Космическое радиолокационное наблюдение воздействия приповерхностного ветра на аномально узконаправленное рассеяние радиоволн при эоловой транспортировке песка и пыли в пустынных областях

Предмет и цель работы. Целью данной работы является исследование влияния ветра на аномальное рассеяние радиоволн при эоловых процессах транспортировки песка и пыли....

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2020
Main Authors:	Бычков, Д.М., Иванов, В.К., Матвеев, А.Я., Цымбал, В.Н., Яцевич С.Е.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України 2020
Series:	Радіофізика та електроніка
Subjects:	Поширення радіохвиль, радіолокація та дистанційне зондування
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167850
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Космическое радиолокационное наблюдение воздействия приповерхностного ветра на аномально узконаправленное рассеяние радиоволн при эоловой транспортировке песка и пыли в пустынных областях / Д.М. Бычков, В.К. Иванов, А.Я. Матвеев, В.Н. Цымбал, С.Е. Яцевич // Радіофізика та електроніка. — 2020. — Т. 25, № 1. — С. 21-27. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-167850
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1678502025-02-23T18:08:02Z Космическое радиолокационное наблюдение воздействия приповерхностного ветра на аномально узконаправленное рассеяние радиоволн при эоловой транспортировке песка и пыли в пустынных областях Космічне радіолокаційне спостереження впливу приповерхневого вітру на аномально вузькоспрямоване розсіювання радіохвиль при еоловому транспортуванні піску та пилу в пустельних областях Space-borne radar observation of near-surface wind effect on anomalously highly-directional backscattering of radio waves from aeolian processes of sand and dust transporting in desert regions Бычков, Д.М. Иванов, В.К. Матвеев, А.Я. Цымбал, В.Н. Яцевич С.Е. Поширення радіохвиль, радіолокація та дистанційне зондування Предмет и цель работы. Целью данной работы является исследование влияния ветра на аномальное рассеяние радиоволн при эоловых процессах транспортировки песка и пыли. Предмет і мета роботи. Метою роботи є дослідження впливу вітру на аномальне розсіювання радіохвиль при еолових процесах транспортування піску і пилу. Subject and purpose. The purpose of this work is to study the effect of wind on the anomalous scattering of radio waves during aeolian processes of sand and dust transporting. 2020 Article Космическое радиолокационное наблюдение воздействия приповерхностного ветра на аномально узконаправленное рассеяние радиоволн при эоловой транспортировке песка и пыли в пустынных областях / Д.М. Бычков, В.К. Иванов, А.Я. Матвеев, В.Н. Цымбал, С.Е. Яцевич // Радіофізика та електроніка. — 2020. — Т. 25, № 1. — С. 21-27. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 1028-821X PACS 07.87.+v; 84.40.−x; 89.60.Gg; 92.60.Mt; 92.60.Sz DOI: https://doi.org/10.15407/rej2020.01.021 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167850 621.396.96 ru Радіофізика та електроніка application/pdf Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Поширення радіохвиль, радіолокація та дистанційне зондування Поширення радіохвиль, радіолокація та дистанційне зондування
spellingShingle	Поширення радіохвиль, радіолокація та дистанційне зондування Поширення радіохвиль, радіолокація та дистанційне зондування Бычков, Д.М. Иванов, В.К. Матвеев, А.Я. Цымбал, В.Н. Яцевич С.Е. Космическое радиолокационное наблюдение воздействия приповерхностного ветра на аномально узконаправленное рассеяние радиоволн при эоловой транспортировке песка и пыли в пустынных областях Радіофізика та електроніка
description	Предмет и цель работы. Целью данной работы является исследование влияния ветра на аномальное рассеяние радиоволн при эоловых процессах транспортировки песка и пыли.
format	Article
author	Бычков, Д.М. Иванов, В.К. Матвеев, А.Я. Цымбал, В.Н. Яцевич С.Е.
author_facet	Бычков, Д.М. Иванов, В.К. Матвеев, А.Я. Цымбал, В.Н. Яцевич С.Е.
