hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Sciences10.59887/2073-6673.2024.17(3)-5hydrophysics-1370Research ArticleГИДРООПТИКАHYDROOPTICSСолнечные блики и подводные каустики в дистанционном зондировании морей и океановSun Glints and Underwater Caustics in Remote Sensing of Seas and Oceanshttps://orcid.org/0000-0002-6582-5543ГардашовР. Г.GardashovR. H.

Гардашов Рауф Гаджи, доктор физико-математических наук, член-корреспондент НАНА

Scopus AuthorID: 6507989206

WoS ResearcherID: DG-2083–2011

AZ1143, пр. Г. Джавида, 115, г. Баку

 115 Avenue H. Javid., Baku AZ1143

rauf_gardashov@yahoo.co.ukГардашовЭ. Р.GardashovE. R.

Гардашов Эмин Рауф

Scopus AuthorID: 57217993938

WoS ResearcherID: EWQ-2051–2022

AZ1143, пр. Г. Джавида, 119, г. Баку

AZ1000, ул. Низами, 183, г. Баку

119 H. Javid Av., Baku AZ1143

183 Nizami str. Baku AZ1000

emin_gardashov@yahoo.co.ukИнститут географии им. акад. Г. АлиеваАзербайджанInstitute of Geography named after acad. G. AliyevaAzerbaijanИнститут геологии и геофизики; Французско-азербайджанский университет (Страсбургский университет)АзербайджанInstitute of Geology and Geophysics; French-Azerbaijani University (University of Strasbourg)Azerbaijan2024281120241735772Copyright © Гардашов Р.Г., Гардашов Э.Р., 20242024Гардашов Р.Г., Гардашов Э.Р.Gardashov R.H., Gardashov E.R.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://hydrophysics.spbrc.ru/jour/article/view/1370

Солнечные блики, которые наблюдаются на водной поверхности, имеют разные яркости, формы, разнообразные цветовые оттенки, в зависимости от положения Солнца и наблюдателя, характеристик волнения, прозрачности воды и атмосферы. Текстурные, яркостные и цветовые характеристики солнечных бликов несут информацию о состоянии водной среды и атмосферы. Поэтому солнечные блики играют важную роль в дистанционном зондировании морей и океанов, являясь в одних задачах полезным сигналом, а в других — шумом. Яркие полосы (подводные каустики) на дне водоёмов, вызванные волнением, также являются показателем формы (структуры) поверхности. С помощью волновой теории света изучено распределение интенсивности в окрестности каустики (т. е. там, где приближение геометрической оптики не применимо), возникающее при преломлении света на взволнованной водной поверхности. Получена формула, определяющая параметры волнения по ширине каустической зоны. Корректность метода проверена в экспериментах на бассейне. Также в работе представлен краткий обзор работ авторов, касающихся солнечных бликов и подводных каустик.

The Sun glints that are observed on the water surface have different radiances, shapes, and color shades, depending on the positions of the Sun and the observer, the water surface statement, and the transparency of the water and atmosphere. The texture, radiance, and color characteristics of Sun glints carry information about the state of the water and atmosphere. Therefore, Sun glints play an important role in remote sensing of seas and oceans, being a useful signal in some problems and noise in others. Bright stripes (underwater caustics) on the bottom of the water basin that are caused by the waves are also an indicator of the water surface shape. The application of the wave theory of light is used to study the intensity distribution in the vicinity of the caustic (i. e., where the geometric-optical approximation is inapplicable), which arises when light is refracted on a wavy water surface.

A formula, which determines the parameters of the waves from the width of the caustic zone is obtained. The correctness of the method has been verified by experiments carried out in the pool. Also, here we give a brief overview of our investigations related to sun glints and underwater caustics.

