Исследования свойств морского льда важны для понимания динамики полярных льдов и изменчивости климата. Информацию о сплоченности льда можно получить с помощью активных и пассивных микроволновых данных. Осложняет задачу то, что на радиолокационный сигнал влияет множество факторов, в том числе и ветро-волновые условия. В данной работе исследуется проявление сплоченности морского льда в отраженном радиолокационном сигнале при малых углах падения при различных скоростях проповерхностного ветра.
Используются измерения радиолокатора Ku-диапазона Dual-Frequency Precipitation Radar (DPR), установленного на спутнике Global Precipitation Measurement (GPM). Радиолокатор сканирует поверхность океана при углах падения от 0 до 18 градусов с шагом 0.7 градуса. Информация о сплоченности морского льда была получена на веб-сайте Бременского университета. Эти данные переведены на сетку измерений DPR. Tакже применяется информация о скорости ветра по данным реанализа Japanese Global Analysis Model data (GANAL). Для дальнейшей обработки был сформирован объединенный массив данных за июль 2019 года в Антарктическом регионе.
Был проведен биннинг измерений УЭПР по ячейкам, соответствующим различным величинам скорости ветра и сплоченности. Для каждого бина определено значение УЭПР, соответствующее максимуму плотности вероятности. Для получения аналитической параметризации УЭПР в зависимости от сплоченности морского льда и скорости ветра использовалась регрессия. В ходе последующего анализа была построена зависимость сечения обратного рассеяния морского волнения от угла падения для различных скоростей ветра, с учетом сплоченности морского льда.
Для фиксированного угла падения было выявлено пороговое поведение УЭПР с увеличением скорости ветра, зависящее от сплоченности морского льда. Получены зависимости пороговой скорости ветра от сплоченности и угла падения. Пороговый характер генерации волнения был обнаружен ранее в лабораторном эксперименте [1]. В нашей работе получены аналогичные выводы: пороговое значение скорости ветра с увеличением сплоченности возрастает.
Учет скорости приповерхностного ветра при определении сплоченности по данными бистатического зондирования был проведен в работе [2], что позволило улучшить алгоритм. Однако, насколько нам известно, геофизических модельных функций для УЭПР при малых углах падения, где учитываются ветровые и ледовые условия, не существует. Данная работа является первым шагом к решению этой задачи. Полученные результаты могут быть использованы для численного моделирования радиолокационных измерений в полярных районах, разработке методов определения сплоченности ледяного покрова, а информация о пороговом характере генерации волнения может быть полезной для численного моделирования волнения в присутствии морского льда.

Исследование выполнено за счёт гранта Российского научного фонда № 23-77-10064, https://rscf.ru/project/23-77-10064/.

Ключевые слова: сплоченность морского льда, скорость ветра, радиолокатор, малые углы падения, параметризация

Литература:

Sergeev, D.A.; Kandaurov, A.A.; Troitskaya, Y.I. Investigation of the Pancake Ice Influence on the Wind–Wave Interaction Within Laboratory Modeling. In Conference the Physical and Mathematical Modeling of Earth and Environment Processes—2022; Karev, V.I., Ed.; Springer: Cham, Switzerland, 2023; pp. 257–261.
Ban, W.; Zhang, L.; Zhang, X.; Nie, H.; Chen, X.; Chen, X. Wind-Concerned Sea Ice Detection and Concentration Retrieval From GNSS-R Data Using a Modified Convolutional Neural Network. IEEE J. Sel. Top. Appl. Earth Obs. Remote Sens. 2025, 18, 9755–9763.

Двадцать третья международная конференция "СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"

XXIII..306

Параметризация зависимости сечения обратного рассеяния при малых углах падения в зависимости от сплоченности морского льда и скорости ветра

Дистанционное зондирование криосферных образований