author_sort	Бычков, Д.М.
title	Космическое радиолокационное наблюдение воздействия приповерхностного ветра на аномально узконаправленное рассеяние радиоволн при эоловой транспортировке песка и пыли в пустынных областях
title_short	Космическое радиолокационное наблюдение воздействия приповерхностного ветра на аномально узконаправленное рассеяние радиоволн при эоловой транспортировке песка и пыли в пустынных областях
title_full	Космическое радиолокационное наблюдение воздействия приповерхностного ветра на аномально узконаправленное рассеяние радиоволн при эоловой транспортировке песка и пыли в пустынных областях
title_fullStr	Космическое радиолокационное наблюдение воздействия приповерхностного ветра на аномально узконаправленное рассеяние радиоволн при эоловой транспортировке песка и пыли в пустынных областях
title_full_unstemmed	Космическое радиолокационное наблюдение воздействия приповерхностного ветра на аномально узконаправленное рассеяние радиоволн при эоловой транспортировке песка и пыли в пустынных областях
title_sort	космическое радиолокационное наблюдение воздействия приповерхностного ветра на аномально узконаправленное рассеяние радиоволн при эоловой транспортировке песка и пыли в пустынных областях
publisher	Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України
publishDate	2020
topic_facet	Поширення радіохвиль, радіолокація та дистанційне зондування
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167850
citation_txt	Космическое радиолокационное наблюдение воздействия приповерхностного ветра на аномально узконаправленное рассеяние радиоволн при эоловой транспортировке песка и пыли в пустынных областях / Д.М. Бычков, В.К. Иванов, А.Я. Матвеев, В.Н. Цымбал, С.Е. Яцевич // Радіофізика та електроніка. — 2020. — Т. 25, № 1. — С. 21-27. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.
series	Радіофізика та електроніка
work_keys_str_mv	AT byčkovdm kosmičeskoeradiolokacionnoenablûdenievozdejstviâpripoverhnostnogovetranaanomalʹnouzkonapravlennoerasseânieradiovolnpriéolovojtransportirovkepeskaipylivpustynnyhoblastâh AT ivanovvk kosmičeskoeradiolokacionnoenablûdenievozdejstviâpripoverhnostnogovetranaanomalʹnouzkonapravlennoerasseânieradiovolnpriéolovojtransportirovkepeskaipylivpustynnyhoblastâh AT matveevaâ kosmičeskoeradiolokacionnoenablûdenievozdejstviâpripoverhnostnogovetranaanomalʹnouzkonapravlennoerasseânieradiovolnpriéolovojtransportirovkepeskaipylivpustynnyhoblastâh AT cymbalvn kosmičeskoeradiolokacionnoenablûdenievozdejstviâpripoverhnostnogovetranaanomalʹnouzkonapravlennoerasseânieradiovolnpriéolovojtransportirovkepeskaipylivpustynnyhoblastâh AT âcevičse kosmičeskoeradiolokacionnoenablûdenievozdejstviâpripoverhnostnogovetranaanomalʹnouzkonapravlennoerasseânieradiovolnpriéolovojtransportirovkepeskaipylivpustynnyhoblastâh AT byčkovdm kosmíčneradíolokacíjnesposterežennâvplivupripoverhnevogovítrunaanomalʹnovuzʹkosprâmovanerozsíûvannâradíohvilʹprieolovomutransportuvannípískutapiluvpustelʹnihoblastâh AT ivanovvk kosmíčneradíolokacíjnesposterežennâvplivupripoverhnevogovítrunaanomalʹnovuzʹkosprâmovanerozsíûvannâradíohvilʹprieolovomutransportuvannípískutapiluvpustelʹnihoblastâh AT matveevaâ kosmíčneradíolokacíjnesposterežennâvplivupripoverhnevogovítrunaanomalʹnovuzʹkosprâmovanerozsíûvannâradíohvilʹprieolovomutransportuvannípískutapiluvpustelʹnihoblastâh AT cymbalvn kosmíčneradíolokacíjnesposterežennâvplivupripoverhnevogovítrunaanomalʹnovuzʹkosprâmovanerozsíûvannâradíohvilʹprieolovomutransportuvannípískutapiluvpustelʹnihoblastâh