Береговой фронт представляет собой границу, разделяющую  водные массы с различными физико-химическими свойствами и отличающимися по плотности. Во вращающейся системе отсчета такой фронт поддерживается за счет вдольберегового течения, которое обеспечивает баланс силы Кориолиса и градиента давления поперек фронта. На этом течении часто развивается неустойчивость, в результате чего на береговом фронте образуются меандры и вихри.

       Другим примером контакта двух водных масс с различными свойствами является область речного стока. В этих областях пресные речные воды встречаются с солеными. Особенностью речных вод является высокая концентрация поверхностно-активных веществ, в результате в области речного стока ниже интенсивность поверхностных волн, что проявляется как более низкая интенсивность изображения. 

       По-видимому, качественно причина, по которой граница водных масс с различными свойствами может отображаться на радиолокационной панораме, связана с наличием зоны конвергенции между водными массами с различными свойствами. Наличие зоны конвергенции может приводить к двум противоположным эффектам в поле поверхностных волн: либо усиление за счет кинематического эффекта, либо ослабление за счет повышения концентрации пленок ПАВ, которые собираются в зонах конвергенции. Этим можно объяснить то, что береговые фронты могут проявляться на изображениях и как темные, и как светлые линии.

Пленочные слики (рис.8, 9)

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Как показывают многочисленные эксперименты, при наличии пленок поверхностно-активных веществ на поверхности воды резко возрастает коэффициент затухания поверхностных волн. Это приводит к тому, что на радиолокационных панорамах области, покрытые пленками, имеют пониженную интенсивность. Повышенной концентрации пленок на морской поверхности можно ожидать в областях апвеллингов, в которых наблюдается выход на поверхность глубинных вод, характеризующихся высоким уровнем биопродуктивности. При этом на поверхности воды будут наблюдаться выглаженные области с пониженной интенсивностью, как, например, на рис.8.

       Органические пленки на поверхности воды переносятся поверхностными течениями. При этом в тех областях течений, в которых присутствует завихренность, т. е. сдвиг скорости, участки поверхности воды, покрытые пленками вытягиваются в тонкие линии, визуализируя таким образом вихревые течения. Пример такой визуализации в прибрежной зоне Черного моря представлен на рис.9.

Выводы


Итак, конечной целью теории формирования радиоизображения процессов в верхнем слое океана является определение их параметров по радиолокационным панорамам. Необходимыми элементами такой теории являются модель рассеяния радиоволн взволнованной морской поверхностью, а также гидродинамическая модель, которая описывает влияние неоднородного течения на поверхностные волны. Перечислим основные механизмы модуляции коротких волн в присутствии неоднородных течений. Во-первых, это кинематический механизм трансформации поверхностных волн на  неоднородных течениях, который предсказывает усиление волнения в зонах конвергенции и ослабление в зонах дивергенции. Во, вторых, это модуляция ветрового инкремента коротких ветровых волн: неоднородное течение на поверхности воды вызывает модуляцию скорости приводного ветра, что приводит к модуляции инкремента ветровых волн. В, третьих, неоднородное распределение пленок поверхностно активных веществ и обусловленное этим неоднородное затухание поверхностных волн. Разработанные в настоящее время алгоритмы позволяют произвести качественную интерпретацию радиолокационных изображений, и лишь в некоторых случаях – количественную. Дальнейшее совершенствование алгоритмов обработки радиоизображений связано как с проведением подспутниковых измерений, так и дальнейшим развитием теории.

