Войти на сайт
МЕЖДУНАРОДНЫЕ ЕЖЕГОДНЫЕ КОНФЕРЕНЦИИ
"СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО
ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"
(Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, природных и антропогенных объектов)

Девятнадцатая международная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА (Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов)»

XIX.E.284

Модель обратного рассеяния микроволнового излучения от различных типов морского льда и снега

Фомин Б. А. (1,2), Чечин Д. Г. (1,3), Малашевич С. В. (1), Козлов В. A. (1), Илюхин А. Е. (1), Родин А. В. (1)
(1) Московский физико-технический институт (государственный университет), Долгопрудный, Россия
(2) Центральная аэрологическая обсерватория, Долгопрудный, Россия
(3) Институт физики атмосферы имени А. М. Обухова РАН, Москва, Россия
Разработана численная модель для расчета объемного обратного рассеяния льда и снега в микроволновом диапазоне [Фомин и др., 2020]. Модель отличается возможностью задавать сферические включения различных размеров, не ограничиваясь рассеивателями рэлеевского типа. В основе модели лежит решение уравнения переноса излучения в среде методом Монте-Карло. Модель позволяет задавать произвольное количество слоев с различными плотностями и размерами рассеивателей, распределенных изотропно. Для описания каждого типа рассеивателя на вход модели подается матрица Мюллера, которая в случае сферы имеет четыре параметра. Функционал модели может быть расширен для включений более сложной формы путем модификации задаваемой матрицы рассеяния. Представлены результаты моделирования радиометрических свойств снежного и ледового покровов, а также сравнение с некоторыми существующими моделями, такими как модель обратного рассеяния, описанная в [Kim et al., 1985], модель Snow Microwave Radiative Transfer Model (SMRT) [Picard et al., 2018], а также модель на основе метода интегральных уравнений, представленная в [Fung and Chen, 2010]. Выполнено сравнение поверхностного/объемного рассеяния для различных частот и углов визирования. Определено влияние на объемное обратное рассеяние ключевых характеристик модели -- диэлектрическая проницаемость, плотность и размер включений, количество слоев. Учет рассеяния от поверхности с мелкими шероховатостями осуществляется сторонними методами, а именно – приближенными аналитическими методами (метод физической оптики, интегрального уравнения, малых возмущений), а также прямым численным моделированием распространения электромагнитных волн в неоднородной среде с помощью метода конечных объемов. Разработанная модель может быть использована как вспомогательный инструмент при обработке и интерпретации радиолокационных изображений морского льда, при решении обратной задачи восстановления свойств морского льда по радиолокационным изображениям, а также при синтезе искусственных радиолокационных изображений для обучения нейронных сетей.

Ключевые слова: модель обратного рассеяния, метод Монте-Карло
Литература:
  1. Фомин Б.А., Чечин Д.Г., Малашевич С.В., Родин А.В. Моделирование обратного рассеяния микроволнового излучения от различных типов морского льда // Материалы 18-й Всероссийской открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2020. C. 262. DOI 10.21046/18DZZconf-2020a
  2. Kim, Y.-S., R. K. Moore, R. G. Onstott, S. P. Gogineni. Towards identification of optimum radar parameters for sea-ice monitoring // Journal of Glaciology. 1985. Vol. 31(109). P. 214-219.
  3. Picard, G., Sandells, M., Löwe, H. SMRT: an active–passive microwave radiative transfer model for snow with multiple microstructure and scattering formulations (v1.0) // Geosci. Model Dev. 2018. Vol. 11. P. 2763–2788.
  4. Adrian K. Fung and K. S. Chen Microwave Scattering and Emission Models for Users // 2010

Дистанционные исследования поверхности океана и ледяных покровов