Разработка алгоритмов пассивного дистанционного восстановления толщины и водного эквивалента сухого снежного покрова в микроволновом диапазоне основана на различных и, как правило, упрощенных моделях переноса излучения в плотных случайных дискретных средах. Это обусловлено отсутствием строгой теории переноса излучения в подобных средах при слабом поглощении и соизмеримости характерных размеров рассеивателей и длины волны. Кроме того, ввиду многообразия структуры снега могут возникать спектральные эффекты объемного рассеяния микроволнового излучения, обусловленные не только частицами льда, но и флуктуациями объемной плотности этих частиц. В зависимости от соотношения размеров частиц, масштабов неоднородностей объемной плотности и длины волны могут изменяться как индикатрисы переднего и обратного рассеяния, так и интегральные величины – полные коэффициенты отражения и пропускания рассеивающего слоя.
Цель данной работы – на основе экспериментальных данных выявить особенности влияния интенсивности рассеяния вперед на излучательные свойства сухого снежного покрова.
Экспериментальное исследование выполнено на частотах 22.5, 37.5, 60 и 94ГГц. С помощью измерительного стенда (Golunov, Barabanenkov, 2012) измерялись три основные величины, характеризующие прохождение падающего излучения через рассеивающий слой: коэффициент пропускания когерентной интенсивности и полные коэффициенты отражения и пропускания. Экспериментальные данные анализировались с помощью полуэмпирической модели FIRE (Голунов, Коротков, Соколов, 1997), которая, в отличие от широко применяемых моделей MMLS (Wiesman, Mätzler, 1999) и HUT (Pulliainen, Grandell, Hallikainen, 1999), позволяет оценивать коэффициенты прямого и обратного рассеяния.
Обработка экспериментальных данных показала, что на интенсивность рассеяния микроволнового излучения в свежевыпавшем и мелкозернистом снеге достаточно сильное влияние могут оказывать не только кластеры частиц льда (Chen et al, 2003), а также более крупномасштабные неоднородности. При рассеянии когерентной интенсивности на крупномасштабных неоднородностях рассеяние вперед доминирует над обратным рассеянием. Это следует из теории (Рытов, Кравцов, Татарский, 1978) и подтверждается полученными экспериментальными данными.
В данной работе показано, что в пренебрежении отражений от границ слоя снега рассеяние вперед не оказывает заметного влияния на его излучательные свойства. Из модели FIRE следует, что этот вывод справедлив, когда полный коэффициент пропускания экспоненциально зависит от толщины слоя.