Поиск
Найти:
Подписка/отписка
на рассылку новостей
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. 2019. Т. 16. № 6. С. 235-241

К вопросу о физической природе рассеяния микроволнового излучения Ка-диапазона на взволнованной водной поверхности

С.А. Ермаков 1, 2 , И.А. Сергиевская 1 , В.А. Доброхотов 1 , И.А. Капустин 1 , А.В. Купаев 1 
1 Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород, Россия
2 Волжский государственный университет водного транспорта, Нижний Новгород
Одобрена к печати: 27.11.2019
DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-6-235-241
Работа посвящена исследованию динамических характеристик гравитационно-капиллярных волн см-дм-диапазона длин с конечной амплитудой и их влиянию на характер обратного рассеяния радиоволн Ка-диапазона при умеренных углах падения излучения в лабораторных условиях. С использованием оригинальной методики визуализации исследованы профили крутых гравитационно-капиллярных волн см-дм-диапазона, для которых характерно наличие ряда особенностей, в том числе областей с высокой кривизной и паразитной капиллярной рябью мм-диапазона длин на переднем склоне несущих волн. Получены зависимости дисперсии наклонов паразитной ряби и кривизны гребней волн от их амплитуды, а также от поверхностной концентрации плёнки поверхностно-активных веществ на водной поверхности. Показано, что интенсивность обратного радиолокационного рассеяния от чистой поверхности определяется как брэгговской, так и небрэгговской (неполяризованной) компонентами, при этом паразитная рябь определяет в основном брэгговскую компоненту, а гребни с высокой кривизной ― небрэгговскую. В присутствии плёнки вклад небрэгговской компоненты в радиолокационное рассеяние увеличивается. Это, как показал эксперимент, связано с тем, что поверхностно-активная плёнка сильнее подавляет паразитную рябь, чем уменьшает кривизну гребней волн.
Ключевые слова: гравитационно-капиллярные волны, паразитная капиллярная рябь, bulge, дисперсия наклонов ряби, кривизна гребня, брэгговская/небрэгговская компоненты, поверхностно-активная плёнка
Полный текст

Список литературы:

  1. Ермаков C. A., Рувинский К. Д., Салашин С. Г., Фрейдман Г. Н. Экспериментальное исследование генерации капиллярно-гравитационной ряби сильнонелинейными волнами на поверхности глубокой жидкости // Изв. Академии наук СССР. Физика атмосферы и океана. 1980. Т. 22. № 10. С. 1072–1080.
  2. Ермаков С. А., Капустин И. А., Кудрявцев В. Н., Сергиевская И. А., Шомина О. В., Шапрон Б., Юровский Ю. Ю. О доплеровских сдвигах частоты радиолокационного сигнала при рассеянии на морской поверхности // Изв. вузов. Радиофизика. 2014. Т. 57. № 4. С. 267–280. DOI: 10.1007/s11141-014-9507-8.
  3. Монин А. С., Красицкий В. П. Явления на поверхности океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 375 с.
  4. Рытов С. М., Кравцов Ю. А., Татарский В. И. Введение в статистическую радиофизику. М.: Наука, 1978. 463 с.
  5. Bass F. G., Fuks M. Wave Scattering From Statistically Rough Surfaces. UK, Oxford: Pergamon, 1979. 540 p.
  6. Ermakov S. A., Sergievskaya I. A., Kapustin I. A., Shomina O. V., Kupaev A. V., Molkov A. A., da Silva J. C. B. Remote Sensing of Organic Films on the Water Surface Using Dual Co-Polarized Ship-Based X-/C-/S-Band Radar and TerraSAR-X // Remote Sensing. 2018. V. 10(7). P. 1097. DOI: 10.3390/rs10071097.
  7. Longuet-Higgins M. S. Capillary rollers and bores // J. Fluid Mechanics. 1992. V. 240. P. 659–579. DOI: 10.1017/S0022112092000259.
  8. Sergievskaya I. A., Ermakov S. A., Ermoshkin A. V., Kapustin I. A., Molkov A. A., Danilicheva O. A., ShominaO. V. Modulation of Dual-Polarized X-Band Radar Backscatter Due to Long Wind Waves // Remote Sensing. 2019. V. 11(4). P. 423. DOI: 10.3390/rs11040423.
  9. Yurovsky Yu. Yu., Malinovsky V. V. Radar Backscattering from Breaking Wind Waves: Field Observation and Modelling // Intern. J. Remote Sensing. 2012. V. 33(8). P. 2462–2481. DOI: 10.1080/01431161.2011.614966.
  10. Yurovsky Yu. Yu., Kudryavtsev V. N., Grodsky S. A., Chapron B. Sea Surface Ka-Band Doppler Measurements: Analysis and Model Development // Remote Sensing. 2019. V. 11(7). P. 839. DOI: 10.3390/rs11070839.