ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНОЙ ЧАСТОТЫ ДОСТОВЕРНОГО СПЕКТРА ВОЗВЫШЕНИЙ МОРСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПО ДАННЫМ ЛАЗЕРНОГО ВОЛНОГРАФА

Лазерный волнограф, созданный в РТУ МИРЭА совместно с ИКИ РАН, регистрирует возвышения морской поверхности, путем видеофиксации точечных областей пересечения одного или нескольких лазерных лучей с морской поверхностью. На основе полученных волновых рядов рассчитывается частотный спектр волнения. Частотные спектры возвышений используются для проверки моделей волнения, важных для дистанционного зондирования, поэтому необходимо знать возможности волнографа регистрировать высокочастотную часть спектра. В частности, необходима оценка верхней границы, до которой спектр отражает именно волнение, а не шум измерений.
Обработаны данные, полученные при скоростях ветра от 0,2 до 10 м/с и высоте значительных волн от 0,1 до 0,9 м. Спектры оценивались методом Уэлча и усреднялись в полосах различной ширины. Шум измерений определялся по участку спектра 20–45 Гц двумя способами: степенной моделью, продолженной к низким частотам, и уровнем белого шумового плато. Предельной считалась частота, на которой спектр сигнала за вычетом шума снижается до уровня шума.
Оценка точности определения границы составила 0,6–2,2 мм, а шумовое плато 0,4–0,9 мм. Предельная частота составила от 6 до 16 Гц при медиане 11 Гц, частота с отношением сигнал/шум 3 – от 4,5 до 11 Гц при медиане 7,7 Гц. В результате анализа выявлено, что не шумовой является часть спектра ниже 6–9 Гц, а участок до 11–17 Гц можно использовать только с вычитанием модели шум. Выше 20 Гц спектр определяется шумом.
В результате анализа отмечается, что предельная частота имеет зависимость от скоростью ветра: её медиана увеличивается от 8,5 Гц при ветре слабее 3 м/с до 12–13 Гц при 5–7 м/с. При ветре сильнее 6–7 м/с зависимость уже не наблюдается, так как шум увеличивается в 2–3 раза из-за пены, брызг, бликов и больших уклонов поверхности. Связь с параметрами волнения выражена слабее. Предельная частота растёт с высотой волн, но уменьшается с возрастом волн.