Проведение опытных испытаний дистанционного автоматического бесконтактного снегомера "НАСТ"

ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
117

БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
2013. Вып. 2

УД К 551.578.46(83)

В.В. Соколов

ПРОВЕДЕНИЕ ОПЫТНЫХ ИСПЫТАНИЙ ДИСТАНЦИОННОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО 
БЕСКОНТАКТНОГО СНЕГОМЕРА «НАСТ»

Показана необходимость автоматизации измерений высоты снежного покрова и дано описание варианта автоматического бесконтактного снегомера «НАСТ» с использованием маломощного лазера инфракрасного диапазона для измерения высоты снежного покрова. Приведены некоторые результаты опытных испытаний снегомера в зимние сезоны в 2010-2012 гг.

Ключевые слова: криосфера, климат, снежный покров, высота снежного покрова, измерительные приборы, лазер, снегомер.

Большую роль в климатической системе Земли играет криосфера. В настоящее время общая 

площадь, занятая снежным покровом и льдом на Земле, составляет около 100 млн. км2. Около 30 % 
планетного энергетического баланса приходится на превращения снега и льда, являющиеся результатом взаимодействия атмосферы, суши, океана и криосферы. В природе происходит непрерывный 
процесс поглощения (при испарении и таянии снега) и выделения (при конденсации и замерзании) 
значительного количества тепла. Как показывают многолетние гидрометеорологические наблюдения 
эти процессы влияют на изменения климата через цепь положительных и отрицательных обратных 
связей. Для изучения хода этих процессов и их прогнозирования необходима хорошо развитая система наблюдений, включающая как сеть наземных наблюдательных постов и станций, оснащенных современными средствами измерений, так и аэрокосмическую составляющую [1; 2].

В последнее время вырос интерес к освоению богатых природными ресурсами районов Арктики, 

что потребует создания промышленных предприятий и инфраструктуры для их обслуживания. Для освоения этих районов необходимо знать характеристики снежного покрова, залегающего в этих местах 
значительную часть года. Наблюдения за состоянием снежного покрова в настоящее время производятся 
на наземной гидрометеорологической сети станций и постов с использованием ручных трудоемких методов, а данные измерений современных аэрокосмических средств, как показывает практика, имеют значительные погрешности и требуют коррекции по результатам наземных измерений. 

Традиционными и самыми массовыми инструментами для наблюдения за снежным покровом и 

его формированием являются простейшие приборы, разработанные в первой половине XX в. [3; 4]. 
Для измерения высоты снежного покрова, изучения динамики его формирования и таяния на наземной наблюдательной сети Росгидромета используются снегомерные рейки. Для ежедневных наблюдений применяются постоянные, фиксировано установленные рейки типа М-103М, а для маршрутных снегомерных съемок – переносные рейки типа М-104М. Для измерения количества осадков в пересчете на водный эквивалент применяется осадкомер Третьякова О-1, а плотность снега определяется при помощи весового снегомера ВС-43. Простота конструкции, дешевизна изготовления и отсутствие необходимости в электропитании выгодно отличают указанные средства измерений от современных приборов, однако полное отсутствие возможности автоматизации измерений и сравнительно 
низкая точность ограничивают их применение для решения задач настоящего времени.

Задача автоматизации процесса метеонаблюдений требует создания автономных приборов, по
зволяющих в автоматическом режиме осуществлять мониторинг состояния снежного покрова с обеспечением удаленного съема результатов в режиме реального времени.

Поэтому задача автоматического измерения высоты снежного покрова становится все более ак
туальной в последнее время. Хорошо известные приборы с ультразвуковыми или индуктивными 
электромагнитными датчиками не предназначены для работы в условиях свежевыпавшего снега из-за 
его низкой плотности и, следовательно, отсутствия четкой границы по плотности между снегом и 
воздухом [5]. По этой причине ультразвуковые и индуктивные снегомеры могут применяться только 
при замерах на плотных (спрессованных) слоях снега. При этом возможности инфракрасных датчиков выглядят недооцененными. К сожалению, очень широко распространенные в строительстве дешевые лазерные дальномеры не могут использоваться для регулярных измерений высоты снега. Проблемы у этих приборов появляются во время снегопадов, из-за чего возникают неизбежные ошибки