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. 2004. В.1. Т.1. С. 248-254

ЛАБОРАТОРНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ ПО ИЗМЕРЕНИЮ УГЛОВЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ ПАРАМЕТРОВ СТОКСА ТЕПЛОВОГО РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ ВЗВОЛНОВАННОЙ ВОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

И.Н. Садовский , А.В. Кузьмин , М.Н. Поспелов 
Институт космических исследований РАН, Москва
В работе представлены результаты поляриметрических измерений СВЧ теплового
излучения водной поверхности с искусственно созданными периодическими неровностями
на ней. Целью эксперимента была проверка модели, описывающей поляризованное СВЧ-
излучение гравитационно-капиллярных волн (ГКВ). Периодическая структура, имитирую-
щая ГКВ, была создана в ванне с пресной водой посредством системы параллельных нейло-
новых нитей, закрепленных на жесткой металлической рамке. С помощью трех юстировоч-
ных винтов плоскость нитей (рамки) устанавливалась чуть ниже уровня поверхности воды,
примерно на 0,5-0,6 мм (радиус используемых нитей). Затем нити поднимались над водной
поверхностью. За счет сил поверхностного натяжения на поверхности воды возникала пе-
риодическая структура, близкая к синусоидальной. Изменяя высоту подъема нитей над по-
верхностью гладкой воды, можно было увеличивать (уменьшать) амплитуду неровностей.
Измерение трех параметров Стокса выполнялось посредством радиометра-поляриметра с
рабочей длиной волны 0,8 см. Эксперимент был выполнен для широкого диапазона верти-
кальных углов наблюдения (от надира до 70°). Вращение ванны в диапазоне углов от 0 до
300° позволило изменять азимутальный угол между ориентацией периодической структуры
и направлением зондирования. Экспериментальные данные подтверждают наличие резо-
нансного пика в параметрах Стокса, предсказанного моделью. Амплитуда пика достигает
10 К (для высоты неровностей 0,7 мм). Также значительной оказалась величина контраста
для азимутальных зависимостей параметров Стокса. Этот результат свидетельствует о не-
обходимости учета ГКВ при изучении поляризованного СВЧ-излучения морской поверх-
ности.

Список литературы:

  1. Yueh S.Н., Nghiemm S.V., Wilson W., Li F.K., Johnson J.T., Kong J.А. Polarimetric thermal emission from periodic water surface // Radio Science. 1994. V. 29. N 1. P. 87-96.
  2. Трохимовский Ю.Г., Эткин В.С. Лабораторные и натурные исследования критиче- ских явлений в радиотепловом излучении взволнованной водной поверхности. М.: ИКИ РАН. Препринт Пр-988. 1985. 23 с.
  3. Эткин В.С., Ворсин Н.Н., Кравцов Ю.А., Мировский В.Г., Никитин В.В., Попов А.Е., Троицкий И.А. Обнаружение критических эффектов при тепловом радиоизлучении неров- ной водной поверхности // Изв. ВУЗов. Радиофизика. 1978. Т. 21. № 3. С. 454-456.
  4. Гершензон В.Е., Ирисов В.Г., Трохимовский Ю.Г., Эткин В.С. Азимутальные эф- фекты при критических явлениях в тепловом радиоизлучении шероховатой поверхности. М.: ИКИ РАН. Препринт Пр-1104. 1986. 23 с.
  5. Ирисов В.Г., Трохимовский Ю.Г., Эткин В.С. Радиометрические методы диагности- ки океана // Дистанц. методы исслед. океана. Горький: Изд. ИПФ, 1987. С. 34-58.
  6. Ирисов В.Г. Исследование излучения электромагнитных волн периодически неров- ной поверхностью. М.: ИКИ РАН. Препринт Пр-944. 1984. 18 с.
  7. Кравцов Ю.А., Мировская Е.А., Попов А.Е., Троицкий И.А., Эткин В.С. Критические явления при тепловом излучении периодически неровной водной поверхности // Изв. АН СССР. ФАО. 1978. Т. 14. № 7. С. 733-739.
  8. Pospelov М.N., Kuzmin А.V., Trokhimovski Y.G. Polarimetric measurements of microwave emission from capillary waves // Proc. Intern. Geoscience and Remote Sensing Symp. (IGARSS01). Sydney, Australia, 9-13 July, 2001.
  9. Ирисов В.Г., Трохимовский Ю.Г., Эткин В.С. Радиотепловая спектроскопия мор- ской поверхности // Докл. АН СССР. 1987. Т. 297. № 3. С. 587-589.
  10. Trokhimovski Yu.G., Gravity-capillary wave curvature spectrum and mean-square slope retrieved from microwave radiometric measurements (Coastal Ocean Probing Experiment) // J. Atmosph. and Oceanic Techn. 2000. V. 17. N 9. P. 1259-1270.
  11. Дзюра М.С., Кузьмин А.В., Поспелов М.Н., Трохимовский Ю.Г., Эткин В.С. Способ дистанционного определения скорости и направления ветра над водной поверхностью. А.С. 1582849 от 23.05.1988. Опубл. в «Бюл. изобретений», № 45, 46, 1993.
  12. Laursen B., Skou N. Wind Direction over the Ocean Determined by an Airborne, Imaging, Polarimetric Radiometer System // IEEE Trans. Geoscience Remote Sensing. 2001. V. 39. N 7. P. 1547-1555.
  13. Wentz F.J. Measurements of oceanic wind vector using satellite microwave radiometers // IEEE Trans. Geoscience Remote Sensing. 1992. V. 30. N 5. P. 960-972.
  14. Yueh S.H., Kwok R., Li F.K., Nghiem S.V., Wilson W.J., Kong J.A. Polarimetric Passive Remote Sensing of Ocean Wind Vectors // Radio Science. 1994. V. 29. N 4. P. 799-814.
  15. Kuzmin A., Pospelov M., Trokhimovski Y. Sea surface parameters retrieval by passive microwave polarimetry // Microwave Radiometry and Remote Sensing of the Earth's Surface and Atmosphere / Ed. P. Pampaloni, S. Paloscia. VSP Intern. Science Publication. Zeist, The Netherlands, 3-11, 2000.