Моделирование и численные результаты обратного рассеяния микроволн от арктических слоистых покровов

В последние годы в Арктике наблюдается существенное потепление. Это привело к тому, что морской арктический лёд занимает всё меньшую площадь и становится тоньше. Многолетний морской лед Северного Ледовитого океана начинает быстро исчезать. Он заменяется сезонным годовым морским льдом. Этот процесс значительно изменяет арктическую среду. Поэтому определение состояния заснеженных морских льдов становится все более важным.
Активное микроволновое дистанционное зондирование является эффективным инструментом определения параметров снежно-ледового покрова. Особенно востребованным радарное зондирование является в условиях полярной ночи и облачности, когда оптические методы перестают работать. В докладе рассматривается приближенная модель обратного радарного рассеяния микроволн от трехслойной среды. В качестве такой среды выступает система «снег – лед – море». Кроме того, такой средой может являться слоистая система «снег - активный слой почвы – вечная мерзлота». Предлагаемая модель в отличие от существующих моделей изначально основана на физически наглядных лучевых представлениях. Предполагается, что на трехслойную среду из воздуха падает плоская волна. Границы раздела всех сред представляют собой статистически шероховатые поверхности с высотой неровностей много меньшей длины волны. Шероховатости являются случайными стационарными функциями горизонтальных координат и в среднем границы раздела являются плоскими. Каждая поверхность характеризуется своей корреляционной функцией неровностей. Малость неровностей позволяет использовать классические результаты метода малых возмущений. Решение строится в виде сумм волн обратного рассеяния, испытывающих различное число отражений и преломлений в слоистой структуре, и позволяет рассчитывать не только амплитуду, но и фазу волны обратного рассеяния. Фазовые зависимости позволяют использовать эффективные методы радарной интерферометрии.
Приведены результаты численных расчетов в зависимости от физико-геометрических параметров слоёв.
Исследования выполнены при финансовой поддержке РФФИ, грант № 15-29-06003 офи-м «Фундаментальные проблемы мониторинга арктической зоны методами космической радарной интерферометрии и поляриметрии».