Литература


, , , "Физические механизмы формирования аэрокосмических радиолокационных изображений океана", УФН, 2003, T.173 №1, С.69-87. Fu L.-L., Holt, Seasat views oceans and sea ice with synthetic aperture radar, NASA-JPL publication 81-120, Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, 1982Pasadena, California, USA. Alpers W., Mitnik L., Hock L., Chen K. Sh. The tropical and subtropical ocean viewed by ERS SAR  http://www. ifm. uni-hamburg. de Филлипс верхнего слоя океана. М. Мир, 1981 Romeiser, R. , Alpers, W., An improved composite surface model for the radar backscattering cross section of the ocean surface. 2. Model response to surface roughness variations and the radar imaging of underwater bottom topography, J. Geophys. Res., 1997, V.102, P.25251-25267. Keller W. C. Wright J. W. Microwave scattering and the straining of wind generated waves// Radio Science. 1975. V.10. P.139-147. , О трансформации коротких поверхностных волн на неоднородных течениях  Известия АН СССР. ФАО, 1977, т. 13, №.7, с. 766-773. , , Троицкая коротких ветровых волн в присутствии интенсивных внутренних волн. Эффект модуляции инкремента  Известия РАН ФАО, 2003, Т.39. №15, С.661-672, Plant, W. J., W. C. Keller, V. Hesany, T. Hara, E. Bock, and M. Donelan, Bound waves and Bragg scattering in a wind wavetank, J. Geophys. Res., 1999, V.104, N C2, P.3243-3263,.  Longuet-Higgins M. S. The generation of capillary waves by steep gravity waves. J. Fluid. Mech. 1963, V.16, P.238-159. Longuet-Higgins M. S. Parasitic capillary waves : a direct calculation J. Fluid Mech. 1995, v. 301, p. 79-107 ,   О генерации капиллярно-гравитационных волн крутыми гравитационными волнами Известия АН СССР ФАО, 1981, Т.17, С.548-553. Ruvinky, K. D., Feldstein, F. I. & Freidman, G. I. Numerical simulations of the quasi-stationery stage of ripple excitation by steep gravity-capillary waves. J. Fluid Mech. 230, 1991, 339-353. , , Салашин корреляции характеристик ряби на гребнях крутых капиллярно-гравитационных волн с их кривизной Известия АН СССР ФАО, 1981, Т.24. С.561-563. Jiang L., Lin H.-J., Schultz W. W. , Perlin M. Unsteady ripple generation on steep gravity-capillary waves J. Fluid Mech. 1999, V. 386, P. 281-304. Longuet-Higgins, M. S. , Fox, M. J. H. Theory of the almost-highest wave. Part 2. Matching and analytic extension. J. Fluid Mech. 1978, V. 259, P. 333-344. Longuet-Higgins, M. S. , Cleaver, R. P. Crest instabilities of gravity waves. Part 1. The almost-highest wave. J. Fluid Mech. 1994, V.158, P.115-129. Longuet-Higgins, M. S., Cleaver, R. P., Fox, M. J. H. Crest instabilities of gravity waves. Part 2. Matching and asymptotic analysis. J. Fluid Mech. 1994, V. 259, P.333-344. Longuet-Higgins, M. S.,  Dommermuth, D. G. Crest instabilities of gravity waves. Part 3. Nonlinear development and breaking. J. Fluid Mech. 1997, V. 336, P.33–50. Longuet-Higgins, M. S., Tanaka, M. On the crest instabilities of steep surface waves. J. Fluid Mech. 1997, V.336, P.51–68. Duncan J. H. Spilling breakers Annu. Rev. Fluid Mech. 2001. V.33, P.519–47 Duncan JH, Qiao H, PhilominV, Wenz A. Gentle spilling breakers: crest profile evolution. J. Fluid Mech. 1999, V.379, P.191–222 Plant W. J. A new interpretation of sea-surface slope probability density functions J. Geophys. Res., 2003V.108, N C9, P. 3295, doi:10.1029/2003JC001870 Gade, M., W. Alpers, S. A. Ermakov, H. Hьhnerfuss,  P. A. Lange,: Wind-wave tank measurements of bound and freely propagating short gravity-capillary waves, J. Geophys. Res., 1998, V. 103, P.21697-21710. Gade, M., W. Alpers, H. Hьhnerfuss, P. A. Lange,: Wind-wave tank measurements of wave damping and radar cross sections in the presence of monomolecular surface films, J. Geophys. Res., 1998, V.103, P.3167-3178. Alpers, W. Theory of radar imaging of internal waves, Nature, 1985, V.314, P.245-247. Apel, J. R., Byrne, H. M., Proni, J. R. ,Charnell, R. L., Observation of oceanic internal and surface waves from the Earth Resources Technology Satellite, J. Geophys. Res., 1975, V.80, P.865-881. Alpers, W. & Hennings, I., A theory of the imaging mechanism of underwater bottom topography by real and synthetic aperture radar, J. Geophys. Res., 1984, V.89, P.10,529-10,546. Stanton T. P., Ostrovsky L. A. Observation of highly nonlinear internal solitons over the continental shelf Geophysical Rev. Lett. 1998. V. 25. P. 2695.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4