Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2026. Т. 23. № 3. С. 316-327
Расчёт радиоизлучательных характеристик солёной воды в микроволновом диапазоне по ионному составу растворённых минеральных солей
1 Институт водных и экологических проблем СО РАН, Барнаул, Россия
Одобрена к печати: 15.04.2026
DOI: 10.21046/2070-7401-2026-23-3-316-327
Растворённые в воде минеральные соли широко распространены на нашей планете, присутствуют в Мировом океане, солёных озёрах, солончаках, подземных и грунтовых водах, лиманах, приливных болотах. От солёности зависят физические свойства воды, в том числе плотность, скорость испарения, температура замерзания, диэлектрические и радиоизлучательные параметры, электропроводность. Солёность воды также оказывает заметное влияние на гидрологические и климатические особенности территории, на видовой состав водных организмов и водную растительность. Для определения солёности воды на больших площадях, в том числе в региональном и глобальном масштабе, широко используются методы дистанционного микроволнового зондирования. Минеральные соли, диссоциированные в воде на катионы и анионы, оказывают разное влияние на радиоизлучательные характеристики водной поверхности, зависящее от соотношения между солёностью, температурой и ионным составом воды. Возникает необходимость адекватного сравнения излучательных параметров водной поверхности, измеряемых дистанционным способом, с солёностью воды, определённой по результатам химического анализа. В данной статье предложен способ учёта ионного состава растворённых в воде минеральных солей при моделировании зависимостей коэффициентов излучения водной поверхности от солёности воды. Приведены эмпирические зависимости коэффициентов излучения многокомпонентных водно-солевых растворов, а также воды из гиперсолёных природных водоёмов на частоте 1,41 ГГц, позволяющие моделировать радиоизлучательные характеристики водной поверхности на основе результатов химического анализа ионного состава и массовой концентрации растворённых в воде минеральных солей.
Ключевые слова: водно-солевые растворы, гиперсолёные озёра, солёность воды, коэффициент излучения, микроволновый диапазон
Полный текстСписок литературы:
- Башаринов А. Е., Гурвич А. С., Егоров С. Т. Радиоизлучение Земли как планеты. М.: Наука, 1974. 188 с.
- Данилычев М. В., Кутуза Б. Г., Николаев А. Г. Развитие радиационной модели взволнованной морской поверхности на основе данных эксперимента по измерению рассеянного СВЧ радиоизлучения Солнца // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2006. Вып. 3. Т. 2. С. 68–85.
- Дебай П. Полярные молекулы / пер. с нем. М.; Л.: Гостехиздат, 1931. 247 с.
- Ермаков В. И., Левин В. В., Хубецов С. Б., Щербаков В. В. К вопросу о природе диэлектрической проницаемости растворов электролитов // Журн. физ. химии. 1975. Т. 49. № 7. С. 1749–1752.
- Заболотских Е. В., Шапрон Б. Восстановление солёности верхнего слоя тёплых вод океана по данным спутникового микроволнового радиометра AMSR2 // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 4. С. 207–220. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-4-207-220.
- Заболотских Е. В., Шапрон Б. Моделирование микроволнового излучения морей Арктики в X-диапазоне по данным спутниковых наблюдений: учет угла измерений // Метеорология и гидрология. 2021. № 4. С. 69–77. DOI: 10.52002/0130-2906-2021-4-69-77.
- Засецкий А. Ю., Лилеев А. С., Лященко А. К. Диэлектрические свойства водных растворов NaCl в СВЧ-диапазоне // Журн. неорганической химии. 1994. Т. 39. № 6. С. 1035–1040.
- Комаров С. А., Миронов В. Л., Романов А. Н. Аэрокосмическое зондирование гидрологического состояния почв радиофизическими методами. Барнаул: Изд-во АГУ, 1997. 104 с.
- Крестов Г. А. Термодинамика ионных процессов в растворах. Л.: Химия, 1984. 272 с.
- Лященко А. К., Новскова Т. А., Лилеев А. С., Засецкий А. Ю., Гайдук В. И. Вращательное движение молекул воды в гидратных оболочках ионов и широкополостные диэлектрические спектры растворов электролитов // Журн. физ. химии. 1993. Т. 67. № 8. С. 1615–1622.
- Митник Л. М. Излучательные характеристики водной поверхности. Серия Океанология (обзор). Обнинск: Информ. центр, 1978. 66 с.
- Митник Л. М. Микроволновое зондирование системы океан – атмосфера: состояние и перспективы исследований // Вестн. Дальневосточного отд-ния Российской акад. наук. 2003. № 2 (108). С. 47–55.
- Мищенко К. П., Полторацкий Г. М. Термодинамика и строение водных и неводных электролитов. Л.: Химия, 1976. 328 с.
