Рассеяние СВЧ-радиоизлучения Солнца на взволнованной поверхности моря
Диссертация
Получены теоретические оценки величины вклада в измеряемую антенную температуру бортовых СВЧрадиометров потока радиоизлучения Солнца, рассеянного на шероховатостях взволнованной поверхности моря. Показано, что вклад рассеянного радиоизлучения Солнца может достигать достаточно больших значений в микроволновом диапазоне. Так, в годы минимума солнечной «активности» (например, 1994;96гг.) величина… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Радиоизлучение системы «океан- атмосфера»
- 1. 1. Основные закономерности формирования радиотеплового 18 излучения системы «океан- атмосфера». Влияние атмосферы
- 1. 2. Методики расчета радиационных характеристик поверхности j океана. Учет фактора поверхностного волнения
- 1. 3. Излучение внеземного происхождения
- 1. 4. Выводы к главе 1
- Глава 2. Теоретическая оценка величины возможного вклада от f ' 4 рассеянного СВЧ излучения Солнца
- 2. 1. Выбор методики для теоретической оценки величины вклада 46 рассеянного СВЧ радиоизлучения Солнца
- 2. 2. Использование эмпирических аппроксимаций распределения 57 уклонов крупных волн в расчетах взаимодействия СВЧ-излучения с взволнованной морской поверхностью
- 2. 3. Солнце как источник радиоизлучения СВЧ- диапазона
- 2. 4. Теоретическая оценка вклада микроволнового излучения
- V. Солнца рассеянного на взволнованной поверхности моря
- 2. 5. Выводы к главе 2
- 3. 1. Экспериментальные предпосылки
- 3. 2. Комплекс аппаратуры и методика измерений в экспериментах 92 на борту океанографической платформы МГИ УАН (лето 1990г)
- 3. 3. Характеристики потока СВЧ- излучения Солнца в период 99 измерений
- 3. 4. Выводы к главе 3
- 4. 1. Данные комплексных измерений
- 4. 2. Связь между параметрами поверхностного волнения и значением приводного ветра во время экспериментов. «
- 4. 3. Анализ данных по рассеянию СВЧ- радиоизлучения Солнца на 114 взволнованной поверхности моря
- 4. 4. Выводы к главе 4
Список литературы
- Башаринов А.Е., Гурвич А. С., Егоров С. Т. Определение геофизических параметров по измерениям теплового радиоизлучения на ИСЗ «Космос 243». Докл. АН СССР, 1969, т.188, № 6, с.1273−1276.
- Башаринов А.Е., Гурвич А. С., Егоров С. Т. Радиоизлучение Земли как планеты. М.: Наука, 1974, 188с.
- От редакции: Михаил Александрович Колосов (1912−1982). //Успехи современной радиоэлектроники, № 9, стр.3−7,2002.
- Кондратьев К.Я., Мелентъев В. В., Назаркин В. А. Космическая дистанционная индикация акваторий и водосборов. С.-Петербург: Гидрометеоиздат, 1992, 248с.
- Богородский В.В., Козлов А. И., Тучков JI.T. Радиотепловое излучение земных покровов. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1977, 224с.
- Шутко A.M. СВЧ радиометрия водной поверхности и почвогрунтов. М.: Наука, 1986, 192с.
- Башаринов А.Е., Тучков Л. Т., Поляков В. М., Ананов НИ. Измерение радиотепловых и плазменных излучений в СВЧ диапазоне. М.: Советское радио, 1968, с. 390.
- Башаринов А.Е., Егоров С. Т., Колосов М. А., Кутуза Б. Г. Особенности метода сверхвысокочастотного радиометрического зондирования атмосферы с летательных аппаратов. Тр. Гл. геофиз. обсерв., 1968, вып.222, с. 153−158.
- Ulaby F., Moore R., Fung A. Microwave remote sensing, active and passive. //London: Addison Wesley Publ. Сотр., V. 1−3,1983.
- Microwave Radiometry and Remote Sensing of the Environment. /Papers of the Specialist meeting in Rome, Italy, 14−17 February, 1994 //ed.: D.Solimini. -Utrecht: VSP BV, 1995.
