Рассеяние СВЧ-радиоизлучения Солнца на взволнованной поверхности моря тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.03, кандидат физико-математических наук Данилычев, Михаил Васильевич

• Данилычев, Михаил Васильевич
• кандидат физико-математических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Данилычев, Михаил Васильевич

Введение.

ОГЛАВЛЕНИЕ.

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.

Глава 3. Экспериментальное изучение закономерностей рассеяния СВЧ излучения Солнца с борта океанографической платформы.

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.

Глава 4. Экспериментальные данные: анализ и сравнение с результатами теоретических расчетов.

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.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Рассеяние СВЧ-радиоизлучения Солнца на взволнованной поверхности моря»

Условием нормального существования человеческого сообщества является адекватное отношение к проблемам контроля и изучения окружающей среды [10,108,109]. Решение вопросов долгосрочного прогноза погоды и климатических изменений, а также оперативного контроля процессов в системе "океан- атмосфера" является важной составной частью этой глобальной стратегии [2,10,108,109].

Актуальность заявленной темы. В получении сведений о состоянии атмосферы и Мирового океана в течение последних десятилетий все большую роль играет использование методов дистанционного зондирования (ДЗ) с борта летательных аппаратов (аэрокосмических носителей) [1-10,110]. Данные ДЗ о характеристиках потока принимаемого излучения содержат в себе информацию о радиационных свойствах подстилающей поверхности и атмосферы в оптическом, инфракрасном и

СВЧ- диапазоне электромагнитных волн (ЭМВ). На основании этой информации решается задача восстановления пространственного распределения термодинамических и иных параметров системы v "подстилающая поверхность - атмосфера" в целом (т.н. "обратная задача

ДЗ) [1-4,119,121]. СВЧ- радиометрический метод, основанный на измерении общего потока и последующем выделении собственного теплового излучения исследуемой среды (в миллиметровом и € сантиметровом диапазоне), позволяет получать конкретные сведения о поверхности океана и состоянии атмосферы [1-4,7-10]. К числу важнейших определяемых параметров относятся температура поверхности океана (ТПО), состояние поверхностного волнения, направление и величина приводного ветра, полное влагосодержание атмосферы, полный водозапас (интегральная водность) облаков, характер и интенсивность осадков и др. [10,108,109].

