Морские информационно-управляющие системы АПРЕЛЬ 2018, № 13

Центр масс спутника Поправка на положение антенны радара относительно центра масс Орбита спутника Ширина t = 0 диаграммы τ направленности 2τ антенны 3τ 4τ Поверхность моря Антенна радара Положение фазовой антенны радара Поправки: На положение фазовой точки антенны радара ионосферная тропосферная пар в тропосфере Скорректированная высота h уровня моря Поправки на эффекты на поверхности моря: Эффективная высота волны s приливы α барометрическая β динамическая топография γ неоднородности геоида δ s α β γ δ t = τ 2τ 3τ 4τ Мгновенное действительное положение уровня моря Показание высотометра Уровень моря без приливов Средний уровень моря Геоид Отсчетный эллипсоид Рис. 3. Поправки в схеме измерений радиовысотомера условиях часто находят отклонение не от геоида, а от вы- численного среднего уровня. Наиболее существенным яв- ляется необходимость ввода в значение высоты альтиметра поправок, которые зависят от влияния конкретных условий среды и состояния отражающей поверхности на процессы распространения, отражения, п риема радиоимпульса. Сум- му этих поправок невозможно a priory определить в лабо- раторных экспериментах, они изменяются в зависимости от конкретных условий среды. Единственным способом оп- ределения суммарной поправки является сравнение с аль- тернативными измерениями in situ [6]. В показания высотомера вводятся поправки, приведен- ные на рисунке 3. В настоящее время, благодаря налажен- ному процессу непрерывной калибрации альтиметров на действующих спутниках [7], оценки поправок доста- точно хорошо разработаны. В данные GDR (Geophysical Data Record) альтиметрических зондирований, широко распространяемых через AVISO, они вводятся рутинным порядком. Например, спутниковый альтиметр разработки NASA, установленный на Тopex/Poseidon, работает на двух час- тотах – 13,6 ГГц и 5,30 ГГц, реализует флуктуационную пог- решность по высоте уровня моря ±2,5 см. Спутниковый альтиметр выдает с частотой 1 Гц осредненное по прибли- зительно 1000 посланным к поверхности моря импульсам значение интервала времени, затраченного радиоволной с частотой 13,6 ГГц (длина волны 2,2 см) на прохождение от орбиты КА до отражающей поверхности и отраженного радиосигнала назад к орбите. ВРВ измеряет высоту спут- ника над уровнем моря, скорость ветра, высоту волнения, поправку на задержку сигнала в ионосфере. Характер и амплитуда поверхностных морских волн не- посредственно влияют на усредненную форму отражен- Отражающие кольца в пятне луча «Значимая» высота волны Окружность отражения для волны «значимой» высоты Рис. 4. Процесс отражения от поверхности моря радиоим- пульса высотомера Искажение отраженного импульса Высота Н орбиты спутника – 2τ – τ Штормовое море Спокойное море 0 τ 2τ 3τ 4τ Время Рис. 5. Качественная зависимость усредненной формы отраженного морской поверхностью импульса от степени волнения ного от морской поверхности сигнала ВРВ и на показания альтиметра [1] (рис. 4 и 5). При отражении от множества разновысотных элементов взволнованной поверхности передний фронт радиоим- пульса растягивается и тем больше, чем выше балльность волнения моря (рис. 5). Среднеквадратичные ординаты морских волн на от- ражающей поверхности могут достигать величин по- рядка 1…2 м, а средний уровень моря определяется с точностью ±2,5 см. Такая точность достигается за счет калибровки радиовысотомера по данным альтернативных «контактных» измерений уровня моря. Данные альтиметра No. 1 (13) / 2018, Морские информационно-управляющие системы 79

Морские информационно-управляющие системы АПРЕЛЬ 2018, № 13 | Page 81