О возможности определения характеристик поверхностных загрязнений по данным дистанционного зондирования

Возможности применения дистанционных (радиолокационных и оптических) методов обнаружения загрязнений на морской поверхности, основанных на эффекте затухания коротких ветровых волн поверхностными пленками, широко анализируются в последние десятилетия. Одна из проблем анализа заключается в недостаточном знании физических характеристик поверхностных загрязнений различной природы, определяющих гашение волн. Нефтяные пленки (пленки нефтяной эмульсии и пленки нефтепродуктов) являются основными антропогенными загрязнителями поверхности мирового океана. В отличие от мономолекулярных пленок, к которым относится, видимо, и большинство биогенных пленок, гашение волн нефтяными пленками определяется большим числом физических параметров, в частности вязкостью вещества пленки и ее толщиной [1-4] . Физические свойства пленок нефтяной эмульсии зависят также от условий образования эмульсии и доли воды в ней. В настоящей работе представлены сравнительные результаты лабораторных исследований затухания гравитационно-капиллярных волн на поверхности воды, покрытой нефтяными пленками/пленками нефтепродуктов/слоями эмульсии. Лабораторный метод определения характеристик пленки основан на измерении коэффициента затухания и длины волны параметрически возбуждаемых стоячих волн. Исследования гашения волн пленками проводились в широком диапазоне толщины пленки (от нескольких сотых миллиметра до нескольких миллиметров) и в широком диапазоне частот поверхностных волн (от 10 до 27 Гц). Для исследования использовались эмульсии с разным содержанием воды (в том числе вблизи ПДК нефти в воде). Выбранный диапазон частот соответствует рабочим длинам волн микроволн радаров Х- и Ка -диапазонов, часто используемых для дистанционного зондирования океана.
Восстановленные физические параметры использовались при анализе возможности различения антропогенных загрязнений на фоне штилевых сликов и оценки характеристик дистанционными методами, регистрирующими спектральный контраст в загрязненной области или изменение дисперсии наклонов. Определены скорости ветра и диапазон изменчивости физических характеристик пленок, при которых возможна оценка характеристик загрязняющей пленки.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (проекты 15-45-02650, 15-45-02690, 17-05-00448), а также РГО в рамках гранта “Плавучий университет Волжского бассейна” (Договор № 04/2017Р)