Количество выбрасываемого пластикового мусора в мировой океан возрастает с каждым годом. Пластиковый мусор, собираясь и формируя «пластиковые острова», может покрывать области поверхности воды в сотни тысяч квадратных километров. Подобные масштабы могут оказывать существенное влияние на экологическое состояние мирового океана, его флоры и фауны [1, 2].
Плавающие на поверхности или в приповерхностном слое воды пластиковые предметы с размерами порядка единиц – десятков см и более могут оказывать существенное влияние на распространение и затухание мелкомасштабных ветровых волн см-дм-диапазона длин, что может служить физической основой для развития радиолокационных методов мониторинга морской поверхности в присутствии пластикового мусора.
Настоящая работа посвящена лабораторному исследованию радиолокационного рассеяния на поверхностных волнах в присутствии вертикально ориентированных плавающих в воде пластиковых пленках.
Эксперименты проводились в овальном ветро-волновом бассейне Института прикладной физики РАН. В начале прямого участка бассейна был установлен механический волнопродуктор, который позволял генерировать монохроматические гравитационно-капиллярные волны дм-диапазона длин. На определенном расстоянии от волнопродуктора размещалась вертикально ориентированная (от дна бассейна до поверхности воды) полиэтиленовая пленка с толщиной 2 мм. По обе стороны от пленки для измерения амплитуд проходящих цугов волн устанавливались струнные волнографы. Для радиолокационных измерений использовался скаттерометр Ka-диапазона. Угол падения волны составлял 57 градусов.
В ходе экспериментов было установлено, что при прохождении области с полиэтиленовой пленкой гравитационно-капиллярные волны слабо затухают, однако интенсивность обратного радиолокационного рассеяния за пленкой может увеличиваться по сравнению с интенсивностью в отсутствие пленки, при этом доплеровский сдвиг РЛ сигнала уменьшается. Эффект обусловлен возбуждением мелкомасштабных см-волн, связанных с колебаниями пленки в поле дм-волн, что подтверждается проведенными численными расчетами в среде OpenFoam.
Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ в рамках проекта № 23-17-00167.