Monitorování sněhové pokrývky - díl I.

Sníh je druhem srážek, který se vytváří mrznutím vody v oblacích. Má velmi specifické vlastnosti oproti jiným typům povrchů, které můžeme na naší planetě nalézt. Jeho hlavní charakteristikou je vysoká odrazivost slunečního záření, odborně zvaná jako albedo. Díky tomu hraje sníh důležitou roli v regulaci klimatu. Odražené světlo se dostává znovu do atmosféry či meziplanetárního prostoru a dochází tak k ochlazování planety (viz. Globální energetická bilance Země). Tání sněhu je důležitou součástí globální bilance vody. Monitoring sněhové pokrývky je proto velmi důležitý pro předpovídání jarních povodní nebo zásob podzemní vody.

Obr.: Albedo sněhu způsobuje, že se 85 - 90 % slunečního záření odrazí zpět do atmosféry. Naopak vodní hladina většinu záření příjme (pouze 10 % se odrazí), a díky tomu se ohřívá.
Zdroj: © Alfred Wegener Institut

K monitorování sněhové pokrývky se používají dva přístupy – klasický a distanční. V klasické metodě se sbírají data z klimatologické a srážkoměrné stanice. Data získaná tímto způsobem jsou sice přesná, avšak nevýhodou je, že získané hodnoty se vztahují pouze k bodovým měřením. Navíc hustota měřících míst není často dostačující a v některých oblastech naprosto chybí. Z tohoto důvodu se využívá ke sběru plošných dat přístup distanční, tedy dálkový průzkum Země (DPZ).

Dálkový průzkum Země využívá spektrálního chování různých typů povrchů na planetě, jelikož každý povrch má své speciální odrazové i vyzařovací schopnosti, a díky tomu je od sebe můžeme lehce odlišit. Tedy jednoduše řečeno sníh má naprosto jiný průběh křivky odrazivosti ve celé škále vlnových délek slunečního záření než vegetace, zastavěná plocha nebo vodní hladina.

Obr.: Porovnání spektrálního chování různých typů povrchů (snow - sníh, vegetation - vegetace, soil - půda, water - voda)
Zdroj: KLEIN, 2010

Charakteristiky sněhové pokrývky jsou nejlépe měřitelné ve střední infračervené části spektra (vlnová délka v rozmezí 1,4 – 3, 0 µm). Sníh má velmi vysokou odrazivost v části viditelného světla, kterou mi vnímáme jako bílý den. Tento jev si můžeme sami na sobě vyzkoušet při procházce zasněženou krajinou ve slunečný den, kdy nás silně ozařuje světlo, které se od sněhu odráží. Nejvíce světla odráží sníh čerstvě napadený a odrazivost klesá hlavně se zvyšujícím se podílem nečistot a kapalné vody. Ve viditelné části spektra se dá také měřit vlhkost sněhové pokrývky. V infračervené části spektra slunečního záření se velmi jednoduše rozlišuje velikost zrn sněhu, což nám umožňuje posoudit jeho stáří nebo utuženost. V oblasti mikrovlnného spektra je přímá spojitost mezi výškou sněhové pokrývky a množstvím pohlceného či odraženého dlouhovlnného záření, jelikož sníh je jeho výborným izolátorem. Největší výhodou mikrovlnného záření je, že beze změny prochází atmosférou (hlavně oblačností) a může se používat i v noci.

Obr.: Porovnání spektrálního chování různých druhů sněhu (čerstvý sníh má nejvyšší odrazivost hlavně v pásmu viditelného světla - 400 - 750 nm).
Zdroj: Jacobsen, Carstensen, Kamper, 1993 

Mapy sněhové pokrývky jsou vytvářeny např. z dat shromažďovaných skenerem Moderate Resolution Imaging spectroradiometer (MODIS) na satelitu Terra NASA. Na mapě jsou vyznačeny hodnoty sněhové pokrývky na barevné škále od tmavě modré k bílé. Modrou barvou jsou vyznačeny lokality s hodnotou sněhové pokrývky nad 0 %, zářivě bílá se rozprostírá přes oblasti s 100 % poryvem.

Obr.: Pokryv sněhu v červenci 2001
Zdroj: Terra NASA

Příště si povíme více o družicích, které se věnují monitoringu sněhové pokrývky, také nakousneme historii jejího mapování a podíváme se i na aktuální globální projekty z této oblasti.

Autor: SG