Восстановление излучательной способности и оценка пенообразования на внутренних водоёмах ограниченного размера по данным микроволновых радиометров Jason

Микроволновая радиометрия активно применяется для установления связи между излучательной способностью водной поверхности и скоростью приводного ветра, поскольку с ростом ветра увеличивается шероховатость поверхности. В работах [1] предложены алгоритмы восстановления атмосферных и океанических параметров на основе нейронных сетей, показавшие высокую эффективность при изучении экстремальных погодных явлений по данным SSMIS и AMSR2. Излучательную способность можно параметризовать не только через скорость ветра, но и через долю пенного покрытия, которое становится значимым фактором выше порога пенообразования, поскольку его излучательная способность близка к единице и существенно превышает излучательную способность чистой воды [2]. Однако большинство существующих моделей ориентировано на морские акватории, в то время как пресноводные внутренние водоёмы отличаются низкой солёностью, что значительно меняет диэлектрические свойства поверхности и пенного покрытия. Дополнительная сложность – малые размеры таких водоёмов, сопоставимые с пятном засветки радиометра, что приводит к смешению сигналов воды и суши и требует учёта пространственного разрешения прибора. В настоящей работе выполнено восстановление излучательной способности водной поверхности Горьковского водохранилища по данным радиометров Jason-1, 2, 3 с использованием скорректированных данных ERA5 для атмосферной коррекции. Для повышения статистической надёжности объединены данные за 2001–2024 гг. и исключены периоды интенсивного цветения. Получены статистически значимые линейные зависимости излучательной способности от скорости ветра. На их основе и с использованием параметризации [3] предложен двухэтапный подход к оценке доли пенного покрытия: сначала по излучательной способности восстанавливается скорость ветра, затем по ней рассчитывается доля пены. Показано, что для Горьковского водохранилища значения доли пенного покрытия лежат в диапазоне, согласующемся с теоретическими оценками для пресных озёр. Полученные параметризации справедливы для Горьковского водохранилища, однако сам алгоритм адаптируем для других пресноводных объектов. Разработанная методология масштабируема и применима к внутренним водоёмам с известным контуром береговой линии, где отсутствуют натурные измерения. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект № 25-77-20016), https://rscf.ru/project/25-77-20016/