53.Спектральные отражательные свойства растительного покрова

Спектральная отражательная способность природных объектов

Рис. 5.  Рис. 6. 

Спектральная отражательная способность водных объектов

Основной закономерностью отражения света водой является резкое падение её спектральной кривой в видимом диапазоне спектра (от синей части к красной) и минимальное отражение в ближней ИК-зоне спектра (рис. 7). Отражательные свойства водных объектов зависят от рассеивающих и поглощающих свойств чистой воды, взвешенных частиц разного (органического и неорганического) происхождения, хлорофилла и других пигментов фитопланктона.  С увеличением концентрации взвешенных веществ органического и неорганического происхождения и содержания хлорофилла максимум отражения видимого света обычно смещается в длинноволновую область спектра.

Рис. 7. Спектральная отражательная способность водных объектов на территории Словакии во время летнего паводка 1997 года по данным с КА «Ресурс-О» (каналы: 1 – 0,5–0,6 мкм; 2 – 0,6–0,7 мкм и 3 – 0,8–0,9 мкм).

Спектральная отражательная способность растительного покрова

Спектральные отражательные свойства растительного покрова определяются следующими основными физическими факторами: оптическими свойствами листа (количество хлорофилла, каротина и других пигментов), геометрией покрова и угловым распределением листьев, отражательной способностью почв, на которых она находится, проективным покрытием почвы растительностью, углом освещения и углом наблюдения, состоянием атмосферы. На рис. 8 приведена спектральная отражательная способность различных классов растительность в трех спектральных каналах. Растительность в хорошем состоянии с большим количеством хлорофилла в листьях (ярко-зелёные лиственные леса, густые, сочные луга) имеет характерную спектральную кривую: высокое значение в зелёном участке спектра, резкое падение в красном участке спектра и очень высокий подъём в ближней ИК-области (рис. 8, кривая 1). С ухудшением состояния растительности падает отражательная способность в диапазоне 500–600 нм, исчезает падение в красном диапазоне и резко уменьшается подъём в ближней ИК-области (рис. 8, кривые 3, 4), т. е. постепенно спектральная кривая растительности превращается в спектральную кривую почвы, на которой она растёт. То есть для очень плохой растительности (проективное покрытие менее 15 %) кривая спектральной отражательной способности практически вырождается в плавно возрастающую прямую и приближается к кривым, характерным для открытых почв (рис. 8, кривая 5).

Рис. 8. Спектральная отражательная способность растительного покрова.

Здоровая зелёная растительность в ближнем ИК-диапазоне по сравнению с видимым диапазоном длин волн характеризуется очень высокой отражательной способностью. Отражение листьями солнечной энергии, наблюдаемое в ближнем ИК-диапазоне, связано с различными коэффициентами преломления света между воздушным пространством и оболочками клеточных структур. Растения с более рыхлой структурой листа в ближнем ИК-диапазоне имеют больший коэффициент отражения, чем растения с плотной структурой. Отражательная способность нескольких слоёв листьев больше, чем одного листа, что можно наблюдать в ближнем ИК-диапазоне. Схема многолистового отражения показана на рис. 9.

Рис. 9. Схема многослойного пропускания и отражения света листьями растительности.