радиозондирование ледников
РАДИОЗОНДИРОВАНИЕ ЛЕДНИКОВ
Исследование толщины, строения и физических свойств ледников по отражению и преобразованию электромагнитных волн в их толще. Толщина и строение ледников определяются с помощью направленных радиосигналов, отражаемых от подледного ложа и внутренних неоднородностей в толще ледников. Проникновение электромагнитных волн сквозь ледник впервые обнаружено в 1958 г., с I960 г. проводились натурные исследования в Антарктиде и Гренландии. C 1967 г. начаты радиолокационные измерения на горных ледниках, содержащих талую воду. Малые потери энергии на верхней границе снег — воздух (поскольку оба вещества имеют близкие диэлектрические свойства) позволяют вести измерения дистанционно, с воздуха; для этого применяются активные радиолокационные станции (РЛС).
Толщина ледника Z определяется по времени запаздывания τ отраженного сигнала от излучаемого:
Z = слт/2,
где cz — средняя скорость волны в ледниках, принимаемая равной (167-=-169)-106 м/с.
Разрешение по дальности (минимальная измеримая толщина льда) AZ = с„хИ мп/2, где Тимп — продолжительность импульса. Увеличение частоты позволяет уменьшить размеры антенны, но увеличивает потери энергии в результате поглощения во льду и рассеяния на внутриледниковых неоднородностях, а также при отражении от ложа. Потери растут от единиц до сотен дБ на 1000 м толщины льда с повышением температуры от —60 до — 1°С и при увеличении частоты от 0,1 до 1000 МГц, причем особенно быстро с ростом частоты выше 500 МГц (см. рис.). Вместе с тем на больших частотах возможно исследование более тонких неоднородностей. В зависимости от задач исследования, в первую очередь от глубины зондирования и минимального разрешения по дальности, а также от температуры и строения ледников практический диапазон частот составляет от 5 до 1000 и даже 10 000 МГц. Низкие частоты (5— 10 МГц) применяются для зондирования теплых ледников, средние (от 30—440 до 620—840 МГц) — для зондирования холодных покровных и горных ледников, высокие (до 10 000 МГц)—для изучения строения и структуры приповерхностной толщи холодных ледников.
[s]image_184.png[/s]
Зависимость поглощения электромагнитных волн N от температуры льда t при разной частоте f (радиосигнал проходит слой льда дважды): I) t — -1°С. 2) t — --20°С, 3) t--40°С,4) t — -0°C.
В настоящее время радиолокация служит основным методом для измерения толщины ледников, но при радиозондировании материковых и островных ледниковых покровов сложной проблемой является навигационная привязка воздушных маршрутов. Тем не менее обширное радиозондирование выполнено в Антарктиде, Гренландии, Шпицбергене, в хр. Джунгарский Алатау. На отдельных ледниках применяется и наземная съемка. Отраженные сигналы регистрируются на кинопленках (см. фото XXXII.60) и магнитных лентах, обрабатываемых на ЭВМ, Помимо отражений от ложа, на записях обнаруживаются кратные сигналы (вторичные отражения) и дополнительные отражения от внутренних границ в ледниках — слоев повышенной плотности и кислотности, вызванной вулканическими извержениями, мореносодержащих горизонтов, раздела между холодной внешней и находящейся при температуре плавления внутренней частью ледника ("двухслойные" ледники на Шпицбергене) и т. д. Интерпретацию дополнительных отражений облегчают повторное зондирование, показывающее, устойчивы ли границы или они мигрируют, зондирование на разных частотах, наклонное зондирование, избавленное от кратных отражений, и т. д. Изменение формы и амплитуды сигнала характеризует свойства ледника и ложа, при известной толщине ледника по потерям может быть оценена средняя температура льда, а по величине и характеру флуктуаций сигнала обнаружены подледниковые озера. Повторное измерение флуктуации отражений от ложа при смещении РЛС на несколько десятков метров по поверхности ледника показывает смещение характерных фигур на величину, пропорциональную скорости движения ледника. По сравнению с другими методами радиолокационный метод позволяет уменьшить интервал измерения скорости до одного месяца и даже 10—20 дней.
А. Н. Кренке
XXXII.60 — Профиль дистанционного радиозондирования ледникового покрова в Восточной Антарктиде в районе купола В. Нижнее отражение — от подледного ложа, остальные — от внутриледниковых слоев; в двух местах (L) зафиксированы подледные озера.
