Влияние сдвиговых течений на структуру лидарных изображений нелинейных внутренних волн

Аннотация

Проведена модификация разработанной нами ранее аналитической модели лидарного изображения нелинейной внутренней волны, позволившая теоретически исследовать влияние сдвигового течения на лидарный сигнал. Рассмотрена двухслойная модель плотностной стратификации с фоновым горизонтальным течением в верхнем слое. Для теоретического описания уединенных внутренних волн умеренной амплитуды на мелкой воде используется уравнение Кортевега—де Вриза. Выполнен расчет и проанализированы особенности лидарных изображений нелинейных внутренних волн с использованием реальных профилей гидрооптических и гидрологических характеристик в Баренцевом море. Показано, что течение может существенно изменять структуру лидарного изображения внутренней волны. Характер этих изменений зависит от стратификации показателя ослабления. В частности, если слой мутности расположен в области пикноклина, наличие течения может приводить к формированию отражательного изображения с более высоким уровнем эхо-сигнала, чем в случае отсутствия течения, что объясняется смещением слоя мутности вверх. Теневое изображение солитона при этом проявляется не в ослаблении, а в усилении сигналов, приходящих из придонного водного слоя с однородными оптическими свойствами, если нижний слой менее мутный. Это объясняется увеличением его толщины под влиянием внутренних волн. Полученные результаты могут быть использованы для решения задач дистанционной диагностики внутренних волн и сдвиговых течений.