Особенностью СВЧ области ЭМВ является как наличие в этом \ диапазоне спектральных линий поглощения в атмосферных газовых составляющих, так и, одновременно, существование спектральных окон прозрачности. В целом (со всеми своими составляющими) атмосфера, в зависимости от выбора конкретного участка спектра, является полупрозрачной или практически прозрачной средой для радиоволн СВЧ диапазона. Таким образом, СВЧ- радиометрия позволяет получать информацию о характеристиках атмосферы и поверхности океана с борта летательных аппаратов независимо от погодных условий и условий освещенности [1-10,108-110]., что выгодно отличает этот метод от оптических и инфракрасных аналогов. Волны 4 оптического и инфракрасного диапазонов чрезвычайно сильно поглощаются и рассеиваются в облаках и осадках, поэтому сенсоры этих диапазонов имеют весьма ограниченные возможности в получении полезной информации из слоев, лежащих ниже верхнего уровня облачности [110112]. Однако в тех случаях, когда облачность не препятствует полностью наблюдениям, оптические и инфракрасные измерения часто позволяют существенно уточнить базовые СВЧ - радиометрические данные [108-112]. Комплексные измерения с борта искусственных спутников Земли (ИСЗ) позволяют получать данные о параметрах системы "океан- атмосфера" (САО) в масштабе планеты и являются наиболее быстрым и дешевым способом получения такого рода информации в столь глобальном масштабе. В связи с существенным (скачкообразным) ростом вычислительных возможностей за последнее десятилетие, значение данных ДЗ Земли (ДЗЗ) эволюционировало от чисто исследовательских и военных задач в сторону практического применения в самых различных областях человеческой деятельности. Получаемые данные ценны для i понимания процессов в атмосфере, на поверхности и в глубине океана, при решении задач кратковременного и долговременного прогноза погоды, создании климатических моделей и практического применения в различных областях мореплавания и землепользования [9-10,108-112]. Возможности использования СВЧ- радиометров для определения параметров системы "океан- атмосфера" начали активно обсуждаться еще в 60-е годы. В нашей стране начало таких исследований связано с именем А.Е.Башаринова [1,2]. В 1963 г. А.Е.Башариновым, Б.Г.Кутузой, М.А.Колосовым и С.Т.Егоровым на основе комплексных экспериментальных и теоретических исследований явлений переноса микроволнового излучения в атмосфере и взаимодействия его с поверхностью был предложен метод СВЧ - дистанционного определения геофизических параметров с борта летательных аппаратов [1-3]. Первично проводились наземные и летные эксперименты с авиационными носителями различных типов [122]. Накопленный опыт использования аппаратуры и интерпретации получаемых данных в рамках создаваемых теоретических моделей позволил впервые в мире осуществить в конце 60-х годов успешный запуск специализированного ИСЗ "Космос-243" (сентябрь 1968г.) и затем ИСЗ "Космос-384" (декабрь 1970г.) [1-3]. Первые данные СВЧ - зондирования атмосферы и поверхности Земли в масштабах планеты были получены в Советском Союзе на 4 года раньше аналогичных американских результатов (ИСЗ Nimbus-5, 1972 г.). В классической работе Башаринова А.Е., Гурвича А.С., Егорова С.Т. "Радиоизлучение Земли как планеты" [2], излагаются результаты измерения радиотеплового поля Земли, полученные в этих запусках, а также физические основы, задачи, методы и принципы построения дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) как отдельной научно-технической дисциплины. В дальнейшем, радиофизические исследования Земли из космоса проводились в нашей стране с борта ИСЗ серий "Метеор", "Космос", "Океан", станций серии "Салют" и "Мир" [1,2, N 41,84,108,109]. Аналогичные исследования за рубежом выполнялись с помощью бортовой аппаратуры ИСЗ серий "Nimbus", "Seasat", NOAA, обитаемых станций "Scylab" и в настоящее время международной станции МКС [10,71,115]. Спутниковые измерения 60-80-х годов показали 4 принципиальные возможности восстановления многих характеристик системы "океан- атмосфера", позволили отработать ряд методических вопросов и определили основные направления развития теории и аппаратного обеспечения ДЗ [1-3,33,37,41]. Большой вклад в развитие аппаратуры, методов приема и обработки информации, создания расчетных моделей, практического применения методов ДЗ в эти годы был сделан также с помощью летающих лабораторий, в частности лабораторий ГГО им. Воейкова, ИРЭ АН СССР/РАН, НПО "Вега", ИКИ АН \ СССР/РАН на базе самолетов Ил-14, Ил-18, Ан-2, Ан-12 и др. [122].

В связи с началом регулярных запусков специализированных ИСЗ и модулей ДЗ на орбитальных космических станциях (ОКС) принципиальное значение приобрел вопрос контролируемости условий съемки, точности восстановления исследуемых параметров системы "океан- атмосфера", влияния на эти процессы различных факторов и обстоятельств. Этим проблемам всегда уделялось особое внимание [1-10].

Вопросы определения параметров поверхности океана (ТПО, приводный ветер, характеристики волнения и т.д.) сразу были определены как весьма приоритетные для множества научных и практических пользователей данных ДЗ. Это связано с тем, что, во-первых, именно через границу раздела "океан- атмосфера" осуществляется энергообмен планетарного масштаба, во-вторых, на поверхности океана проявляется прямо или косвенно множество процессов, идущих в его глубинах, и, наконец, в-третьих, поверхностные (подповерхностные) процессы играют особую роль в практическом мореплавании, рыболовстве и добыче полезных ископаемых. Решение вопросов восстановления значения параметров САО оказывается тесно связанным с развитием общих представлений о формировании и распространении СВЧ- радиоизлучения в системе "океан- атмосфера". Задача правильной интерпретации комплексных данных ДЗ САО и повышения точности восстановления параметров системы "океан-атмосфера" требует для своего решения 4 непрерывного развития соответствующих модельных представлений.

Имеющиеся теоретические и экспериментальные данные о формировании теплового излучения САО свидетельствуют о необходимости и возможности дальнейшего уточнения существующей радиационной 4 модели, в том числе, путем использования новых данных о связи параметров поверхности океана и его радиационных характеристик, а также учета влияния внеземных источников микроволнового излучения.

