ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 6. С. 119-134

Использование данных морских буев для оценки дисперсии наклонов крупномасштабного волнения для Ku- и Ka-диапазонов

М.А. Панфилова 1 , В.Ю. Караев 1 
1 Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород, Россия
Одобрена к печати: 30.11.2016
DOI: 10.21046/2070-7401-2016-13-6-119-134
Дисперсия наклонов крупномасштабного волнения является важным параметром, который влияет на рассеяние волн СВЧ-диапазона морской поверхностью в рамках двухмасштабной модели рассеяния, а также на обменные процессы на границе атмосфера и океана. В работе проведено исследование связи дисперсии наклонов крупномасштабного волнения с параметрами, измеряемыми морскими буями. Получены оценки вклада этих параметров в дисперсию наклонов. Для этого была сформирована объединенная база данных, включающая данные двухчастотного дождевого радиолокатора (сечения обратного рассеяния для Ku- и Ka-диапазонов, углы падения) и данные морских буев (параметры волнения и состояние приповерхностного слоя атмосферы) при условии временной (30 мин.) и пространственной (40 км) близости измерений, выполненных буями и двухчастотным дождевым радиолокатором. Данные дождевого радиолокатора использовались для определения дисперсии наклонов вдоль направления сканирования и сечения обратного рассеяния при нулевом угле падения. Предложен алгоритм определения полной дисперсии наклонов по сечению обратного рассеяния при нулевом угле падения. Полная дисперсия наклонов крупномасштабного волнения, восстановленная по данным дождевого радиолокатора, считалась в исследовании референсной. Была построена эмпирическая зависимость полной дисперсии наклонов крупномасштабного волнения для Ku- и Ka-диапазонов от измеряемых морским буем параметров: высоты значительного волнения, доминантного и среднего периодов спектра волнения, температур воды и воздуха, направления волнения и ветра, скорости ветра.
Ключевые слова: морские буи, радиолокационное зондирование морской поверхности, малые углы падения, дисперсия наклонов
Полный текст

Список литературы:

  1. Басс Ф.Г., Фукс И.М. Рассеяние волн на статистически неровной поверхности. М.: Наука, 1972. 424 с.
  2. Бортковский Р.С. О влиянии температуры воды на состояние поверхности океана и на процессы переноса // Известия АН физики атмосферы и океана. 1997. Т. 33. № 2. С. 266–273.
  3. Гарнакерьян А.А., Сосунов А.С. Радиолокация морской поверхности. Ростов: Изд. Ростовского университета, 1978. 144 c.
  4. Данилычев М.В., Кутуза Б.Г., Николаев А.Г. Развитие радиационной модели взволнованной морской поверхности на основе данных эксперимента по измерению рассеянного СВЧ радиоизлучения Солнца // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2006. Т. 2. № 3. С. 68–85.
  5. Караев В.Ю., Панфилова М.А., Баландина Г.Н., Чу К. Восстановление дисперсии наклонов крупномасштабных волн по радиолокационным измерениям в СВЧ-диапазоне // Исследование Земли из космоса. 2012. № 4. С. 62–77.
  6. Титченко Ю.А. Диагностика поверхностного волнения с использованием ультразвуковых и микроволновых локаторов с диаграммами направленности специальной формы: Дисс. канд. физ.-мат. наук. Нижний Новгород: ИПФ РАН, 2016. 159 с.
  7. Chu X., He Y., Chen G. Asymmetry and anisotropy of microwave backscatter at low incidence angles // Transactions on geoscience and remote sensing. 2012. Vol. 50. No. 10. P. 4014–4024.
  8. Cox C., Munk W. Slopes of the sea surface deduced from photographs of sun glitter // Bull. Scripps Inst. Oceanogr. 1956. Vol. 6. P. 401–488.
  9. Freilich M., Vanhoff B. The relationship between winds, surface roughness and radar backscatter at low incidence angles from TRMM precipitation radar measurements // Journal of atmospheric and oceanic technology. 2003. Vol. 20. No. 4. P. 579–562.
  10. Haykin S. Neural Networks and Learning Machines (3rd Edition). Prentice Hall, 2009. 938 p.
  11. Hwang P.A., Shemdin O.H. The dependence of sea surface slope on atmospheric stability and swell conditions // Journal of geophysical research. 1988. Vol. 93. No. C11. P.13903–13912.
  12. Jackson F.C., Walton W.T., Hines D.E., Walter B.A., Peng C.Y. Sea surface mean square slope from Ku-band backscatter data // Journal of Geophysical Research. 1992. Vol. 97. No. NC7. P. 11411–11427.
  13. Keller W.C., Plant W.J., Weissman D.E. The dependence of X-band microwave sea return on atmospheric stability and sea state // Journal of geophysical research. 1985. Vol. 90. P. 1019–1029.
  14. Stogryn A.P. Equations for the permittivity of sea water. Report to NRL Washington DC. GenCorp Aerojet. Azusa. CA. 1997. 11 p.
  15. Tang S., Shemdin O.H. Measurement of high frequency waves using a wave follower // Journal of geophysical research. 1983. Vol. 88. P. 9832–9840.
  16. Titchenko Yu.A., Karaev V.Yu., Meshkov E.M., Zuikova E.M. Measuring the variance of the vertical orbital velocity component by an acoustic wave gauge with a single transceiver antenna // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2015. Vol. 53. No. 8. P. 4340–4347.
  17. Vandemark D., Chapron B., Sun J., Crescenti, Graber H. Ocean wave slope observation using radar backscatter and laser altimeters // Journal of Physical oceanography. 2004. Vol. 34. No. 12. P. 2825–2842.