Особенности применения метода Нелинейной Радиотепловой Резонансной Спектроскопии (НРРС) при проведении натурных измерений

Стремительное развитие аппаратуры дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) позволяет расширять область применения соответствующих данных, переходить к новым, ранее недоступным задачам теоретического и практического характера. Одной из них является применение данных ДЗЗ в микроволновом диапазоне для определения геометрии поверхности Мирового Океана. Сотрудниками Института космических исследований РАН (ИКИ РАН) разработан уникальный метод нелинейной радиотепловой резонансной спектроскопии (НРРС), позволяющий восстанавливать спектр коротких гравитационно-капиллярных волн (ГКВ) на основе измерений поляризационных характеристик собственного излучения морской поверхности. Метод прошел успешную апробацию и активно применяется для анализа волновой обстановки при проведении подспутниковых экспериментов.
Перспектива использования метода НРРС для анализа спутниковых данных диктует особые требования к достоверности и точности его применения. Одним из таких вопросов является оценка степени и характера влияния на результат используемых в его рамках методик и приближений. В работе рассмотрены следующие проблемы: во-первых, исследовано влияние параметров используемых радиометров-поляриметров на восстанавливаемые с помощью НРРС величины, в частности, влияние калибровочных коэффициентов на форму спектра кривизны ГКВ; во-вторых, произведено сравнение результатов применения метода НРРС при использовании двух способов учета нисходящего излучения атмосферы.
Для решения поставленных задач использовались данные измерений собственного радиотеплового излучения взволнованной морской поверхности, полученные в ходе реализации международного натурного эксперимента CAPMOS'05 (Combined Active/Passive Microwave Measurements of Wind Waves for Global Ocean Salinity Monitoring).
На примере экспериментальных данных показано, что калибровка радиометрических приемников является одним из ключевых этапом применения метода НРРС. Даже небольшая ошибка определения калибровочных коэффициентов приводит к принципиальным изменениям восстанавливаемых параметров спектра. Особые опасения авторов вызвало четырехкратное снижение восстановленного значения дисперсии уклонов крупномасштабных волновых компонент при изменении калибровочных коэффициентов в пределах 10%.
Аналогичное заключение было получено при сравнении двух методов учета подсвета небосвода. Первый из них заключался в использовании данных непосредственных измерений интенсивности собственного излучения атмосферы в диапазоне углов от горизонта до зенита. Второй метод предполагал оценку яркостной температуры атмосферы в рамках ее плоско-слоистой модели по измеряемым в ходе эксперимента значениям интегрального поглощения.
Результаты выполненных работ стали основой как корректировки общего хода планируемых натурных радиополяриметрических измерений (для последующего использования метода НРРС), так и для усовершенствования используемых алгоритмов калибровки радиометрического оборудования.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ №14-02-00839_а.