Ослабление и рассеяние миллиметровых волн в сухом свежевыпавшем снеге

Свежевыпавший снег, являясь верхним слоем снежного покрова, может оказывать заметное влияние на результаты дистанционного зондирования, как правило, после выпадения обильных снегопадов. Вероятность таких событий повышается в свете наблюдающихся климатических изменений. Из анализа литературы следует, что характеристики ослабления и рассеяния электромагнитных волн сантиметрового и миллиметрового диапазона практически не исследованы. В связи с этим основная цель работы – экспериментально исследовать спектральные свойства ослабления и рассеяния сухого снежного покрова в диапазоне миллиметровых волн.
Исследование выполнено на частотах 37,5, 60 и 94ГГц с применением радиометрического стенда и методики, описанных в [Golunov, Barabanenkov, 2012]. Для каждой исследованной структуры снега измерялись три величины: полные коэффициенты отражения, пропускания и коэффициент пропускания когерентной интенсивности, - как функции толщины слоя. Коэффициент пропускания когерентной интенсивности измерялся при этом с усреднением в угловом интервале 110.
Исследования проведены в условиях аномально теплой зимы 2016г., когда дневные значения температуры воздуха преимущественно составляли 0…+50С, а ночные редко опускались ниже –100С. Кроме самосформировавшихся структур свежевыпавшего снега дополнительно исследованы преднамеренно разрушенная структура такого снега и две структуры мелкозернистого снега.
Экспериментальные характеристики аппроксимированы с использованием модели FIRE [Голунов, Коротков, Соколов, 1997]. В результате анализа расчетных и экспериментальных данных получены следующие результаты:
• частотные зависимости коэффициентов ослабления (экстинкции) и рассеяния в сухом свежевыпавшем снеге с самосформировавшейся структурой значительно слабее, чем при рассеянии Релея;
• указанное ослабление частотной зависимости обусловлено влиянием кластеров на интенсивность рассеяния волн миллиметрового диапазона, особенно, в его длинноволновой части;
• размеры кластеров уменьшаются при уплотнении снега.