Скоростные характеристики рассеяния радиоволн X и Ka диапазонов взволнованной водной поверхностью

В отличие от интенсивности обратного рассеяния, доплеровский сдвиг частоты отраженной радиоволны связан с радиальной скоростью рассеивающих элементов, переменная составляющая которой определяется орбитальными скоростями ветровых волн. Исследование доплеровских характеристик рассеяния радиоволн СВЧ диапазона проводилось теоретически и экспериментально в большом количестве работ, начиная с 60х – 70х годов XX века. Возможность определения высоты волнения моря с использованием данных когерентного радиолокационного зондирования при малых углах скольжения исследована, например, в работе [1], где использовалось приближение линейных свободных поверхностных волн для нахождения связи высоты волны с её орбитальной скоростью, измеряемой доплеровским радиолокатором. Одна из задач настоящей работы состоит в улучшении возможности дистанционного радиолокационного измерения пространственно-временных спектров волнения для ветровых волн метрового – декаметрового диапазона. Значительное расширение диапазона измеряемых длин волн стало возможным благодаря более высокому пространственному разрешению используемой РЛС (менее 1 м) и когерентности излучения. В работе представлены первые результаты совместной обработки данных комплексного эксперимента, проведенного в мае-июне 2019 года на стационарной океанографической платформе МГИ РАН в п. Кацивели на Черном море. Обсуждается восстановление скоростных характеристик рассеяния радиоволн X и Ka диапазонов взволнованной водной поверхностью и их связь со скоростью течения, в том числе приповерхностного, измеренного с помощью дрифтеров, и с параметрами ветрового волнения, полученными с помощью волноизмерительного буя DWR-G4. Рассмотрен широкий класс метеоусловий от 2-4 м/с до 20 м/с. Ранее было установлено, что по измерению Доплеровских скоростей на морской поверхности в X диапазоне удается восстановить спектры возвышений морского волнения [1]. Однако в силу технических особенностей радиолокатора используемые данные имели ограничение по однозначно измеряемой скорости в пределах – 2,2 м/с - + 2,2 м/с. Такие ограничения были устранены в радиолокаторе Ka диапазона, где диапазон однозначно измеряемых скоростей увеличился до -4,4 м/с - +4,4 м/с.
Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 18-77-00072).
1. Ermoshkin A. V., Kapustin I.A. Estimation of the wind-driven wave spectrum using a high spatial resolution coherent radar // Russ. J. Earth Sci., 19, ES1005, doi:10.2205/2019ES000662.