Исследование влияния типа волнения на точность восстановления скорости приповерхностного ветра: первые результаты

Для восстановления скорости и направления ветра над морской поверхностью активно используются радиолокаторы СВЧ-диапазона. Благодаря широкой полосе обзора скаттерометр космического базирования за сутки собирает информацию с 90% поверхности Мирового океана. Радиоальтиметр восстанавливает скорость ветра только вдоль траектории полета, однако он может также определить высоту значительного волнения.
Радиолокаторы не способны «измерять» скорость ветра непосредственно. Рассеяние электромагнитных волн происходит на морской поверхности и в ходе обработки отраженного радиолокационного сигнала вычисляется сечение обратного рассеяния, которое содержит информацию о параметрах рассеивающей поверхности, зависящих, в том числе, и от скорости ветра.
В проведенном исследовании рассматривался вопрос о влиянии состояния морской поверхности на сечение обратного рассеяния и точность восстановления скорости ветра. Объединенный массив радиолокационных данных и данных морских буев использовался для определения типа морского волнения. Было выделено три типа волнения: развивающееся ветровое волнение, полностью развитое ветровое волнение и смешанное волнение. Показано, что ошибка восстановления скорости приповерхностного ветра однопараметрическим алгоритмом минимальна для случая полностью развитого ветрового волнения. Сравнительный анализ скаттерометрических и радиоальтиметрических данных показал, что происходит занижение восстановленной скорости ветра для развивающегося волнения и завышение для смешанного волнения. Разнообразие параметров волн зыби (длина доминантной волны, высота зыби, возраст зыби) оказывает значительное влияние на сечение обратного рассеяния, приводя к росту среднеквадратической погрешности восстановленной скорости ветра при вертикальном зондировании (радиоальтиметрические данные), и слабо влияет на среднеквадратическую ошибку для скаттерометрических данных (средние углы падения). Для повышения точности восстановления скорости ветра необходимо включать в алгоритмы информацию о параметрах волнения и учитывать региональные особенности формирования волнения.

Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (проекты № 13-05-00852а), программой ОФН РАН «Радиофизика».