Тепловое излучение пресного ледяного покрова береговой зоны в микроволновом диапазоне

Космические снимки внутренних пресных водоемов на длинах волн ~11 мкм в зимний период времени при наличии на них ледяного покрова показали, что значения яркостной температуры береговой зоны могут быть выше среднего значения температуры водного объекта. Данный факт может привести к ошибкам при обработке результатов вблизи границы ледяного покрова. Эта проблема интерпретации спутниковых данных также может быть актуальна при использовании беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), с установленным на их борту радиометрическим комплексом. В связи с этим нами были проведены исследования мощности радиотеплового излучения ледяного покрова вблизи береговой линии в микроволновом диапазоне и выявлению особенностей поведения его радиояркостной температуры в зависимости от внешних параметров исследуемой среды.
Эксперимент проводился в марте 2024 г. на оз. Арахлей (Забайкальский край). Методика эксперимента заключалась в следующем. На наземный носитель устанавливались радиометрические приемники на длины волн 2,3 см и 0,88 см. Измерения на длине волны 2,3 см осуществлялись на горизонтальной поляризации, а на длине волны 0,88 см на горизонтальной и вертикальной поляризациях. Калибровку радиометров осуществляли по отраженному от металлического листа излучению безоблачного неба и по излучению невзволнованной поверхности воды. Все измерения осуществляли под углом 45°.
В ходе экспериментов были получены следующие результаты. В переходной области, где ледяной покров лежит на грунте и на воде, для длины волны 2,3 см наблюдается резкое изменение значения радиояркостной температуры. Данный скачок температуры, при трассовых измерениях, зависит от диаграммы принимающей антенны. Приращение зависит от толщины ледяного покрова и концентрации примесей в нем. Для длины волны 0,88 см значение радиояркостной температуры при приближении к береговой линии водоема вначале уменьшается на ~5 К, а затем увеличивается до 10 К. Повышенное значение радиояркостной температуры в миллиметровом диапазоне коррелирует со значением температуры, полученным с космических аппаратов в тепловом инфракрасном диапазоне.
Полученное поведение радиояркостной температуры при трассовых измерениях в прибрежной зоне пресного водоема, по всей видимости, зависит от большого количества факторов, а именно от крутизны дна водоема, трещиноватости льда, донных отложений в береговой зоне, видов грунта, загрязнения ледяного покрова и т.п. (Бордонский, Гурулев, 2008; Бордонский и др., 2016). Поэтому следует более тщательно исследовать данный объект.
Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда № 24-27-00278 «Разработка методики радиометрического исследования криосферных образований с использованием беспилотных летательных средств в миллиметровом диапазоне».