дистанционное зондированиесолнечные бликизеркальные точкирадиусы кривизныподводные каустикиобратные задачиинтегральные уравненияremote sensingsun glintsspecular pointsradii of curvatureunderwater causticsinverse problemsintegral equationsReferencesGardashov R.G. Determination of the distribution of the number of specular points of a random cylindrical homogeneous Gaussian surface // Inverse Problems in Science and Engineering. 2008. Vol. 16, N4. P. 447–460. doi:10.1080/17415970701567882Gardashov R.G. Determination of the distribution of the number of specular points of a random cylindrical homogeneous Gaussian surface. Inverse Problems in Science and Engineering. 2008;16(4):447–460. doi:10.1080/17415970701567882Gardashov R. Distribution density for the Sea Surface Gaussian Curvature at Specular Reflection Point // Izvestiya At mospheric and Oceanic Physics. 1991. Vol. 27. P. 67–70.Gardashov R. Distribution density for the Sea Surface Gaussian Curvature at Specular Reflection Point. Izvestiya Atmo spheric and Oceanic Physics. 1991;27:67–70.Gardachov R.G. The probability density of the total curvature of a uniform random Gaussian Sea surface in the specular points // International Journal of Remote Sensing. 2000. Vol. 21, N15. P. 2917–2926. doi:10.1080/01431160050121320Gardachov R.G. The probability density of the total curvature of a uniform random Gaussian Sea surface in the specular points. International Journal of Remote Sensing. 2000;21(15):2917–2926. doi:10.1080/01431160050121320Gardashov R., Emecen Kara G. and Kara G. Distribution of the Sun glitter sizes on the sea surface, derived from theoret ically and in situ experiments // Indian Journal of Geo-Marine Sciences. 2014. Vol. 43(4). P. 499–503.Gardashov R., Emecen Kara G. and Kara G. Distribution of the Sun glitter sizes on the sea surface, derived from theo retically and in situ experiments. Indian Journal of Geo-Marine Sciences. 2014;43(4):499–503.Гардашов Р.Г. Определение мгновенной формы неровной морской поверхности по характеристикам бликов // Тр. IX Всерос. конф. «Современные проблемы оптики естественных вод», С.- Петербург, 2017. С. 11–15.Gardashov R.H. Determination of the instantaneous shape of an uneven sea surface by glare characteristics. Proceedings of IX All-Russia Conference «Current problems in optics of natural waters» (ONW’2017). Saint-Petersburg: 2017. 11–15 p. (in Russian).Гардашов Р.Г., Гардашов Е.Р. Восстановление мгновенных изображений подводных объектов, искаженных поверхностным волнением // Труды IX Всероссийский конференции «Современные проблемы оптики естественных вод», С.- Петербург, 2019. С. 12–17.Gardashov R.H., Gardashov E.R. Recovering the instantaneous images of underwater objects distorted by surface waves. Proceedings of X Anniversary All-Russia Conference «Current problems in optics of natural waters» (ONW’2019). Saint-Pe tersburg: JSC “Izd. “KHIMIZDAT”; 2019. 12–17 p. (in Russian).Gardashov R.H., Gardashov E.R., Gardashova T.H. Recovering the instantaneous images of underwater objects distorted by surface waves // Journal of Modern Optics. 2021. P. 1–10. doi:10.1080/09500340.2021.1874555Gardashov R.H., Gardashov E.R., Gardashova T.H. Recovering the instantaneous images of underwater objects dis torted by surface waves. Journal of Modern Optics. 2021;1–10. doi:10.1080/09500340.2021.1874555Dolin L., Gilbert G., Levin I., Luchinin A. Theory of Imaging Through Wavy Sea Surface. Nizhniy Novgorod: IAP RAS, 2006. 172 p.Dolin L., Gilbert G., Levin I., Luchinin A. Theory of Imaging Through Wavy Sea Surface. Nizhniy Novgorod: IAP RAS; 2006. 172 p.Gardashov R.G., Barla M.C. The calculation of the distribution of the Sun glitter radiance on the ocean surface by ob serving from a geostationary orbit // International Journal of Remote Sensing. 2001. Vol. 22, N 15. P. 2939–2952. doi:10.1080/01431160119994Gardashov R.G., Barla M.C. The calculation of the distribution of the Sun glitter radiance on the ocean surface by ob serving from a geostationary orbit. International Journal of Remote Sensing. 