Целью работы является развитие радиационной модели "океан-атмосфера" в микроволновом диапазоне ЭМВ путем учета фактора влияния рассеянного радиоизлучения Солнца, а также уточнения закономерностей взаимодействия СВЧ- излучения с взволнованной поверхностью моря. \ Достижение этой цели потребовало выполнения широкого круга исследований, которые включали в себя:

- разработку модели и проведение теоретической оценки вклада радиоизлучения Солнца, рассеянного на шероховатостях взволнованной поверхности моря, в измеряемую антенную температуру бортовых СВЧ-радиометров;

- выполнение комплекса • натурных экспериментов на борту океанографической платформы по измерению величины вклада и характеристик области рассеяния солнечного СВЧ- излучения взволнованной поверхностью моря;

- уточнение модели взаимодействия СВЧ- излучения с полем шероховатостей морской поверхности на основе сравнения экспериментальных данных и результатов теоретических расчетов;

- разработку методики учета влияния рассеянного радиоизлучения Солнца при обработке и интерпретации данных ДЗ САО с борта аэрокосмических носителей.

Положения и результаты работы, выносимые на защиту:

1. Теоретические и экспериментальные данные о характерных значениях и диапазоне изменения величины вклада в измеряемую антенную температуру СВЧ- радиометров микроволнового излучения Солнца, рассеянного на шероховатостях взволнованной поверхности моря. Теоретические данные для диапазона 0.1-5-10 см (З-КЗОО ГГц) и различных взаимных углов Солнца и приемной антенны. Экспериментальные данные для радиоволн длиной 0.8, 2.25 и 6.0 см, в 4 области квазизеркального рассеяния, на горизонтальной и вертикальной поляризациях, при углах Солнца над горизонтом до 45°.

2. Методика бистатического зондирования морской поверхности потоком шумового СВЧ- излучения от мощного природного источника -Солнца. Основой методики является выполнение радиометрических измерений в режиме "солнечная дорожка" при одновременном контроле метеопараметров, сопутствующем контактном (волнографическом) описании фактического состояния поля поверхностных шероховатостей и контроле уровня излучения Солнца.

3. Результаты экспериментальной оценки влияния эффектов неразвитости волнения и приходящей зыби на вероятность отклонения характеристик рассеяния/излучения морской поверхности в микроволновом диапазоне от величин,, характерных для режима практически развитого волнения. Результаты экспериментальной оценки пределов применимости зависимостей Кокса-Манка и аналогичных им для спектра уклонов крупномасштабных волн в случае практически развитого волнения.

4. Методика использования радиационно-ветровых зависимостей для случая развитого волнения в расчетах взаимодействия (рассеяния/излучения) СВЧ- радиоволн диапазона 3-Н50 ГГц с взволнованной поверхностью моря.

5. Алгоритм расчета величины вклада от рассеянного на морской поверхности микроволнового излучения Солнца в измеряемую антенную температуру СВЧ - радиометров космического и авиационного базирования при дистанционном зондировании системы "океан-атмосфера" с использованием данных международной Службы Солнца.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

1. Впервые получены теоретические и экспериментальные данные о ^ характерных значениях и диапазоне изменения величины вклада в измеряемую антенную температуру СВЧ- радиометров микроволнового излучения Солнца, рассеянного на шероховатостях взволнованной « поверхности моря. Теоретические расчеты выполнены для диапазона 0.1-5-10 см (З-^-ЗОО ГГц) и различных взаимных углов Солнца и приемной антенны. Экспериментальные данные получены для радиоволн длиной 0.8, 2.25 и 6.0 см, в области квазизеркального рассеяния на горизонтальной и вертикальной поляризациях, при углах Солнца над горизонтом до 45°.

2. Получены новые экспериментальные данные о характеристиках рассеяния морской поверхности и их зависимости от статистического поля шероховатостей поверхности и величины приводного ветра на стандартной высоте. Данные получены при бистатическом зондировании шумовым СВЧ излучением естественного происхождения от мощного природного (с малыми угловыми размерами) источника - Солнца при одновременном контроле уровня излучения Солнца и метеоданных, а также контактном описании фактического состояния поля уклонов поверхностных волн.

