Особенности обратного рассеяния электромагнитных волн СВЧ-диапазона морской поверхностью в переходной области углов падения

Для дистанционного зондирования морской поверхности активно применяются радиолокаторы СВЧ-диапазона. Наиболее известными орбитальными радиолокаторами являются скаттерометры, которые измеряют поле приводного ветра, радиовысотомеры, измеряющие уровень Мирового океана и высоту значительного волнения, радиолокаторы с синтезированной апертурой (РСА), которые обладают высоким пространственным разрешением и активно используются для изучения проявлений различной физической природы на морской поверхности, например, внутренних волн, сликов, ураганов.

Скаттерометры и РСА выполняют измерения при средних углах падения (> 18 градусов), когда доминирующим является брэгговский (резонансный) механизм обратного рассеяния. При малых углах падения (< 10-12 градусов) работает квазизеркальный механизм обратного рассеяния.

В переходной области углов падения (10 – 20 градусов) измерения проводились редко и нам неизвестны измерения доплеровского спектра в СВЧ-диапазоне. В наших исследования была построена модифицированная брэгговская модель рассеяния, которая может работать во всем интервале углов падения [1, 2]. К сожалению, отсутствие экспериментальных данных не позволило провести ее проверку.

В ходе эксперимента на морской платформе на Черном море в октябре 2016 году были проведены измерения доплеровским радиолокатором (Ka-диапазон). Впервые при малых углах падения и в переходной области углов падения измерялся доплеровский спектр отраженного радиолокационного сигнала. Была получена зависимость ширины и смещения доплеровского спектра от угла падения для разных скоростей ветра и интенсивности волнения. Впервые выполнено сравнение экспериментальных данных и теоретических оценок ширины и смещения доплеровского спектра в переходной области углов падения. Было показано, что модифицированная брэгговская модель рассеяния хорошо описывает экспериментальные зависимости. Планируется разработать алгоритмы восстановления параметров волнения по спектральным и энергетическим характеристикам отраженного радиолокационного сигнала.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 17-05-00939-а).

1. Караев В.Ю. К вопросу о доплеровском спектре радиолокационного СВЧ сигнала, отраженного морской поверхностью (переходная область, брэгговская компонента) // Известия ВУЗов. сер. Радиофизика. 1997. т.40. № 6. С. 669-681.
2. Karaev V.Yu. The modified Bragg scattering theory for small and middle incidence angles // AP2000. Davos. Switzerland. 9-14 April 2000. Abstracts. Vol. 2. P. 318