AT âcevičse kosmíčneradíolokacíjnesposterežennâvplivupripoverhnevogovítrunaanomalʹnovuzʹkosprâmovanerozsíûvannâradíohvilʹprieolovomutransportuvannípískutapiluvpustelʹnihoblastâh AT byčkovdm spaceborneradarobservationofnearsurfacewindeffectonanomalouslyhighlydirectionalbackscatteringofradiowavesfromaeolianprocessesofsandanddusttransportingindesertregions AT ivanovvk spaceborneradarobservationofnearsurfacewindeffectonanomalouslyhighlydirectionalbackscatteringofradiowavesfromaeolianprocessesofsandanddusttransportingindesertregions AT matveevaâ spaceborneradarobservationofnearsurfacewindeffectonanomalouslyhighlydirectionalbackscatteringofradiowavesfromaeolianprocessesofsandanddusttransportingindesertregions AT cymbalvn spaceborneradarobservationofnearsurfacewindeffectonanomalouslyhighlydirectionalbackscatteringofradiowavesfromaeolianprocessesofsandanddusttransportingindesertregions AT âcevičse spaceborneradarobservationofnearsurfacewindeffectonanomalouslyhighlydirectionalbackscatteringofradiowavesfromaeolianprocessesofsandanddusttransportingindesertregions
first_indexed	2025-11-24T06:41:40Z
last_indexed	2025-11-24T06:41:40Z
_version_	1849652936878063616
fulltext	ISSN 1028-821X. Радіофіз. та електрон. 2019. Т. 25, № 1 21 ПОШИРЕННЯ РАДІОХВИЛЬ, РАДІОЛОКАЦІЯ ТА ДИСТАНЦІЙНЕ ЗОНДУВАННЯ РРФФЕЕ Эоловые процессы транспортировки песка и пыли ветром – мощная эрозионная сила, ко- торая формирует дюны, песчаную рябь и за- гружает атмосферу взвешенными аэрозоля- ми пыли, распространяющимися на огромные расстояния [1]. Одной из областей, где регуляр- но (особенно в осенне-зимний период, когда с северо-востока практически постоянно дует ветер) развиваются крупномасштабные эоло- вые процессы, являются покрытые песчаны- ми дюнами западные участки пустыни Сахара (Эль-Джуф, Акшар и Трарза), расположенные в Мавритании. Для этих участков (так называ- емых «эргов») характерно наличие дюн и бар- ханов, а также почти полное отсутствие расти- тельности. Длина эрга может составлять более 600 км, ширина местами достигает 200 км. На многих радиолокационных изображениях этой области было обнаружено аномально интенсив- ное и узконаправленное увеличение обратного рассеяния радиоволн от песчаной поверхности, которое не могло быть объяснено в рамках тра- диционных представлений о механизме такого рассеяния [2–4]. В статье анализируются осо- бенности воздействия приповерхностного ве- тра на аномально узконаправленное обратное ISSN 1028-821X. Radiofi z. Electron. 2020. Vol. 25, No. 1: 21–27 DOI: https://10.15407/rej2020.01.021 УДК 621.396.96 PACS 07.87.+v; 84.40.−x; 89.60.Gg; 92.60.Mt; 92.60.Sz Д.М. Бычков, В.К. Иванов, А.Я. Матвеев, В.Н. Цымбал, С.Е. Яцевич Институт радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова НАН Украины 12, ул. Акад. Проскуры, Харьков, 61085, Украина E-mail: sey1959sey@gmail.com Космическое радиолокационное наблюдение воздействия приповерхностного ветра на аномально узконаправленное рассеяние радиоволн при эоловой транспортировке песка и пыли в пустынных областях Предмет и цель работы. Целью данной работы является исследование влияния ветра на аномальное рассеяние радио- волн при эоловых процессах транспортировки песка и пыли. Методы и методология работы. В статье анализируются пространственные вариации приповерхностного ветра и их влияние на характеристики аномально узконаправленного обратного рассеяния радиоволн по данным многолетних исследований пустынных областей Эль-Джуф, Акшар и Трарза в Мавритании радиолокатором