Азимутальная анизотропия третьего параметра Стокса по данным экспериментальных микроволновых измерений

В настоящей работе был проведен анализ новых экспериментальных измерений, полученных в ходе натурного эксперимента в сентябре 2023 года на Черноморском Гидрофизическом Полигоне (ЧГП) РАН, и направленных на изучение эффекта азимутальной анизотропии собственного уходящего излучения водной поверхности. Как и в прошлых экспериментах, выполненных в разные годы авторским коллективом, эффект азимутальной анизотропии отчетливо наблюдается в угловых зависимостях третьего параметра Стокса. Полученные в работе результаты подтверждают наличие сильной корреляции между радиополяриметрическими измерениями и вектором скорости приводного ветра.
Сравнение результатов измерений с моделью показало, что модельные предположения адекватно описывают экспериментальные данные только до вертикального угла наблюдения в 55°. Для настильных углов наблюдения, включая рабочий угол встречи с Землей инструментов серии МТВЗА (65°), требуется как уточнение аналитической связи параметров ветрового потока с интенсивностью излучения, так и проведение более глубоких исследований, включая такое промежуточное звено, как геометрия морской поверхности. Последнее приобретает особое значение при проведении исследований на ЧГП РАН в силу существенных отличий условий волнообразования от открытого моря. Авторы возлагают особые надежды на результаты дополнительных к радиометрии измерений капиллярных волн лазерным волнографом, поскольку они могут предоставить информацию о реальной пространственно-временной структуре гравитационно-капиллярного волнения (в большей степени отвечающего за формирование излучения в микроволновом диапазоне) в точке проведения измерений. Без них, как показали результаты исследований, корректного совпадения модели и эксперимента следует ожидать лишь для ситуации, когда имеется длительное ветровое воздействие с высоким значением скорости потока и стабильным направлением ветра.
Сравнение измерений, полученных двумя независимыми радиометрами показало, что даже небольшое отклонение в установке плоскостей поляризаций ±45° может привести к сильным отклонениям в измерении третьего параметра Стокса и, как следствие, к неверной интерпретации получаемых данных. Последнее имеет особое значение при планировании будущих спутниковых экспериментов с применением новых инструментов серии МТВЗА-МП.
Общий анализ экспериментальных измерений 2023 года показал, что проведение эксперимента длительностью несколько недель – недостаточно для получения статистически обоснованных выборок данных, пригодных для развития моделей переноса излучения в системе «океан-атмосфера». Необходимо проводить экспериментальные измерения в течение длительного промежутка времени, несколько месяцев, а идеальном случае – круглогодично, для охвата не только всех возможных состояний водной среды и атмосферы над ней, но и ветровой обстановки, характерной для точки проведения измерений.

Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (тема «Мониторинг», госрегистрация № 122042500031-8)