В работе обсуждаются особенности проявления ветрового волнения в сигналах дистанционной аппаратуры и возможности оценки параметров нелинейности волнового поля на основе анализа связанных гармоник. С помощью численного моделирования одномерного нелинейного волнения и сигналов обратного рассеяния на длине волны 3 см при скользящих углах зондирования продемонстрирована возможность восстановления поля орбитальных скоростей модельного волнения по сигналам дистанционного зондирования. Спектральный анализ сигналов радиолокационного зондирования морского волнения в натурных условиях продемонстрировал распределение волновой энергии по связанным гармоникам.
Мотивацией к данному исследованию послужило развитие методов дистанционного определения параметров ветрового волнения на основе данных радиолокационного, акустического и оптического зондирования [1-8]. Большинство исследователей проводят фильтрацию радиолокационных данных в спектральной области частот и волновых чисел вдоль первой гармоники дисперсионной зависимости, таким образом, отфильтровывая связанные гармоники. Далее, часть спектра, соответствующая области фильтрации, исследуется для восстановления спектров волнения, вычисления статистических характеристик, таких как значимая высота волны Hs, восстановления поля возвышений морской поверхности. Результаты настоящей работы направлены на демонстрацию важности учёта связанных гармоник при решении описанного выше круга задач.
Такие статистические параметры волнения как Hs несут информацию о сильно осредненной интенсивности волнового поля. При известной длине волны можно дать оценку только для значимой или средней крутизны. В зависимости от структуры волнового поля, это могут быть либо примерно одинаковые цуги с малой крутизной, либо выраженные группы с большой крутизной и нелинейностью, что приведет к более выраженной второй гармонике. Для различения структуры волнового поля средней крутизны явно недостаточно, для этого необходимо проводить анализ второй гармоники. По этой причине, возможно, не получилось установить связь между значимой крутизной и интенсивностью второй гармоники.
Исследование связи нелинейности ветрового волнения со статистическими характеристиками волнового поля проведено в рамках темы госзадания № FFUF-2024-0026.

Ключевые слова: когерентное зондирование, ветровые волны, нелинейность, связанные гармоники, радиолокация, гидроакустика, оптика

Литература:

Borge J. C. N., Reichert K., Dittmer J. // Coast. Engineer. 1999. V. 37. P. 331–342. doi:10.1016/s0378-3839(99)00032-0
Nieto Borge J. C., Soares C. G. // Coast. Engineer. 2000. V. 40. No. 4. P. 375–39. doi:10.1016/s0378-3839(00)00019-3
Hu Z., Chen Z., Zhao C., Chen X. // IEEE J. Select. Top. Appl. Earth Obs. and Remote Sens-ing. 2024. V. 17. P. 8570-8580. doi: 10.1109/JSTARS.2024.3390603
Carrasco R., Horstmann J., Seemann J. // IEEE Trans. Geosci. Rem. Sens. 2017. V. 55. No. 9. P. 5355–5365. doi: 10.1109/TGRS.2017.2706067
Chen Z., Wang Z., Chen X. et al. // Rem. Sens. 2017. V. 9(12):1302. doi: 10.3390/rs9121302
Carrasco R., Nieto-Borge J.-C., Seemann J., Horstmann J. // IEEE Trans. Geosci. Rem. Sens.. 2024. V. 62. P. 1–15. doi: 10.1109/TGRS.2024.3354042
Ermoshkin A. V., Bogatov N. A., Kapustin I. A., Molkov A. A. // Oceanology. 2024. V. 64. Suppl. 1. P. S29–S37. doi: 10.1134/S000143702470084X
Ermoshkin A. V., Kosteev D. A., Ponomarenko A. A., et al. // J. Mar. Sci. Eng. 2022. V. 10. No. 6. P. 722. doi: 10.3390/jmse10060722

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

XXIII.E.444

ПРОЯВЛЕНИЕ НЕЛИНЕЙНОСТИ ВЕТРОВОГО ВОЛНЕНИЯ В СИГНАЛАХ КОГЕРЕНТНОГО ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

Дистанционные исследования Мирового океана