- Гайкович К.П., Наумов А. П. О влиянии сферичности Земли и рефракции радиоволн на радиоизлучение атмосферы в микроволновом диапазоне. М.: РЭ, 1979, Т.24, №.1, с.168−176.
- Жевакин С.А., Наумов А. П. Распространение сантиметровых, миллиметровых и субмиллиметровых радиоволн в земной атмосфере. Изв. ВУЗов, Радиофизика, 1967, т.10, № 9−10, с.1213−1233.
- Кутуза Б.Г. Радиотепловое излучение облачной атмосферы. Дисс. на соиск. учен. степ, д.ф.-м.н., М.: ИРЭ АН СССР, 1982 г.
- Гагарин С.П. Определение параметров облачной атмосферы над взволнованной поверхностью океана с помощью бортовых СВЧ радиометров. Дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н., М.: МФТИ, 1981 г.
- Аквилонова А.Б. СВЧ радиометрический метод и результаты определения интегральных параметров облачной атмосферы. Дисс. на соиск. уч. ст. к.ф.-м.н., М.: ИРЭ АН СССР, 1982 г.
- Наумов А.П. О поглощении радиоволн в земной атмосфере примесными газами. Изв. ВУЗов, РФ, 1972, Т. 15, №. 5, с.682−694.
- Воронов В.Н., Кисляков А. Г., Кукин Э. П., Наумов А. П. О содержании СО и N20 в земной атмосфере по наблюдениям их линий вращательного спектра. Изв. АН СССР, ФАО, 1972, Т.8, №. 1, с.29−36.
- Г. Ван деХюлст. Рассеяние света малыми частицами. Пер. с англ. М.: ИЛ, 1961, с. 536.
- ХргианА.Х. Физика атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1969, с. 647.
- Фейгёльсон Е.М. Лучистый теплообмен и облака. Л.: Гидрометеоиздат, 1970, с. 226.
- Кутуза Б.Г., Смирнов М. Т. Влияние облачности на усреднённое радиотепловое излучение системы «атмосфера-поверхность океана». Исслед. Земли из косм., 1980, № 3, 76.
- Tsang L., Kong J.A., Njoku E., Staelin D.H., Waters J.W. Theory for microwave thermal emission from layer of cloud or rain. IEEE Trans. Antenn. Propag., 1977, v.25, N5, p.650−657.
- Ечисеев Г. В., Степанепко В. Д. О точности определения водозапаса облаков и влагосодержания атмосферы радиометрическим методом, применяемым с борта летательных аппаратов. Тр. Главн. Геофиз. Обе., вып. 422, с. 26.
- Barret А.Н., Chung V.K. A method for the determination of high-altitude water-vapor abundance from ground based microwave observation. J. Geophys. Res., 1962, т.67, № 11, p. 4259−4266.
- Глаголев Ю.А. Справочник по физическим параметрам атмосферы. М.: Гидрометеоиздат, 1970.
- Кутуза Б.Г. Особенности флуктуаций микроволнового излучения атмосферы. Успехи современной радиоэлектроники, № 1, стр. 36−43, 2003.
- Кисляков А.Г. Эффективная длина пути и средняя температура атмосферы. Изв. ВУЗов, Радиофизика, 1966, т.9, № 3, с. 451.
- Кисляков А.Г., Станкевич КС. Исследование тропосферного поглощения радиоволн радиоастрономическими методами. Изв. ВУЗов, Радиофизика, 1967, т. 10, № 9−10, с. 1244.
- Жевакин С.А., Наумов А. П. К расчёту коэффициента поглощения сантиметровых и миллиметровых радиоволн в атмосферном кислороде. Радиотехника и электроника, 1965, т. 10, № 6, с.987−996.
- Reber E.F., Mitchell R.L., Carter C.J. Attenuation of the 5-mm wavelength band in a variable atmosphere. IEEE Trans. Antenn. Propag., v. 18, № 4, p.472−479.
