Радиометрический метод диагностики внутриокеанических процессов

Важной задачей мониторинга системы океан-атмосфера в СВЧ-диапазоне, наряду с определением метеопараметров, является также создание дистанционных методов зондирования, способных “заглянуть” в толщу вод океана через поверхность с целью диагностики процессов деятельного слоя океана, включая процессы, которые, в свою очередь, оказывают решающее влияние на состояние атмосферы.
Постановка такой задачи вполне правомочна. Поскольку, океан представляет собой термодинамически неравновесную среду (наличие течений, градиентов температуры и солености), то речь может идти об усилении эффектов поверхностного проявления глубинных процессов за счет запасенной в океане энергии неравновесности и их диагностики средствами дистанционного зондирования в СВЧ-диапазоне.
Основу физической концепции радиометрического метода составляет теория вторичных неустойчивостей и усилительных механизмов в нелинейной неравновесной среде, находящейся на пороге устойчивости [1].
Наличие тонкой термохалинной структуры вод океана способствует развитию конвективной неустойчивости типа “двойной диффузии” (в двух ее модах - «солевые пальцы» и режим «диффузии»), которые могут служить индикаторами происходящих процессов как в океане (течения, внутренние волны, вихри, апвеллинги), так и в атмосфере (тайфуны, ураганы, тропические ливни).
В докладе представлены результаты натурных экспериментов, которые проводились с помощью СВЧ-радиометров, размещенных на научно-исследовательских судах и самолетах-лабораториях, а также посредством обработки данных СВЧ-радиометров спутников серии «Метеор-М» [2,3].
Анализируется влияние кратковременного тропического ливня на характеристики собственного СВЧ-излучения морской поверхности (спектральные вариации достигали 30К) при флуктуациях температуры и солености в пределах 0.6 градусов Цельсия и 0.4 промилле, соответственно. Приведенный пример демонстрирует «эффект усиления сигнала» за счет развития вторичных неустойчивых процессов. Данное явление называют «ископаемый дождь». Горизонтальные масштабы вариаций температуры и солености составляли 50-100 м в приповерхностном слое глубиной до 15 см [2].
Аналогичные спектральные вариации яркостной температуры морской поверхности регистрируются во фронтальной зоне Куросио на масштабах 10-60 км и совпадают с положением температурных «линзовых» структур расположенных на глубине 100-400 м [2].
Синоптические масштабы подобных изменений СВЧ-излучения морской поверхности связаны с образованием вихрей Куросио и атмосферных циклонов [4,5].
Во всех перечисленных случаях имеет место значительная изменчивость тонкой термохалинной структуры вод океана, что может служить индикатором наблюдаемых явлений. Радиометрический метод при этом позволяет вести диагностику данных процессов и определять их пространственно-временные характеристики.