Виртуальная лабораторная работа: исследование собственного радиотеплового излучения водной среды

В последние годы во всем мире интенсивно развиваются различные методы изучения окружающей среды что стимулируется ухудшающейся экологической обстановкой и необходимостью мониторинга состояния природных ресурсов. Наиболее важное значение приобретают микроволновые методы дистанционного зондирования, к неоспоримым преимуществам которых относятся всепогодность, охват значительных территорий и независимость результатов наблюдений от времени суток.
Традиционно, одной из основных задач дистанционного зондирования является исследование мирового океана. Измерение излучательных характеристик поверхности океана позволяет определять температуру его поверхности, степень солёности, интенсивность волнения, наличие пенных и плёночных образований на его поверхности.
Рост требований к точности моделей, используемых при обработке данных микроволновых измерений, и к оборудованию дистанционного зондирования влечет за собой необходимость подготовки специалистов высокого уровня, призванных обеспечивать бесперебойную работу соответствующих систем. Не последнюю роль в этом процессе играет наличие лабораторного практикума, позволяющего учащимся приобрести навыки работы с современными образцами измерительной техники, а также разносторонне исследовать процессы и явления, описываемые в рамках теоретических курсов.
Настоящая работа посвящена описанию разработанной виртуальной лабораторной работы, позволяющей исследовать изменение интенсивности собственного излучения системы "водная среды - атмосфера". К вариативным параметрам системы относятся: температура приводного слоя атмосферы и значение ее интегрального поглощения, тип модели диэлектрической проницаемости водной среды, ее соленость и температура. Помимо указанных характеристик, оператором задаются: центральная частота принимаемого излучения, тип поляризации, а также вертикальный угол наблюдения.
Разработанный программный продукт реализован в пакете LabVIEW, имеет интуитивно понятный интерфейс и модульную структуру, что позволяет оперативно изменять (расширять) набор варьируемых параметров системы, а также пределы их изменения в зависимости от типа решаемых задач. В первую очередь, данное замечание относится к возможности дополнения используемых моделей излучения атмосферы и комплексной диэлектрической проницаемости водной среды.
Помимо описательной части интерфейса разработанной виртуальной лабораторной работы, в настоящей работе представлены результаты модельных расчетов по оценке интенсивности радиотеплового излучения водной среды.

Работа выполнена при поддержке гранта Президента Российской Федерации №МК-865.2012.5, грантов РФФИ №11-05-90407-Укр_ф_а и №11-05-00493-а.