Модель космического панорамного радиоальтиметра: отображение поля развивающейся волны цунами в двухпозиционном квазизеркальном радаре

Рассматривается модель формирования градиентного поля уровня океана в космическом двухпозиционном радаре, использующем интерферометр с поперечной базой на приемном аппарате. Возможность применения сравнительно малой (поперечной) антенной базы размером 5–10 м обусловлена огромным выигрышем в энергетике при работе в режиме квазизеркального рассеяния сигнала на мелких ветровых волнах. Эффективность системы оценивается путем преобразования имеющейся пространственно-временной модели развития волны цунами (Курильское землетрясение 4 октября 1994 г.) в панорамное радиолокационное изображение поля уровня океана. Очевидное преимущество панорамного изображения головной волны заключается в возможности прогнозировать направление её движения, амплитуду и в конечном счёте — ожидаемое время прихода волны в заданную прибрежную область. Полученное радиолокационное изображение подтверждает главную особенность квазизеркального метода: флуктуационно-уровенная чувствительность изменяется вдоль зоны обзора (~2000 км) и является наихудшей вблизи зеркальной точки. При выбранных параметрах радара, средняя по зоне обзора чувствительность составляет ~5 см для площадки (15 х 15) км. Без учёта времени, необходимого для передачи информации от приёмного аппарата до подверженных цунами районов суши, минимальный временной интервал между появлением фронта волны и моментом оповещения об опасности цунами определяется числом последовательно запускаемых тандемов МКА (малых космических аппаратов), и при единственном тандеме составляет ~45 мин.

1. Калмыков А.И., Курекин А.С., Левантовский В.Ю., Островский И.Е., Пустовойтенко В.В. Некоторые характеристики радиосигналов, рассеянных морской поверхностью в направлениях, близких к направлению зеркального отражения // Изв. ВУЗов, Радиофизика.1973. Т. ХVI, № 10. С. 1498–1503.

2. Переслегин С.В., Халиков З.А., Риман В.В., Коваленко А.И., Неронский Л.Б. Радиолокационный способ оперативной диагностики океанских явлений из космоса: Патент на изобретение № 2447457, 2009.

3. Переслегин С.В., Ивонин Д.В., Халиков З.А., Шапрон Б. Устройство формирования зон обзора в двухпозиционном радиолокаторе с синтезированной апертурой: Патент на полезную модель № 135816, 2010.

4. Переслегин С.В., Халиков З.А. Двухпозиционная квазизеркальная радиолокация морской поверхности // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2011. Т. 47, № 4. С. 562–576.

5. Khalikov Z.A. Bistatic quasi-mirror radar imaging of the sea surface // Report on the «Ocean SAR-2009» Workshop. Herrshing, Germany, Sept. 2009.

6. Pereslegin S.V. Bistatic interferometric SAR (BiSAR) for operational monitoring of ocean phenomena // Report on the «Ocean SAR-2009» Workshop, Herrshing, Germany, Sept. 2009.

7. Синицын Ю.П., Переслегин С.В. Потенциальная точность и оптимальный алгоритм восстановления мезомасштабного рельефа морской поверхности космическим радиолокатором бокового обзора // Исследование Земли из космоса. 2000. № 1. С. 51–57.

8. Переслегин С.В., Синицын Ю.П. Интерференционные радиолокаторы с синтезированной апертурой для оперативного мониторинга океанских явлений // Известия ВУЗов. Радиофизика. 2011. Т. LIV, № 6. С. 415–430.

9. Лобковский Л.И., Рабинович А.Б., Куликов Е.А., Иващенко А.И., Файн И.В., Томсон Р.Е., Ивельская Т.Н., Богданов Г.С. Курильские землетрясения и цунами 15 ноября 2006 г. и 13 января 2007 г. (наблюдения, анализ и численное моделирование) // Океанология. 2009. Т. 49, № 2. С. 181–197.

10. Зайченко М.Ю., Куликов Е.А., Левин Б.В., Медведев П.П. О возможности регистрации цунами в открытом океане по данным спутникового альтиметра // Океанология. 2005. Т. 45, № 2. С. 209–216.

11. Callahan P.S., Daffer W.H. Search for the earthquake effects in TOPEX/POSEIDON Data // EOS. 1994. 75 (144). P. 357.

12. Abdalla S. and + 360 authors. Altimetry for the Future: Building on 25 years of progress // Advances in Space Research. 2021. Vol. 68, N2. P. 319–363. doi:10.1016/j.asr.2021.01.022

13. Badulin S.I., Grigorieva V.G., Shabanov P.A., Sharmar V.D., Karpov I.O. Sea state bias in altimetry measurements within the theory of similarity for wind-driven seas // Advances in Space Research. 2021. Vol. 68. P. 978–988. doi:10.1016/j.asr.2019.11.040

14. Barrick D., Lipa B. Analyses, and interpretation of altimeter sea echo // Advances in Geophysics. 1985. Vol. 27. P. 60–100.

15. Fu L.L., Clasman R. The effect of the degree of wave development on the sea state bias in radar altimetry measurements // Journal of Geophysical Research. 1991. Vol. 96. P. 829–834.

16. Arnold-Bos A., Khenchaf A., Arnaud M. Bistatic radar imaging of the marine environment. Part I. Theoretical background // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. Dec. 2007. 11 p. doi:10.1109/TGRS.2007.897436

17. Иващенко А.И., Гусяков В.К., Джумагалиев В.А., Йех Г., Жукова Л.Д., Золотухина Н.Д., Кайстренко В.М., Като Л.Н., Клочков А.А., Королев Ю.П., Кругляков А.А., Куликов Е.А., Куракин В.Н., Левин Б.В., Пелиновский Е.Н., Поплавский А.А., Титов В.В., Харламов А.А., Храмушин В.Н., Шельтинг Е.В. Шикотанское цунами 5 октября 1994 г. // Доклады Академии наук. 1996. Т. 348, № 4. С. 532–538.