- Розенберг В. И. Рассеяние и ослабление электромагнитного излучения атмосферными частицами. Л.: Гидрометеоиздат, 1972, с. 348,
- Дёмин В.В., Жевакин С. А., Наумов А. П. О роли димеров водяного пара при радиометрических исследованиях атмосферы со спутников в сантиметровом и миллиметровом диапазонах волн. Изв. АН СССР, Физ. атм. и океана, 1971, T. VII, № 2, с.145−150.
- Шутко A.M., Кутуза Б. Г., Яковлев О. И., Ефимов А. И., Павельев А. Г. Радиофизические исследования планет. Итоги науки и техники, Радиотехника, т.16, М., 1978.
- Toong H.D., tStaelin D.H. Passive microwave spectrum measurements of atmospheric water vapor and clouds. J. Atmos. Sci., 1970, v.27,№ 5, p.781.
- Бобылёв Jl.П., Щукин Г. Г. К вопросу определения влагосодержания облачной атмосферы по радиотепловому излучению. В кн.: Радиофизические исследования атмосферы. Л., Гидрометеоиздат, 1977, с. 170−181.
- Westwater E.R. The accuracy of water vapor and cloud liquid determination by dual-frequency ground-based microwave radiometry. Radio Science, 1978, v. 13, № 4, p.677−685.
- Домбковская Е.П. Определение температуры морской поверхности и влагосодержания атмосферы по измерениям теплового радиоизлучения системы Земля-атмосфера с ИСЗ. Тр. Гидромет. Н.-И. Центра СССР, 1969, вып.50, с. 75.
- Ершов А.Т., Фролов Ю. А. Использование спектральных измерений атмосферного излучения в полосе 0,8+1,6 см для восстановления профиля влажности. Тр. Центр. Аэролог. Обе., 1974, вып.116, с. 84.
- Ершов А.Т. Об ошибках восстановления профилей влажности, распределенных по нормальному закону. Изв. АН СССР, ФАО, 1973, т.9, № 8, с. 812.
- Бобылёв Л.П., Щукин Г. Г. Исследование содержания водяного пара в атмосфере по её собственному тепловому излучению в линии поглощения НгО Л = 1,634 мм. Тр. Центр. Аэролог. Обе., 1975, вып.328, с. 14.
- Башаринов А.Е., Гурвич А. С., Тучков Л. Т., Шифрии КС. Исследование поля радиотеплового излучения Земли. Изв. АН СССР, Физ. атм. и океана, 1970, т. б, № 4, с. 366.
- Шифрин КС., Рабинович Ю. И., Щукин Г. Г. Применение радиотеплолокации в метеорологии. Метеорология и гидрология, 1969, № 6, с. 10.
- Бобылёв Л.П., Васищева М. А., Образцов С. П., Попова Н. Д., Щукин Г. Г. Расчет характеристик радиотеплового излучения для различных моделей облачной атмосферы. Тр. Главн. Геофиз. Обе., 1975, вып.328, с. 22.
- Митник JI.M. О влиянии вариаций средних высотных профилей метеопараметров на радиояркостную температуру атмосферы. Радиотехника и электроника, 1969, т. 14, № 6, с. 947.
- Westwater E.R. The accuracy of water vapor and cloud liquid determination by dual-frequency ground-based microwave radiometry. Radio Sci., 1978, v. 13,№ 4,p.677.
- Митник JI.M. Методика определения влагосодержания атмосферы по радиометрическим измерениям сверхвысокочастотного излучения с ИСЗ. Тр. Гидромет. Н.-И.Центра СССР, 1969, вып.50, с. 94.
- Митник JI.M. Определение эффективной температуры жидкокапельных облачных образований по тепловому излучению атмосферы в СВЧ диапазоне. Тр. Гидромет. Н.-И.Центра СССР, 1974, вып. 148, с. 115.
- Аквилонова А. Б, Кутуза Б. Г. Определение параметров облачной атмосферы по её радиотепловому излучению. Радиотехника, 1979, № 4, с. 36.
