Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 1. С. 211-219
Распределение дисперсии уклонов морской поверхности по пространственным диапазонам создающих их волн
1 Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия
Одобрена к печати: 24.12.2019
DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-1-211-219
Анализируется вклад в дисперсию уклонов морской поверхности, которые создают волны разной длины. Использованы данные дистанционного зондирования (радиолокационные, радиометрические и оптические измерения), а также измерений in situ (лазерными уклономерами, струнными датчиками, волнографическими буями). При анализе учитывались следующие физические эффекты: определяемое по данным дистанционного зондирования значение дисперсии уклонов зависит от длины зондирующей радиоволны; при измерениях in situ дисперсия уклонов определяется конструктивными характеристиками измерительной аппаратуры. Для скоростей ветра выше 7–8 м/с получена зависимость изменения дисперсии уклонов в диапазоне от длины основных энергонесущих волн до задаваемой длины Λ0. Показано, что используемая в настоящее время при радиометрических измерениях зависимость дисперсии уклонов от длины зондирующей волны существенно завышает значения дисперсии в области, где вклад в зеркальное отражение радиоволн дают поверхностные волны длиной Λ0 < 0,1 м. Также показано, что вклад в дисперсию уклонов, который вносят волны длиной более 10 м, составляет менее 20 %.
Ключевые слова: дистанционное зондирование, морская поверхность, уклоны, длинные волны
Полный текстСписок литературы:
- Басс Ф. Г. , Фукс И. М. Рассеяние волн на статистически неровной поверхности. М.: Наука, 1972. 424 с.
- Данилычев М. В. , Николаев А. Н. , Кутуза Б. Г. Использование метода Кирхгофа для практических расчетов в микроволновой радиометрии взволнованной морской поверхности // Радиотехника и электроника. 2009. Т. 54. № 8. С. 915–925.
- Запевалов А. С. Статистические характеристики модуля уклона морской поверхности // Морской гидрофиз. журн. 2002. № 1. С. 51–59.
- Запевалов А. С. Моделирование брегговского рассеяния электромагнитного излучения сантиметрового диапазона морской поверхностью. Влияние волн более длинных, чем брегговские составляющие // Изв. Российской акад. наук. Физика атмосферы и океана. 2009. Т. 45. № 2. С. 266–275.
- Запевалов А. С. , Большаков А. Н. , Смолов В. Е. Исследование уклонов морской поверхности с помощью массива волнографических датчиков // Океанология. 2009. Т. 49. № 1. С. 37–44.
- Калинин С. А. , Лейкин И. А. Измерение уклонов ветровых волн в Каспийском море // Изв. акад. наук СССР. Физика атмосферы и океана. 1988. Т. 24. № 11. С. 1210–1217.
- Караев В. Ю. , Панфилова М. А. , Баландина Г. Н. , Чу К. Восстановление дисперсии наклонов крупномасштабных волн по радиолокационным измерениям в СВЧ-диапазоне // Исслед. Земли из космоса. 2012. № 4. С. 62–77.
- Христофоров Г. Н. , Запевалов А. С. , Бабий М. В. Статистические характеристики уклонов морской поверхности при разных скоростях ветра // Океанология. 1992. Т. 32. Вып. 3. С. 452–459.
- Apel J. R. An improved model of the ocean surface wave vector spectrum and its effects on radar backscatter // J. Geophysical Research. 1994. V. 99. No. C8. P. 16269–16291.
- Chen P. , Yin Q. , Huang P. Effect of non-Gaussian properties of the sea surface on the low-incidence radar backscatter and its inversion in terms of wave spectra by an ocean wave // Chinese J. Oceanology and Limnology. 2015. V. 33. No. 5. P. 1142–1156.
- Cheng Y. , Liu Y. , Xu Q. A new wind-wave spectrum model for deep water // Indian J. Marine Sciences. 2006. V. 35. No. 3. P. 181–194.
- Cox C. , Munk W. Measurements of the roughness of the sea surface from photographs of the sun glitter // J. Optical Society of America. 1954. V. 44. No. 11. P. 838–850.
- Elfouhaily Т. , Chapron В. , Katsaros К. , Vandemark D. A unified directional spectrum for long and short wind-driven waves // J. Geophysical Research. 1997. V. 102. No. С7. P. 15781–15796.
- Hollinger J. P. Passive microwave measurements of sea surface roughness // IEEE Trans. Geoscience Electronics. 1971. V. GE-9. No. 3. P. 165–169.
- Hughes B. A. , Grant H. L. , Chappell R. W. A. A fast response surface-wave slope meter and measured wind-wave components // Deep-Sea Research. 1977. V. 24. No. 12. P. 1211–1223.
- Kudryavtsev V. N. , Markin V. K. Chapron B. Coupled sea surface-atmosphere model 2, spectrum of short wind waves // J. Geophysical Research. 1999. V. 104. P. 7625–7639.
- Longuett-Higgins M. S. , Cartwrighte D. E. , Smith N. D. Observation of the directional spectrum of sea waves using the motions of the floating buoy // Proc. Conf. Ocean Wave Spectra. Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice Hall, 1963. P. 111–132.
- Plant W. J. A stochastic, multiscale model of microwave backscatter from the ocean // J. Geophysical Research. 2002. V. 107. No. C9. 3120. DOI: 10.1029/2001JC000909.
- Wilheit T. T. A model for the microwave emissivity of the ocean’s surface as a function of wind speed // IEEE Trans. Geosciences Electronics. 1979. V. GE-17. No. 4. P. 244–249.