Зависимость сечения обратного рассеяния от угла падения для пресноводного льда в Х диапазоне

Основной объем информации о состоянии ледяного покрова в Мировом океане и внутренних водоемах поступает со спутников. Радиолокация является эффективным инструментом дистанционного зондирования морской и речной поверхности. Определение сплоченности ледяного покрова выполняется по данным микроволновых радиометров и радиолокаторов с синтезированной апертурой антенны. Для наблюдения за ледяным покровом в Арктике и обеспечения безопасности судоходства в Арктике успешно применялись радиолокаторы бокового обзора. Радиовысотомеры измеряют толщину пресноводного и морского льда вдоль траектории движения. Данные скаттерометров используются для картирования ледяного покрова и определения его типа.

В последнее время внимание исследователей привлекает область зондирования под малыми углами падения. К настоящему моменту на орбите уже находятся радиолокаторы (SWIM, DPR), выполняющие зондирование в квазизеркальной области отражения. Развитие моделей рассеяния электромагнитных волн пресноводным льдом под малыми углами является актуальной задачей для совершенствования алгоритмов обработки.

В работе обсуждаются результаты серии экспериментов по измерению зависимости сечения обратного рассеяния от угла падения, Измерения были выполнены в в феврале-марте 2023 года. На метромосту через реку Ока в Нижнем Новгороде был установлен радиолокатор Х – диапазона с широкой диаграммой направленности антенны (3,6 градуса по углу падения и 30 градусов по азимуту), Радиолокатор работал в режиме радиовысотомера и записывалась форма отражённого импульса (зависимость мощности отраженного сигнала от времени). Временная зависимость мощности отраженного сигнала преобразовывалась в зависимость от угла падения. В результате были получены зависимости мощности отражённого ледяным покровом радиолокационного сигнала от угла падения. Синхронно с измерениями записывалась температура воздуха. Таким образом были получены зависимости сечения обратного рассеяния пресноводного льда от угла падения для различных температурных условий.
Широкая диаграмма направленности антенны не позволяет сразу получить зависимость «универсальную» зависимость сечения обратного рассеяния от угла падения (узкой диаграммы направленности антенны), которая может использоваться для других радиолокаторов. В процессе оригинальной процедуры обработки измеренная зависимость сечения обратного рассеяния для исходной диаграммы направленности антенны (3,6 градуса по углу падения и 30 градусов по азимуту) была преобразована в зависимость для узкой антенны (1 х 1 градус).

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-77-10064.