Satelitarne obserwacje zatorów lodowych na Wiśle

0

I znów Wisła zalewa… tereny zalewowe – tereny nadrzecze sztucznie oddzielone od rzeki wałami. Ale natura ma to do siebie, że ile razy ktoś (świadomie lub nie) próbuje ją przechytrzyć, ona szybko przychodzi z korepetycjami. Techniki teledetekcji satelitarnej pozwalają nam te lekcje obserwować.

Obrazy, o których dziś opowiem, odzwierciedlają zmianę w intensywności odbicia sygnału radarowego, wynikającą m.in. ze zmiany szorstkości podłoża. Jeśli podłoże jest gładkie, impuls radarowy odbija się od niego niczym piłka od parkietu i nie wraca już do satelity. Co innego, gdy powierzchnia jest szorstka – wtedy sygnał rozprasza się w wielu kierunkach, także w kierunku, z którego nadszedł, a więc w kierunku satelity.

Z gładką powierzchnią mamy do czynienia np. w przypadku rzek i jezior. Zarówno w lecie, jak i zimie, gdy rolę gładkiej tafli pełni warstwa lodu. Sytuacja zacznie się zmieniać, gdy powierzchnia wody zmieni geometrię. Czy to w wyniku falowania, czy spękania i spiętrzenia lodu. Zamiast płaskiej tafli wody/lodu mamy urozmaiconą powierzchnię, bardziej szorstką. Dzięki temu zimą stosunkowo łatwo można wskazać miejsca, gdzie powstaje lodowy zator. Oto przykład z ostatnich dni.

Porównajmy dwa obrazy, uzyskane za pomocą radaru ASAR, zainstalowanego na pokładzie europejskiego satelity Envisat. ASAR wykorzystuje do obserwacji Ziemi fale elektromagnetyczne o długości 5,7 cm. Fale o takiej charakterystyce bez większych przeszkód przenikają przez atmosferę i znajdujące się w niej chmury, pokazując dopiero to, co znajduje się na powierzchni Ziemi. Dzięki temu możliwe jest otrzymywanie obrazów bez względu na zachmurzenie (a to w zimie w Polsce często przekracza 70% w skali miesiąca). Dane mają rozdzielczość około 150 metrów. To stosunkowo mało, nawet jak na największe polskie rzeki. Niemniej jednak nie aż tak mało, by nic nie dostrzec. Co więc widzimy?

Pierwszy z obrazów ASAR został wykonany 25 maja 2010. Widoczna na grafice część doliny Wisły dopiero co doświadczyła przejścia fali powodziowej. W okolicach Świniar wały przeciwpowodziowe okazały się za słabe i wody Wisły pokryły obszar zalewowy. Woda zaznaczona jest na grafice najciemniejszymi odcieniami szarości (słabe odbicie sygnału radarowego). Drugiego zobrazowania ASAR dokonał 6 stycznia 2011. Widzimy ten sam obszar, również zmagający się z rzeką, choć tym razem geneza wezbrania Wisły jest już nieco inna. Rzeka przedstawia się zarówno w najjaśniejszych, jak i najciemniejszych odcieniach szarości. Barwy bliższe czerni wskazują, że powierzchnia wody jest gładka – albo wolna od lodu, albo pokryta gładką warstwą zamarzniętej wody. Taką sytuację dostrzeżemy np. na Zbiorniku Włocławskim i w okolicach Płocka. Im bliżej Nowego Dworu Mazowieckiego, tym Wisła ‘jaśniejsza’ – powierzchnia rzeki w coraz większym stopniu pokryta jest spiętrzoną krą. Powierzchnia rzeki jest bardzo urozmaicona, szorstka – ASAR rejestruje silniejsze odbicie. Duże urozmaicenie terenu występuje również w miastach, stąd i one są zaznaczone kolorem białym, bez względu na porę roku.

Jak widać satelitarne obrazowanie radarowe może sprawdzić się również w monitoringu rzek, szczególnie na okoliczność zjawisk postrzeganych przez społeczeństwo jako “zjawiska ekstremalne” lub “niebezpieczne”. Dane radarowe przygotowywane przez Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk już dowiodły swej przydatności podczas powodzi w maju 2010. Kwestią czasu (i funduszy – niestety) jest ich stała obecność w centrach zarządzania kryzysowego.

Andrzej Kotarba (CBK PAN) http://teledetekcja.blox.pl/html

Redakcja serwisu Kosmonauta.net serdecznie dziękuje Panu Andrzejowi Kotarbie za udostępnienie tekstu.

{module [346]}

Powyżej: styczeń 2011, oczy sporej części Polski kierują się na Wyszogród, w okolicach którego piętrzy się kra na Wiśle. Spiętrzony lód powoduje wzrost szorstkości podłoża, co zwiększa odbicie sygnału radarowego. Obszary o większej szorstkości w obrębie rzeki zaznaczają się jasnymi odcieniami szarości i bielą. Najbardziej szorstka powierzchnia Wisły występuje między nowym Dworem Mazowieckim a Wyszogrodem. Dalej, aż po Płock, widać wyższą szorstkość niż latem - tu lód najprawdopodobniej nie jest aż tak bardzo spiętrzony. Między Płockiem a Włocławkiem Wisła wygląda bardzo podobnie jak w lecie - jest gładka, co może oznaczać albo gładką taflę wody, albo gładką taflę lodu (lód nie spiętrzony). Rys.: Andrzej Kotarba/CBK PAN/ESA.

Powyzej: zestawienie obrazów z maja 2010 i stycznia 2011. Kolor czerwony oznacza wzrost szorstkości. Na obszarze Wisły wynika on najprawdopodobniej z pojawienia się spiętrzonego lodu. Można również zauważyć wzrost szorstkości terenu w okolicy Świniar. To nie piętrzący się lód, ale znak, że majowa woda już zniknęła, a opadając i parując odsłoniła naturalne podłoże, które jest bardziej szorstkie niż tafla wody. Rys.: Andrzej Kotarba/CBK PAN/ESA.

Share.

Comments are closed.