Экспериментальное исследование рассеяния микроволнового излучения на ветровых волнах

Одним из основных инструментов для восстановления параметров приводного слоя является дистанционное зондирования. В настоящее время, однако, не существует алгоритмов, позволяющих восстанавливать параметры приводного слоя атмосферы при ураганных скоростях приводного ветра. Это связано с тем, что зависимость мощности рассеянного сигнала при ко-поляризованном режиме приема и передачи испытывает насыщение при скоростях ветра выше 25 м/с. Для достоверного восстановления параметров приводного пограничного слоя из данных измерений инструментов дистанционного зондирования, необходимо создание моделей качественно и количественно описывающих характеристики рассеянного сигнала. Данные натурных измерений нуждаются в верификации и уточнении, в связи с чем наиболее перспективным подходом является исследование особенностей рассеяния радиолокационного сигнала в рамках лабораторного эксперимента в контролируемых условиях.
Эксперименты проводились на реконструированном Ветро-волновом канале (ВВК) ИПФ РАН в диапазоне скоростей ветра 11-50 м/с. Характеристики поверхностных волн измерялись с помощью системы из трех струнных волнографов, в то время как параметры воздушного потока были восстановлены из измерений трубкой Пито. Микроволновые измерения проводились с помощью когерентного допплеровского скаттерометра Х-диапазона с длиной волны 3,2 см с последовательным приемом линейных поляризаций и разделителем ортогональных поляризаций (ОМТ) с разделением поляризаций более чем 40 дБ. Зондирование водной поверхности производилось при углах 30, 40 и 50 градусов, которые являются типичными для спутникового мониторинга.
По данным эксперимента были построены зависимости УЭПР водной поверхности от скорости ветра и проведено сравнение с данными натурных измерений. Установлено, что лабораторные данные совпадают с натурными с некоторым смещением. На основе анализа доплеровских спектров сигнала было обнаружено, что скорости рассеивателей превышают фазовые скорости волн.
Проведение лабораторных экспериментов выполнено при поддержке грантов РФФИ (проекты № 19-05-00249, № 19-05-00366). Работа по анализу УЭПР водной поверхности выполнена при поддержке гранта РНФ № 21-17-00214, анализ доплеровских спектров выполнен при поддерже гранта РНФ № 20-77-00097.