Исследование снежных лавин с помощью радиолокационных данных спутника Sentinel-1 (на примере Гиссаро-Алая)

Кисляк У.А. ^*, Костенков Н.А., Петраков Д.А.

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Ленинские горы, д. 1, Москва, 119991, Российская Федерация

https://doi.org/10.29258/CAJWR/2025-R1.v11-1/106-122.rus

*e-mail: uakislyak@gmail.com

Костенков Н.А.: kostenkov.nikita@mail.ru; Петраков Д.А.: dpetrakov@gmail.com

Тематический кластер: Климат и окружающая среда

Тип статьи: Научная статья

17 июня, 2025

Аннотация

Исследование лавинной деятельности в горных регионах является важным аспектом для обеспечения безопасности населения и защиты инфраструктуры. Особое внимание уделяется изучению лавин в труднодоступных и малоизученных горных районах, одним из которых является Гиссаро-Алай. Удаленность, труднодоступность и повышенная облачность в период наибольшей лавинной активности делают полевые наблюдения и использование оптических спутниковых снимков для исследования лавинной деятельности в Гиссаро-Алае крайне затруднительными. В таких условиях оптимальным решением становится применение радиолокационных технологий, позволяющих получать данные независимо от погодных условий и условий освещенности. В статье описывается методика обработки радиолокационных снимков спутника Sentinel-1, а также результаты дешифрования лавинных отложений, которые были получены для Зеравшанского, Гиссарского, Туркестанского и Алайского хребтов в сезоне 2021/2022 гг. Проведена верификация метода при помощи мультиспектральных данных со спутников группировки Sentinel-2. Для каждого из хребтов Гиссаро-Алая приведены особенности лавинной деятельности – распределение отдельных мест залегания лавинных отложений по абсолютной высоте, крутизне и экспозиции склонов.

Доступно на русском

Скачать статью (рус)

Для цитирования:

Кисляк, У. А., Костенков, Н. А., Петраков, Д. А. (2025). Исследование снежных лавин с помощью радиолокационных данных спутника Sentinel-1 (на примере Гиссаро-Алая). Центральноазиатский журнал исследований водных ресурсов, 11(1), 106–122. https://doi.org/10.29258/CAJWR/2025-R1.v11-1/106-122.rus

For citation: Kislyak, U. A., Kostenkov, N. A., Petrakov, D. A. (2025). Issledovanie snezhnykh lavin s pomoshch’yu radiolokatsionnykh dannykh sputnikа Sentinel-1 (na primere Gissaro-Alaya) [Examining snow avalanches using Sentinel-1 radar data: case ofGissar-Alai Mountain Range]. Central Asian Journal of Water Research, 11(1), 106–122. https://doi.org/10.29258/CAJWR/2025-R1.v11-1/106-122.rus (In Russian)

Список литературы

Атлас снежно-ледовых ресурсов мира (1997). Ред. Котляков В.М. М.: Институт географии РАН, НПП «Картография», т. I.

Балдина, Е.А., Трошко, К.А. (2017). Радиолокационные данные в географических исследованиях и картографировании. М.: Изд-во МГУ.

География лавин (1992). Ред. Мягков С.М., Канаев Л.А. М.: Изд-во МГУ.

Кашницкий, А.В., Бриль, А.А., Бурцев, М.Ю., Самофал, Е.В., Уваров, И.А., Матвеев, А.М. (2016). Возможности работы с данными спутника Sentinel-1 в информационной системе VEGA-Science. Сборник тезисов докладов XIV Всероссийской открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», 84.

Abhinav, A., Sharma, A., Dhamija, S., Negi, H.S. (2025). Avalanche debris detection from Sentinel-2 data using fuzzy machine learning and colour spaces for the Indian Himalaya. Remote Sensing Letters, 16 (6), 606–618. https://doi.org/10.1080/2150704X.2025.2488532

Bianchi, F.M., Grahn, J., Eckerstorfer, M., Malnes, E., Vickers, H. (2021). Snow avalanche segmentation in SAR images fully convolutional neural networks. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 14, 75–82. https://doi.org/10.1109/JSTARS.2020.3036914

