die door de satelliet wordt opgevangen. Het eindigde met de eerste dooidag, toen de hoeveelheid warmtestraling sterk daalde.

Het team vergeleek hun modelvoorspellingen met de metingen ter plaatse in vier testgebieden (fig. 1). De waarden vallen zodanig samen dat de methode bruikbaar is voor het ophalen van bodemvriesdiepten uit satellietgegevens.