Увеличение числа параметров волнения, определяемых по данным радиолокаторов, установленных на борту спутников, является одним из направлений развития дистанционного зондирования. Одним из важных параметров волнения является дисперсия уклонов волнения, которая может быть определена по данным радиолокаторов, сканирующих при малых углах падения.
В данной работе приводится результат обработки данных радиолокаторов на спутнике Global Precipitation Measurement (GPM). Спутник изначально создан для измерения пространственного распределения осадков в атмосфере, однако данные радиолокаторов о сигнале, отраженном от морской поверхностью, используются для изучения её свойств (Chen et. al., 2018; Chu et. al., 2012). Радиолокаторы Ka- и Ku-диапазонов (длина волны излучения 8 и 22 мм соответственно) работают в сканирующем режиме при углах падения от –18 до 18 градусов. Пространственное разрешение радиолокатора — 5 км, а ширина полосы составляет 245 км.
При малых углах падения в рамках приближения Кирхгофа зависимость удельная эффективная площадь рассеяния (УЭПР) пропорциональна плотности распределения уклонов поверхности. Показано, что имея измерения УЭПР при нескольких углах падения, можно получить дисперсию уклонов вдоль направления сканирования и УЭПР при нулевом угле падения, применяя линейную регрессию. Значение УЭПР при нулевом угле падения не зависит от направления сканирования относительно направления распространения волнения. Было показано, что по регрессионной зависимости дисперсии уклонов вдоль направления сканирования от УЭПР при нулевом угле падения для большого массива данных, где угол между направлением сканирования и направлением распространения волнения распределен равновероятно, возможно получить полную дисперсию уклонов, равную сумме дисперсий уклонов в двух взаимно перпендикулярных направлениях (Panfilova et. al., 2018).
В работе приводятся результаты обработки данных радиолокаторов на спутнике GPM за 2017-2019 годы. Получены коэффициенты для регрессионной зависимости, определяющей полную дисперсию уклонов. Карты полных дисперсий уклонов за каждый месяц построены для рассматриваемого периода. Создана база данных о дисперсии уклонов по измерениям обоих радиолокаторов. Эти данные, в частности, могут найти применение для валидации численных моделей волнения (Ardhuin et. al., 2010).

Работа выполнена при поддержке гранта РНФ 20-17-00179 “Применение активных и пассивных микроволновых спутниковых данных для мониторинга состояния морской поверхности, морского льда и атмосферы”.

Ключевые слова: дисперсия уклонов, малые углы падения, СВЧ-радиолокатор

Литература:

Ardhuin F., Rogers E., Babanin A., Filipot J.-F., Magne R., Roland A., Van der Westhuysen A., Queffeulou P., Lefevre J.-M., Aouf L., Collard F., Semiempirical dissipation source functions for ocean waves: Part I, definitions, calibration and validations, J. Physical Oceanography, 2010, vol. 40(9), pp. 1917–1941.
Chen P., Zheng G., Hauser D., Xu F., Quasi-Gaussian probability density function of sea wave slopes from near nadir Ku-band radar observations, Remote Sensing of Environment, 2018, vol. 217, pp. 86–100.
Chu P.C., Qi Y., Chen Y., Shi P., Mao Q., South China Sea Wind-Wave Characteristics. Part I: Validation of Wavewatch-III Using TOPEX/Poseidon Data, J. Atmospheric and Oceanic Technology, 2004, vol. 21, pp. 1718–1733.
Panfilova M. A., Karaev V. Y., Guo J., Oil slick observation at low incidence angles in Ku-band, Journal of Geophysical Research: Oceans, vol. 123, pp. 1924– 1936.

Презентация доклада

Дистанционные исследования поверхности океана и ледяных покровов

205