Радиолокационное рассеяние ветровых волн вблизи береговой зоны озера Байкал

В. П. Бутуханов; Е.Б. Атутов; О.Н. Очиров

doi:10.18127/j00338486-202312-07

Радиолокационное рассеяние ветровых волн вблизи береговой зоны озера Байкал

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

научная статья УДК 551.510.4 Страницы: 56-63 doi.org/10.18127/j00338486-202312-07

^1,2,3 Институт физического материаловедения СО РАН (г. Улан-Удэ, Россия)

Ключевые слова: Ветровые волны наносекундный радар резонансное рассеяние коэффициент обратного рассеяния скользящий угол падения

Аннотация

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.

Поступила: 06.11.2023
Одобрена: 14.11.2023
Принята: 30.11.2023

Для цитирования

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

Список источников

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.
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.
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.
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.
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.
Галазий Г.И. Байкал в вопросах и ответах. Иркутск: Восточно-Сибирское книжное издательство. 1984. 368 с.
Бернар Ле Меоте. Введение в гидродинамику и теорию волн на воде / Под ред. М.С. Грушевского. Л.: Гидрометеоиздат. 1974. 368 с.
Басс Ф.Г., Фукс И.М. Рассеяние волн на статистически неровной поверхности. М.: Наука. 1972.
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.
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.

[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.

Аннотация

Для цитирования

Похожие статьи