Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 6. С. 247-257
Лабораторное исследование особенностей радиолокационного рассеяния Ка диапазона и затухания волн на воде, покрытой полиэтиленовой плёнкой
В.А. Доброхотов
1 , С.А. Ермаков
1 , И.А. Сергиевская
1 1 Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород, Россия
Одобрена к печати: 13.11.2023
DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-6-247-257
Загрязнение океана пластиковым мусором (ПМ) и дистанционная диагностика последнего выступает сегодня одной из актуальных экологических проблем. Важную роль в развитии методов дистанционной диагностики океана играют спутниковые радиолокаторы микроволнового диапазона. В статье описываются результаты лабораторных экспериментов по исследованию влияния полиэтиленовых (ПЭ) плёнок различной толщины на гравитационно-капиллярные волны (ГКВ) и интенсивность микроволнового излучения, отражённого от взволнованной водной поверхности, покрытой ПЭ плёнкой. Показано, что ГКВ затухают при прохождении области, покрытой ПЭ плёнкой, коэффициент затухания увеличивается с ростом толщины плёнки, при этом ПЭ плёнку с толщиной порядка десятков микрометров можно рассматривать как абсолютно нерастяжимую упругую плёнку с нулевыми изгибными напряжениями. Получено, что паразитная капиллярная рябь и «валообразная» форма гребня (англ. bulge/toe), которые возникают на профиле ГКВ большой крутизны и становятся основной причиной рассеяния излучения в Ка диапазоне, существенно подавляются ПЭ плёнками, при этом, соответственно, уменьшается и интенсивность радиолокационного (РЛ) сигнала. РЛ рассеяние в присутствии плёнки становится более неполяризованным по сравнению с рассеянием от ГКВ на чистой воде.
Ключевые слова: полиэтиленовая плёнка, гравитационно-капиллярная волна, радиолокационное рассеяние, паразитная капиллярная рябь, bulge/toe структуры
Полный текстСписок литературы:
- Хазанов Г. Е., Ермаков С. А., Доброхотов В. А. и др. Исследование затухания гравитационных волн на фрагментированном льду // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 1. С. 229–241. DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-1-229-241.
- Arii M., Koiwa M., Aoki Y. Applicability of SAR to Marine Debris Surveillance After the Great East Japan Earthquake // IEEE J. Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. 2014. V. 7. No. 5. P. 1729–1744. DOI: 10.1109/JSTARS.2014.2308550.
- Bremer T. Tracing waves to find phantom plastic // TU Delft. 2014. https://www.tudelft.nl/en/stories/articles/tracing-waves-to-find-phantom-plastic.
- Ermakov S., Khazanov G. Resonance damping of gravity-capillary waves on water covered with a visco-elastic film of finite thickness. I. A reappraisal // Physics of Fluids. 2022. V. 34. Article 092107. https://doi.org/10.1063/5.0103110.
- Ermakov S., Sergievskaya I., Dobrokhotov V., Lazareva T. Wave Tank Study of Steep Gravity-Capillary Waves and Their Role in Ka-Band Radar Backscatter // IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing. 2021. V. 60. P. 1–12. DOI: 10.1109/tgrs.2021.3086627.
- Meylan M. H., Bennets L. G., Doble M., Mosig E. M. Dispersion relations, power laws, and energy loss in waves for the marginal ice zone // J. Geophysical Research: Ocean. 2018. V. 123. P. 3322–3335. https://doi. org/10.1002/2018JC013776.
- Salgado-Hernanz P. M., Bauzà J., Alomar C. et al. Assessment of marine litter through remote sensing: recent approaches and future goals // Marine Pollution Bull. 2021. V. 168. Article 112347. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2021.112347.
- Serafino F., Bianco A. Use of X-Band Radars to Monitor Small Garbage Islands // Remote Sensing. 2021. V. 13. Article 3558. DOI: 10.3390/rs13183558.
- Shugan I., Yang R.-Y., Chen Y.-Y. An Experimental and Theoretical Study of Wave Damping due to the Elastic Coating of the Sea Surface // J. Marine Science and Engineering. 2020. V. 8. Article 571. DOI: 10.3390/jmse8080571.
- Simpson M., Marino A., de Maagt P. et al. Monitoring of Plastic Islands in River Environment Using Sentinel-1 SAR Data // Remote Sensing. 2022. V. 14. Article 4473. DOI: 10.3390/rs14184473.
- Sundaram H., Renganathan M., Thiru S. A comparative study of empirical models for the analysis of wave attenuation by two different coastal plant meadows — A synthetic model lab study // ISH J. Hydraulic Engineering. 2020. V. 28. No. 3. P. 1–8. DOI: 10.1080/09715010.2020.1858358.
- Sutherland B. R., Balmforth N. J. Damping of surface waves by floating particles // Physical Review Fluids. 2019. V. 4. Article 014804. DOI: 10.1103/PhysRevFluids.4.014804.