с синтезированной апертурой (РСА) искусственного спутника земли (ИСЗ) Envisat-1. Результаты работы. Анализ данных РСА свидетельствует, что интенсивность рассеяния радиоволн на подвет- ренных склонах песчаных гряд более чем на 12…15 дБ выше, чем от склонов, находящихся в зоне «ветровой тени», что свидетельствует о непосредственном влиянии приповерхностного ветра на обратное рассеяние радиоволн при эоло- вой транспортировке песка и пыли. Получены зависимости изменений коэффициента обратного рассеяния 0 от угла локального облучения  вдоль сечений фрагментов однородных участков радиолокационных изображений поверхности. Заключение. Данные РСА свидетельствуют, что пространственное распределение максимальных значений интен- сивности аномально узконаправленного обратного рассеяния радиоволн соответствует пространственному распре- делению приповерхностного ветра. Интенсивность обратного рассеяния радиоволн, начиная со скорости 2 м/с и выше, устойчиво зависит от скорости ветра. Ил. 5. Библиогр.: 15 назв. Ключевые слова: радиолокационное наблюдение, аномально узконаправленное обратное рассеяние радиоволн, эоловый перенос песка и пыли, приповерхностный ветер. 22 ISSN 1028-821X. Radiofi z. Electron. 2019. Vol. 25, No. 1 Д.М. Бычков, В.К. Иванов, А.Я. Матвеев, В.Н. Цымбал, С.Е. Яцевич рассеяние радиоволн, проявляющееся при ра- диолокационных исследованиях эоловых про- цессов транспортировки песка и пыли в пус- тынных районах, которые могут быть исполь- зованы для дистанционного определения пара- метров такой транспортировки. 1. Пространственные вариации припо- верхностного ветра и их влияние на аномаль- но узконаправленное обратное рассеяние ра- диоволн. Рассмотрим пару радиолокацион- ных изображений одного и того же участка песчаных гряд эрга Amatlich неподалеку от по- селка Акжужт в Мавритании, полученных в ре- жиме высокого пространственного разрешения (~12 м) радиолокатором с синтезированной ап- пертурой (РСА) искусственного спутника Зем- ли (ИСЗ) Envisat-1 (рис. 1). На рис. 1, а приведено радиолокационное изображение (РЛИ) этого района, полученное 21 декабря 2004 г. Направление приповерх- ностного ветра в момент съемки, по данным [5], было юго-западное (на рис. 1, а, е – штриховая стрелка), на рис. 1, в приведено увеличенное РЛИ анализируемого участка и соответствую- Направление съемки Направление съемки Направление ветра Направление ветраее жж дд ббаа вв гг 4 Рис. 1. Радиолокационные изображения (РЛИ) песчаных гряд участка эрга Amatlich, полученные РСА ИСЗ Envisat 21.12.2004 г. (а) и 18.02.2004 г. (б) (© ESA); в, г – фрагменты РЛИ, выделенные прямоугольниками на (а) и (б), соответ- ствующие им трехмерные фрагменты РЛИ (е, ж) и оптическое (Google maps) изображение того же фрагмента (д) 10 10 –10 –10 625625625625 1875 18751875 1875 Y, м Y, м X, м X, м , дБ , дБ, дБ, дБ 6 0 –6 –12 –18 –24 6 0 –6 –12 –18 –24 ISSN 1028-821X. Радіофіз. та електрон. 2019. Т. 25, № 1 23 Космическое радиолокационное наблюдение воздествия приповерхностного ветра... щее ему трехмерное изображение (рис. 1, е), по осям X и Y которого отложены расстояния по поверхности, а по оси Z – удельный коэффи- циент обратного рассеяния  0. Также на рис. 1 приведено РЛИ этого же района песчаных гряд эрга Amatlich, полученное 18 февраля 2004 г. (рис. 1, б), его фрагмент (рис. 1, г) и соответ- ствующее трехмерное изображение (рис. 1, ж). На рис. 1, д показано оптическое изображе- ние выделенного участка песчаных гряд. На- правление приповерхностного ветра в момент съемки, по