Модель радиолокационного наблюдения вибрационных поверхностных волн, возбуждаемых источником землетрясений (донным вибратором)

Продолжая исследования, опубликованные ранее [1], рассматривается модель радиолокационного мониторинга вибрационных волн, возникающих на морской поверхности вблизи очага донного землетрясения. Возбуждаемая параметрически вибрационная волна характеризуется ближней (гидродинамической) и дальней (звуковой) областями. Амплитуда ближней волны зависит от параметров донного вибратора и глубины дна, дальняя распространяется в волноводе, образованном водной поверхностью и плоским дном. Намечаемый натурный эксперимент предполагает установку вибратора на небольшой глубине (30 м) и применение современного самолётного радара, способного формировать как яркостные, так и скоростные радиолокационные изображения слабо отражающей морской поверхности при длине возбуждаемой вибрационной волны ~1,5 см, что соответствует частоте возбуждающей волны ~30 Гц и «резонансной» радиоволне длиной ~3 см (радиолокационный Х-диапазон). Рассматривается возможность наблюдения вибрационных волн в радаре с синтезированной апертурой в L, P и УКВ-диапазонах. Приводятся также расчёты, относящиеся к необходимым параметрам самолётного радара с синтезированной апертурой, включая алгоритмы обработки исходного сигнала при формировании яркостных и скоростных радиолокационных изображений вибрационных волн.

1. Переслегин С.В., Левченко Д.Г., Карпов И.О. Вибрационная волна на поверхности воды: параметрическое возбуждение и радиолокационное наблюдение // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2021. Т. 14, № 2. С. 39–53. doi: 10.7868/S2073667321020040

2. Рабинович М.И., Трубецков Д.И. Введение в теорию колебаний и волн. М.: Наука, 1984. 560 с.

3. Левин Б.В., Носов М.А. Физика цунами и родственных явлений в океане. М.: Янус-К, 2005. 360 с.

4. Шендеров Е.Л. Излучение и рассеяние звука. Л.: Судостроение, 1989. 301 с.

5. Разин А.В., Собисевич А.Л. Геоакустика слоистых сред. М.: ИФЗ им. О.Ю. Шмидта РАН, 2012. 210 с.

6. Исакович М.А. Общая акустика. М.: Наука, 1973. 436 с.

7. Toporkov J.V., Perkovic D., Farquhanson G., Sletten M.A., Frasier S.J. Sea surface velocity vector retrieval using dual-beam interferometry: first demonstration // IEEE Transactions on Geoscience Remote Sensing, Nov. 2005. Vol. 43, No 11. P. 2494–2502. doi: 10.1109/TGRS.2005.848603

8. Romeiser R. The future of SAR-based oceanography: High-resolution current measurements by along-track interferometry // Oceanography. 2013. Vol. 26, No 2. P. 92–99. doi: 10.5670/oceanog.2013.37

9. Верба В.С., Плющев В.А., Манаков В.Ю. Применение авиационного РСА комплекса, работающего в широком диапазоне частот, для поверхностного и подповерхностного зондирования // Труды НТО РЭС им. А.С. Попова «Сверхширокополосные сигналы и сверхкороткие импульсы в радиолокации, связи и акустике». Суздаль — Москва, 2005. C. 89–94.

10. Hiuoyuki Matsumoto, Toshinory Kimura, Shuhei Nishida, Yuya Machida. Experimental evidence characterizing pressure fluctuations on the sea floor-water interfaced induced by an earthquake // Scientific Reports. 2018. Vol. 8, No 10. doi: 10.1038/s41598-018-34578-2

11. Переслегин С.В., Халиков З.А. Обработка сигналов в радиолокаторах с синтезированной апертурой при формировании скоростных полей поверхности Земли // Известия ВУЗов. Радиофизика. 2014. Т. LVII, № 10, С. 784– 796.

12. Cassola M.R., Iraola P.P., De Zan F., Scheiber R., Reigber A., Geudtner D., Alberto Moreira. Doppler-related distortions in TOPS SAR images // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2015. Vol. 53, No 1. doi: 10.1109/TGRS.2014.2313068

13. Переслегин С.В., Карпов И.О., Халиков З.А. Двухпозиционная квазизеркальная радиолокация морской поверхности: механизмы СВЧ-рассеяния и возможности решения океанологических задач из космоса // Океанология. 2017. Т. 57, № 5. С. 710–719. doi: 10.7868/S0030157417050057

14. Переслегин С.В., Халиков З.А., Карпов И.О. Модель формирования полей ветровых и внутренних волн в ИРСА с продольной антенной базой // Труды XXIX Всероссийского симпозиума «Радиолокационное исследование природных сред». СПб.: ВКА им. А.Ф. Можайского, 2019.