Солнечные блики и подводные каустики в дистанционном зондировании морей и океанов

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.

1. Gardashov 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:10.1080/17415970701567882

2. Gardashov 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.

3. 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:10.1080/01431160050121320

4. Gardashov 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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:10.1080/09500340.2021.1874555

8. Dolin L., Gilbert G., Levin I., Luchinin A. Theory of Imaging Through Wavy Sea Surface. Nizhniy Novgorod: IAP RAS, 2006. 172 p.

9. 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:10.1080/01431160119994

10. Gardashov 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:10.1080/01431161.2015.1042119

11. Гардашов 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.

12. Gardashov 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:10.1080/09500340.2018.1489078

13. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. Изд. 2-е. Москва: Наука, 1979. 288 с.

14. 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.

15. Шифрин К.С. Расcеяние света в мутной среде. Москва-Ленинград: Гидрометеоиздат, 1951. 288 p.

16. Olivier V., Manuel S. Airy functions and applications to physics. London: Imperial College Press, 2010.

17. Kravtsov Yu.A., Orlov Yu.I. Geometrical Optics of Inhomogeneous Media. Springer Berlin Heidelberg, 1990. 325 p.

18. Keller 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.40.000048

19. Rainey K., Hallenborg E. Characterization of Sun Glitter Statistics in Ocean Video. Environmental Science, 2013. doi:10.21236/ada590050

20. Kay 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/rs1040697

21. Bass F.G., Fuks I.M. Wave Scattering from Statistically Rough Surfaces. Oxford: Pergamon, 1978. 527 p.