Построение эмпирической модели спектра ветровых ГКВ на основе данных дистанционных радиополяриметрических измерений

Исследование параметров ветровых волн в гравитационно-капиллярном интервале волновых чисел, традиционно, относится к классу наиболее сложных задач в исследовании поверхности океана. Это связано не только с физическими особенностями их генерации и диссипации, среди которых следует отметить скоротечность указанных процессов и высокую степень корреляции с вектором скорости приповерхностного ветра, но и сложностью реализации соответствующего измерительного оборудования. В связи с этим, большинство существующих модельных оценок интенсивности гравитационно-капиллярных волн (ГКВ) в значительной степени расходятся друг с другом. Это утверждение касается не только амплитуды различных волновых компонент, но и таких общепринятых параметров как степень наклона спектральной кривой и расположения второго спектрального максимума в области ГКВ.
В настоящей работе представлена эмпирическая модель спектра ветровых ГКВ. Модель охватывает диапазон волновых чисел от 0,31 до 40,0 рад/см и может использоваться для модельных оценок ненаправленного спектра кривизны развитого волнения в диапазоне скоростей приповерхностного ветра от 3,0 до 16 м/с.
Отличительной особенность представленной модели является то, что при ее разработке использовались данные дистанционной диагностики состояния водной поверхности. Метод нелинейной радиотепловой резонансной спектроскопии (НРРС), разработанный в ИКИ РАН, основан на резонансном характере излучения коротковолновых компонент ветровых волн и позволяет восстанавливать параметры спектра ГКВ на основе данных дистанционных измерений характеристик частично поляризованного собственного излучения морской поверхности.
Разработанная модель основана на результатах статистической обработки обширного банка данных микроволнового зондирования, накопленного коллективом ИКИ. В частности, в него вошли результаты четырех лет натурных исследований с океанографической платформы "Кацивели" (данные натурных экспериментов 2005, 2007, 2009 и 2012 гг.).
В работе представлены результаты сравнительного анализа представленной модели с известными моделями спектра ГКВ. Показано, что при общем сходстве получаемых модельных кривых, наибольшие расхождения наблюдаются в оценках амплитуды спектрального максимума.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ №11-05-00493-а и гранта Президента РФ № МК-865.2012.5.