Развитие многочастотных гидроакустических методов измерения параметров морского волнения (заключительный)

Получены непрерывные ряды измерений высоты значительного волнения и уровня воды в Голубой бухте вблизи города Геленджик с декабря 2019 по сентябрь 2020 г. Оба параметра определены двумя способами (по реализации мгновенных импульсов и по среднему импульсу), показана высокая корреляция результатов двух алгоритмов. В эксперименте измерены азимутальные зависимости сечения обратного рассеяния на реке. Для измерений использовались два радиолокатора Ka-диапазона установленные на метромосту через р. Ока. Восстановлена дисперсия уклонов волн крупномасштабных по сравнению с длиной волны излучения новым методом основанном на измерении азимутальной зависимости сечения обратного рассеяния при одном угле падения. Получили что глубина азимутальной «модуляции» дисперсии уклонов крупномасштабного волнения на реке больше чем в случае морских волн. Разработан оригинальный метод расчета эффективного коэффициента отражения по данным спутникового радиолокатора. Эффективный коэффициент отражения вводится вместо коэффициента Френеля, чтобы учесть влияние мелкомасштабного волнения, по сравнению с длиной волны излучения. Разработан программный комплекс для численного моделирования морской поверхности впервые учитывающий негауссовость распределения высот и асимметрию волнового профиля (по / против ветра), предназначенный для имитации работы гидролокатора для различных схем измерения и параметров волнения. В численном моделировании получены поправки на состояние морской поверхности при определении уровня моря с учетом негауссовости распределения высот поверхности по данным подводного акустического волнографа. Выполнено численное исследование формирования импульса, отраженного водной поверхностью при различных соотношениях длительности импульса и высоты значительного волнения. Показано, что зависимость мощности отраженного сигнала от угла падения не может строиться от вертикального угла, а минимальный угол падения пи построении такой зависимости определяется соотношением между длительностью импульса и высотой значительного волнения. Чем больше высота волн, тем с большего угла падения необходимо строить зависимость от угла падения. На основе теоретического исследования разработан новый алгоритм восстановления ключевых характеристик морской поверхности (включая дисперсию уклонов), а также направления распространения волнения на основе измерений характеристик доплеровского спектра отраженного излучения, измеренных под тремя азимутальными углами при некотором угле падения (не равном 0 градусов). Впервые был протестирован метод обработки (ретрекинга) для восстановления параметров волнения на основе модели Караева. Впервые смоделированные импульсы использовались в новом методе обработки и были восстановлены высота значительного волнения и дисперсия уклонов крупномасштабного волнения. Так же приведен пример ретрекинга отраженных импульсов, измеренных в ходе эксперимента.