Моделирование обратного рассеяния микроволнового излучения от различных типов морского льда

Разработана модель для расчета удельной эффективной площади рассеяния различных типов морского льда в микроволновом диапазоне спектра. В основе модели лежит решение уравнения переноса излучения в толще снега и льда методом Монте-Карло. При этом предполагается случайная ориентация воздушных включений и рассолов, и для описания матрицы рассеяния в толще снега и льда используются приближения Рэлея и Ми. Рассеяние на крупных неровностях поверхности, например на гранях льдин в зоне торошения, описывается в явном виде с помощью методов геометрической оптики. Именно для поверхностей со сложной геометрией, таких как торосы и стамухи, метод Монте-Карло наиболее эффективен. Для описания рассеяния на мелкой шероховатости применяются как приближенные аналитические методы (метод физической оптики, интегрального уравнения, малых возмущений), так и прямое численное моделирование с помощью метода конечных объемов, в результате которого создана заранее рассчитанная библиотека рассеивающих свойств поверхности, к которой обращается модель Монте-Карло. Комплексная диэлектрическая постоянная льда рассчитывается по формуле смеси (модель Польдера-Ван Зантена-Де Лоора) и зависит, таким образом, от температуры, солености и плотности льда. Для случаев горизонтально-однородной снежно-ледяной толщи продемонстрировано хорошее согласие результатов расчетов с результатами более простых и широко применяемых моделей однократного рассеяния (Kim et al., 1985), а также с результатами модели Snow Microwave Radiative Transfer Model (SMRT) (Picard et al., 2018). Разработанная модель может быть использована как вспомогательный инструмент при обработке и интерпретации радиолокационных изображений морского льда, а также при решении обратной задачи восстановления свойств морского льда по радиолокационным изображениям.