К вопросу об обратном рассеянии электромагнитных волн СВЧ-диапазона морским и пресноводным льдом при малых углах падения

Радиолокационное зондирование активно применяется для дистанционного мониторинга ледяного покрова. Получение оперативной и глобальной информации о площади ледяного покрова необходимо для анализа происходящих климатических изменений и совершенствования глобальных моделей климата. Основные усилия существующей орбитальной спутниковой группировки направлены на измерение площади ледяного покрова в Арктике и Антарктике, которые оказывают глобальное влияние на климат. Однако внутренние водоемы, расположенные внутри материков, также могут использоваться для изучения происходящих климатических изменений, в частности, для мониторинга региональных изменений климата. В качестве одного из индикаторов выступают даты формирования и разрушения ледяного покрова на внутренних водоемах. Эта информация позволяет отслеживать многолетние тенденции изменения длительности существования ледяного покрова в разных регионах.
При зондировании ледяного покрова основным информационным параметром является сечение обратного рассеяния. Мощность отраженного сигнала определяется свойствами отражающей поверхности, поэтому она может меняться при переходе от морского льда к пресноводному.
В данной работе анализируются результаты измерений при малых углах падения (0°-18°), которые выполняются двухчастотным дождевым радиолокатором (Dual-frequency Precipitation Radar), установленным на спутнике GPM (Global Precipitation Measurement). Радиолокатор работает в режиме сканирования по углу падения (+/- 18 градусов) в направлении перпендикулярном траектории движения.
В качестве морского полигона было выбрано Охотское море, а пресноводным водоемом стало озеро Байкал. В данном случае был выбран большой водоем, чтобы можно было получить зависимость сечения обратного рассеяния для всего интервала углов падения за один пролет.
В обоих случаях рассматривался сухой лед, т.е. температура воздуха была отрицательной. Для анализа были выбран временной интервал с февраля-март. В Кu-диапазоне глубина проникновения электромагнитной волны в пресный лед составляет примерно 0,5 м, а в однолетний морской лед электромагнитное излучение не проходит. Это различие в диэлектрической проницаемости приводит к отличию угловых зависимостей сечения обратного рассеяния от угла падения. Для морского льда при нулевом угле падения сечение обратного рассеяния больше, т.к. отражение происходит от верхней границы ледяного покрова. Для пресноводного льда уменьшение сечения обратного рассеяния от угла падения происходит медленнее, что вероятно связано с проникновением электромагнитной волны внутрь льда и рассеянием на внутренних неоднородностях. Толщина ледяного покрова оз. Байкал превосходит метр, поэтому отражение от нижней границы ледяного покрова (лед-вода) не вносит заметного вклада в отраженный сигнал.
Исследования будут продолжены и рассмотрено влияние на отраженный сигнал температуры воздуха (переход сухой/влажный лед).
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект 20-17-00179)