Морские информационно-управляющие системы Декабрь 2015, № 8 | Page 59

Многочастотные радиолокаторы, к которым относятся и многочастотный радиолокационный комплекс( МРЛК) « MARS » миллиметрового и сантиметрового диапазонов, сконструированный и построенный в ИРЭ НАНУ( Харьков) [ 10 ], и пятичастотный радиолокатор HELISCAT [ 11 ], работающий одновременно в L‐, S‐, C‐, X‐ и K u-диапазонах, использовались в основном для исследовательских целей, в частности, для изучения воздействия пленок на ветровые волны.
Результаты комплексных исследований гашения волн пленками в разных спектральных диапазонах
С целью развития новых радиолокационных методов диагностики пленок на морской поверхности в последнее время были проведены комплексные исследования гашения ветровых волн пленками в разных спектральных диапазонах.
В частности, проведены лабораторные исследования затухания коротких гравитационных волн на пленках поверхностно-активных веществ( ПАВ), а также пленках сырой нефти и нефтепродуктов при разных толщинах пленок с использованием метода параметрических волн, развитого в ИПФ РАН [ 12 ].
Разработанная модель затухания волн на поверхности двухслойной жидкости позволяет по данным измерений затухания гравитационнокапиллярных волн восстанавливать основные физические параметры пленок.
Определен круг параметров, наиболее сильно влияющих на затухание волн: для мономолекулярных пленок, к которым относятся и естественные морские пленки, это упругость и, в меньшей степени, коэффициент поверхностного натяжения; для нефтяных – к перечисленным добавляются толщина и вязкость нефти. Показано, что пленки различной природы характеризуются разными величинами этих параметров [ 13, 14 ].
Изучение гашения ветровых волн проводилось в натурных экспериментах со свайных оснований и с океанографической платформы( см. рис. 3). Для исследований использовался радиофизический комплекс ИПФ РАН, включающий радиолокаторы К а- и Х‐диапазонов и оптические анализаторы спектра, позволяющие при определенных условиях восстановить пространственный спектр наклонов поверхности в широком диапазоне длин поверхностных волн. Натурные эксперименты сопровождались получением радиолокационных изображений со спутника и контактными измерениями характеристик ветра, течений, морских пленок и т. д., в том числе с борта малого исследовательского судна [ 15 ].
Рис. 3. Океанографическая платформа с радиофизическим комплексом ИПФ РАН для исследования затухания ветровых волн
На основании проведенных экспериментов была развита модель гашения ветровых волн( модель локального баланса), хорошо описывающая результаты натурных наблюдений в наиболее интересных для целей диагностики диапазонах длин волн( сравнение модельных и экспериментальных данных представлено на рисунке 4).
Проведенные комплексные исследования воздействия различных динамических процессов в верхнем слое океана на поверхностное волнение позволили предложить новые методы распознавания природы этих процессов по их проявлениям на поверхности, а также разработать рекомендации по созданию систем дистанционного мониторинга океана и внутренних водоемов. На рисунке 5 схематически представлена зависимость степени подавления ветрового волнения( спектрального контраста) от длины поверхностных волн в областях проявления внутренних волн, пленочных и ветровых сликов. Для пленочных сликов характерно быстрое уменьшение степени гашения ветровых волн пленкой с ростом их длины и, соответственно, резкое уменьшение эффекта подавления интенсивности радиолокационного сигнала при переходе от К u- и Х‐диапазонов к С‐ и L‐диапазонам. В штилевых зонах вариации спектра коротких ветровых волн оказались слабо зависящими от их длины, соответственно, такие аномалии должны проявляться в разных диапазонах
No. 2( 8) / 2015, Морские информационно-управляющие системы 57