Ледники являются одним из наиболее динамичных объектов земной поверхности, и могут служить индикатором климатических изменений. Кроме того, их состояние и тенденции изменения важны не только в научном, но и социально-экономическом плане для тех территорий, где активность ледников и обеспечиваемые ими водные ресурсы играют существенную роль в безопасном и устойчивом развитии региона

Целью международного проекта «Интеграл» ("Интерферометрические методы оценивания реологии ледников", координатор проекта А.И. Шаров, Joanneum Research Австрия, см: http://dib.joanneum.at/integral), в котором активное участие принимает ФИРЭ РАН, является внедрение перспективных технологий дистанционного зондирования Земли, таких, как автоматизированное определение и высокоточное измерение смещений подстилающих покровов, в исследования динамики крупных европейских ледников в интересах экономики и защиты окружающей среды. Научную базу данной технологии составляют взаимодополняющие по своей сути высокоточные методы космической радиолокационной интерферометрии, альтиметрии и альтиметрической интерферометрии, а измерительную – данные таких существующих и планируемых авиа- и космических проектов, как E-SAR, ERS-1/2, SRTM, ENVISAT, RADARSAT-1, 2, 3, ALOS и CRYOSAT. Создаваемые в рамках ИНТЕГРАЛа перспективные технологии отрабатываются по тестовым участкам, содержащим альпийские горные ледники, а также крупнейшие в Европе шельфовые ледники Шпицбергена, земли Франца-Иосифа и северной части Новой Земли.

Основой правильного оценивания баланса масс ледника является его модель, учитывающая геометрию объекта и рельеф окружающей поверхности, климатические факторы, а также измерения скорости движения ледника, положения фронтальной зоны и вариаций его высоты. Радиолокационная интерферометрия (РСА интерферометрия), активно разрабатываемая в ФИРЭ РАН, является высокоточным средством измерения подвижек подстилающих покровов. Методы РСА интерферометрии зарекомендовали себя при измерении топографии поверхности и мелкомасштабных (первые миллиметры) радиальных смещениях подстилающей поверхности в сейсмоактивных районах, при наблюдениях последствий техногенного воздействия человека на окружающую среду. Применение этих методов в гляциологии дает впечатляющие результаты.

Одним из обязательных условий измерения смещений методами РСА интерферометрии является проведение радиолокационных наблюдений с повторяющихся орбит. Интервал между съемками составляет временную базу, на которой и происходит смещение объекта. Увеличение временной базы усиливает эффект, одновременно ухудшая когерентность сигналов и зашумляя измерения фаз на интерферограмме. Ледники в данном случае являются динамичным и в то же время стабильным в части отражательных свойств объектом, так что перемещения их поверхности хорошо видны на съемках, полученных с интервалом в одни сутки.

Пример радиолокационного изображения ледника Шокальского на Новой Земле, полученного по данным радара JERS-1 зимой 1997-1998 года, приведен на рис. 1, а соответствующая интерферограмма для пары сеансов, проведенных с интервалом 44 дня, сгенерированная в ФИРЭ РАН, представлена на рис. 2. Фотография фронтальной части этого ледника, предоставлена координатором проекта и приведена на рис. 3. Область двух ледников и направление их движения на амплитудном изображении указана стрелками. Интерферограмма содержит информацию о рельефе поверхности (медленно меняющиеся интерференционные полосы, а также динамику ледника (частые полосы, окаймляющие движущуюся ледовую массу. Передовая часть ледника перемещается со скоростью, недопустимой для сохранения когерентности отражений, а потому были разработаны и применены методы трассирования спекл-структур на изображения, давшие оценку подвижек фронтальной зоны около метра в сутки.

Рис.2. Интерферограмма участка поверхности Новой Земли.

Рис. 3. Наземная съемка фронтальной части выводного ледника на Новой Земле. Ледник Шокальского, фотография (2001 г.) предоставлена А.И. Шаровым.

Необходимость улучшения развязки топографических эффектов и динамики поверхности при недоступности картографического материала приводит к требованиям совершенствования существующих и применения новых методов обработки интерферограмм типа корреляционного, трансференционного, фазо-градиентного подхода и их комбинаций.

Данные высокоточных космических альтиметров крайне важны для уточнения топографических моделей при интерферометрической обработке, а также оценивания степени изменения толщины ледника. В проекте ИНТЕГРАЛ уделяется большое внимание использованию альтиметрической информации, в том числе и перспективного альтиметра КРИОСАТ, совершенствованию методов комбинирования данных альтиметрии, альтиметрической и радиолокационной интерферометрии.

Одной из главных задач проекта является передача разрабатываемых технологий конечному, в первую очередь, российскому пользователю.