2001;22(15):2939–2952. doi:10.1080/01431160119994Gardashov R.H., Eminov M. Sh. Determination of sunglint location and its characteristics on observation from a ME TEOSAT 9 satellite // International Journal of Remote Sensing. 2015. Vol. 36, N 10. P. 2584–2598. doi:10.1080/01431161.2015.1042119Gardashov R.H., Eminov M. Sh. Determination of sunglint location and its characteristics on observation from a ME TEOSAT 9 satellite. International Journal of Remote Sensing. 2015;36(10):2584–2598. doi:10.1080/01431161.2015.1042119Гардашов Р.Г., Гардашова Т.Г. Определение статистических характеристик зеркальных точек трехмерной гаус совой морской поверхности // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2009. Т. 45, № 5. С. 664–672.Gardashov G.R., Gardashova T.G. Derermination of the statistical characteristics of the specular points of 3 dimentional Gaussian sea surface. Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2009;45(5):620–628. doi:10.1134/S0001433809050090Gardashov R., Kara G., Kara E.G.E. Calculation of the statistical characteristics of the light reflected by a rough random cylindrical homogeneous Gaussian surface // Journal of Modern Optics Pages. 2018. N 2. P. 2025–2033. doi:10.1080/09500340.2018.1489078Gardashov R., Kara G., Kara E.G.E. Calculation of the statistical characteristics of the light reflected by a rough random cylindrical homogeneous Gaussian surface. Journal of Modern Optics Pages. 2018;2:2025–2033. doi:10.1080/09500340.2018.1489078Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. Изд. 2-е. Москва: Наука, 1979. 288 с.Tikhonov A.N., Arsenin V. Ya. Methods of solving incorrect problems. 2nd ed. Moscow: Nauka; 1979. 288 p.Шифрин К.С., Гардашов Р.Г. Интенсивность света, отраженного от морской поверхности // Известия АН СССР, серия Физика атмосферы и океана. 1987. Т. 23, № 4. С. 415–422.Shifrin K.S., Gardashov R.H. Intensity of light reflected from a sea surface. Izv. AN USSR, FAO. 1987;23(4):415–422.Шифрин К.С. Расcеяние света в мутной среде. Москва-Ленинград: Гидрометеоиздат, 1951. 288 p.Shifrin K.S. Light scattering in a turbid medium. Moskva-Leningrad, Gidrometeoizdat, 1951. 288 p. 16. Olivier V., Manuel S. Airy functions and applications to physics. London: Imperial College Press; 2010.Olivier V., Manuel S. Airy functions and applications to physics. London: Imperial College Press, 2010.Kravtsov Yu.A., Orlov Yu.I. Geometrical Optics of Inhomogeneous Media. Springer Berlin Heidelberg; 1990. 325 p.Kravtsov Yu.A., Orlov Yu.I. Geometrical Optics of Inhomogeneous Media. Springer Berlin Heidelberg, 1990. 325 p.Keller I.B., Keller H.B. Determination of reflected and transmitted fields by geometrical optics. Journal of the Optical Society of America. 1950, 40, 1, 48–52. doi:10.1364/JOSA.40.000048Keller I.B., Keller H.B. Determination of reflected and transmitted fields by geometrical optics // Journal of the Optical Society of America. 1950. Vol. 40, N 1. P. 48–52. doi:10.1364/JOSA.40.000048Rainey K., Hallenborg E. Characterization of Sun Glitter Statistics in Ocean Video. Environmental Science, 2013. doi:10.21236/ada590050Rainey K., Hallenborg E. Characterization of Sun Glitter Statistics in Ocean Video. Environmental Science, 2013. doi:10.21236/ada590050Kay S., Hedley J.D., Lavender S. Sun Glint Correction of High and Low Spatial Resolution Images of Aquatic Scenes: a Review of Methods for Visible and Near-Infrared Wavelengths. Remote Sensing. 2009;1:697–730. doi:10.3390/rs1040697Kay S., Hedley J.D., Lavender S. Sun Glint Correction of High and Low Spatial Resolution Images of Aquatic Scenes: a Review of Methods for Visible and Near-Infrared Wavelengths // Remote Sensing. 2009. N 1. P. 697–730. doi:10.3390/rs1040697Bass F.G., Fuks I.M. Wave Scattering from Statistically Rough Surfaces. Oxford: Pergamon; 1978. 527 p.Bass F.G., Fuks I.M. Wave Scattering from Statistically Rough Surfaces. Oxford: Pergamon, 1978. 527 p.Bass F.G., Fuks I.M. Wave Scattering from Statistically Rough Surfaces. Oxford: Pergamon, 1978. 527 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.