- Гагарин С.П., Кутуза Б. Г. Влияние волнения и разрывности облачности на радиотепловое излучение системы «атмосфера-океан». В кн.: Тез. Докл. 13-й Всес. Конф. По распространению радиоволн. М.: Наука, 1981, ч.2, с. 220.
- Liebe H.J. MPM-an atmospheric millimeter-wave propagation model. Intern. J. Infrared and Millimeter Waves, 1989, 10(6), pp. 631−650.
- Liebe H.J. Atmospheric Spectral Properties Between 10 and 350 GHz: New Laboratory Measurements and Models. /Proc. Specialist meeting on Microwave Radiometry and Remote Sensing Applications//Ed. Westwater E.R., Boulder, 1992.
- Брауде С.Я. Коэффициенты Френеля для шероховатой поверхности. Изв. ВУЗов, Радиофизика, 1959, т.11, № 5, с. 691.
- Рабинович Ю.И., Мелентьев В. В. Влияние температуры и солёности на излучение гладкой водной поверхности в сантиметровом диапазоне. Тр. Главн. Геофиз. Обе., вып. 235,1970, с. 78.
- Степанов В.Н. Мировой океан. М.: Знание, 1974,254 с.
- Арманд Н.А., Башаринов А.Е, Шутко A.M. Исследование природной среды радиофизическими методами. Изв. ВУЗов, Радиофизика, 1977, т.20, № 6, 809 с.
- Nordberg W., ConawayJ, Ross D.B., Wilheit Т. Measurements of microwave emission from a foam-covered wind-driven sea. J. Atmos. Sci., 1971, v.28, № 3, p. 425.
- Stogryn A. The emissivity of sea foam at microwave frequencies. J. Geophys. Res., 1972, v.77, № 9, p. 1658.
- Матвеев Д.Т. Анализ результатов радиотеплового зондирования морской поверхности при шторме. Метеорология и гидрология, 1978, № 4, с. 58.
- Матвеев Д.Т. О спектре микроволнового излучения взволнованной поверхности моря. -Изв. АН СССР, Физ. атм. и океана, 1971, т.7, № 10, с. 1070.
- Домбровский JI.A. Расчёт теплового радиоизлучения пены на поверхности моря. Изв. АН СССР, Физ. атм. и океана, 1979, т. 15, № 3, с. 282.
- Милиукий Ю.А., Райзер В. Ю., Шарков Е. А., Эткин B.C. О тепловом радиоизлучении пенообразных структур. ЖТФ, 1978, т.48, № 5, с. 1031.
- Райзер Ю.В., Шарков А. Е., Эткин B.C. Морская пена, физико-химические свойства, излучательные и отражательные характеристики. Препринт ИКИ АН СССР, № 306, М., 1976, с. 60.
- Справочник по радиолокации под ред. Сколника М. М.: Сов. радио, 1977, т.1.
- Рытое С.М., Кравцов Ю. А., Татарский В. И. Введение в статистическую радиофизику. 4. II Случайные поля. М.: Наука, 1978, с. 464.
- Басс Ф.Г., Фукс И. М. Рассеяние волн на статистически неровной поверхности. М.: Наука, 1972, 284с.
- Семенов Б. И. Расчет рассеяния электромагнитных волн поверхностью типа шероховатого рельефа для произвольных углов наблюдения. РЭ, 1970, т.15, с. 595.
- Сох С., Munk W. Statistics of the sea surface derived from sun glitter. J. Marine Res., 1954, V.13, № 2, pp. 198−227.
- Cox C., Munk W. Slopes of sea surface deduced from photographs of sun glitter. Bull. Scripps. Inst. Oceanogr., 1956, V.6.N9, pp. 401−488.
- Wu J. Sea surface slope and equilibrium wind-wave spectrum. Phys. Fluids, 1972, 15, pp.741 747.
- Hollinger J. Passive microwave measurements of sea surface roughness. IEEE Trans. Geosci. Electr., 1971, Vol. GE-9, pp.165−169.
- Wilheit T. A Model for the Microwave Emissivity of the Ocean’s Surface as a Function of Wind Speed. IEEE Trans. Geosci. Electron., Vol. GE-17, N0.4, October 1979, pp.244−249.
