В. П. Бутуханов1, Е.Б. Атутов2, О.Н. Очиров3

1–3 Институт физического материаловедения СО РАН (г. Улан-Удэ, Россия)

1 vbut1951@gmail.com; 2 evgeniy_atutov@mail.ru; 3 1_2_z@mail.ru

Постановка проблемы. Необходимость наблюдения ветрового волнения в береговой зоне озера Байкал обусловлена размытием берегов и нанесением ущерба инфраструктуре его восточного побережья. Наиболее часто для дистанционного наблюдения природных объектов используются радиолокационные методы. Радиолокационные (РЛ) характеристики поверхности гидрофизических объектов (океаны, моря, озера), полученные с различных носителей, содержат информацию о различных явлениях, происходящих как в приповерхностном слое, так и в глубине. Электромагнитные волны сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона в отличие от волн других диапазонов, способны проникать через облачный покров, обеспечивая непрерывное наблюдение объектов зондирования в любое время суток. Кроме того, особенностью СВЧ-радиоволн является резонансное взаимодействие с возмущениями поверхности, при котором можно определить пространственно-временные изменения параметров ветровых волн.

Цель. Провести анализ результатов РЛ-эксперимента, направленного на изучение динамики ветровых волн, возникающих на поверхности озера Байкал в различных условиях волнообразования.

Результаты. Установлена связь вариаций высоты поверхностных волн в режиме видеорегистрации с интенсивностью обратно отраженных радарных сигналов при скользящих углах падения. Показано, что форма кривых зависимости экспериментальных значений коэффициентов обратного рассеяния от высоты ветровых волн при горизонтальной поляризации на частотах 10 и 3 ГГц повторяет форму кривых аналогичных зависимостей, рассчитанных по представленной в [9] модели. Выявлен механизм насыщения коэффициента обратного рассеяния с увеличением высоты волны.

Практическая значимость. Применение наносекундного радара, зондирующего короткими импульсами, повышает разрешение по дальности и чувствительность приемника. Мелкомасштабные неоднородности на водной поверхности в виде ряби, которые хорошо распознаются наносекундным радаром и являются следствием короткопериодных порывов ветра, дают возможность по результатам зондирования мелкомасштабных неоднородностей на воде спрогнозировать характеристики приводного ветра.

Бутуханов В.П., Атутов Е.Б., Очиров О.Н. Радиолокационное рассеяние ветровых волн вблизи береговой зоны озера Байкал // Радиотехника. 2023. Т. 87. № 12. С. 56−63. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202312-07

1. Гутник В.Г., Кулемин Г.П., Шарапов Л.И., Горошко Е.А. Интенсивность радиолокационных отражений от взволнованной морской поверхности при малых углах скольжения // Радиофизика и радиоастрономия. 2003. Т. 8. № 2. С. 181-189.
2. Булатов М.Г., Кравцов Ю.А., Лаврова О.Ю., Литовченко К.Ц., Митягина М.И. и др. Физические механизмы формирования аэрокосмических радиолокационных изображений океана // УФН. 2003. Т. 173. №1. С. 69-87.
3. Lomukhin Yu.L., Atutov E.B., and Butukhanov V.P. Backward Reflection in the Fresnel Problem // IEEE Trans. Antennas Propag. 2018. Vol. 66. № 4. P. 1838-1845. https://doi.org/ 10.1109/TAP.2018.2800643.
4. Ломухин Ю.Л., Бутуханов В.П. Исследование обратного отражения водных сред при любых углах скольжения // Известие вузов. Физика. 2017. № 11. С. 61-66. https://doi.org/10.1007/s11182-018-1303z.
5. Butukhanov V.P., Lomukhin Y.L., Atutov E.B. Verification of the Model of Backward Reflection Coefficient of Absorbing Media. 2020 7th All-Russian Microwave Conference (RMC). Moscow, Russia. 2020. P. 203-205. https://doi.org/ 10.1109/RMC50626.2020.9312337.
6. Галазий Г.И. Байкал в вопросах и ответах. Иркутск: Восточно-Сибирское книжное издательство. 1984. 368 с.
7. Бернар Ле Меоте. Введение в гидродинамику и теорию волн на воде / Под ред. М.С. Грушевского. Л.: Гидрометеоиздат. 1974. 368 с.
8. Басс Ф.Г., Фукс И.М. Рассеяние волн на статистически неровной поверхности. М.: Наука. 1972.
9. Butukhanov V P, Lomukhin Ju L and Atutov E B. Wave structure at radar irradiation of homogeneous absorbing media // Journal of Physics: Conference Series. 2021. 2140 012020/ IOP Publishing. https://doi.org/ 10.1088/1742-6596/2140/1/012020.
10. Ломухин Ю.Л., Бутуханов В.П., Атутов Е.Б. Моделирование радиолокационного отражения и радиоизлучения грани-чащих земных сред методом вынужденных встречных волн // Электромагнитные волны и электронные системы. 2014. № 12. С. 33-39.