В Институте прикладной физики Российской академии наук (ИПФ РАН) активно ведутся работы, связанные с развитием новых методов и средств дистанционного зондирования поверхности и приповерхностного слоя океана и внутренних водоемов. Особое внимание при этом уделяется микроволновым радиолокационным методам как одним из наиболее перспективных методов для ведения всепогодного круглосуточного мониторинга океана.
Радиолокационные методы неразрывно связаны с детальным изучением динамики ветровых волн, в том числе и таких пока малоизученных процессов, как обрушения сильно нелинейных волн с длинами порядка метра и более. Как показывают повседневные наблюдения, после прохождения обрушающихся волн образуются области “выглаживания” ряби, учет которых принципиально важен для разработки моделей рассеяния микроволн и отображения океанических процессов на радиолокационных изображениях.
Сотрудники отдела радиофизических методов в гидрофизике ИПФ РАН с помощью моделирования процесса в кольцевом ветроволновом бассейне исследовали эффект “выглаживания” ряби и выяснили его физическую природу. Исследователями установлено, что интенсивность РЛ сигнала значительно возрастает в широком диапазоне доплеровских частот при прохождении длинной обрушающейся волны через зону наблюдения радиолокатора, а после обрушения РЛ рассеяние резко падает, постепенно возвращаясь затем к первоначальному уровню. В области, следующей за обрушением волны, было инструментально зарегистрировано турбулентное движение воды, связанное с процессом обрушения, и измерены характеристики этой турбулентности.
Проведенные исследования подтвердили гипотезу о том, что доминирующим механизмом, определяющим формирование области «выглаживания» ряби и, соответственно, подавление РЛ сигнала после прохождения обрушающейся волны, является турбулентность, генерируемая в результате обрушения. Результаты в дальнейшем будут использованы при построении количественных моделей отображения гидродинамических процессов в РЛ изображениях океана.
Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда.
Авторский коллектив: Ермаков С.А., Шомина О.В., Сергиевская И.А., Капустин И.А., Лазарева Т.Н., Доброхотов В.А.
Публикации:
1. Ermakov S.A., Dobrokhotov V.A., Sergievskaya I.A., Kapustin I.A.. Suppression of Wind Ripples and Microwave Backscattering Due to Turbulence Generated by Breaking Surface Waves. Remote Sensing, 12(21), 3618.
2. Shomina Olga, Kapustin Ivan, and Stanislav Ermakov. Damping of gravity–capillary waves on the surface of turbulent fluid. Experiments in Fluids 2020, 61(8), pp. 1-12.
Информация и фото предоставлены пресс-службой ИПФ РАН
