Восстановление азимутальной зависимости сечения обратного рассеяния и дисперсии уклонов крупномасштабного волнения по данным спектрометра SWIM

Орбитальные радиолокаторы активно используются для дистанционного зондирования морской поверхности и получения информации о поле приводного ветра и параметрах волнения. Наиболее известными являются скаттерометры, радиолокаторы с синтезированной апертурой (РСА) и радиовысотомеры.
Разработка новых радиолокационных систем продолжается и в конце 2018 на орбиту был выведен Китайско-французской спутник CFOSAT (Chinese-French Oceanic SATellite). На его борту установлен французский спектрометр SWIM (Surface Waves Investigation and Monitoring instrument) и китайский скаттерометр RFSCAT. Особенностью схемы измерения спектрометра является то, что измерения выполняются при малых углах падения (< 11°).
При малых углах падения механизм обратного рассеяния является квазизеркальным и для вычисления отраженного поля используется метод Кирхгофа. Измерения сечения обратного рассеяния под разными углами падения позволяют определить дисперсию уклонов крупномасштабного волнения вдоль направления зондирования с помощью известных алгоритмов по данным дождевого радиолокатора спутников TRMM (Tropical Rainfall Measurement Mission) и GPM (Global Precipitation Measurement).
Орбитальный спектрометр SWIM впервые выполняет измерения сечения обратного рассеяния при малых углах падения (< 11°) под разными азимутальными углами. В связи с этим появилась возможность восстановления двумерного поля уклонов крупномасштабного волнения по измерениям дисперсии уклонов под несколькими азимутальными углами.
В данной работе рассматривается альтернативный подход к восстановлению дисперсии уклонов. Для этого используется измеренная азимутальная зависимость сечения обратного рассеяния для фиксированного угла падения и сечение обратного рассеяния при нулевом угле падения.
Упрощенный вариант эмпирической модельной функции хорошо описывает азимутальную зависимость сечения обратного рассеяния и может быть использован для вычисления сечения обратного рассеяния для заданных азимутальных углов. Был разработан новый алгоритм вычисления дисперсии уклонов и тестовая обработка данных SWIM подтвердила его работоспособность.
Этот подход будет особенно актуальным, если будет реализован проект SKIM (Sea surface KInematics Multiscale monitoring), где за счет вращения антенной системы измерения выполняются под разными азимутальными углами, но только под тремя углами падения (0, 6 и 10 градусов). Кроме того, наличие двух независимых методов измерения дисперсии уклонов крупномасштабного волнения позволит контролировать эффективность их работы.
Работа выполнена в рамках госзадания ИПФ РАН (№ 0030-2021-0006).