Том 39, номер 10, статья № 7

Аннотация:

В настоящее время для дистанционного зондирования океана и атмосферы активно используются авиационные и космические лидары. Однако волнение морской поверхности порождает флуктуации в сигнале обратного рассеяния, что затрудняет извлечение полезной информации. В работе с помощью алгоритмов метода Монте-Карло решается задача определения временной функции распределения интенсивности импульсного лазерного излучения, регистрируемого приемником малого фазового объема, после распространения через систему «океан – атмосфера» со случайной (взволнованной) границей раздела. Для учета нестационарности источника используются локальные оценки методом Монте-Карло, а для моделирования взволнованной поверхности океана – фацетная модель. Представлены результаты численных экспериментов, демонстрирующих влияние параметров системы (высота приемника, глубина водного слоя и скорости ветра, от которой зависит случайная поверхность границы раздела системы «океан – атмосфера») на характеристики принимаемого сигнала, и выполнены оценки их влияния; проанализировано влияние индикатрисы рассеяния для различных спектральных диапазонов. Результаты моделирования могут быть использованы для оптимизации конструкции лидаров (выбор длины волны, угла поля зрения), разработки алгоритмов обработки сигналов с учетом морского волнения и прогнозирования точности измерений в различных гидрометеорологических условиях.

Ключевые слова:

метод Монте-Карло, лазерное зондирование, зондирование водной среды, нестационарная задача

Список литературы:

1. Лисенко А.А., Шаманаев В.С. Статистические оценки влияния индикатрисы рассеяния морской воды на характеристики сигнала гидрооптического самолетного лидара // Изв. вузов. Физика. 2021, Т. 64, № 7. С. 171–177. DOI: 10.17223/00213411/64/7/171.
2. Власов Д.В., Стрельцов В.Н. О флуктуациях интенсивности эхо-сигнала при лазерном зондировании верхнего слоя океана в условиях крупномасштабного волнения его поверхности // Квант. электрон. 1985. Т. 12, № 8. С. 1760–1763.
3. Wang C.H., Feng Y.Y., Ben X., Yue K., Zhang X.X. Time-dependent polarized radiative transfer in an atmosphere–ocean system exposed to external illumination // Opt. Express. 2019. V. 27, N 16. P. A981–A994. DOI: 10.1364/OE.27.00A981.
4. Cox C., Munk W.H. The measurement of the roughness of the sea surface from photographs of the sun's glitter // J. Opt. Soc. Am. 1954. V. 44, N 11. P. 838–850.
5. Марчук Г.И., Михайлов Г.А., Назаралиев М.А., Дарбинян Р.А., Каргин Б.А., Елепов Б.С. Метод Монте-Карло в атмосферной оптике. Новосибирск: Наука, 1976. 280 с.
6. Rakimgulov K.B., Ukhinov S.A. Local estimates in Monte Carlo method for the ocean-atmosphere system with a random interface // Russ. J. Mumer. Anal. Math. Modell. 1994. V. 9, N 6. P. 547–564.
7. Кондратьев К.Я., Кантер Р.Р., Каргин Б.А., Поздняков Д.В. Численное моделирование в задачах оптического дистанционного зондирования внутренних водоемов. Л.: Наука, 1987. 62 с.
8. Ерлов Н.Г. Оптика моря. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 248 с.