Фізичні і методичні принципи дослідження характеристик морської поверхні на основі натурних інфрачервоних радіометричних вимірювань - Автореферат

МОРСЬКИЙ ГІДРОФІЗИЧНИЙ ІНСТИТУТ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИНауковий керівник: кандидат фізико - математичних наук, старший науковий співробітник Станичний Сергій Володимирович, Морський гідрофізичний інститут НАН України, старший науковий співробітник. Офіційні опоненти: доктор фізико - математичних наук, професор Єфімов Володимир Васильович, Морський гідрофізичний інститут НАН України, завідувач відділу взаємодії атмосфери і океану; кандидат фізико - математичних наук, старший науковий співробітник Комяк Володимир Олександрович, Інститут радіофізики та електроніки НАН України, старший науковий співробітник.Великий практичний інтерес має двохканальний ІЧ - радіометричний спосіб вимірювання потоку тепла Q на межі розділу море - атмосфера, що дозволяє дистанційно визначати локальні величини Q. Таким чином, актуальність теми обумовлена потребою в забезпеченні високоточних натурних ІЧ - радіометричних вимірювань: опорно - калібрувальних для розвитку і вдосконалення алгоритмів супутникового розрахунку Т0, для дослідження термічних процесів приповерхнєвого шару води, потоків тепла через нього і вирішення інших задач; наявністю великої кількості джерел погрішностей радіометричних вимірювань, що виявляються на практиці, і нинішніми недостатніми розумінням їх виникнення і можливістю корекції. Результати, покладені в основу дисертаційної роботи, були одержані в рамках наступних наукових програм і проектів, які виконуються в Морському гідрофізичному інституті НАНУ: - Програма фундаментальних досліджень Національної академії наук України (проект "Дослідження закономірностей еволюції морських екосистем на основі комплексного використання супутникових дистанційних вимірювань і моделей морського середовища", шифр "Супутникова океанологія", номер державної реєстрації (ДР) 0101U001018) - виконавець; Мета роботи: провести аналіз фізичних чинників, що впливають на результати натурних ІЧ - радіометричних вимірювань теплового випромінювання в системі море - атмосфера, на основі якого розробити вдосконалені вимірювальні методики характеристик морської поверхні з необхідними рівнями точності для задач супутникової гідрофізики і радіометричного визначення потоку тепла на межі розділу море - атмосфера. Для досягнення поставленої мети необхідно розвязати задачі: - провести розрахунок теплових випромінювань в системі море - атмосфера - радіометричний комплекс з урахуванням багатократних віддзеркалень випромінювань і подальший аналіз впливу на показання радіометра нечорноти калібратора і зовнішнього середовища;Перший розділ присвячений складанню і рішенню рівнянь, що описують натурні ІЧ - радіометричні вимірювання випромінювання в системі море - атмосфера неідеальним приладом, в ньому проведений аналіз зсувів результатів вимірювань, спричинених різними чинниками: помилками калібрування, нечорнотою калібратора і малості його розмірів, дією на радіометр навколишнього середовища, ненульового кута зору, термічного відхіду чутливості фотоприймача, нестабільності оборотів модулятора. Далі приводиться опис виміру з калібруванням по нечорному калібратору для радіометра з оптичним блоком найпростішої конструкції (один лише фотоприймач з модулятором або без нього), отримані вирази зсувів результатів вимірювань, які спричинені різними варіантами неповної корекції нечорноти калібратора, і наведена схема повної її корекції. Для нульового варіанту неповної корекції - при ігноруванні нечорноти калібратора (якщо покласти сумарне випромінювання калібратора Ік ? В(Тк) - функції Планка від температури калібратора; апроксимація випромінювань функціями Планка правомірна внаслідок вузькосмужності радіометра) - зсув DIXP справжньої величини досліджуваного випромінювання Ix від її розрахункового значення DIXP є: DIXP 0 = rk(Bd - Ix)?d/?к де Bd ? В(Td), Td - температура фотоприймача; ?d,к - випромінювальні здатності фотоприймача і калібратора, rd,к ? 1-?d,к. При калібруванні по воді, що має в ІЧ діапазоні найвищу випромінювальну здатність і внаслідок цього часто застосується як калібратор, залежно від ? = 3...13 мкм і Тх = 0...30°, величина |DTXP 0| лежить у межах 0...1.5 °. Далі розглянута схема повної корекції нечорноти калібратора і спричинених нею багатократних віддзеркалень випромінювання між калібратором і радіометром, що призводять до зміщення розрахованих шляхом калібрування чутливості та напруги зсуву радіометру щодо їхніх справжніх значень, і дана оцінка її точності: Тут Ак - розрахована з калібрування чутливість радіометра, яка є відмінною від реальної, ekd ? 1-rkrd.У третьому підрозділі представлена модифікована методика літакових ІЧ вимірювань висхідного випромінювання води Ix із застосуванням плоских калібраторів спеціальної орієнтації, коли фоновим випромінюванням при калібруванні є саме досліджуване випромінювання Іх, причому внаслідок шорсткості досліджуваної поверхні та її віддаленості від радіометра, багатократні віддзеркалення випромінювання між калібратором і радіометром у процесі калібрування відсутні.

Основний зміст роботи