Учет функции углового распределения энергии ветровых волн в расчетах пространственной картины собственного излучения морской поверхности

Использование двухмасштабной модели ветрового волнения при решении задач электродинамического моделирования интенсивности собственного/отраженного излучения поверхности океана, а также интерпретации данных дистанционного зондирования океана в СВЧ диапазоне, в настоящее время является традиционным в силу хорошей сходимости с данными экспериментальных измерений. Разделение поверхностного волнения на длинноволновые и коротковолновые составляющие, используемое в рамках данного подхода, а также используемые в расчетах аналитические соотношения, интуитивно понятны и имеют очевидный физический смысл. Универсальность модели подтверждается возможностью выбора границ волновых интервалов, а так же, способа учета влияния той, или иной группы волн.
В любом случае, определение пространственной картины собственного излучения водной поверхности или расчет ее индикатрисы рассеяния в рамках двухмасштабной модели ветрового волнения требует априорного знания пространственного спектра ветровых волн.
Хорошо известно, что пространственная функция спектральной плотности может быть представлена в виде произведения ее ненаправленного аналога и функции углового распределения энергии. Вид последней, хоть и различается в представлении различных авторов, имеет характерный вид спадающей с увеличением волнового числа функции с характерным локальным максимумом в области (порядка 4,0 рад/см) гравитационно-капиллярных волн (ГКВ). Анализ этой зависимости свидетельствует не только о большей направленности длинноволновых компонент волнения (фронт которых, для случая развитого волнения стремится к плоскости) по сравнению с мелкомасштабными КГВ, но и, с учетом данных визуальных наблюдений, о большой вероятности произвольной (и, что немаловажно, быстрой) смены ориентации систем коротковолновых компонент на фоне устойчивых волн зыби. В рамках двухмасштабной модели ветрового волнения, в общем случае, это влечет появление некоторого угла смещения в ориентации осей распространения длинноволновых и коротковолновых систем волнения при изменении направления вектора скорости приповерхностного ветра.
Таким образом, основной целью данной работы является проведение модельных расчетов интенсивности собственного излучения взволнованной водной поверхности в рамках двухмасштабной модели ветровых волн для случая быстрой смены направления ветрового потока. В рамках поставленной задачи, учет влияния длинноволновых компонент определяется по значениям дисперсии уклонов "вдоль" и "поперек" направления распространения волнения в соответствии с методом Кирхгофа в приближении геометрической оптики. Вклад коротковолновых компонент может быть рассчитан в соответствии с теорией критических явлений в приближении метода малых возмущений по известной форме пространственного спектра.

Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ №09-02-00780-а, №11-05-00493-а, №11-05-90407-Укр_ф_а и №11-02-10007-к.