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. 2020. Т. 17. № 2. С. 176-183

Влияние температуры окружающей среды на вязкоупругие свойства нефтяных плёнок в приложении к проблеме дистанционного зондирования

И.А. Сергиевская 1, 2 , Т.Н. Лазарева 1 
1 Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород, Россия
2 Волжский государственный университет водного транспорта, Нижний Новгород, Россия
Одобрена к печати: 11.03.2020
DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-2-176-183
В данной работе приведены результаты лабораторных измерений коэффициента затухания волн на поверхности воды, покрытой плёнками сырой нефти, керосина и дизельного топлива толщиной от сотых долей до нескольких миллиметров. Температура воздуха и воды изменялась от 1 до 25 ºC, частота волн составила 10–27 Гц, что соответствует брэгговской длине волны радиолокатора Х-диапазона при умеренных углах падения. При измерениях использовался метод параметрических волн, с помощью которого определялось пороговое ускорение, при котором возбуждались поверхностные волны, и длина волны при заданной частоте возбуждения, что позволяло рассчитать коэффициент затухания волн. Данные лабораторных измерений показали, что коэффициент затухания сантиметровых волн увеличивается с уменьшением температуры окружающей среды для сырой нефти и нефтепродуктов во всём диапазоне толщины плёнок. Восстановленная упругость плёнок практически не зависит от частоты волны и возрастает с уменьшением температуры. С использованием физической модели ветровых волн, учитывающей как свободные ветровые волны, так и вынужденные, сделана оценка влияния температуры на спектральный контраст волн (отношение спектральной интенсивности на чистой поверхности и поверхности, покрытой плёнками нефтепродуктов). Показано, что радиолокационный контраст в брэгговском приближении в сликах нефти при температуре порядка 25 ºC может быть в несколько раз меньше контраста при температуре 1–4 ºС. Эффект значителен для длины волны сантиметрового диапазона.
Ключевые слова: сырая нефть, дизельное топливо, керосин, затухание волн, упругость, температура окружающей среды
Полный текст

Список литературы:

  1. Ермаков С. А., Кияшко С. В., Коннов И. Р. О возможности определения параметра упругости поверхностно-активных пленок по измерению затухания стоячих капиллярно-гравитационных волн // Изв. Российской акад. наук. Физика атмосферы и океана. 1996. Т. 32. № 4. С. 544–547.
  2. Ермаков С. А., Сергиевская И. А., Гущин Л. А. Затухание гравитационно-капиллярных волн в присутствии нефтяной пленки по данным лабораторных и численных экспериментов // Изв. Российской акад. наук. Физика атмосферы и океана. 2012. Т. 48. № 5. С. 565–752.
  3. Левич В. Г. Физико-химическая гидродинамика. М.: ГИФМЛ, 1959. 700 с.
  4. Мерициди И. А. Техника и технология локацизации и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов. Сер. «Нефтегазовый комплекс». СПб.: НПО «Профессионал», 2008. 824 с.
  5. Сергиевская И. А., Ермаков С. А. Затухание гравитационно-капиллярных волн на воде, покрытой вязкоупругой пленкой конечной толщины // Изв. Российской акад. наук. Физика атмосферы и океана. 2017. Т. 53. № 6. С. 738–746. DOI: 10.7868/S0003351517060083.
  6. Ermakov S. A., Kijashko S. V. Laboratory study of the damping of parametric ripples due to surfactant films // Marine surface films / eds. M. Gade, H. Huehnerfuss, G. Korenovski. Berlin: Springer, 2006. P. 113–128. DOI: https://doi.org/10.1007/3-540-33271-5_12.
  7. Ermakov S., Sergievskaya I. A., Da Silva J. C. B., Kapustin I. A., Shomina O. B., Kupaev A. V., Molkov A. A. 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. No. 10(7) P. 1097. URL: https:// doi.org/10.3390/rs10071097.
  8. Hansen M. W., Kudryavtsev V., Chapron B., Brekke C., Johannessen J. A. Wave Breaking in Slicks: Impacts on C-Band Quad-Polarized SAR Measurements // IEEE J. Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. 2016. V. 9. No. 11. P. 4929–4940. DOI: 10.1109/JSTARS.2016.2587840.
  9. Jenkins A., Jakobs S. Wave damping by a thin layer of viscous fluid // Physics of Fluids. 1997. V. 9. No. 5. P. 1256–1264. DOI: 10.1063/1.869240.
  10. Kudryavtsev V. N., Akimov D., Johannessen J. A., Chapron B. On radar imaging of current features: 1. Model and comparison with observations // J. Geophysical Research. 2005. V. 110. P. C07016. DOI: 10.1029/2004JC002505.
  11. Lucassen-Reynders E. N., Lucassen J. Properties of capillary waves // Advances in Colloid and Interface Science. 1969. V. 2. No. 4. P. 347–395. URL: https://doi.org/10.1016/0001-8686(70)80001-X.
  12. Pogorzelski S., Linde B., Sliwinski A. Capillary wave attenuation on a water surface coated with monolayers of oil-derivative substances // Acoustics Letters. 1984. V. 8. No. 1. P. 5–9.
  13. Sergievskaya I., Ermakov S. A phenomenological model of wave damping due to oil films // Proc. SPIE. 2019. V. 11150. P. 111500K. URL: https://doi.org/10.1117/12.2533242.
  14. Sergievskaya I., Ermakov S., Lazareva T. Damping of short gravity-capillary waves due to oil derivatives film on the water surface // Proc. SPIE. 2016. V. 9999. P. 999903. URL: https://doi.org/10.1117/12.2241811.
  15. Sergievskaya I., Ermakov S., Lazareva T., Lavrova O. Damping of surface waves due to oil emulsions in application to ocean remote sensing // Proc. SPIE. 2017. V. 10422. P. 104221H. URL: https://doi.org/10.1117/12.2278575.
  16. Sergievskaya I., Ermakov S. A., Lazareva T. N., Guo J. Damping of surface waves due to crude oil/oil emulsion films on water // Marine Pollution Bull. 2019. No. 146. P. 206–214. URL: https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2019.06.018.