Chang, A.T., Foster, J.L., Hall, D.K., Rango, A., Hartline, B.K. (1982). Snow water equivalent estimation by microwave radiometry. Cold Regions Science and Technology, 5(3), 259–267. https://doi.org/10.1016/0165-232Xг82)90019-2

Dozier, J. (1989). Spectral signature of Alpine cover from the LANDSAT thematic mapper. Remote Sensing of Environment, 45, 9–22. https://doi.org/10.1016/0034-4257(89)90101-6

Eckerstorfer, M., Bühler, Y., Frauenfelder, R., Malnes, E. (2016). Remote sensing of snow avalanches: recent advances, potential, and limitations. Cold Regions Science and Technology, 121, 126–140. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2015.11.001

Eckerstorfer, M., Malnes, E., Müller, K. (2017). A complete snow avalanche activity record from a Norwegian forecasting region using Sentinel-1 satellite-radar data. Cold Regions Science and Technology, 144(1), 39–51. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2017.08.004

Eckerstorfer, M., Grahn, J. (2021). Snow avalanche detection using Sentinel-1 in Langtang, Nepal. NORCE climate report 3-2021. URL: https://norceresearch.brage.unit.no/norceresearch-xmlui/handle/11250/2991792 (date of request: 18.08.2023).

Eckerstorfer, M., Oterhals, H.D., Müller, K., Malnes, E., Grahn, J., Langeland, S., Velsand, P. (2022). Performance of manual and automatic detection of dry snow avalanches in Sentinel-1 SAR images. Cold Regions Science and Technology, 198(23): 103549. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2022.103549

European Space Agency (2013). Sentinel-1 User handbook, Issue 1, Rev. 0, GMES-S1OP-EOPG-TN-13-0001

Hafner, E.D., Techel, F., Leinss, S., Bühler, Y. (2021). Mapping avalanches with satellites – evaluation of performance and completeness. The Cryosphere, 15(2), 983–1004. https://doi.org/10.5194/tc-15-983-2021

Hall, D.K., Riggs, G.A., Salomonson, V.V., DiGirolamo, N.E., Bayr, K.J. (2002). MODIS snow-cover products. Remote Sensing of Environment, 83(1–2), 181–194, https://doi.org/10.1016/S0034-4257(02)00095-0

Karas, A., Karbou, F., Giffard-Roisin, S., Durand, P., Eckert, N. (2021). Automatic color detection-based method applied to Sentinel-1 SAR images for snow avalanche debris monitoring. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 60, 1–17/5219117. https://doi.org/10.1109/TGRS.2021.3131853

Leinss, S., Wicki, R., Holenstein, S., Baffelli, S., Bühler,Y. (2020). Snow avalanche detection and mapping in multitemporal and multiorbital radar images from TerraSAR-X and Sentinel-1. Natural Hazards and Earth System Sciences, 20(6), 1783–1803. https://doi.org/10.5194/nhess-20-1783-2020

Official site NASA’s Alaska Satellite Facility Distributed Active Archive Center (2023). URL: https://search.asf.alaska.edu/ (date of request: 05.08.2023).

Official site Copernicus Data Space Ecosystem (2023). URL: https://browser.dataspace.copernicus.eu (date of request: 09.08.2023).

Sartori, M. (2023). Assessing the applicability of Sentinel-1 SAR data for semi-automatic detection of snow avalanche debris. MSc Thesis, University of Salzburg, Salzburg, Austria.

Tompkin, C., Leinss, S. (2021). Backscatter characteristics of snow avalanches for mapping with local resolution weighting. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 14, 4452–4464, https://doi.org/10.1109/JSTARS.2021.3074418

Wen, H., Wu, X., Shu, X., Wang, D., Zhao, S., Zhou, G., Li, X. (2024). Spatial heterogeneity and temporal tendency of channeled snow avalanche activity retrieved from Landsat images in the maritime snow climate of the Parlung Tsangpo catchment, southeastern Tibet. Cold Regions Science and Technology, 223, 104206. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2024.104206

Yang, J., Li, C., Li, L., Ding, J., Zhang, R., Han, T., Liu, Y. (2020). Automatic detection of regional snow avalanches with scattering and interference of C-band SAR Data. Remote Sensing, 12(17), ID 2781. https://doi.org/10.3390/rs12172781