Статистичні моделі морської поверхні у задачах розсіяння акустичного та електромагнітного випромінювання - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наукОфіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор, член-кореспондент НАН України Черкесов Леонід Васильович Морський гідрофізичний інститут НАН України, завідувач відділу теорії хвиль; доктор фізико-математичних наук, професор, член-кореспондент НАН України Нікішов Володимир Іванович Інститут гідромеханіки НАН України, заступник директора з наукової роботи; Захист дисертації відбудеться 16.05. 2008 р. о 13 годині на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д. 50.158.02 Морського гідрофізичного інституту за адресою: 99011, м.Інтерпретація і можливості використання даних дистанційних вимірювань багато в чому визначаються моделями, що звязують топографічні характеристики морської поверхні з процесами у пограничних шарах атмосфери й океану. Але в більш загальному випадку, що охоплює більшість практичних ситуацій, коли нерівності утворені природними причинами (зокрема морська поверхня), необхідним є метод, що використовує статистичний опис як самої поверхні, так і розсіяних нею хвиль у вигляді випадкових полів. Проте досягнення теорії розсіяння залишаються некорисними для задач дистанційного зондування океану, поки не отримані достовірні вхідні дані у формі детальних і точних статистичних характеристик морської поверхні. Робота виконувалась у відповідності з планами наукових досліджень МГІ НАН України в рамках наступних науково-дослідних проектів і тем: Програма фундаментальних досліджень НАН України: - проект “Створити теоретичні, методичні і експериментальні основи досліджень і моніторингу атмосфери, океану і внутрішніх водоймищ із застосуванням даних дистанційного зондування” (шифр “Космос”, Номер державної реєстрації (№ ДР) 0.74.02.02.05.H) - виконавець; Загальносоюзна комплексна програма досліджень і використання Світового океану на 1991-1995 рр.: - проект “Провести теоретичні і експериментальні дослідження вітрового хвилювання стосовно задач забезпечення галузей народного господарства, повязаних з морем” (шифр “Вітрове хвилювання”, № ДР 01.09.10.047020) - виконавець.Параметри шорсткості морської поверхні, серед яких одними з основних є її ухили, впливають на інтенсивність процесів обміну між атмосферою й океаном, а також формують реєстровані сигнали приладів дистанційного зондування океану. Статистики ухилів морської поверхні, визначені за даними вимірювань у точці і по фотографіях сонячних відблисків, збігаються, що вказує на можливість використовувати результати досліджень локальних характеристик поля ухилів для побудови моделей, які описують формування зображень морської поверхні при дистанційному зондуванні. У рівнянні лінійної регресії для середнього значення модуля ухилу коефіцієнти при розрахуванні для двох діапазонів швидкостей вітру, 4 м/с і 4 м/с, розрізняються в пять разів. За метеорологічних умов від штилю до вітру із швидкістю 14 м/с коефіцієнти, що характеризують розподіл модуля ухилів, міняються в широких межах: асиметрія - від 0.57 до 0.99; ексцес - від-0.01 до 1.38. Експериментально встановлено, що подовження (у генеральному напрямі розповсюдження хвиль) когерентність на масштабі домінантних хвиль спадає із зростанням безрозмірної відстані , зміряної в довжинах хвиль , швидше, а поперечна - повільніше, ніж це витікає з лінійної моделі хвильового поля.Інтерпретація і можливості використання даних дистанційних вимірювань в океані багато в чому визначаються моделями, що звязують характеристики морської поверхні з процесами в приграничних шарах атмосфери й океану, а також моделями, що описують розсіяння випромінювання на границі океан-атмосфера. За даними експериментальних досліджень, які були здійснені на океанографічній платформі ЕВ МГІ НАН України за допомогою двовимірного лазерного уклономіра, уточнені моделі, що описують звязок статистичних характеристик ухилів морської поверхні з процесами, що протікають у приграничних шарах атмосфери й океану. Незначна розбіжність між результатами [Cox, Munk, 1954], отриманими за вимірюваннями на майданчику (по аерофотографії сонячних відблисків), і нашими даними, отриманими при вимірюваннях у точці, свідчить на користь гіпотези про ергодичність морського вітрового хвилювання і дозволяє використовувати результати досліджень локальних характеристик поля ухилів для побудови моделей, що описують формування зображень морської поверхні при дистанційному зондуванні. Статистики штучних і природних сліків відрізняються один від одного тільки динамікою зміни дисперсії ухилів: при швидкості вітру вище 1.7 м/с зростання дисперсії ухилів у природних сліках із зростанням швидкості вітру відбувається приблизно в 10 разів швидше, ніж в штучних. Присутність поверхневих хвиль довших, ніж бреггівські складові, приводить до зміни локального кута падіння радіохвиль і акустичних хвиль на морську поверхню, наслідком якої є збільшення частки розсіяного назад випромінювання.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