данным [5], было северо-восточное (на рис. 1, б, ж – штриховая стрелка). Цифра- ми на всех изображениях обозначены: 1 – гре- бень песчаной гряды, 2 – вершина крупного бархана, 3 – юго-западный склон гряды, 4 – се- веро-восточный склон гряды. Для анализа был выбран участок эрга, уклон которого не превышает 5…7 градусов. Анализ этих изображений убедительно свидетельству- ет, что, независимо от направления ветра, ин- тенсивность рассеяния радиоволн на подвет- ренном склоне песчаной гряды более чем на 12…15 дБ превышает интенсивность рассея- ния от склона, находящегося в зоне «ветровой тени». Это свидетельствует о непосредствен- ном влиянии приповерхностного ветра на об- ратное рассеяние радиоволн, проявляющееся при эоловой транспортировке песка и пыли в пустынных районах. 2. Воздействие приповерхностного ветра на электрическое поле вблизи песчаной по- верхности. Очень важную роль в ионизации приповерхностного пространства и формиро- вании аномально узконаправленного обратного рассеяния радиоволн при эоловых процессах перемещения песка и пыли [1–3] играют силь- ные электрические поля, возникающие при пе- ремещении и соударении песчинок [6–8]. На рис. 2 [9] представлены экспериментальные результаты измерения напряженности электри- ческого поля на различной высоте над поверх- ностью при эоловой транспортировке песка и пыли. Хорошо видно, что напряженность поля очень сильно увеличивается с уменьшением высоты, достигая (в условиях песчаных бурь) значений в 160…250 кВ/м, измеренных на вы- соте 1,5…2,0 см от поверхности. Эти сильные поля приводят к тому, что основная масса пе- реносимого песка прижимается к поверхности. Согласно [6, 10] и экспериментальным данным [8, 11], около 50 % массы песка переносится в слое 3…4 см над поверхностью, при этом мак- симум потока массы находится на высоте около 1 см над поверхностью. Также в [9] отмечено, что при напряженно- сти поля 160…250 кВ/м в переносимой пес- чано-пылевой массе (во время песчаных бурь) регулярно наблюдается возникновение мощных молниевых разрядов, но природа этого явления не совсем понятна, так как измеренные при этом значения напряженности поля не достига- ют величины пробивного напряжения для чис- того воздуха (1,25 кВ/мм). Сама же воздушно- песчано-пылевая среда ведет себя как ионизи- рованная – аналог пылевой плазмы, но с раз- мером частиц от 20 до 500 мкм [12]. По ре- зультатам экспериментального исследования затухания СВЧ-излучения частотой 9,4 ГГц в пылевой буре с видимостью V b ≈ 10 м и прово- димостью переносимого песка 2,634 + 0,734i [13], получено значение затухания 0,034 дБ/м, которое превышает более чем в 30 раз значе- ния, рассчитанные по традиционной теории рассеяния. В [14] предложена аналитическая формула для оценки рассеянного затухания А СВЧ-радиоизлучения с волновым числом k при распространении в пылевой буре с види- мостью Vb в предположении, что такое сильное затухание объясняется влиянием неоднородно- го пространственного распределения электри- ческого заряда с поверхностной плотностью q Рис. 2. Экспериментальные результаты измерения на- пряженности электрического поля на различной высоте над поверхностью при эоловой транспортировке песка и пыли [9] 0,1 1 10 100 250 Напряженность поля, кВ/м Электрические поля в песчаных бурях при возникновении молний 25 10 5 1 В ы со та н ад п ов ер хн ос ть ю , с м 24 ISSN 1028-821X. Radiofi z. Electron. 2019. Vol. 25, No. 1 Д.М. Бычков, В.К. Иванов, А.Я. Матвеев, В.Н. Цымбал, С.