Двадцать вторая международная конференция "СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"
XXII.E.320
Лабораторные исследования радиолокационного рассеяния на поверхностных волнах в присутствии вертикально ориентированных плавающих в воде пластиковых пленках
Доброхотов В.А. (1), Ермаков С.А. (1,2), Хазанов Г.Е. (1), Сергиевская И.А. (1,2)
(1) Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород, Россия
(2) Волжский государственный университет водного транспорта, Нижний Новгород
Количество выбрасываемого пластикового мусора в мировой океан возрастает с каждым годом. Пластиковый мусор, собираясь и формируя «пластиковые острова», может покрывать области поверхности воды в сотни тысяч квадратных километров. Подобные масштабы могут оказывать существенное влияние на экологическое состояние мирового океана, его флоры и фауны [1, 2].
Плавающие на поверхности или в приповерхностном слое воды пластиковые предметы с размерами порядка единиц – десятков см и более могут оказывать существенное влияние на распространение и затухание мелкомасштабных ветровых волн см-дм-диапазона длин, что может служить физической основой для развития радиолокационных методов мониторинга морской поверхности в присутствии пластикового мусора.
Настоящая работа посвящена лабораторному исследованию радиолокационного рассеяния на поверхностных волнах в присутствии вертикально ориентированных плавающих в воде пластиковых пленках.
Эксперименты проводились в овальном ветро-волновом бассейне Института прикладной физики РАН. В начале прямого участка бассейна был установлен механический волнопродуктор, который позволял генерировать монохроматические гравитационно-капиллярные волны дм-диапазона длин. На определенном расстоянии от волнопродуктора размещалась вертикально ориентированная (от дна бассейна до поверхности воды) полиэтиленовая пленка с толщиной 2 мм. По обе стороны от пленки для измерения амплитуд проходящих цугов волн устанавливались струнные волнографы. Для радиолокационных измерений использовался скаттерометр Ka-диапазона. Угол падения волны составлял 57 градусов.
В ходе экспериментов было установлено, что при прохождении области с полиэтиленовой пленкой гравитационно-капиллярные волны слабо затухают, однако интенсивность обратного радиолокационного рассеяния за пленкой может увеличиваться по сравнению с интенсивностью в отсутствие пленки, при этом доплеровский сдвиг РЛ сигнала уменьшается. Эффект обусловлен возбуждением мелкомасштабных см-волн, связанных с колебаниями пленки в поле дм-волн, что подтверждается проведенными численными расчетами в среде OpenFoam.
Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ в рамках проекта № 23-17-00167.
Ключевые слова: Пластиковый мусор, полиэтиленовая пленка, радиолокационное рассеяние, гравитационно-капиллярные волны
Литература:
- Chubarenko I. et al. From macro to micro, from patchy to uniform: analyzing plastic contamination along and across a sandy tide-less coast //Marine Pollution Bulletin. – 2020. – Т.
- Serafino F., Bianco A. Use of x-band radars to monitor small garbage islands //Remote Sensing. – 2021. – Т. 13. – №. 18. – С. 3558.
Презентация доклада
Дистанционные исследования Мирового океана