Лабораторные исследования ослабления обратного радиолокационного рассеяния за счет обрушения волн на поверхности воды

Корректное описание рассеяния радиоволн на морской поверхности, в частности в присутствии обрушающихся волн, необходимо для развития теории и методов дистанционного зондирования ветрового волнения. Согласно наиболее часто используемой в настоящий момент модели (см. [1] и цитируемую там литературу), микроволновое рассеяние характеризуется брэгговской (поляризованной) и небрэгговской (не поляризованной) компонентами. Обрушающиеся гребни волн являются одним из основных источников небрэгговского рассеяния. Влияние обрушений на мелкомасштабные ветровые волны, и следовательно, на брэгговскую компоненту, изучено пока недостаточно.
Данная работа представляет результаты лабораторных исследований, посвященные влиянию обрушивающихся волн на обратное рассеяние сигнала Ka-диапазона, работающего на вертикальной поляризации. Эксперименты были проведены в овальном ветро-волновом бассейне ИПФ РАН, в котором цуги волн метрового и частично дециметрового диапазона с достаточной для обрушения амплитудой создавались методом дисперсионной фокусировки, а мелкомасштабные волны независимо возбуждались ветровым потоком.
Было продемонстрировано, что в области обрушений наблюдается существенный рост интенсивности обратного рассеяния в широкой частотной полосе, а после прохождения цуга на поверхности возникает эффект «выглаживания», где более, чем на порядок гасятся мелкомасштабные ветровые волны, что и приводит к подавлению сигнала обратного рассеяния. Возврат к первоначальному уровню (до прохождения цуга) происходит через 15-20 секунд. Одновременно с радарными измерениями под областью наблюдения акустическим профилографом течений регистрировалась скорость жидкости. Было обнаружено, что обрушения на поверхности приводят к появлению турбулентной области, «живущей» в течение 15-20 секунд. Таким образом, можно предположить, что гашение мелкомасштабных волн, а следовательно и подавление РЛ сигнала, связано с увеличением вязкости (т.н. турбулентной вязкости). В работе даны предварительные оценки обнаруженного эффекта “выглаживания”.
Работа выполнена при поддержке РНФ ( грант 18-17-00224)