Е. Яцевич по поверхности песчинок относительно угла наблюдения  ( 0 ): 2 4 4 0 0 20 2 s s b s A k D V           2 0 0 90 2 s s b s D k V                 22 2 0 04 6 2 24 2 0 0 sin ( )7,5 , 9 1 cos s s s i b k D C E V            где sD – диаметр песчинки; 0 – проводимость воздуха; s – поверхностная проводимость пес- чинок;   – проводимость песчинок относи- тельно воздуха; C – суммарный электричес- кий заряд песчинки; s – плотность песчинки; E i – напряженность поля излучения. К сожале- нию, в приведенных работах рассматривается только затухание СВЧ-радиоизлучения, а эф- фект рассеяния игнорируется. Особенности рассеяния от плазменных об- разований исследовались в работе [15], где ре- зультаты экспериментов показали, что при об- лучении таких образований радиоизлучением с частотой, равной или превышающей собствен- ную частоту плазмы, она ведет себя как час- тично рассеивающая диэлектрическая среда с потерями (рис. 3). Подобным образом ведет себя при СВЧ-облучении переносимая ветром песчано-пылевая смесь (рис. 4, б), находяща- яся под воздействием сильного электрическо- го поля, что, по нашему мнению, подтвержда- ет предположение [1–3] о формировании иони- зованного слоя, окаймляющего песчаную рябь при эоловой транспортировке. 3. Влияние скорости приповерхностно- го ветра на интенсивность аномально узко- направленного обратного рассеяния радио- волн при эоловой транспортировке песка и пыли. Определение зависимости интенсив- ности аномально узконаправленного обратно- го рассеяния радиоволн при эоловом переносе песчано-пылевой смеси проводилось по архив- ным радиолокационным изображениям ИСЗ Envisat-1, предоставленным ESA для выпол- нения проекта ID: C1F.30193. Они были подо- браны при помощи онлайн-каталога EOLI-SA с учетом данных метеокарт о направлении и ско- рости приповерхностного ветра [5], откалибро- ваны по эффективной поверхности рассеяния (ЭПР), привязаны к карте и тематически об- работаны с помощью стандартных программ, открыто предоставляемых ESA для обработки изображений (NEST 4B-1.0, NEST 5.1). Для определения максимальных значений интенсивности рассеяния аналогично [1–3] строились графики изменений коэффициента Рис. 3. Экспериментальные зависимости [15]  0 плоского прямоугольного плазменного образования при облуче- нии радиоизлучением с частотой: кривая 1 – значительно ниже собственной частоты плазмы; кривая 2 – совпадаю- щей с собственной частотой плазмы; кривая 3 – превыша- ющей собственную частоту плазмы –90 –60 –30 0 30 60  20 0 –20 –40  0, дБ 1 2 3 Рис. 4. Фрагмент РСА изображения (а) участка пусты- ни Трарза Envisat-1 ASA_GM1_1P, 2012-02-01 (© ESA) и соответствующие ему графики (б) зависимости коэффи- циента  0 от угла локального облучения  вдоль сечений фрагментов 1–4 (кривая 5 – усредненная по данным кри- вых 1–4) аа 10 0 –10 –20 29 30 31 32 33 34   0, дБ б 1 2 3 4 5 ISSN 1028-821X. Радіофіз. та електрон. 2019. Т. 25, № 1 25 Космическое радиолокационное наблюдение воздествия приповерхностного ветра... обратного рассеяния  0 от угла локального об- лучения  вдоль сечений фрагментов наиболее однородных участков РЛИ поверхности, на ко- торых проявлялись эффекты аномально узкона- правленного обратного рассеяния радиоволн. Максимальные значения  0 наблюдались в ин- тервале углов падения радиоволн   31…32. На рис. 4, а приведен фрагмент РЛИ участ- ка пустыни Трарза Envisat-1 ASA_GM1_1P, 2012-02-01, на рис. 4, б – соответствующие ему графики изменений коэффициента обратного рассеяния  0 от угла локального облучения  вдоль сечений фрагментов 1–4. Сечения