Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2026. Т. 23. № 1. С. 286-295
Комплексные экспериментальные исследования динамики развития ветровых волн на морской поверхности
А.В. Кузьмин 1, 2 , К.В. Куликовский 2 , И.Н. Садовский 1, 2 , Д.С. Сазонов 1 , В.В. Стерлядкин 2, 1 1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
2 МИРЭА — Российский технологический университет, Москва, Россия
Одобрена к печати: 04.12.2025
DOI: 10.21046/2070-7401-2026-23-1-286-295
Представлено описание комплексного натурного эксперимента, который был проведён на стационарной гидрофизической платформе в Чёрном море близ пгт Кацивели, Республика Крым, на базе Центра коллективного пользования «Морские исследования и технологии» Морского гидрофизического института РАН. В состав оборудования в экспериментах на гидрофизической платформе входил радиометрический комплекс, состоящий из двух радиометров-поляриметров 8-мм-диапазона. Радиометры были установлены на поворотную сканирующую платформу «Траверс-2». Для контроля параметров морского волнения в эксперименте использовались и работают по настоящее время лазерные волнографы. В лазерных измерениях применяется сканатор, который позволяет разворачивать лазерный луч по заданной траектории с частотой работы видеокамеры. При этом обновление изображения на видеокамере происходит на каждом кадре. Сканатор развёртки имел остановки в заданных точках траектории, что позволяло получить изображения границ лучей с более высоким отношением сигнал/шум и проводить измерения даже в дневное время суток. Также в измерениях используются три непрерывных лазера, которые формируют на морской поверхности три точки на заданном расстоянии, что позволяет измерять не только возвышения морской поверхности во времени в заданных точках, но и получать двумерное распределение уклонов, определять частотный спектр волнения. Экспериментальные исследования связи приводного ветра с динамикой развития ветровых волн на морской поверхности были основаны на синхронных измерениях ветрового поля с помощью двух акустических анемометров метеокомплексов МК-15, установленных на морской платформе на заданных высотных уровнях. За время эксперимента в летний период 2025 г. были получены уникальные измерения ветрового поля, морского волнения и поляризационных характеристик собственного излучения морской поверхности в различных метеорологических условиях. Полученные данные позволят провести исследование процессов взаимодействия поляризованного микроволнового излучения на границе морской поверхности и атмосферы с учётом взаимосвязи с ветром в приводном слое атмосферы и структурой морского волнения.
Ключевые слова: натурный эксперимент, морская поверхность, собственное излучение, радиояркостный контраст, ветровое волнение, лазерный волнограф, капиллярные волны, натурные измерения капиллярных волн, двумерное распределение уклонов
Полный текстСписок литературы:
- Анискович В. М., Кузьмин А. В., Сазонов Д. С., Хайкин В. Б. Радиометр-поляриметр диапазона 0,8 см для натурных и лабораторных измерений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 2. С. 213–223. DOI: 10.21046/2070-7401-2016-13-2-213-223.
- Кузьмин А. В., Садовский И. Н., Горшков А. А., Ермаков Д. М. Приборная платформа для надводных измерений морской поверхности и атмосферы // Исслед. Земли из космоса. 2020. № 1. С. 83–91. DOI: 10.31857/S0205961420010054.
- Кутуза Б. Г., Данилычев М. В., Яковлев О. И. Спутниковый мониторинг Земли: Микроволновая радиометрия атмосферы и поверхности. М.: ЛЕНАНД, 2016. 336 с.
- Митник Л. М., Митник М. Л. Алгоритм восстановления скорости приводного ветра по измерениям микроволнового радиометра AMSR-E со спутника Aqua // Исслед. Земли из космоса. 2011. № 6. С. 34–44.
- Садовский И. Н., Кузьмин А. В., Поспелов М. Н. и др. Экспериментальные исследования коротковолновой части спектра ветровых волн: Предварительный анализ результатов дистанционных радиометрических измерений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 5. С. 55–67. DOI: 10.21046/2070-7401-2016-13-5-55-67.
- Сазонов Д. С., Кузьмин А. В., Садовский И. Н. Экспериментальные исследования зависимости интенсивности радиотеплового излучения взволнованной морской поверхности от скорости приводного ветра // Исслед. Земли из космоса. 2016. № 1–2. С. 25–34. DOI: 10.7868/S0205961416010127.
- Сазонов Д. С., Кузьмин А. В., Садовский И. Н. Азимутальная зависимость микроволнового излучения водной поверхности на основе дистанционных измерений на Черном море // Исслед. Земли из космоса. 2018. № 3. С. 29–40. DOI: 10.7868/S0205961418030028.
- Сазонов Д. С., Садовский И. Н., Кузьмин А. В., Пашинов Е. В. Натурные исследования угловых зависимостей третьего параметра Стокса излучения морской поверхности на частоте 37 ГГц // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 6. С. 309–319. DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-6-309-319.
- Стерлядкин В. В. Сканирующий лазерный волнограф с регистрацией «мгновенной» формы поверхности. Патент РФ 2749727. Рег. 16.10.2020.
- Стерлядкин В. В. Задача восстановления профиля морской поверхности по видеоизображению лазерных лучей // Океанология. 2024. Т. 64. № 3. С. 396–407. DOI: 10.31857/S0030157424030022.
- Стерлядкин В. В., Куликовский К. В. Измерение капиллярных волн лазерным волнографом // Российский технолог. журн. 2022. Т. 10. № 5. С. 100–110. DOI: 10.32362/2500-316X-2022-10-5-100-110.
- Стерлядкин В. В., Сазонов Д. С., Кузьмин А. В., Шарков Е. А. Наземные радиометрические измерения эффективной излучательной способности морской поверхности без абсолютной калибровки // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 2. С. 29–41. DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-2-29-41.
- Стерлядкин В. В., Куликовский К. В., Задерновский А. А. Измерение капиллярных колебаний морской поверхности // Океанология. 2025. Т. 65. № 2. С. 201–211. DOI: 10.31857/S0030157425020018.
- Шарков Е. А. Радиотепловое дистанционное зондирование Земли: физические основы. Т. 1. М.: ИКИ РАН, 2014. 544 с.
- Cox C., Munk W. Slopes of the sea surface deduced from photographs of sun glitter // J. Optical Soc. America. 1954. V. 44. No. 11. P. 838–850.
- Sterlyadkin V. V., Kulikovsky K. V., Kuzmin A. V. et al. Scanning laser wave recorder with registration of “instantaneous” sea surface profiles // J. Atmospheric and Oceanic Technology. 2021. V. 38. No. 8. P. 1415–1424. https://doi.org/10.1175/JTECH-D-21-0036.1.