Радиолокационный мониторинг океанских течений
10 октября 2022 г.
Сотрудники отдела радиофизических методов в гидрофизике Института прикладной физики РАН представили результаты измерений скоростей течений, полученных на основе уникальной, разработанной в ИПФ РАН методики, в основе которой лежит использование трехчастотного двухполяризационного радиолокатора.
Данная методика предполагает специальную обработку сигнала, отраженного от поверхности воды, которая позволяет исключить влияние рассеивающих волновых структур, которые вносят большие погрешности в определение скорости течения. Сопоставление полученных результатов с результатами синхронных эталонных измерений показало возможность корректного определения течений по данным радиолокационных наблюдений.
Знание скоростей и структуры течений в верхнем слое океана принципиально важно для обеспечения безопасности судоходства, строительства и эксплуатации гидросооружений и т.д. К числу наиболее перспективных методов и средств определения скорости морских течений на больших акваториях относится, в первую очередь, спутниковая микроволновая радиолокация. Сигнал обратного рассеяния микроволн, принимаемый радиолокатором, определяется шероховатостью рассеивающей поверхности, в случае зондирования океана – ветровым волнением. При этом значительный вклад в рассеяние микроволн вносят короткие ветровые волны - рябь с длинами от единиц - до 10-20 см, которые обеспечивают резонансное (брэгговское) рассеяние. Кроме того, в сигнал радиолокатора дают вклад и нелинейные структуры, формируемые более длинными волнами метрового диапазона длин и связанные с их обрушением, т.н. “барашками”. Частоты рассеянных морской поверхностью микроволн отличаются от частоты зондирующего излучения из-за эффекта Доплера, а изменение частоты принимаемого сигнала (доплеровский сдвиг частоты) пропорционально сумме скоростей рассеивателей на морской поверхности и скорости собственно морского течения. По измерениям доплеровского сдвига можно определить скорость течения при условии, что скорость рассеивателей хорошо известна. Проблема, однако, заключается в том, что если скорости брэгговских волн известны и близки к значениям, предсказываемым простой линейной теорией волн, то небрэгговские рассеиватели, связанные с обрушивающимися волнами, имеют существенно большие скорости, которые пока не оцениваются точно. Предложенный же метод радиолокационных измерений на двух поляризациях позволяет исключить сигнал от небрэгговских рассеивателей и, таким образом, уменьшить ошибку при оценке скорости течений.
Результат опубликован: И.А. Сергиевская, С.А. Ермаков, Л.М. Плотников, И.А. Капустин, А.В. Ермошкин «Об определении скоростей течений при микроволновом зондировании морской поверхности при умеренных углах падения». Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 2. С. 212–222.
Источник: пресс-служба ИПФ РАН