- Пелевин B.H., Бурцев Ю. Г. Измерение наклонов элементарных площадок поверхности волнующегося моря.// Оптические исследования в океане и в атмосфере над океаном. М.: 1975, с.202−218.
- Калинин С.А., Лейкин И. А. Измерение уклонов ветровых волн в Каспийском море. Изв. АН СССР, ФАО, 1988, т.24, № 11, с.1210−1217.
- Монин А.С., Красицкий В. П. Явления на поверхности моря. JI.: Гидрометеоиздат, 1985, 375с.
- Китайгородский С.А. Физика взаимодействия атмосферы и океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1970,284с.
- Абузяров 3. К, Кудрявая К. И., Серяков Е. И, Скриптунова Л. И. Морские прогнозы.//Л. Гидрометеоиздат. 1988, с. 320.
- Трубкин И.П. Оценка погрешностей измерения наклонов взволнованной поверхности моря конечно- разностным методом //Труды ГОИН. Обнинск. Вып. 144. 1979. с.118−122.
- Мулламаа Ю.-А.Р. Атлас оптических характеристик взволнованной поверхности моря. //Таллинн: «Октообер», 1964,496с.
- Переслегин С.В. Связь СВЧ- рассеяния от морской поверхности с пространственно-временными характеристиками развитого волнения. // Изв. АН СССР, ФАО, 1975, т.11, № 5, сс. 481−490.
- Переслегин С.В. Статистические характеристики СВЧ- рассеяния от морской поверхности с учетом конечного разрешения и фактора деполяризации. // Изв. АН СССР, ФАО, 1975, т.11, № 6, с. 610−618.
- Переслегин С.В. О пространственно-временном усреднении вариаций высот, уклонов и скоростей развитых ветровых волн при дистанционном зондировании поверхности океана. // Исследование Земли из космоса, 1985, № 6, с. 3−7.
- Webster W, Wilheit Т., Ross D.B., Gloersen P. Spectral Characteristics of the microwave emission from a wind driven foam-covered sea. J. Geophys. Res., 1976, v.81, № 3, p. 3095.
- Shutko A. «Report on Soviet progress in microwave radiometry of the ocean’s surface.» IUCRM Colloquium on Passive Radiometry of the Ocean’s surface, Patricia Bay, В. C., Canada, June 1978.
- Кравцов Ю.А., Моркотун A.B., Чурюмов A.H. Рассеяние электромагнитных волн на крутых морских мезомасштабных волночках: интерполяция результатов теории возмущений и геометрической теории дифракции. Изв. ВУЗов, Радиофизика, 2002, t. XLV, № 8, с. 671.
- Van Dyke М. An Album of fluid motion. -The Parabolic Press. Stanford, California, 1982.
- Shemdin O.H. Tower Ocean Wave and Radar Dependence Experiment: An Overview. -J. Geophys. Res., 1988, Vol. 93, NO. CI 1, November 15, pp. 13'829 13'836.
- Tower Ocean Wave and Radar Dependence Experiment. Special Section. -J. Geophys. Res., 1988, Vol. 93, NO. СИ, November 15.
- Hwang P., Shemdin O. The Dependence of Sea Surface Slope on Atmospheric Stability and Swell Conditions. J. Geophys. Res., 1988, Vol. 93, NO. СИ, November 15, pp. 13'903 -13'912.
- Ирисов В.Г. Критические явления в радиотепловом излучении шероховатой поверхности с немалыми неровностями и радиотепловая спектроскопия морской поверхности. Дисс. на соиск. уч. ст. к.ф.-м.н., М.: ИКИ АН СССР, 1987 г.
- Guillou С., Prigent С., English S.J. How to describe the ocean roughened surface in microwave emissivity models? /Papers of the Specialist meeting in Rome, Italy, 14−17 February, 1994 //ed.: D.Solimini. -Utrecht: VSP BV, pp. 369−377, 1995.
