RADAR DETECTION OF NON-UNIFORMITIES OF THE ICE COVER OF FRESH WATER LAKES

Full Text

В момент становления ледяного покрова из исходных вод происходит захват различного рода примесей, таких как соли, пузыри, зоопланктон и фитопланктон, высшая водная растительность и т. п. Данные включения во льду при пассивной радиолокации (радиометрии) в микроволновом диапазоне влияют на мощность теплового излучения. Так в работах [1; 2] приведены расчеты и измерения радиояркостной температуры (ТЯ), которая характеризует мощность теплового излучения, ледяных покровов для водоемов с различной степенью минерализации. Исследования показали, что при увеличении содержания солей во льду происходит повышение ТЯ. Наиболее оптимальными для определения концентрации солей во льду являются длины волн от 2 см до 3 см. Нами выполнены радиометрические и радиолокационные измерения ледяных покровов двух карьеров в г. Балей (Забайкальский край) с минерализацией исходных вод: Балейский карьер - порядка 1 г/дм3; Тасеевский карьер - 3,5 г/дм3. Измерения в радиометрическом режиме выполнялись на длинах волн 2,3 см и 3 см для двух ортогональных поляризаций - верти кальной (ВП) и горизонтальной (ГП). Измерения коэффициентов обратного рассеяния осуществлялись на длине волны 5,6 см, излучение осуществлялось на ГП, прием на ВП и ГП. Вся аппаратура располагалась на автомобиле «Нива» (рис. 1), угол наблюдения составлял 50°. Измерения были выполнены 19 марта 2013 г. Температура поверхности льда составляла -6 °С, толщина снега составляла 10-15 см, Толщина ледяного покрова - 89 см. особенность водоемов в том, что происходит постоянный подток воды по стенкам карьера, что, в свою очередь, приводит к образованию наледей. Результаты радиометрических измерений следующие: ТЯ как на вертикальной поляризации, так и на горизонтальной поляризации имеет повышенное значение для Тасеевского карьера. Пример трассовой записи для длины волны 2,3 см на ВП для двух карьеров приведен на рис. 2. Как видно из рисунка, наблюдаются вариации ТЯ, что можно связать с неравномерным распределением включений в ледяном покрове по акватории водоемов. Рис. 1. Радиолокационная аппаратура, установленная на автомобиль. Радиометрические приемники: 1 - длина волны 2,3 см; 2 - длина волны 3 см; 3 - радиолокатор длину волны 5,6 см 115 Раздел 2. Радиофизические методы диагностики окружающей среды. Алгоритмы, инструменты и результаты 300 г 200 100 Тя, К Карьер Тасеевский λ V , /\ MJ* f t ,VV 1 \г4ы^\.Л/ Ц^' Карьер Балейский l, м 200 400 600 Рис. 2. Трассовая запись радиояркостной температуры ледяного покрова на длине волны 2,3 см. Вертикальная поляризация 800 Рис. 3. Трассовая запись по периметру Тасеевского карьера: а - радиояркостная температура на длине волны 2,3 см (ВП); б - мощность коэффициента обратного рассеяния на длине волны 5,6 см (в относительных единицах) При радиолокационных измерениях по периметру водоемов (рис. 3) были обнаружены участки, где происходит подток вод, на графике данный участок выделен цифрой 1. Также по результатам измерений в ледяном покрове были обнаружены неоднородности, соизмеримые с длиной волны, что показала активная радиолокация на длине волны 5,6 см. Таким образом, в ледяном покрове можно определять наличие неоднородностей радиолокационным способом, причем при пассивной радиолокации существует возможность определять и концентрацию солевых включений, при активной радиолокации можно определять неоднородности, сопоставимые с длиной волны.

About the authors

A. A. Gurulev

Institute of Natural Resources, Ecology and Cryology Russian Academy of Sciencess, Siberian Branch

Email: lgc255@mail.ru
16a Nedorezova st., Chita, 672014, Russia

S. D. Krylov

Institute of Natural Resources, Ecology and Cryology Russian Academy of Sciencess, Siberian Branch

Email: lgc255@mail.ru
16a Nedorezova st., Chita, 672014, Russia

S. V. Tsyrenzhapov

Institute of Natural Resources, Ecology and Cryology Russian Academy of Sciencess, Siberian Branch

Email: lgc255@mail.ru
16a Nedorezova st., Chita, 672014, Russia

References

Supplementary files