Результаты 2020 года

1. По итогам третьего года получены новые данные натурных экспериментов по РЛ зондированию искусственных сликов различных веществ (OLE, VO). Новые измерения дополняют значительный массив данных, собранный на предыдущих этапах работ по проекту, увеличивая статистическую достоверность и уточняя сделанные ранее выводы о поведении контрастов Брэгговской и неполяризованной компонент от волнового числа в различных условиях зондирования.

2. На основе анализа уникальных данных многолетних экспериментов по РЛ зондированию искусственных сликов развита полуэмпирическая модель проявления плёночных сликов в Брэгговской и неполяризованной компонентах РЛ рассеяния. Модель основана на анализе уравнения спектрального баланса источников и стоков энергии ветровых волн в кинетическом уравнении для спектра ветровых волн с волновыми числами, отвечающими X-/C-/S- диапазонам. Предложено модифицированное эмпирическое выражение для ветрового инкремента: в известном выражении [Plant, 1982] добавлена зависимость инкремента от наличия плёнки на морской поверхности, описывающая его уменьшение с ростом упругости плёнки. Предложенные модификации позволяют получить удовлетворительное соответствие между рассчитанными и измеренными в натурных экспериментах контрастами при больших скоростях ветра и в дм-диапазоне длин волн.
Полуэмпирическая модель проявления плёночных сликов в неполяризованной компоненте микроволнового обратного рассеяния под умеренными углами включает в себя следующие положения:

  • источником обратного небрэгговского рассеяния являются при малых ветрах поверхностные волны длиной 20–30 см, при бо́льших скоростях ветра появляется дополнительный источник, связанный с волнами длиной порядка 1 м;
  • ветровые волны с длинами 20–30 см характеризуются наличием гребней с нелинейными структурами типа bulge/toe на волновом профиле, для обрушивающихся м-волн характерно наличие «вала» (bulge) на гребне волны и/или сильного обрушения волны типа «падающего» или «скользящего» буруна (соответственно, plunging и spilling). Эти структуры могут приводить к появлению неполяризованной компоненты рассеяния;
  • нелинейные структуры вблизи гребней дм-волн характеризуются сильно нелинейной зависимостью от спектральных компонент ветровых волн дм-диапазона, предполагается, что интенсивность небрэгговской компоненты достаточно сильно (по степенному закону) зависит от спектральных компонент ветровых волн дм-диапазона;
  • показатель степени в феноменологическом выражении, описывающем нелинейное ограничение роста волн в кинетическом уравнении для спектра волнения принят порядка 4–5. Такая степень нелинейности обеспечивает слабую зависимость PR от скорости ветра, наблюдаемую в эксперименте.

3. Анализ экспериментальных данных и теоретических расчётов показал, что оптимальными условиями обнаружения и диагностики плёнок являются:

  • использование многочастотных двухполяризационных локаторов, работающих в S-, С-, X- диапазонах, что позволяет анализировать контрасты Брэгговской и неполяризованной компонент;
  • наблюдение под умеренными углами падения излучения (40–70 град.);
  • скорости ветра 4–10 м/c;
  • наиболее оптимальным способом зондирования для оценки упругости плёнки является зондирование сликов ПАВ поперёк ветра.

При зондировании поперёк ветра контраст Брэгговской компоненты определяется в основном коэффициентом затухания брэгговских волн. Измерения Брэгговских контрастов в S-, С-, X- диапазонах позволяет определить разности контрастов в (S–C) каналах и в (C–X) каналах, по значениям которых оценить упругость плёнки.

4. Алгоритмы обнаружения загрязнений и определения их характеристик методами многочастотной поляризационной радиолокации включают в себя:

  • измерение интенсивностей РЛ сигнала на двух поляризациях и трёх длинах волн в C-, S- и X- диапазонах под умеренными углами падения излучения поперёк ветра;
  • определение Брэгговской компоненты;
  • обнаружение областей с пониженной интенсивностью Брэгговской компоненты;
  • определение Брэгговского контраста и разности Брэгговских контрастов в соседних каналах;
  • сравнение разности контрастов (S–C) каналах и в (C–X) в соответствие с разработанным критерием. Если обе разности в (S–C) каналах и в (C–X) каналах меньше нуля, упругость плёнки меньше 7 мН/м, если разность контрастов в (S–C) каналах больше нуля, а в (C–X) каналах меньше нуля, упругость плёнки 7–12 мН/м, если обе разности больше нуля, упругость плёнки больше 12 мН/м.
Результаты 2018 года Результаты 2019 года Результаты 2020 года Каталог спутниковых изображений 2018 г. Коллекция изображений РСА Sentinel и OLI Landsat, май-июнь 2019 г. Каталог спутниковых изображений 2020 г.