Исследование параметров морского волнения в рамках международного натурного эксперимента CAPMOS’2005: Радиополяриметрический метод

Исследование пространственного спектра гравитационно-капиллярных волн (ГКВ) является в настоящее время одной из наиболее актуальных задач изучения морской поверхности. Знание характеристик коротких компонент спектра морского волнения имеет большое значение для теории взаимодействия океана и атмосферы и играет определяющую роль при интерпретации большинства данных дистанционного зондирования океана. Несмотря на то, что последние двадцать лет неоднократно предпринимались попытки получить экспериментальные данные с помощью оптических и радиолокационных методов, все же, до сих пор наше знание о спектрах гравитационно-капиллярного волнения не может считаться удовлетворительным.
В работе представлены результаты восстановления параметров морской поверхности на основе данных, полученных в ходе международного эксперимента CAPMOS’2005. Для анализа натурных данных была разработана методика, использующая радиополяриметрические измерения (комплекс радиометров с рабочими длинами волн: 3,0 мм; 8,0 мм; 15,0 мм; 80,0 мм) на различных углах и не требующая каких-либо априорных предположений о форме спектра ГКВ (подход, предложенный Ю.Г.Трохимовским в 1997). Основой методики является представление морского волнения в виде композиции крупных волн зыби и распределенных по их поверхности более коротких ГКВ. Расчет влияния крупномасштабных и мелкомасштабных (относительно рабочей длины волны радиометра) компонент волнения на регистрируемую радиояркостную температуру осуществляется по методу Кирхгофа и в соответствии с теорией «критических явлений» в приближении метода малых возмущений.
Разработанная методика позволила получить качественные результаты при решении задачи восстановления параметров спектра водной поверхности. В работе приведена динамика изменения спектра кривизны (B(k)) ГКВ, а также представлена ветровая зависимость среднеквадратичного уклона крупномасштабных компонент волнения в диапазоне скоростей ветра от 2,0 до 10,0 м/с.


Работа выполнена при поддержке Фонда содействия отечественной науке, гранта РФФИ 05-05-64451 и гранта INTAS 03-51-4789.