- Поспелов М. Н., Горячкин Ю. А., Комарова Н. Ю., Кузьмин А. В., Репина И. А., Ситнянский Б. Д., Смирнов М. Т. Комплексный радиофизический эксперимент по дистанционному зондированию морской поверхности CAPMOS05 // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2007. Вып. 4. Т. 1. С. 337–348.
- Райзер В. Ю., Шарков Е. А., Эткин В. С. Влияние температуры и солености на радиоизлучение гладкой морской поверхности в дециметровом и метровом диапазонах // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1975. Т. 11. № 6. С. 652–665.
- Романов А. Н. Диэлектрические и радиоизлучательные свойства засоленных почв в микроволновом диапазоне. Барнаул: Изд-во Алтайского ун-та, 2002. 118 с.
- Романов А. Н. Влияние массовой концентрации минеральных солей на диэлектрические характеристики их водных растворов в микроволновом диапазоне // Радиотехника и электроника. 2004. Т. 49. № 10. С. 1235–1242.
- Романов А. Н., Хвостов И. В., Тихонов В. В., Шарков Е. А. Оценка гидрологических изменений водно-болотных угодий российской Арктики, субарктики и северной тайги по данным микроволнового дистанционного зондирования // Исслед. Земли из космоса. 2022. № 4. С. 12–24. DOI: 10.31857/S020596142204008X.
- Садовский И. Н., Шарков Е. А., Кузьмин А. В. и др. Обзор моделей комплексной диэлектрической проницаемости водной среды, применяемых в практике дистанционного зондирования // Исслед. Земли из космоса. 2014. №. 6. С. 79–92. DOI: 10.7868/S0205961414060050.
- Сазонов Д. С. Моделирование микроволнового излучения взволнованной морской поверхности на основе экспериментальных данных // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 3. С. 271–287. DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-3-271-287.
- Сазонов Д. С., Кузьмин А. В., Садовский И. Н. Азимутальная зависимость микроволнового излучения взволнованной водной поверхности на основе дистанционных измерений на Черном море // Исслед. Земли из космоса. 2018. № 3. С. 29–40. DOI: 10.7868/S0205961418030028.
- Самойлов О. Я. Структура водных растворов электролитов и гидратация ионов. М.: Изд-во АН СССР, 1957. 179 с.
- Смирнов П. Р., Тростин В. Н. Структура концентрированных водных растворов электролитов с кислородсодержащими анионами. Иваново: ИХНР РАН, 1994. 260 с.
- Справочник по гидрохимии / под ред. А. В. Никанорова. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 391 с.
- Шарков Е. А. Анализ и развитие релаксационных моделей диэлектрических свойств воды для задач дистанционного зондирования // Исслед. Земли из космоса. 1995. № 6. С. 18–27.
- Шарков Е. А. Радиотепловое дистанционное зондирование Земли: физические основы. В 2 т. Т. 1. М.: ИКИ РАН, 2014. 548 с.
- Энтелис С. Г., Тигер Р. П. Кинетика реакций в жидкой фазе. Количественный учет влияния среды. М.: Химия, 1973. 416 с.
- Klein L., Swift C. An improved model for the dielectric constant of sea water at microwave frequencies // IEEE Trans. Antennas and Propagation. 1977. V. 25. No. 1. P. 104–111. DOI: 10.1109/TAP.1977.1141539.
- Liberman B. M., Gaiduk V. I. Calculation of dielectric and radiation spectra of aqueous solutions of electrolytes over a broad wavelength range: A hybrid model // J. Communications Technology and Electronics. 1999. V. 44. No. 1. P. 92–98.
- Reul N., Grodsky S. A., Arias M. et al. Sea surface salinity estimates from spaceborne L-band radiometers: An overview of the first decade of observation (2010–2019) // Remote Sensing of Environment. 2020. V. 242. Article 111769. DOI: 10.1016/j.rse.2020.111769.
- Romanov A. N., Ulanov P. N. Seasonal differences in dielectric properties of dwarf woody tundra vegetation in a microwave range // IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing. 2019. V. 57. No. 6. P. 3119–3125. DOI: 10.1109/TGRS.2018.2881048.
- Stogryn A. Equations for calculating the dielectric constant of saline water (correspondence) // IEEE Trans. Microwave Theory and Techniques. 1971. V. 19. No. 8. P. 733–736. DOI: 10.1109/TMTT.1971.1127617.
- Ulaby F. T., Moor R. K., Fung A. K. Microwave remote sensing: Active and passive. V. 3: From theory to applications. Norwood, MA: Artech House Inc., 1986. P. 1065–1645.