3. Развита радиационно- ветровая модель морской поверхности в диапазоне частот 3 + 50 ГГц. Модель учитывает влияние статистических характеристик поля уклонов и степень развитости волнения на радиационные характеристики (параметры рассеяния/излучения) взволнованной морской поверхности. Выполнены экспериментальные оценки влияния неразвитости волнения и наличия посторонней зыби на радиационные характеристики поверхности.

4. Впервые разработана методика учета вклада от рассеянного на морской поверхности микроволнового излучения Солнца в измеряемую антенную температуру СВЧ - радиометров космического и авиационного базирования при дистанционном зондировании системы "океан-атмосфера". Представлена оценка эффекта солнечных возмущений, в том числе микроволновых вспышек, и характерной изменчивости в течении различных циклов (от одного дня до 11 и более лет).

Научная и практическая ценность работы.

Диссертация выполнялась в соответствии с планами научных исследований ИРЭ РАН. Результаты, полученные в диссертации, вошли в <

16 отчетов по плановым НИР. Они могут быть использованы в дистанционном зондировании океана и атмосферы, в исследованиях по океанологии и физике атмосферы, в метеорологии, экологии и ряде практических дисциплин. Разработанная в диссертации методика учета вклада рассеянного микроволнового излучения Солнца позволяет повысить качество интерпретации данных и точность восстановления параметров системы "океан- атмосфера" при измерениях с аэрокосмических носителей в дневное время. Радиационно-ветровая модель морской поверхности, разработанная в диссертации для случая развитого волнения, и результаты экспериментальной оценки влияния эффектов неразвитости и приходящей зыби могут быть использованы при обработке данных СВЧ- радиометрического зондирования системы "океан-атмосфера" в диапазоне 3+50 ГГц.

Результаты диссертационной работы могут быть применены в таких организациях как ИО РАН им. Ширшова, ГГО им. Воейкова, ИКИ РАН, ЦНИИ "Комета", ИПФ РАН, НИРФИ, НПО "Тайфун", ИЗМИРАН.

Апробация результатов.

Результаты, вошедшие в диссертацию, получены автором в период с 1988 г. по 2003 г. Они докладывались на семинарах ИРЭ АН СССР\РАН и других научных организаций, а также были доложены на следующих научных конференциях:

1) XXXIV Научная конференция МФТИ, 1988;

2) Всесоюзная конференция "Использование спутниковой информации в исследовании океана и атмосферы", Звенигород, 1989.

3) Межведомственное научно-техническое совещание "Статистические методы и системы обработки данных дистанционного зондирования окружающей среды", Минск, 1989.

4) XVI Всесоюзная конференция по распространению радиоволн, Харьков, 1990.

5) IV Всесоюзная школа по распространению миллиметровых радиоволн в атмосфере, Н. Новгород, 1991.

6) Всесоюзная школа по дистанционным радиофизическим методам исследования природной среды, Барнаул, 1991.

7) Specialist Meeting on Microwave Radiometry and Remote Sensing Applications, Boulder, Colorado, USA,1992.

8) XVII Всесоюзная конференция по распространению радиоволн, Ульяновск, 1993.

9) 1993 International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARS'93), Tokyo, Japan, 1993.

10) LVIII Научная сессия РНТОРЭС им. А. С. Попова, Москва, 2003.

11) IVth International Conference IEEE on Antenna Theory and Techniques (ICATT-2003), Sevastopol, Ukraine, 2003.

Публикации.

Результаты исследований, вошедшие в диссертацию, были опубликованы в 10 печатных работах, которые приводятся в списке цитируемой литературы [116-125].

Вклад автора в проведенные исследования.

Результаты, изложенные в диссертационной работе, получены автором самостоятельно или на равных правах с соавторами. Автору принадлежит:

1) Разработка модели теоретического расчета величины вклада в измеряемую антенную температуру СВЧ- излучения Солнца, рассеянного на шероховатостях взволнованной поверхности моря. Выполнение соответствующих оценок на основе данных радиоастрономии и океанологии.

2) Идея эксперимента, аппаратная схема и методика проведения комплексных измерений на борту океанографической платформы. Автором предложена методика бистатического зондирования поверхности моря с помощью шумового сигнала естественного происхождения от мощного природного источника - Солнца.