- Schrader M., Liu Q. On the Use of Different Ocean Surface Models in Radiative Transfer Calculation. /Papers of the Specialist meeting in Rome, Italy, 14−17 February, 1994 //ed.: D.Solimini. -Utrecht: VSP BV, pp. 369−377, 1995.
- Кузьмин А.Д., Соломонович АД. Радиоастрономические методы измерения параметров антенн. М.: Сов. Радио, 1964, 184с.
- Гинзбург B.JI. Теоретическая физика и астрофизика. М.: Наука, 1981, 504с.
- Железняков В. В. Радиоизлучение Солнца и планет. М.: Наука, 1964, 560с.
- Центр Галактики: Пер. с англ. /Под ред. Риглера Г., Блендфорда Р.// М.: Мир, 1984, 271с.
- Цейтлин Н.М. Антенная техника и радиоастрономия. М.: Сов. Радио, 1976, 352с.
- Гглъфрейх Г. Б., Зайцев В. В., Илясов Ю. П. и др. Советские радиотелескопы и радиоастрономия Солнца. // М.: Наука, 1990,212с.
- КрюгерА. Солнечная радиоастрономия и радиофизика. // М.: «Мир», 1984,470с.
- КраусДД. Радиоастрономия. // М.: Сов. Радио, 1973,458с.
- Солнечная и солнечно-земная физика: Пер. с англ./Под ред. Бруцека А., Дюрана Ш. // М.: Мир, 1980,256с.
- Поток энергии Солнца и его изменения: Пер. с англ./Под ред. Уайта О. II М.: Мир, 1980, 560с.
- Solar- Geophysical Data reports. // NOAA, National Geophysical Data Center, Boulder, Colorado, USA, 1989−2003.
- Солнечные данные. //С.-Петербург, изд-во РАН, 1989−1999.
- Данные Лаборатории Радиоизлучения Солнца. //ИЗМИРАН, Троицк, 1989−2003.
- JTanno С.С., Арманд Н. А., Волков A.M., Переслегин С. В. и др. О концепции развития космической океанологии в России на 1996−2015 гг. // Исследование Земли из космоса, 1997, № 2, с.70−80.
- Результаты исследований АМП в видимом диапазоне спектра с борта космического аппарата. //НТО ЦНИИ «Комета», 1991.
- Исследование возможности методик оценки волнения и его модуляции внутренними волнами по радиолокационным и СВЧ- радиометрическим измерениям. //Отчет ИКИ РАН в рамках МЦКП «Природа», 1этап, № 92−63−01, 1992.
- Загорин Г. К., Б.Г.Кутуза. Метод апертурного синтеза в интерферометрической СВЧ-радиометрии окружающей среды, в книге: Вопросы перспективной радиолокации, под ред. А. В. Соколова, Радиотехника, глава 26, стр. 464−486,2003.
- The Multi-Frequency Imaging Microwave Radiometer (MFIMR) -Instrumental Panel Report./ Project ESA SP-1138 //ESA Publications Division, Noordwijk, The Netherlands, 1990.
- Данилычев M. B, Кутуза Б. Г. Оценка вклада радиоизлучения Солнца, отраженного от поверхности океана, в измеряемую антенную температуру бортовых СВЧ- радиометров. // Распространение и дифракция волн в неоднородных средах. М., 1989, изд. МФТИ, с.130−136.
- Данилычев М. В, Евтушенко A.B., Кутуза Б. Г., Лотов A.M., Николаев А. Г. Рассеяние СВЧ- радиоизлучения Солнца на шероховатостях взволнованной морской поверхности. // Радиотехника и электроника. М., т.38, вып.2, 1993, с.273−278.
- Арманд Н.А., Данилычев М.В и др. Аппаратурный комплекс дистанционногс зондировани природной среды на самолете Ил-18 и возможности его использования е экологических исследованиях. //Радиотехника, 1995, № 12, с.56−60.
- Данилычев М. В, Кутуза Б. Г., Николаев А. Г. Применимость эмпирических аппроксимаций распределения уклонов крупных волн в расчетах взаимодействия СВЧ-излучения с взволнованной морской поверхностью. // Радиотехника. М., № 8, 2003, с.88−97.