О спектральных характеристиках вод озер, рек и морских побережий

Температурные и излучательные характеристики растений.

Растения поглощают огромное количество энергии потока солнечной радиации, прежде всего в видимой части спектра (рис. 35) и излучают значительную часть полученной энергии в тепловом инфракрасном диапазоне. Этот процесс способствует сохранению энергии растений и их приспособлению к изменяющимся условиям окружающей среды в суточном и годовом циклах. Вместе с тем для излучения с длиной волны более 2 мкм листва обладает высокой абсорбционной способностью (рис. 41). Во всяком случае в этом спектральном диапазоне только относительно небольшой части потока солнечного излучения удается достичь поверхности Земли.

Высокая излучательная способность листьев в тепловом инфракрасном диапазоне представляет интерес для дистанционного зондирования. Поэтому, для дистан­ционного зондирования растительности в ИК-области исполь­зуются диапазоны 3—5,5 мкм и 8-14 мкм, которые соответ­ствуют окнам пропускания атмосферы.

Температурные характеристики растений определяются глав­ным образом транспирацией (выделение нижней частью лис­тьев водяного пара). Транспирация в свою очередь определя­ется отношением корневой части к побегам, площадью поверх­ности и структурой листьев, а также характером геологическо­го субстрата, обводненностью почв и др.

Съемки в тепловом инфракрасном диапазоне позволяют идентифицировать виды растений только в исключительных случаях, когда их результат корректируется калибровочными данными района съемки, т.е. проводятся соответствующие синхронные наземные измерения.

И все же, если имеются результаты синхронной многозональной съемки в видимом и инфракрасных диапазонах, можно по относительным различиям в спектральных яркостях объектов различить залесенные и безлесные участки, участки, заросшие кустарником, и т. п.

Исследование акваторий Земли - это одно из важнейших направлений в изучении состояния и характера развития ок­ружающей среды, так как три четвери поверхности планеты покрыто водой. Проводится активное изучение дна мирового океана, поиск полезных ископаемых, прогнозируется состояние и изменение погоды, исследуются биоресурсы, решаются эколо­гические вопросы и др. Ведущими в этих исследованиях явля­ются дистанционные методы.

Отражающие, пропускающие и поглощающие характеристи­ки вод определяются их мутностью, наличием взвеси и планк­тона, солёностью, температурой и др. Процессы взаимодействия вод и ЭМИ очень сложны. Важным является также то, что на ЭМИ действуют процессы как при проникновении в толщу воды, так и обратно при выходе из толщи (рис. 3.20).

Оптические процессы, которыми определяется спектральная характеристика водной поверхности или водного тела (некоторого объема воды), очень сложны (рис. 44). Эти процессы (зеркальное и диффузное отражение, рассеяние и поглощение) происходят во многих слоях: в атмосфере, на поверхности воды, в воде, а при соответствующей глубине и прозрачности воды также на поверхности дна озера, реки или морской акватории. При этом часть светового потока, которая рассеивается водой или поверхностью дна водоема, на обратном пути к приемнику, установленному на самолете или спутнике, должна вновь пройти толщу воды и атмосферы. Этот возвращенный от слоя в толще воды, морского дна или поверхности водоема спектральный сигнал искажается новым рассеянием и поглощением в толще воды и атмосфере. Все это означает, что спектральные сигналы, имеющие значение для дистанционных методов, искажаются и ослабляются. К тому же на спектральный импульс оказывают воздействие сопутствующие процессы отражения от дна водоема, отражение направленного и рассеянного излучения на водной поверхности и рассеяние света в атмосфере. Поэтому прежде всего необходимы учет всех факторов, влияющих на определение спектральных характеристик водоемов, и количественная обработка данных с помощью вычислительной техники.

Рис. 3.20. Схематизированное представление о процессах отра­жения, поглощения и рассеяния, происходящих на границе вода-воздух и в воде (Кронберг,1988)

Влияние атмосферы, ее влажности нами было рассмотрено выше. Но важно отметить, что состав морских аэрозолей силь­но отличается от аэрозолей над сушей (они имеют высокую солёность, есть кристаллики соли в воздухе). Кроме того, над океанами другой состав пыли.

Важным является характер стояния Солнца, что значитель­но влияет на процессы, происходящие на границе газ-жидкость. Так, при малом угле стояния Солнца (восход, закат) происходит 100% отражения, а при угле стояния 60° отражается всего 2,5% падающего от Солнца излучения.