3) Развитие радиационно- ветровой модели морской поверхности и методики использования данных прикладной гидродинамики океана в радиофизических расчетах в диапазоне радиоволн 3+50 ГГц. «

4) Методика использования данных международной Службы Солнца в целях повышения достоверности и качества интерпретации данных ДЗ САО при съемке с аэрокосмических носителей в дневное время.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из Введения, четырех глав, Заключения, списка литературы и Приложения. В ней содержится 131 страница, включая 36 рисунков и 12 таблиц. Библиография включает 125 названий.

Заключение диссертации по теме «Радиофизика», Данилычев, Михаил Васильевич

4.4. Выводы к главе 4.

1. Данная глава посвящена рассмотрению экспериментальных данных, полученных в ходе комплексных СВЧ- радиометрических и волнографических исследований с борта океанографической платформы вблизи южного побережья Крыма, их совместному анализу и последующему сравнению с результатами теоретических расчетов в целях уточнения существующей методики расчетов.

2. При выполнении радиометрических измерений по методике главы 3 в июне-июле 1990 года в условиях безоблачной атмосферы и волнения различной степени (скорость ветра менялась от значений близких к 0 до 12.4 м/с) экспериментально оценен разброс величины вклада в антенную температуру (на обеих поляризациях) для диапазонов 5 ГГц (6.0см), 13.33 ГГц (2.25см) и 37.5 ГГц (8мм), характерный для года максимума (89-90гг.) солнечной активности. Измерения проводились вблизи направления зеркального отражения при фиксированном зенитном угле Солнца, выбранном в диапазоне от 58 до 75 угл. град, сопровождались волнографическими измерениями дисперсии уклонов крупных волн, сбором метеоданных и контролем уровня излучения источника.

3. Анализ собранной волнографической информации (для случаев "открытого моря") позволил выделить ситуации ветрового волнения и приходящей зыби, состояния развивающегося и затухающего волнения. «

Для выбранного критерия развитости была получена экспериментальная оценка вероятности отклонения состояния волнения от состояния, принимаемого за "достаточно развитое" и, следовательно, получена оценка вероятности отклонения радиационных характеристик морской поверхности в микроволновом диапазоне от величин, характерных для режима практически развитого волнения. Анализ волнографических данных для случаев "достаточно развитого" ветрового волнения позволил получить экспериментальную оценку корректности и пределов применимости зависимостей Кокса-Манка и аналогичных им результатов других авторов для спектра уклонов крупномасштабных волн в случае развитого волнения, а также предложить собственные варианты таких зависимостей для принятого в работе критерия развитости (в диапазоне силы разгонного ветра на высоте 19.5 м от 0 до 15 м/с).

4. Совместный анализ и последующая интерпретация данных радиометрических и волнографических измерений с использованием информации об уровне излучения Солнца и данных о состоянии приводной атмосферы и поверхности моря, позволили развить и уточнить существующую радиационно-ветровую модель морской поверхности в диапазоне радиочастот 3 + 50 ГГц. Для случая практически развитого волнения в эту модель вошли выделенные в волнографических экспериментах ветровые зависимости и методика использования данных о величине дисперсии уклонов поверхностных волн для расчетов в микроволновом диапазоне. Эта модель позволяет, в частности, более корректно учитывать величину вклада СВЧ-радиоизлучения Солнца, рассеянного на взволнованной поверхности моря, в измеряемую антенную температуру бортовых радиометров диапазона 3 50 ГГц.

Заключение.

В работе получены следующие основные результаты:

1. Получены теоретические оценки величины вклада в измеряемую антенную температуру бортовых СВЧ- радиометров 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 максимального вклада при зондировании "в надир" на длине волны 6 см, может достигать 5+7 К при ветровом волнении с силой ветра 7м/с (на высоте 19.5м). В годы повышенной активности (2000-01 гг.) или при появлении радиовсплесков величина вклада увеличивается пропорционально росту величины потока в этом диапазоне в 2 и более раз.

2. Показано, что область с заметным вкладом от рассеянного излучения Солнца может иметь значительные угловые размеры. Величина вклада определяется, в первую очередь, выбором диапазона зондирования, степенью активности Солнца во время измерений в данном диапазоне, взаимным расположением светила и приемной антенны, состоянием поверхностного волнения в области рассеяния, а также - состоянием атмосферы.

