Исследования морской среды на основе 4-х поляризационных РСА измерений

Дается обзор исследований по применению 4-х поляризационных РСА изображений для исследования морской среды: поверхностные течения различной природы, поверхностные загрязнения, особенности полей приводного ветра. Основная идея основана на определяющем вкладе обрушений ветровых волн в формирование РСА изображений морской поверхности при любой поляризационной конфигурации наблюдений.
При ко-поляризационных измерениях (ВВ и ГГ) вклад обрушений волн ассоциируется с квази-зеркальными отражениями, который одинаков на ВВ и ГГ поляризациях. Вклад обрушений волн (NP) может быть количественно определен из ко-поляризационных измерений, а так же может быть эффективно исключен при рассмотрении поляризационной разности (ВВ-ГГ, PD). Экспериментальным свидетельством вклада обрушений волн в РЛ-сигнал является поляризационное отношение, которое существенно отклоняется от Брэгговской модели. Обрушения волн так же значительно влияют на кросс-поляризационный, ВГ и/или ГВ, РЛ-сигнал (СР). Экспериментальным свидетельством этого факта является значительное отклонение отношения СР/ PD от Брэгговских значений. Квази-зеркальные отражения не приводят к деполяризации РЛ-сигнала, поэтому механизм влияния обрушений волн на СР-сигнал принципиально отличается от ко-поляризационного рассеяния.
Разделение ко-поляризационного РЛ сигнала на NP и PD составляющие позволяет исследовать механизмы формирования РСА проявлений различных океанографических явлений. Показывается, что из-за малого масштаба релаксации (порядка десятка метров) Брэгговские волны не взаимодействуют с течениями, а отображают только локальные особенности поля ветра и присутствие поверхностных пленок загрязняющих веществ. Формирование проявлений поверхностных течений в РЛ-сигнале осуществляется исключительно за счет модуляции обрушений волн при их взаимодействии с течениями. Это вывод подтверждается анализом ко-поляризационных РСА изображений внутренних волн и мезомасштабных течений. При использовании ко-поляризационных измерений появляется возможность эффективного выделения течений на фоне изменений ветра. Анализ ко- и кросс-поляризационных измерений поверхностных сликов, показал, что поверхностные пленки гасят на только короткие Брэгговские волны, но и мелко-масштабные обрушения волн. Из-за подавления коротких волн, поляризационное отношение ГГ/ВВ сликов имеет аномально высокие значения, что может быть использовано для выделения загрязнений из их “look-alikes”. Проявление течений и поверхностных сликов в кросс-поляризационных РСА изображениях имеют характеристики типичные для проявления через механизм обрушений волн. Рассматриваются различные модели проявления течений и сликов в ко- и кросс-поляризационных РСА изображениях и их применение для анализа данных наблюдений.
Работа выполнена в рамках гранта Правительства РФ (Договор №11.G34.31.0078) для поддержки исследований под руководством ведущих ученых, а также при поддержке Минобрнауки России, уникальные идентификаторы проектов RFMEFI61014X0006 и RFMEFI57714X0110.