Статистические характеристики сдвига доплеровской скорости в искусственных сликах на морской поверхности

Одна из первых работ, описывающая изменение доплеровской скорости в сликах, является [1]. В [1] было установлено изменение доплеровских сдвигов радиолокационных сигналов Ka- и X-диапазонов при наличии мономолекулярных пленок. Величина изменения доплеровского сдвига зависит от упругости пленки, скорости ветра и длины радиоволн. Объяснение этого эффекта основано на избирательном затухании ветровых волн в диапазоне см-мм (в частности, паразитных капиллярных волн), возбуждаемых нелинейными гравитационными волнами дм-м диапазона. Это приводит к изменению результирующей фазовой скорости брэгговских волн и соответствующему изменению радиолокационных доплеровских сдвигов. В [2] изучалось поляризационное отношение в слике и на чистой воде на основе анализа данных доплеровского двухполяризационного радиоскаттерометра. Настоящая работа посвящена экспериментальному исследованию доплеровской скорости в искусственных пленках ПАВ на поверхности моря с помощью панорамного когерентного радиолокатора. Использование панорамного когерентного радара позволяет одновременно измерять пространственное распределение ЭПР и доплеровской скорости в пленках ПАВ и на чистой воде. Как показано, например, в [3], обработка амплитудных радиолокационных изображений поверхности моря позволяет обнаруживать нефтяные загрязнения и изучать их динамику. Тем не менее, область правильного распознавания пленок ПАВ не очень велика. При экспериментальных параметрах, использованных в [3], радиус надежного обнаружения не превышает 500 м от точки установки радара и может быть меньше для обнаружения ветра. Дополнительное использование доплеровских радиолокационных изображений скорости морской поверхности может расширить область обнаружения загрязнения и увеличить вероятность обнаружения загрязнения на морской поверхности. Метод основан на совместном анализе амплитудных и скоростных радиолокационных изображений поверхности воды. Проведен статистический анализ двумерного распределения ЭПР и доплеровской скорости в пленках поверхностно-активных веществ и чистой воде в широком диапазоне погодных условий.
Исследование выполнено при поддержке гранта Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 18-35-20054).
1. Ermakov, S. A., Sergievskaya, I. A., Zuikova, E. M., Kiyashko, S. V, Schegolkov, Yu. B., "Ob effekte izmeneniya doplerovskikh sdvigov chastoty radiolokatsionnykh signalov v prisutstvii organicheskikh plenok na morskoy poverkhnosti (On the effect of changing Doppler frequency shifts of radar signals in the presence of organic films on the sea surface), " Doklady AN, 388, 1, 109-112 (2003).
2. Sergievskaya, I. A., Ermakov, S. A., Ermoshkin A. V., Kapustin I. A., Molkov A. A., Danilicheva O. A. and Shomina O. V., "Modulation of Dual-Polarized X-Band Radar Backscatter Due to Long Wind Waves, " Remote Sens., 11, 423 (2019); doi:10.3390/rs11040423.
3. Kapustin, I. A., Ermoshkin, A. V., Bogatov, N. A., Molkov, A. A., "On the estimation of the contribution of near-surface wind to the kinematics of slick on the sea surface under conditions of finite wave fetch," Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa 16(2), 163–172 (2019).