3. Разработана методика бистатического зондирования морской поверхности потоком шумового СВЧ- излучения от мощного природного источника - Солнца. Основой методики является выполнение радиометрических измерений в режиме "солнечной дорожки" при одновременном контроле метеопараметров, фактического состояния поля поверхностных шероховатостей и уровня излучения источника.

4. При выполнении радиометрических измерений по методике п.З в июне-июле 1990 года в условиях безоблачной атмосферы и волнения различной степени (скорость ветра менялась от значений близких к 0 до 12.4 м/с) были получены следующие значения максимальной величины вклада вблизи направления зеркального отражения при различных углах антенны и Солнца (зенитный угол Солнца в диапазоне от 48 до 75 угл.град):

1) длина волны 6.0см, Я-поляризация - от 10.5 до 65 К, V -поляризация -от 4.5 до 23 АГ; 2) длина волны 2.25см, Я-поляризация - от 3.5 до 15 К, V-поляризация - от 1.5 до 6.5 К; 3) длина волны 0.8см, Я-поляризация - от 1.2 до 8 К, V-поляризация - от 0.5 до 3.5 К.

5. Показано, что используемая при решении обратной задачи ДЗ САО модель развитого волнения реализуется на практике относительно редко -не более 20% от всех наблюдаемых за время экспериментов случаев. В остальных случаях присутствуют элементы неразвитости (около 15+20% всех случаев) и посторонняя зыбь (в 60+65%), которая генетически не связана с местным разгонным ветром. Влияние этих факторов на поле шероховатостей тем сильнее, чем меньше величина и время действия местного разгонного ветра. При выбранном критерии развитости полученные данные (в диапазоне силы ветра от практически 0 до 15.7 м/с) соответствуют зависимостям (4.2.1 а-б).

6. На основе совместной интерпретации данных комплексных экспериментов развита радиационно-ветровая модель морской поверхности для случая практически развитого волнения в диапазоне радиочастот 3 + 50 ГГц, включающая в себя ветровые зависимости (4.2.1а-б) и методику частотной коррекции (4.3.1). Эта модель позволяет, в частности, корректно учитывать величину вклада СВЧ-радиоизлуче^ия Солнца, рассеянного на взволнованной поверхности моря, в измеряемую антенную температуру бортовых радиометров диапазона 3 + 50 ГГц.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Данилычев, Михаил Васильевич, 2003 год

1. 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.

2. Башаринов А.Е., Гурвич А.С., Егоров С.Т. Радиоизлучение Земли как планеты. М.: Наука, 1974, 188с.

3. От редакции: Михаил Александрович Колосов (1912-1982). //Успехи современной радиоэлектроники, № 9, стр.3-7,2002.

4. Кондратьев К.Я., Мелентъев В.В., Назаркин В.А. Космическая дистанционная индикация акваторий и водосборов. С.-Петербург: Гидрометеоиздат, 1992, 248с.

5. Богородский В.В., Козлов А.И., Тучков JI.T. Радиотепловое излучение земных покровов. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1977, 224с.

6. Шутко A.M. СВЧ радиометрия водной поверхности и почвогрунтов. М.: Наука, 1986, 192с.

7. 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.

8. 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.

9. Ulaby F., Moore R., Fung A. Microwave remote sensing, active and passive. //London: Addison Wesley Publ. Сотр., V. 1-3,1983.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. Кутуза Б.Г. Радиотепловое излучение облачной атмосферы. Дисс. на соиск. учен. степ, д.ф.-м.н., М.: ИРЭ АН СССР, 1982 г.

14. 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, 1981г.

15. 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, 1982г.

16. Наумов А.П. О поглощении радиоволн в земной атмосфере примесными газами. Изв. ВУЗов, РФ, 1972, Т. 15, №. 5, с.682-694.

17. 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.

18. Г. Ван деХюлст. Рассеяние света малыми частицами. Пер. с англ. М.: ИЛ, 1961, с.536.

19. ХргианА.Х. Физика атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1969, с.647.

20. Фейгёльсон Е.М. Лучистый теплообмен и облака. Л.: Гидрометеоиздат, 1970, с.226.

