Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 4. С. 51-59
Развитие эмпирико-теоретической модели рассеяния радиолокационных сигналов взволнованной водной поверхностью при скользящих углах наблюдения
А.В. Ермошкин
1 , В.В. Баханов
1 , Н.А. Богатов
1 1 Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород, Россия
В работе обсуждается модернизация эмпирико-теоретической модели рассеяния радиолокационных сигналов морской поверхностью применительно к скользящим углам зондирования. На основе двухмасштабной модели рассеяния электромагнитных волн с учетом влияния обрушений ветровых волн проведено численное моделирование удельной эффективной площади рассеяния взволнованной водной поверхности при углах падения θ≥80° . При моделировании рассеяния радиолокационного излучения морская поверхность описывалась спектром Elfouhaily, который зависел от возраста волнения и скорости ветра. Для описания доли морской поверхности, покрытой обрушениями, было предложено эмпирическое выражение как функция скорости ветра на стандартной высоте. Продемонстрировано хорошее согласие результатов моделирования удельной эффективной площади рассеяния взволнованной поверхности при скользящих углах наблюдения с экспериментальными данными, полученными с помощью некогерентной судовой радиолокационной станции X-диапазона горизонтальной поляризации. Данные радиолокационного зондирования были получены в ходе натурных экспериментов в Черном и Карском морях. Показано, что экспериментальная зависимость мощности отраженного взволнованной поверхностью радиосигнала при скользящих углах зондирования хорошо описывается степенной функцией скорости ветра. Описанная модель может быть использована для решения обратных задач дистанционного зондирования.
Ключевые слова: поверхностное волнение, обрушение ветровых волн, ветер, радиолокация
Полный текстСписок литературы:
- Булатов М.Г., Кравцов Ю.А., Лаврова О.Ю., Литовченко К.Ц., Митягина М.И., Раев М.Д., Сабинин К.Д., Трохимовский Ю.Г., Чурюмов А.Н., Шуган И.В. Физические механизмы формирования аэрокосмических радиолокационных изображений океана // Успехи Физических Наук. 2003. 173 (1). С. 69–87.
- Кравцов Ю.А., Литовченко К.Ц., Митягина М.И., Чурюмов А.Н. Резонансные и нерезонансные явления при микроволновом дистанционном зондировании поверхности океана // Радиотехника. 2000. № 1. С. 61–73.
- Кравцов Ю.А., Митягина М.И., Чурюмов А.Н. Нерезонансный механизм рассеяния электромагнитных волн на морской поверхности: рассеяние на крутых заостренных волнах // Известия высших учебных заведений. Радиофизика. 1999. Т. 42. № 3. С. 240–254.
- Anguelova M., Webster F. Whitecap coverage from satellite measurements: A first step toward modeling the variability of oceanic whitecaps // J. Geophys. Res. 2006. Vol. 111C. P. 3017.
- Bakhanov V.V., Bogatov N.A., Ermoshkin A.V., Kandaurov A.A., Kemarskaya O.N., Sergeev D.A., Troitskaya Yu.I. Laboratory investigation of short wind wave breaking modulation in the long surface wave field // Proceedings SPIE 8888, Remote Sensing of the Ocean, Sea Ice, Coastal Waters, and Large Water Regions. 2013. P. 888809.
- Churyumov A.N., Kravtsov Yu.A., Lavrova O.Yu., Litovchenko K.Ts., Mityagina M.I., Sabinin K.D. Signatures of resonant and non-resonant scattering mechanisms on radar images of internal waves // International Journal of Remote Sensing. 2002. Vol. 23. № 20. P. 4341 – 4355.
- Elfouhaily T.B., Chapron B., Katsaros K.B., Vandemark D.J. A unified directional spectrum for long and short wind-driven waves // J. Geophys. Res. 1997. Vol.107. P. 15781–15796.
- Kudryavtsev V., Hauser D., Gaudal G., Charpon B. A semiempirical model of the normalized radar cross-section of the sea surface, 1, Background model // J. Geophys. Res. 2003. Vol. 108(C3). P. 8054.
- Valenzuela G.R. Theories for the interaction of electromagnetic and oceanic waves – a review // Boundary-Layer Meteorology. 1978. Vol. 13. P. 61–85.