| Аннотация |
Морской лёд в полярных широтах играет ключевую роль в физических процессах, определяющих динамику земной климатической системы и может служить индикатором ее изменений. В последние десятилетия климат Арктики быстро меняется, а площадь и толщина морского льда существенно уменьшаются. Дистанционные наблюдения показали, что площадь морского льда уменьшается быстрее, чем предсказывают существующие климатические модели. Это связывается, в частности, с тем, что в таких моделях не учитывается вклад ряда процессов, таких как взаимодействие между морским льдом и волнами. Волны ломают морской лед, когда распространяются в области покрытой льдом, а с другой стороны, энергия волн также ослабляется морским льдом. Понимание того, как волны влияют на разрушение льда и как морской лед ослабляет поверхностные гравитационные волны, является принципиально важным для дальнейшего развития моделей климата и системы Земли в полярных широтах.
Для получения информации о морских волнах и ледяном покрове используется активное дистанционное зондирование в микроволновой части электромагнитного спектра. Радар с синтезированной апертурой (РСА) в большинстве случаев является эффективным инструментом в ряде приложений, связанных как с морскими волнами, так и со льдом, благодаря его всепогодности и высокому разрешению данных, которые позволяют различать морской лед, снег и открытую воду.
Длинные волны на морской поверхности наблюдаются на радиолокационных изображениях за счет вариаций интенсивности рассеянного микроволнового излучения. Такие вариации неоднократно исследовались в литературе с использованием концепции модуляционной передаточной функции (МПФ). На основе этой концепции возможно восстанавливать параметры морского волнения, такие как амплитуда и длина волны, по радиолокационным данным.
Длинные волны, распространяющиеся в прикромочной ледовой зоне, также наблюдаются на радиолокационных изображениях. Однако количественный анализ волнения в этой зоне в настоящее время ограничен оценкой доминирующей длины волны и направления, при этом механизмы радиолокационного рассеяния от взволнованной поверхности океана, покрытой льдом, еще до конца не изучены.
Следует отметить, что формирование радиолокационных изображений волн в прикромочной ледовой зоне будет зависеть от характеристик ледового покрова. Как известно, морской лёд на начальном этапе своего формирования в прикромочной ледовой зоне может существовать в разных формах, включая ледяное сало, снежуру, блинчатый лёд и др. Очевидно, что вариации радиолокационного сигнала, а значит и возможности восстановления амплитуд поверхностных волн существенно зависят от характеристик (структуры) льда. Важно отметить при этом, что морское волнение, распространяющееся в ледовую зону, оказывает существенное воздействие на ледяной покров, приводя, в частности, к фрагментации льда, его дрейфу, влиянию на форму льдин и пр., что также пока изучено недостаточно. Поэтому необходимы дополнительные исследования, включая натурные наблюдения и лабораторный эксперимент, проблемы влияния характеристик ледового покрова на формирование радиолокационных изображений морских волн в присутствии различных форм льда.
Новизна исследований связана с оценкой модуляционно передаточной функции длинных морских волн в прикромочной ледовой зоне по данным спутникового радиолокационного зондирования и лабораторного эксперимента, а также с возможностью определения характеристик ледового покрова по значению модуляционной передаточной функции.
|
