Результаты натурных измерений эффективной излучательной способности водной среды в присутствии ветрового волнения

В работе представлены результаты натурного эксперимента, основной целью которого было исследование взаимосвязи эффективного коэффициента излучения морской поверхности с различными физическими параметрами системы «морская поверхность - атмосфера». Описываемые данные были получены в ходе эксперимента 2018 года, который был проведен в период с середины сентября по конец октября на океанографической платформе «Кацивели» Черноморского гидрофизического полигона РАН (ЧГП РАН), расположенной на южной оконечности полуострова Крым.
При проведении измерений были задействованы два радиометра-поляриметра с рабочей длиной волны 8 мм, имеющих идентичные конструкции и характеристики. Регистрация уходящего излучения велась на четырех линейных поляризациях. Для проведения угломестных и азимутальных измерений радиометры были установлены на автоматизированную сканирующую платформу «Траверс-2». Получаемые в результате сканирования радиояркостные температуры на вертикальной и горизонтальной поляризациях пересчитывались в соответствующие значения эффективной излучательной способности взволнованной водной поверхности.
На основе анализа зависимости этого параметра от вертикального угла визирования было показано, что он демонстрирует четкую зависимость от состояния атмосферы, определяемого величиной интегрального поглощения на частоте 37.5 ГГц. На примере азимутальных зависимостей показан эффект азимутальной анизотропии эффективной излучательной способности и приведены результаты аппроксимации этого эффекта бигармонической функцией.
Представленные результаты являются первым этапом обработки экспериментальных данных. В работе показано, что в отличие от ярко выраженных ветровой или угломестной зависимостей эффективного коэффициента излучения, выделение менее заметных, но критически важных для развития модели формирования и переноса излучения эффектов, требует более сложной процедуры их обработки. Многие процессы сортировки и оценки качества на этом, первом этапе были опущены ввиду невозможности их автоматизации, а примененные алгоритмы машинной обработки могли привести к частичной потере экспериментальных данных в значимых (где проявляются особенности анализируемых зависимостей) областях углов, скоростей и направлений ветрового потока и т.д. Несмотря на это, подобная «экспресс» обработка позволила продемонстрировать влияние двух дополнительных эффектов (помимо продемонстрированных авторами в предыдущих публикациях), влияющих на величину эффективного коэффициента излучения, а также определить общий вид этих зависимостей.
При этом характер выявленных зависимостей и их масштаб, близок к результатам, признанным во всем мире. Не смотря на отсутствие полного согласия результатов описываемых экспериментальных измерений с модельными оценками, полученная информация безусловно является полезной с точки развития теории формирования и переноса излучения в системе «океан-атмосфера», а дальнейшие исследования будут продолжены с целью повышения их качества и статистической обеспеченности.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект №23-17-00189).