Развитие в ИКИ РАН радиофизических методов и средств дистанционных исследований океана

Работы по исследованию океана методами микроволнового зондирования начались в Институте космических исследований РАН с середины 1970-х гг., инициатором их проведения был выдающийся ученый, проф. Валентин Семенович Эткин (1933-1995). В созданном им отделе прикладной космической физики работы велись по двум направлениям. Во-первых, исследовались характеристики собственного и рассеянного излучения водной поверхности в микроволновом диапазоне электромагнитных волн, во-вторых, изучались динамические процессы на поверхности и в толще океана, приводящие к изменению характеристик рассеяния и излучения электромагнитных волн морской поверхностью. В.С. Эткин считал эти оба направления столь тесно связанными, что ввел новый термин, определяющий научное направление деятельности отдела: радиогидрофизика. Радиогидрофизика является научной основой дистанционного аэрокосмического зондирования Земли, которое становится все более важным источником научной информации о состоянии и изменчивости мирового океана под действием как природных, так и антропогенных факторов.
К середине 80-х гг. коллективом, возглавляемым В.С. Эткиным, был получен ряд новых теоретических и экспериментальных результатов. Среди них следует отметить: теоретическое объяснение резонансного механизма теплового излучения морской поверхности в микроволновом диапазоне, который был подтвержден в лабораторных и многочисленных натурных самолетных экспериментах; развитие метода дистанционной спектроскопии морской поверхности по микроволновым многочастотным радиометрическим измерениям в надир; исследование эффекта анизотропии морского волнения и разработка на его основе метода дистанционного измерения скорости и направления ветра над морской поверхностью (изобретение защищено авторским свидетельством); развитие радиолокационных методов выявления и исследования внутренних волн в океане.
Проводились интенсивные эксперименты по дистанционному зондированию с борта самолетов-лабораторий в Тихом и Северном ледовитом океанах, в Каспийском и Черном морях, а также с научно-исследовательских судов в различных акваториях Мирового океана. Был разработан целый ряд микроволновых приборов – радиометров и скаттерометров – для дистанционных исследований поверхности океана и пограничного слоя атмосферы. В 1992 году отделом был организован совместный российско-американский эксперимент JUSREX"92 (Joint US-Russia internal wave remote sensing Experiment), в котором принимали участие российский и американский самолеты-лаборатории, НИС "Академик Иоффе" и российский космический радиолокатор с синтезированной апертурой антенны "Алмаз-1". Результаты этого эксперимента по исследованию внутренних волн на атлантическом шельфе США до сих пор широко цитируются в научной литературе.
Научная проницательность В.С. Эткина и его инициативы по созданию новых средств дистанционного зондирования Земли ещё долго будут оказывать влияние на развитие отечественных и мировых исследований. В Институте космических исследований в настоящее время радиогидрофизическое направление продолжает развиваться в отделе, именующемся ныне Отделом исследований Земли из космоса.
Проводимые исследования направлены на изучение широкой панорамы явлений на поверхности и в толще океана на основе спутниковых данных, получаемых в микроволновом, оптическом и инфракрасном диапазонах электромагнитных волн. В ходе этих исследований:
- Развито новое направление в теории рассеяния электромагнитных волн, а именно, создана обобщенная (трехмасштабная) модель рассеяния электромагнитных волн на морской поверхности.
- Методами спутниковой радиолокации морской поверхности проведены исследования нелинейных взаимодействий внутренних волн в океане, подветренных волн и вихревых структур за природными препятствиями в океане и атмосфере и влияния атмосферных и океанических процессов на динамику вод в проливах.
- Проведены экспериментальные и теоретические исследования рассеяния электромагнитных волн на морской поверхности в присутствии покрывающей ее нефтяной пленки.
- Разрабатывается технология оперативного контроля нефтяных загрязнений шельфовой зоны российских морей на основе комплексного использования спутниковой информации.

В последние годы была проведена серия натурных экспериментов на Черном море с пирса в ЮО ИО РАН (г. Геленджик) и с океанографической платформы МГИ НАНУ (Кацивели), в ходе которых разрабатывалась методика спектроскопии гравитационно-капиллярных волн с помощью радиополяриметрии, исследовались нелинейные взаимодействия волн с использованием двухполяризационного радиолокатора, изучались поверхностные проявления подводных источников газа, что практически важно для мониторинга подводных газопроводов.

В отделе собрана многолетняя статистика зарождения и эволюции тропических циклонов, что позволило по-новому взглянуть на проблемы глобального циклогенеза.