В настоящее время большой интерес научного сообщества вызывает задача измерения и мониторинга глобального поля морских течений по доплеровскому сдвигу отраженного радиолокационного сигнала (Ardhuin et al, 2019; Nouguier et al, 2018).
При малых углах падения доплеровский спектр описывается гауссовой кривой, определяемой тремя параметрами: шириной, смещением и амплитудой (Караев и др., 2020). Параметры доплеровского спектра зависят от статистических характеристик волнения, вычисляемых как интегралы от модельного спектра волнения (Ryabkova et al, 2019), который зависит от скорости ветра, ветрового разгона и направления волнения.
Ветровое волнение на реке развивается в условиях постоянного течения. Формально это выражается в изменении эффективной скорости ветра в модельном спектре волнения, а также в изменении дисперсионного соотношения. В этом случае параметры доплеровского спектра на течении начинают зависеть также от скорости течения и угла между направлением волнения и направлением течения. Течение приводит к дополнительному смещению доплеровского спектра.
В августе-октябре 2019 года был проведен цикл измерений доплеровского спектра отраженного сигнала с использованием когерентного доплеровского радиолокатора (длина волны 9,7 мм) с симметричной диаграммой направленности антенны (6°х6°), который был установлен на мосту через р. Ока в черте г. Н.Новгород на высоте около 40 м. Синхронно проводились измерения скорости и направления ветра с помощью анемометра. Скорость течения была измерена с помощью видеозаписи перемещения объекта известного размера. Для эксперимента, проведенного 3 октября 2019, года было проведено сравнение модельных и экспериментально измеренных доплеровских спектров. При угле 105 градусов между направлением течения и направлением зондирования модельный доплеровский спектр хорошо описывает интервал частот доплеровского спектра (ширину) и смещение. При зондировании навстречу течению смещение доплеровского спектра больше, чем предсказывает модель. Это говорит о том, что не все факторы, влияющие на характеристики отраженного сигнала, учтены в теоретической модели доплеровского спектра и исследования необходимо продолжить.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ (проект 20-05-00462а) и гранта Президента РФ МК-1130.2020.5.