Натурные наблюдения смены доминирующего механизма формирования собственного микроволнового излучения взволнованной морской поверхности

Представлены результаты обработки данных натурного эксперимента по исследованию принципов формирования собственного радиотеплового излучения взволнованной морской поверхности. Эксперимент был проведен в июле-августе 2025 года на океанографической платформе Черноморского гидрофизического полигона РАН (ЧГП РАН), расположенной на южной оконечности полуострова Крым. Основной целью работы было выделение корреляционных связей между уходящим излучением системы «морская поверхность - атмосфера» и состоянием границы ее раздела (параметрами ветровых волн).
В ходе эксперимента проводились синхронные измерения пространственной структуры ветровых волн и интенсивности их излучения в условиях динамически изменяющегося ветрового воздействия. Определение трехмерной геометрии границы раздела «морская поверхность – атмосфера» выполнялось посредством сканирующего лазерного волнографа (разрабатываемого коллективом сотрудников Российского технологического университета МИРЭА). В режиме трехточечных измерений волнографом измерялись параметры распределения уклонов длинноволновых компонент волнения (с пространственным периодом больше 16 см). Режим точечных измерений использовался для исследования поведения коротких гравитационно-капиллярных волн, включая их пространственное распределение и оценку вклада в общую дисперсию уклонов морской поверхности.
Измерения интенсивности собственного радиотеплового излучения морской поверхности выполнялись парой идентичных радиометров-поляриметров с рабочей длиной волны 8 мм, установленных на автоматизированной поворотной платформе «Траверс-2» (радиометры и платформа разработаны в ИКИ РАН). Радиометры работали в режиме четырех поляризаций – вертикальной, горизонтальной и повернутых на угол ±45° относительно вертикальной. Особенностью реализации описываемого эксперимента являлось долговременное удержание оси визирования приборов на фиксированных направлениях, задаваемых парой углов места и азимута, что позволило повысить точность измерений за счет исключения случайного модулирующего влияния волн зыби на них.
Совместная обработка данных натурных измерений интенсивности собственного излучения морской поверхности и результатов определения пространственной структуры волнения лазерным волнографом продолжается до сих пор. При этом уже удалось получить новые сведения о принципах формирования излучения взволнованной морской поверхности, а также доказательства существующих теоретических представлений об этом процессе. В частности – в явном виде продемонстрировать эффект смены доминирующего механизма формирования излучения при скоростях ветра 5-6 м/с и изучить некоторые его особенности. Очевидно, что в качестве этого «вторичного» источника излучения выступают короткие гравитационно-капиллярные волны. Привлекаемая схема лазерного волнографа позволяет исследовать пространственную динамику этой части ветрового волнения. В свою очередь, это открывает уникальную возможность выделения вклада в общее излучение поверхности коротковолновых гармоник и изучения закономерностей его (излучения) формирования в естественных условиях, что было ранее недоступно.
Работа выполнена в рамках госзадания ИКИ РАН (тема "Мониторинг").