Измерение дисперсии наклонов крупномасштабного волнения и восстановление скорости приводного ветра в полосе обзора двухчастотного дождевого радиолокатора

Спутник миссии по глобальному измерению осадков (GPM) был запущен в феврале 2014 года. В состав научного оборудования, установленного на спутнике, входят радиолокаторы Ka- и Ku-диапазонов, сканирующие поперёк направления полёта спутника с шагом 0.8 градуса по углу зондирования. Полоса обзора для Ku-диапазона составляет 250 км, а для Ka-диапазона – 125 км. Размер пятна засветки и расстояние между центрами соседних пятен составляют около 5 км. Наклон орбиты спутника относительно экватора составляет 65 градусов, поэтому треки спутника покрывают практически весь земной шар за исключением полярных областей. При отсутствии осадков данные о сечении обратного рассеяния, измеряемого радиолокаторами, могут быть использованы для определения параметров морской поверхности. Радиолокаторы работают при малых углах падения (+/- 18,5 градусов для Ku-диапазона и +/-9 градусов для Ka-диапазона), поэтому для описания зависимости сечения обратного рассеяния от угла падения применять метод Кирхгофа. В рамках этого метода, имея несколько измерений под разными углами падения, можно получить в явном виде формулы для дисперсии наклонов крупномасштабного волнения вдоль направления сканирования и для сечения обратного рассеяния при нулевом угле падения (Караев, 2012; Гарнакерьян, 1978). В работе обсуждаются перспективы применения радиолокационных данных со спутника GPM для мониторинга морского волнения, а также для определения скорости приводного ветра.
Были обработаны данные дождевого радиолокатора за 2015 год и разработан алгоритм восстановления полной дисперсии наклонов в полосе обзора радиолокатора для углов падения +/- 12 градусов. Таким образом, данные двухчастотного дождевого радиолокатора дают возможность наблюдать за изменением интенсивности волнения в пределах центральной области полосы обзора.
Предлагается новый метод обнаружения морских поверхностных течений по данным дождевого радиолокатора. При распространении волнения на течение происходит трансформация спектра волнения (Некрасов, Пелиновский, 1992). Это влияет на дисперсию наклонов, что регистрируется дождевым радиолокатором.
Сформирована объединенная база данных, включающая радиолокационные данные и измерения морских буев при условии, что максимальное расстояние между морским буем и точкой измерения составляет не более 40 км, а разница по времени между измерениями не более 30 минут. После обработки данных образован массив, содержащей информацию о скорости ветра, сечении обратного рассеяния при нулевом угле падения и дисперсии наклонов крупномасштабного волнения для Ka- и Ku-диапазонов. Разработан новый алгоритм определения скорости ветра по сечению обратного рассеяния при нулевом угле падения и дисперсии наклонов крупномасштабного волнения, который также может быть применен для определения скорости ветра в центральной области полосы обзора двухчастотного дождевого радиолокатора (+/- 12 градусов).
Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ 16-35-00548 мол_а, 16-35-80022 мол_эв_а, 15-05-07726.