Влияние неоднородности пространственной структуры ветрового волнения на результаты модельных расчетов радиояркостной температуры водной поверхности

Настоящая работа посвящена особенностям расчета угловых зависимостей яркостной температуры морской поверхности в присутствии волн различных масштабов.
Традиционно, определение величины радиояркостного контраста (суть, разность соответствующих значений яркостной температуры взволнованной и гладкой водной поверхности) морской поверхности выполняется с учетом вклада длинноволновых и коротковолновых компонент волнения (двухмасштабная модель ветрового волнения). При этом подавляющее число выполняемых расчетов направлено либо на определение усредненных по азимутальному углу значений радиояркостной температуры, либо на расчет вариаций поляризационных характеристик принимаемого излучения при наблюдении в надир. Подобное упрощение, до недавнего времени, позволяло эмитировать решение большинства известных радиометрических задач дистанционного зондирования (ДЗ), к которым можно отнести: задачу определения направления вектора скорости приповерхностного ветра; восстановление параметров ненаправленного спектра ветровых волн в гравитационно-капиллярном интервале методом нелинейной радиотепловой резонансной спектроскопии (НРРС) и т.п.
В последнее время, повышение точности измерительной техники и наличие обширной базы данных радиометрических измерений позволяет надеяться на решение задачи восстановления не только усредненной по азимуту формы спектра ветрового волнения (метод НРРС), но и функции его пространственного распределения. Однако, развитие метода НРРС невозможно без выполнения соответствующих модельных расчетов, направленных на вычисление характеристик собственного радиотеплового излучения водной поверхности с учетом пространственной анизотропии ветрового волнения.
В работе представлены основные соотношения для расчета пространственной картины собственного излучения водной поверхности в присутствии волн различных масштабов. В представленных результатах учтен эффект самозатенения элементов крупных волн при вычислении вклада длинноволновых компонент волнения в приращение яркостной температуры. Рассмотрены вопросы реализации алгоритма электродинамических расчетов на ЭВМ. Кроме того, затронут вопрос о необходимости коррекции метода вычисления итоговых значений величины радиояркостных контрастов с учетом различного времени отклика на ветровое воздействие длинноволновых и коротковолновых компонент волнения.

Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ №08-05-00890-а, №09-02-00780-а, №09-05-10075-к и гранта Президента РФ № МК-927.2009.2.