Метод расчета условий распространения радиоволн по данным толщины льда, полученным со спутника Cryosat-2

В докладе предложен метод расчета условий распространения СДВ-ДВ-СВ радиоволн по данным определения толщины льда, полученным со спутника "CryoSat-2". Рассмотрена модель "лед–морская вода", представляющая двухслойную структуру "диэлектрик на проводнике". В задачах распространения радиоволн вдоль подстилающей среды основным параметром, характеризующим ее электрические свойства, является поверхностный импеданс, учитывающий совокупное воздействие слоистой среды на электромагнитное поле. В ИФМ СО РАН предложен и разработан новый электрометрический метод определения поверхностного импеданса слоистой структуры «лед-морская вода» на любой частоте СДВ-ДВ-СВ диапазонов с использованием не радиоволновых методов. Сущность метода заключается в знании электропроводности морской воды и толщины слоя льда по спутниковым данным (или данным бурения) и последующем расчете поверхностного импеданса структуры «лед-морская вода» по известным формулам для двухслойной среды. Практический результат определения комплексной величины поверхностного импеданса достигается благодаря следующему из теории электромагнитных волн в слоистых средах свойству двухслойной структуры «диэлектрик на проводнике», согласно которому из-за наличия тонкого плохо проводящего слоя на сильно проводящей среде в поверхностном импедансе двухслойной среды появляется аддитивная к импедансу проводника (морской воды) мнимая добавка, линейно зависящая от толщины слоя диэлектрика (льда) и смещающая фазу импеданса в сильно-индуктивную область. Этот метод использован при составлении карт поверхностного импеданса (геоэлектрического разреза) различных типов ледового покрова, необходимых для проектирования радиолиний связи и навигации в Арктическом и Антарктическом бассейнах. На основе данного метода проведено преобразование пространственной зависимости толщины льда в пространственную зависимость поверхностного импеданса на фиксированной частоте ДВ-СВ диапазона. Расчет распространения радиоволн проведен с использованием программы расчета функции ослабления поля W по методу интегрального уравнения Хаффорда. Предложен программный комплекс расчета электромагнитного поля при произвольном расположении передатчика и приемника в акватории Северного Ледовитого океана. В качестве примера рассмотрена трасса "Тикси - Северный полюс" длиной 2000 км. Представлены результаты расчетов на частоте 518 кГц.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект №14-19-01079) в Институте физического материаловедения СО РАН.