Рассеяние СВЧ-радиоизлучения Солнца на взволнованной поверхности моря

• Автор: Данилычев, Михаил Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 145 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
Введение.

Глава 1. Радиоизлучение системы “океан- атмосфера”.
1.1. Основные закономерности формирования радиотеплового
излучения системы “океан- атмосфера”. Влияние атмосферы.
1.2. Методики расчета радиационных характеристик поверхности 29 океана. Учет фактора поверхностного волнения.
Глава 2. Теоретическая оценка величины возможного вклада от рассеянного СВЧ излучения Солнца.
2.1. Выбор методики для теоретической оценки величины вклада 46 рассеянного СВЧ радиоизлучения Солнца.
2.2. Использование эмпирических аппроксимаций распределения 57 уклонов крупных волн в расчетах взаимодействия СВЧ-излучения с взволнованной морской поверхностью.
2.3. Солнце как источник радиоизлучения СВЧ- диапазона.
2.4. Теоретическая оценка вклада микроволнового излучения 78 Солнца рассеянного на взволнованной поверхности моря.
1.3. Излучение внеземного происхождения.

1.4. Выводы к главе 1.

2.5. Выводы к главе 2.

Глава 3. Экспериментальное изучение закономерностей рассеяния СВЧ излучения Солнца с борта океанографической платформы.
3.1. Экспериментальные предпосылки.
3.2. Комплекс аппаратуры и методика измерений в экспериментах
на борту океанографической платформы МГИ УАН (лето 1990г).
3.3 Характеристики потока СВЧ- излучения Солнца в период
измерений.
3.4. Выводы к главе 3.
Глава 4. Экспериментальные данные: анализ и сравнение с результатами теоретических расчетов.
4.1. Данные комплексных измерений.
4.2. Связь между параметрами поверхностного волнения и 106 значением приводного ветра во время экспериментов.

4.3. Анализ данных по рассеянию СВЧ- радиоизлучения Солнца на 114 взволнованной поверхности моря.
4.4. Выводы к главе 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
ПРИЛОЖЕНИЕ.

Введение.
Условием нормального существования человеческого сообщества является адекватное отношение к проблемам контроля и изучения окружающей среды [10,108,109]. Решение вопросов долгосрочного прогноза погоды и климатических изменений, а также оперативного контроля процессов в системе “океан- атмосфера” является важной составной частью этой глобальной стратегии [2,10,108,109].
Актуальность заявленной темы. В получении сведений о состоянии атмосферы и Мирового океана в течение последних десятилетий все большую роль играет использование методов дистанционного зондирования (ДЗ) с борта летательных аппаратов (аэрокосмических носителей) [1-10,110]. Данные ДЗ о характеристиках потока принимаемого излучения содержат в себе информацию о радиационных свойствах подстилающей поверхности и атмосферы в оптическом, инфракрасном и СВЧ- диапазоне электромагнитных волн (ЭМВ). На основании этой информации решается задача восстановления пространственного распределения термодинамических и иных параметров системы "подстилающая поверхность - атмосфера” в целом (т.н. “обратная задача ДЗ) [1-4,119,121]. СВЧ- радиометрический метод, основанный на измерении общего потока и последующем выделении собственного теплового излучения исследуемой среды (в миллиметровом и сантиметровом диапазоне), позволяет получать конкретные сведения о поверхности океана и состоянии атмосферы [1-4,7-10]. К числу важнейших определяемых параметров относятся температура поверхности океана (ТПО), состояние поверхностного волнения, направление и величина приводного ветра, полное влагосодержание атмосферы, полный водозапас (интегральная водность) облаков, характер и интенсивность осадков и др. [10,108,109].
Особенностью СВЧ области ЭМВ является как наличие в этом

) диапазоне спектральных линий поглощения в атмосферных газовых составляющих, так и, одновременно, существование спектральных окон прозрачности. В целом (со всеми своими составляющими) атмосфера, в зависимости от выбора конкретного участка спектра, является полупрозрачной или практически прозрачной средой для радиоволн СВЧ

рассеяния, т.е. при разложении коэффициента рассеяния на зеркальную (среднее поле) и диффузную компоненту по формуле
где под гвг(Л,0) понимается коэффициент Френеля (1.25) по мощности,
но уже модифицированный с учетом выбранной спектральной функции плотности мелкомасштабных возвышений. Например, в работе [66] для случая нормальной плотности мелкомасштабных возвышений получено выражение вида
А в известной работе Басса и Фукса [65], авторы оценивают уменьшение, при определенных условиях, значения френелевских (по мощности) коэффициентов гвг(Л,0), за счет появления мелкомасштабных
“пупырышек” с дисперсией высот аI, величиной порядка
Расчеты, выполненные автором и совпадающие с данными других исследователей [9,63,85], показывают, однако, что в области “квазизеркального” рассеяния вклад диффузной части рассеяния относительно мал и при аккуратных расчетах по различным методикам получаемая разница с точки зрения радиометрии достаточно ничтожна (после соответствующего усреднения по уклонам крупных волн) и заведомо попадает внутрь допустимой погрешности. Гораздо большее и принципиальное значение имеет вопрос корректного разрешения условий (1.28 - 1.29а) - поскольку при выполнении реальных расчетов именно от выбора фактических предельных соотношений в этих условиях напрямую
методов. Однако, следует все же отметить чрезмерную искусственность многих допущений (касательно вида функций спектральной плотности высот и функций корреляции для мелкомасштабных волн, формы волн и т.д.) при расчете диффузной части рассеяния СВЧ радиоволн рассматриваемого диапазона (0.1 - 10см) по этим методикам. Упомянем только тот факт, что
(1.30)

(1.31)
Д(т,„. (Л, в)) ~2к2 -а1 • Сог26> .
(1.31а)
зависят получаемые результаты и определяются границы применимости