21. Кутуза Б.Г., Смирнов М.Т. Влияние облачности на усреднённое радиотепловое излучение системы «атмосфера-поверхность океана». Исслед. Земли из косм., 1980, №3, 76.

22. 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.

23. 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.

24. 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.

25. Глаголев Ю.А. Справочник по физическим параметрам атмосферы. М.: Гидрометеоиздат, 1970.

26. Кутуза Б.Г. Особенности флуктуаций микроволнового излучения атмосферы. Успехи современной радиоэлектроники, № 1, стр. 36-43, 2003.

27. Кисляков А.Г. Эффективная длина пути и средняя температура атмосферы. Изв. ВУЗов, Радиофизика, 1966, т.9, №3, с.451.

28. Кисляков А.Г., Станкевич КС. Исследование тропосферного поглощения радиоволн радиоастрономическими методами. Изв. ВУЗов, Радиофизика, 1967, т. 10, №9-10, с.1244.

29. 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.

30. 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.

31. Розенберг В. И. Рассеяние и ослабление электромагнитного излучения атмосферными частицами. Л.: Гидрометеоиздат, 1972, с.348,

32. 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.

33. 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.

34. 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.

35. 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.

36. 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.

37. 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.

38. 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.

39. Ершов А.Т. Об ошибках восстановления профилей влажности, распределенных по нормальному закону. Изв. АН СССР, ФАО, 1973, т.9, №8, с. 812.

40. Бобылёв Л.П., Щукин Г.Г. Исследование содержания водяного пара в атмосфере по её собственному тепловому излучению в линии поглощения НгО Л = 1,634мм. Тр. Центр. Аэролог. Обе., 1975, вып.328, с. 14.

41. 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.

42. Шифрин КС., Рабинович Ю.И., Щукин Г.Г. Применение радиотеплолокации в метеорологии. Метеорология и гидрология, 1969, №6, с. 10.

43. 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.

44. Митник JI.M. О влиянии вариаций средних высотных профилей метеопараметров на радиояркостную температуру атмосферы. Радиотехника и электроника, 1969, т. 14, №6, с.947.

45. 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.

46. 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.

47. 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.

48. Аквилонова А.Б, Кутуза Б.Г. Определение параметров облачной атмосферы по её радиотепловому излучению. Радиотехника, 1979, №4, с.36.

49. 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.

50. Liebe H.J. MPM-an atmospheric millimeter-wave propagation model. Intern. J. Infrared and Millimeter Waves, 1989, 10(6), pp. 631-650.

51. 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.

52. Брауде С.Я. Коэффициенты Френеля для шероховатой поверхности. Изв. ВУЗов, Радиофизика, 1959, т.11, №5, с. 691.

53. 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.

54. Степанов В.Н. Мировой океан. М.: Знание, 1974,254 с.

55. Арманд Н.А., Башаринов А.Е, Шутко A.M. Исследование природной среды радиофизическими методами. Изв. ВУЗов, Радиофизика, 1977, т.20, №6, 809 с.

56. 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.

57. Stogryn A. The emissivity of sea foam at microwave frequencies. J. Geophys. Res., 1972, v.77, №9, p. 1658.

58. Матвеев Д.Т. Анализ результатов радиотеплового зондирования морской поверхности при шторме. Метеорология и гидрология, 1978, №4, с. 58.

59. Матвеев Д.Т. О спектре микроволнового излучения взволнованной поверхности моря. -Изв. АН СССР, Физ. атм. и океана, 1971, т.7, №10, с. 1070.

60. Домбровский JI.A. Расчёт теплового радиоизлучения пены на поверхности моря. Изв. АН СССР, Физ. атм. и океана, 1979, т. 15, №3, с. 282.

61. Милиукий Ю.А., Райзер В.Ю., Шарков Е.А., Эткин B.C. О тепловом радиоизлучении пенообразных структур. ЖТФ, 1978, т.48, №5, с. 1031.

62. 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.

63. Справочник по радиолокации под ред. Сколника М. М.: Сов. радио, 1977,т.1.

64. Рытое С.М., Кравцов Ю.А., Татарский В.И. Введение в статистическую радиофизику. 4.II Случайные поля. М.: Наука, 1978, с. 464.

65. Басс Ф.Г., Фукс И.М. Рассеяние волн на статистически неровной поверхности. М.: Наука, 1972, 284с.

