Experimental research of short-wave part of wind-waves spectrum. Preliminary analysis of radiometric remote measurements

Abstract

В статье представлено описание результатов исследований ветрового волнения, выполненных коллективом авторов в ходе четырех лет экспедиционных работ. Определение параметров спектра гравитационно-капил-лярных волн осуществлялось на основе метода нелинейной радиотепловой резонансной спектроскопии. Метод позволяет восстанавливать усредненные по азимутальному углу спектр кривизны и значение диспер-сии уклонов крупных волн. В качестве входных данных метода используются результаты дистанционных радиополяриметрических наблюдений морской поверхности. Представленные в работе результаты охваты-вают диапазон волновых чисел от 0,39 до 15,707 рад/см и получены в результате обработки данных измере-ний собственного излучения на длине волны 8 мм. За все время проведения исследований восстановлено око-ло 1500 экспериментальных спектров, соответствующих обширному набору сочетаний метеорологических условий. Восстановленные спектральные кривые имеют общие черты с моделями спектров, представленных в литературе. Продемонстрирована их четкая зависимость от интенсивности ветрового воздействия.Ключевые слова: спектр, ветровые волны, гравитационно-капиллярный диапазон, микроволновое излуче-ние, дистанционное зондирование, метод нелинейной радиотепловой резонансной спектроскопии Одобрена к печати: 01.08.201601.08. DOI: 10.21046/207001.08. -7401-2016 Введение Граница раздела «океан -атмосфера» всегда являлась объектом пристального внима-ния ученых-исследователей. Многообразие параметров данной системы, как и бесконеч-ное количество их возможных сочетаний, до сих пор не позволяет считать вопрос исследо-вания характеристик ветрового волнения закрытым. Появляющиеся результаты все новых и новых экспериментальных работ и теоретических разработок приводят к необходимости постоянного уточнения наших знаний о процессе формирования ветровых волн и способах его описания.Одной из причин повышенного интереса к данному вопросу является активное развитие средств дистанционного зондирования (ДЗ) вообще и требований к точности решаемых с его помощью практических задач в частности. Геометрия морской поверх-ности является одним из базовых факторов, определяющих интенсивность отраженного/ собственного излучения в микроволновом диапазоне. Особую роль при этом играют ко-роткие гравитационно-капиллярные волны (ГКВ), излучение которых имеет ярко выра-женный резонансный характер (Кравцов и др., 1978) и в большей степени отвечает за та-кие эффекты, как: наличие радиационно-ветровых зависимостей и поляризационную анизотропию излучения (Беспалова и др., 1979). Корректное использование указанных физических явлений при решении разнообразных задач ДЗ требует, во-первых, при-менения адекватных радиофизических моделей излучения морской поверхности, а во-вторых -знания точной формы спектра ветрового волнения. Последнее оказывается необ-ходимым вне зависимости от привлекаемых методов расчета излучения (геометрической