К вопросу об обратном рассеянии электромагнитных волн СВЧ-диапазона ледяным покровом в Охотском море при малых углах падения на примере данных дождевого радиолокатора

Зондирование ледяного покрова обычно выполняется при средних углах падения, поэтому область малых углов падения (< 19 градусов) оставалась мало исследованной экспериментально.
Единственным орбитальным радиолокатором, выполняющим измерения при малых углах падения, является двухчастотный дождевой радиолокатор, установленный на спутнике GPM (Global Precipitation Measurement – глобальное измерение осадков). Радиолокатор работает в Ku- и Ka-диапазонах и основной задачей является измерение вертикального профиля осадков с разрешением по высоте 250 м. Последний отсчет по высоте относится к отражению от поверхности, поэтому измеренное сечение обратного рассеяния содержит информацию о ее параметрах. При движении по орбите выполняется сканирование в направлении перпендикулярном направлению полета, поэтому формируется радиолокационное изображение шириной около 245 км в Ku-диапазоне и 125 км в Ka-диапазоне с пространственным разрешением примерно 5 км.
В данном исследовании продолжен анализ особенностей обратного рассеяния электромагнитного излучения ледяным покровом и выполнено сравнение зависимости сечения обратного рассеяния от угла падения в Ku- и Ka-диапазонах. Показано, что переход температуры воздуха через ноль, оказывает сильное влияние на сечение обратного рассеяния в обоих рассматриваемых диапазонах длин волн.
При анализе использовались данные многочастотного сканирующего радиометра GMI, установленного на спутнике GPM. Впервые анализировались синхронные измерения сечения обратного рассеяния при малых углах падения и яркостной температуры, что позволило исследовать влияние сплоченности ледяного покрова на сечение обратного рассеяния в Ku- и Ka-диапазонах. В результате проведенного анализа впервые был разработан алгоритм определения сплоченности ледяного покрова по сечению обратного рассеяния, измеренного при малых углах падения. Для работы алгоритма необходимо задать две точки привязки: сечение обратного рассеяния для ледяного покрова и открытой морской поверхности.
Обработка данных показала, что алгоритм является устойчивым к ошибке в определении точек привязки, т.к. существует значительная разница между сечениями обратного рассеяния ледяного покрова и водной поверхности. Использование при обработке данных Ku- и Ka-диапазонов позволяет минимизировать ошибки, связанные со спекл шумом. Показано, что можно классифицировать типы ледяного покрова по радиолокационным измерениям.
Была проведена обработка данных за осеннее-зимний период 2019-2020 года по Охотскому морю и сравнение с данными радиометра подтвердило эффективность разработанного алгоритма определения сплоченности ледяного покрова по радиолокационным измерениям при малых углах падения.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект 20-17-00179-а).