66. Семенов Б. И. Расчет рассеяния электромагнитных волн поверхностью типа шероховатого рельефа для произвольных углов наблюдения. РЭ, 1970, т.15, с. 595.

67. Сох С., Munk W. Statistics of the sea surface derived from sun glitter. J. Marine Res., 1954, V.13, №2, pp. 198-227.

68. 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.

69. Wu J. Sea surface slope and equilibrium wind-wave spectrum. Phys. Fluids, 1972, 15, pp.741747.

70. Hollinger J. Passive microwave measurements of sea surface roughness. IEEE Trans. Geosci. Electr., 1971, Vol. GE-9, pp.165-169.

71. 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.

72. 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.

73. Калинин С.А., Лейкин И.А. Измерение уклонов ветровых волн в Каспийском море. Изв. АН СССР, ФАО, 1988, т.24, № 11, с.1210-1217.

74. Монин А.С., Красицкий В.П. Явления на поверхности моря. JI.: Гидрометеоиздат, 1985, 375с.

75. Китайгородский С.А. Физика взаимодействия атмосферы и океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1970,284с.

76. Абузяров 3. К, Кудрявая К. И., Серяков Е. И, Скриптунова Л. И. Морские прогнозы.//Л. Гидрометеоиздат. 1988, с. 320.

77. Трубкин И.П. Оценка погрешностей измерения наклонов взволнованной поверхности моря конечно- разностным методом //Труды ГОИН. Обнинск. Вып. 144. 1979. с.118-122.

78. Мулламаа Ю.-А.Р. Атлас оптических характеристик взволнованной поверхности моря. //Таллинн: «Октообер», 1964,496с.

79. 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.

80. 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.

81. 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.

82. 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.

83. 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.

84. 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.

85. Van Dyke М. An Album of fluid motion. -The Parabolic Press. Stanford, California, 1982.

86. 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.

87. Tower Ocean Wave and Radar Dependence Experiment. Special Section. -J. Geophys. Res., 1988, Vol. 93, NO. СИ, November 15.

88. 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.

89. 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.

90. 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.

91. 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.

92. Кузьмин А.Д., Соломонович АД. Радиоастрономические методы измерения параметров антенн. М.: Сов. Радио, 1964, 184с.

93. Гинзбург B.JI. Теоретическая физика и астрофизика. М.: Наука, 1981, 504с.

94. Железняков В. В. Радиоизлучение Солнца и планет. М.: Наука, 1964, 560с.

95. Центр Галактики: Пер. с англ. /Под ред. Риглера Г., Блендфорда Р.// М.: Мир, 1984, 271с.

96. Цейтлин Н.М. Антенная техника и радиоастрономия. М.: Сов.Радио, 1976, 352с.

97. Гглъфрейх Г.Б., Зайцев В.В., Илясов Ю.П. и др. Советские радиотелескопы и радиоастрономия Солнца. // М.: Наука, 1990,212с.

98. КрюгерА. Солнечная радиоастрономия и радиофизика. // М.: «Мир», 1984,470с.

99. КраусДД. Радиоастрономия. // М.: Сов.Радио, 1973,458с.

100. Солнечная и солнечно-земная физика: Пер. с англ./Под ред. Бруцека А., Дюрана Ш. // М.: Мир, 1980,256с.

101. Поток энергии Солнца и его изменения: Пер. с англ./Под ред. Уайта О.II М.: Мир, 1980, 560с.

102. Solar- Geophysical Data reports. // NOAA, National Geophysical Data Center, Boulder, Colorado, USA, 1989-2003.

103. Солнечные данные. //С.-Петербург, изд-во РАН, 1989-1999.

104. Данные Лаборатории Радиоизлучения Солнца. //ИЗМИРАН, Троицк, 1989-2003.

105. 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.

106. Результаты исследований АМП в видимом диапазоне спектра с борта космического аппарата. //НТО ЦНИИ "Комета", 1991.

107. 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.

108. 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.

109. The Multi-Frequency Imaging Microwave Radiometer (MFIMR) -Instrumental Panel Report./ Project ESA SP-1138 //ESA Publications Division, Noordwijk, The Netherlands,1990.

110. 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.

111. 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.

112. 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.

113. 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.