Отправить статью по E-mail 
Измерение капиллярных колебаний морской поверхности
- Авторы: Стерлядкин В.В.1, Куликовский К.В.1, Задерновский А.А.1
-
Учреждения:
- МИРЭА – Российский технологический университет
- Выпуск: Том 65, № 2 (2025)
- Страницы: 201-211
- Раздел: Физика моря
- URL: https://journal-vniispk.ru/0030-1574/article/view/306167
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0030157425020018
- EDN: https://elibrary.ru/dxrymk
- ID: 306167
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
Капиллярные волны на морской поверхности оказывают существенное влияние на рассеяние как оптического, так и микроволнового излучения. Хотя амплитуда капиллярных волн составляет доли миллиметра, уклоны, сформированные на капиллярных волнах, нередко превышают 30°, что приводит к сильному изменению эффективного коэффициента отражения, поглощения, сечения обратного рассеяния. Капиллярные волны подробно изучаются в бассейнах, однако в натурных морских условиях их измерять не удавалось. В настоящей работе предложен дистанционный метод измерения уклонов, амплитуды, направления волнового вектора, структуры капиллярных волн в натурных условиях. Метод основан на регистрации видеокамерой искажения лазерных лучей, падающих сверху вниз на морскую поверхность. Авторам удалось решить обратную задачу вычисления всех параметров капиллярной волны по форме капиллярной гребенки на видеокадрах. Чувствительность метода по измерению амплитуды волн составляет 30 мкм при расстоянии до поверхности свыше 4 м.
Об авторах
В. В. Стерлядкин
МИРЭА – Российский технологический университет
Email: sterlyadkin@mail.ru
К. В. Куликовский
МИРЭА – Российский технологический университет
А. А. Задерновский
МИРЭА – Российский технологический университет
Список литературы
- Басс Ф.Г., Брауде С.Я., Калмыков А.И. и др. Методы радиолокационных исследований морского волнения (радиоокеанография) // Успехи физических наук. 1975. Т. 116. С. 741–743. https://doi.org/10.3367/UFNr.0116.197508j.0741
- Ермаков С.А., Рувинский К.Д., Салашин С.Г., Фрейдман Г.И. Экспериментальное исследование генерации капиллярно-гравитационной ряби сильнонелинейными волнами на поверхности глубокой жидкости // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1986. Т. 22. № 10. С. 1072–1080.
- Ермаков С.А., Сергиевская И.А., Щегольков Ю.Б. Лабораторные исследования кривизны гравитационно-капиллярных волн конечной амплитуды // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 1997. Т. 33. № 3. С. 394–401.
- Садовский И.Н., Сазонов Д.С. Экспериментальные исследования эффективной излучательной способности взволнованной морской поверхности // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 6. С. 234–246. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2023-20-6-234-246
- Стерлядкин В.В. Сканирующий лазерный волнограф с регистрацией “мгновенной” формы поверхности. Патент РФ № 2749727. 16.10.2020.
- Стерлядкин В.В., Куликовский К.В. Измерение капиллярных волн лазерным волнографом // Российский технолог. журн. 2022. Т. 10. № 5. C. 100–110. https://www.rtj-mirea.ru/jour/article/view/571/415
- Стерлядкин В.В., Сазонов Д.С., Кузьмин А.В., Шарков Е.А. Наземные радиометрические измерения эффективной излучательной способности морской поверхности без абсолютной калибровки // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 2. С. 29–41. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2018-15-2-29-41
- Donelan M.A., Pierson W.J. Jr. Radar scattering and equilibrium ranges in wind-generated waves with application to scatterometry // J. Geophysical Research. 1987. V. 92. Iss. C5. P. 4971–5029. https://doi.org/10.1029/JC092iC05p04971
- Ebuchi N., Kawamura H., Toba Y. Fine structure of laboratory wind-wave surfaces studied using an optical method // Boundary-Layer Meteorology. 1987. V. 39. P. 133–151.
- Ermakov S.A., Makarov E.V., Sergievskaya I.A. Radar scattering on gravity-capillary waves: Laboratory investigation // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2007. V. 43. P. 243–249. https://doi.org/10.1134/S0001433807020119
- Ermakov S.A., Sergievskaya I.A., Dobrokhotov V.A., Lazareva T.N. Wave tank study of steep gravity-capillary waves and their role in Ka-band radar backscatter // IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing. 2022. V. 60. P. 1–12. Article 4202812. https://doi.org/10.1109/TGRS.2021.3086627
- Fedorov A.V., Melville W. Rozenberg K.A. An experimental and numerical study of parasitic capillary waves // Physics of Fluids. 1998. V. 10. P. 1315–1323. https://doi.org/10.1063/1.869657
- Perlin M., Lin H., Ting C.-L. On parasitic capillary waves generated by steep gravity waves: Аn experimental investigation with spatial and temporal measurements // J. Fluid Mechanics. 1993. V. 2. P. 417–445. https://doi.org/10.1017/S0022112093002605
- Sterlyadkin V.V. Some aspects of the scattering of light and microwaves on non-spherical raindrops // Atmosphere. 2020. V. 11. Iss. 5. Article 531. https://doi.org/10.3390/atmos11050531
- Sterlyadkin V.V. The problem of reconstructing the profile of the sea surface from the video image of laser beams // Oceanology. 2024. V. 64. № 3. P. 342–352.
- Sterlyadkin V.V., Kuzmin A.V., Sharkov E.A., Likhacheva M.V. Scanning laser wave recorder with registration of “Instantaneous” sea surface profiles // Atmospheric and Oceanic Technology. 2021. V. 38. № 8. P. 1415–1424. https://doi.org/10.1175/JTECH-D-21–0036.1
- Yurovsky Y.Y., Kudryavtsev V.N., Grodsky S.A., Chapron B. Ka-band dual copolarized empirical model for the sea surface radar cross section // IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing. 2017. V. 55. № 3. P. 1629–1647. https://doi.org/10.1109/TGRS.2016.2628640
Дополнительные файлы
