Исследование радиационно-ветровой зависимости восходящего излучения морской поверхности на основе экспериментальных данных

Одной из важных задач в исследовании морской поверхности радиометрическими методами является определение скорости приводного ветра по интенсивности собственного излучения поверхности. В настоящее время большое внимание уделено глобальному мониторингу мирового океана с помощью приборов спутникового базирования, а в целях интерпретации получаемых данных используются полуэмпирические модели. Сразу появляется вопрос: насколько хорошо эти модели согласуются с известными теоретическими моделями? Таким образом, целью работы является сравнение результатов натурных измерений с модельными оценками крутизны радиационно-ветровой зависимости и с более ранними исследованиями в данной области, а так же определение степени сходства/различия результатов измерений, проведенных на разных пространственных масштабах.
С целью решения поставленной задачи был проведен поиск и анализ представленных в литературе результатов аналогичных исследований в данной области и дополнить их данными собственных измерений. Помимо этого: провести серию модельных оценок исследуемого эффекта на базе теоретических и эмпирических моделей ветрового волнения с последующим сравнением их с результатами измерений, выполненных in situ.
Результаты, представленные в данной работе, основаны на натурных измерениях выполненных на океанографической платформе в 2005, 2007 и 2009 годах. Принципиальное отличие наземных измерений от спутниковой информации заключается в разном характере усреднения данных. Наземно-дистанционные данные могут быть отнесены к точечным измерениям с последующим временным усреднением. Для спутниковых  характерно мгновенное получение информации в пределах антенного пятна (т.е. усреднение по площади). Известно, что поле ветра крайне переменчиво как в пространстве, так и во времени, то для спутниковых измерений это может служить источником значительных ошибок, в том числе и систематических. При выполнении измерений in situ проблема снимается, так как и метеоданные и регистрируемое излучение измеряют практически в одной точке и усредняют по времени схожим образом.
В настоящей работе была проанализирована крутизна радиационно-ветровой характеристики собственного радиотеплового излучения взволнованной водной поверхности измеренная на частоте 37,7 ГГц. Сравнение полученных в работе результатов с модельными оценками показало, что среди выбранных для анализа моделей нет ни одной модели, адекватно описывающей поведение радиационно-ветровой зависимости в полном диапазоне исследуемых углов наблюдения и скоростей ветра. Таким образом, на основании полученных результатов можно утверждать, что в настоящее время отсутствуют модели, адекватно описывающие собственное радиотепловое излучение взволнованной водной поверхности, сформированное при различных метеоусловиях и в различных акваториях.
Основным направлением развития данной работы является накопление экспериментальных данных многочастотных угловых радиополяриметрических измерений с целью уточнения угловой и получения частотной зависимости радиационно-ветровой характеристики.

Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ №14-02-00839_а и № 15-05-08401_а.