Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2026. Т. 23. № 2. С. 279-289
Натурные эксперименты по радиолокационному зондированию пластикового мусора в поверхностном слое водоёма
С.А. Ермаков 1, 2 , В.А. Доброхотов 1 , О.А. Даниличева 1 , Г.В. Лещев 1 , Л.М. Плотников 1 , И.А. Сергиевская 1, 2 1 Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород, Россия
2 Волжский государственный университет водного транспорта, Нижний Новгород, Россия
Одобрена к печати: 11.12.2025
DOI: 10.21046/2070-7401-2026-23-2-279-289
Представлены результаты натурных экспериментов по актуальной проблеме радиолокационной (РЛ) диагностики пластикового мусора в водной среде. С использованием скаттерометров Ka- и X-диапазонов проведено зондирование разных типов пластикового мусора: притопленной полиэтиленовой плёнки, а также объёмного мусора — плавающих в воде кусков поролона. Получено, что при прохождении области фрагментированного мусора (поролона) ветровые волны дм-м-диапазона сильно подавляются, коэффициент затухания волн при этом имеет максимум на частотах, близких к частотам собственных колебаний фрагментов мусора, само затухание может быть объяснено возбуждением волнами резонансных колебаний фрагментов. Притопленная же плёнка практически не приводит к затуханию дм-м-волн. В экспериментах с поролоном в подветренной относительно мусора области водной поверхности формируется зона пониженной интенсивности РЛ-сигнала — «РЛ-след», для притопленной плёнки след практически отсутствует. Микроволновое рассеяние на фрагментированном поролоне не поляризовано и связано, видимо, с рассеянием на неровностях поверхности и на краях кусков поролона; интенсивность рассеяния на 1,5–2 порядка выше, чем из соседних областей ветрового волнения. Рассеяние на притопленной плёнке примерно на порядок величины сильнее, чем на ветровых волнах, является поляризованным и связано с возбуждением вторичных брэгговских волн см-диапазона над плёнкой из-за её колебаний под действием более длинных дм-м-волн.
Ключевые слова: ветровые волны, радиолокация, фрагментированный пластиковый мусор, полиэтиленовая плёнка
Полный текстСписок литературы:
- Доброхотов В. А., Ермаков С. А., Сергиевская И. А. Лабораторное исследование особенностей радиолокационного рассеяния Ка-диапазона и затухания волн на воде, покрытой полиэтиленовой плёнкой // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 6. С. 247–257. DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-6-247-257.
- Ермаков С. А., Доброхотов В. А., Лещев Г. В. и др. (2024а) Модельные эксперименты по исследованию влияния пластикового мусора на водной поверхности на характеристики радиолокационных сигналов Ка-диапазона // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 1. С. 257–269. DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-1-257-269.
- Ермаков С. А., Доброхотов В. А., Сергиевская И. А. (2024б) Лабораторные исследования радиолокационного рассеяния на поверхностных волнах, распространяющихся над погружённой в воду вертикальной пластиковой плёнкой // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 6. С. 320–330. DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-6-320-330.
- Хазанов Г. Е., Ермаков С. А. Численное моделирование динамики плавучей полиэтиленовой пленки в поле поверхностных волн // Фундам. и приклад. гидрофизика. 2025. Т. 18. № 2. С. 68–82. https:// doi.org/10.59887/2073-6673.2025.18(2)-5.
- Arii M., Koiwa М., Aoki Н. 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.
- Chubarenko I., Esiukova E., Khatmullina L. et al. From macro to micro, from patchy to uniform: Analyzing plastic contamination along and across a sandy tideless coast // Marine Pollution Bull. 2020. V. 156. Article 111198. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2020.111198.
- Li P., Wang M. et al. Characteristics of plastic pollution in the environment: A review // Bull. Environmental Contamination and Toxicology. 2021. V. 107. No. 4. pp. 577–584. DOI: 10.1007/ s00128-020-02820-1.
- 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. No. 18. Article 3558. DOI: 10.3390/rs13183558.
- Simpson M. D., Marino A., de Maagt P. et al. Monitoring of plastic islands in river environment using Sentinel 1 SAR data // Remote Sensing. 2022. V. 14. No. 18. Article 4473. DOI: 10.3390/rs14184473.
- Simpson M. D., Marino A., de Maagt P. et al. Investigating the backscatter of marine plastic litter using a C- and X-band ground radar, during a measurement campaign in Deltares // Remote sensing. 2023. V. 15. No. 6. Article 1654. DOI: 10.3390/rs15061654.
- Suaria G., Cappa P., Perold V. et al. Abundance and composition of small floating plastics in the eastern and southern sectors of the Atlantic Ocean // Marine Pollution Bull. 2023. V. 193. Article 115109. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2023.115109.
- van Sebille E., Aliani S., Law K. L. et al. The physical oceanography of the transport of floating marine debris // Environmental Research Letters. 2020. V. 15. No. 2. Article 023003. DOI: 10.1088/1748-9326/ ab6d7d.