прове- дены через наиболее однородные участки по- верхности, на которых проявляются эффекты аномально узконаправленного обратного рас- сеяния радиоволн. Более плотным черным цве- том показаны усредненные зависимости  0(). На рис. 5 представлена зависимость мак- симальных значений удельных коэффициен- тов обратного рассеяния  0 РЛИ пустынной поверхности западных участков пустыни Са- хара (Эль-Джуф, Акшар и Трарза), на кото- рых проявлялись эффекты аномально узкона- правленного обратного рассеяния радиоволн (при радиолокационном облучении навстре- чу приповерхностному ветру) от усредненных (в пределах 1 м/с) значений скорости припо- верхностного ветра, приведенных к высоте 1 м над поверхностью. Отчетливо видно, что ин- тенсивность обратного рассеяния резко воз- растает при скоростях приповерхностного ве- тра 2 м/с и более. При больших скоростях ве- тра наблюдается устойчивая зависимость ин- тенсивности рассеяния от скорости ветра. При облучении песчаной поверхности вслед ветру проявлений аномально узконаправленного об- ратного рассеяния радиоволн не наблюдалось,  0 не превышала –23 дБ. Показанная на рис. 5 зависимость открывает возможность отработ- ки методик обнаружения и оценки параметров эоловой транспортировки песка и пыли по кос- мической радиолокационной информации. Выводы. В статье анализируются экспери- ментальные результаты многолетних (2004– 2012 гг.) исследований пустынных районов Эль-Джуф, Акшар и Трарза в Мавритании кос- мическим РСА Envisat-1, направленных на вы- явление особенностей воздействия приповерх- ностного ветра на аномально узконаправленное обратное рассеяние радиоволн, проявляющее- ся при радиолокационных исследованиях эоло- вых процессов транспортировки песка и пыли в пустынных районах. Данные наблюдений с вы- соким пространственным разрешением убеди- тельно свидетельствуют, что пространственное распределение максимальных значений интен- сивности обратного рассеяния радиоволн соот- ветствует пространственному распределению приповерхностного ветра. Интенсивность об- ратного рассеяния радиоволн (при радиолока- ционном облучении навстречу приповерхност- ному ветру) носит пороговый характер и резко возрастает при скоростях приповерхностного ветра 2 м/с и выше (приведенных к высоте 1 м над поверхностью). При больших скоростях ветра наблюдается устойчивая зависимость ин- тенсивности рассеяния от скорости ветра. При облучении песчаной поверхности вслед вет- ру проявлений аномально узконаправленного обратного рассеяния радиоволн не наблюда- лось. Полученные результаты открывают пер- спективы разработки методик обнаружения и оценки параметров эоловой транспортиров- ки песка и пыли в пустынных районах Земли по данным космического радиолокационного мониторинга. Работа выполнена в рамках проекта с ESA ID: C1F30193. 1 2 3 4 W, м /с Рис. 5. Зависимость значений удельных коэффициентов обратного рассеяния  0 РЛИ западных участков пустыни Сахара, на которых проявлялись эффекты аномально узко- направленного обратного рассеяния радиоволн 10 0 –10 –20  0, дБ 26 ISSN 1028-821X. Radiofi z. Electron. 2019. Vol. 25, No. 1 Д.М. Бычков, В.К. Иванов, А.Я. Матвеев, В.Н. Цымбал, С.Е. Яцевич БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Lancaster N. Aeolian features and processes. The Geological Society of America. 2009. P. 1–25. URL: https://www.nature. nps.gov/geology/monitoring/fi les/geomon-01.pdf 2. Ivanov V.K., Matveyev A.Ya., Tsymbal V.N., Yatsevich S.Ye. and Bychkov D.M. Radar Investigations of the Aeolian Sand and Dust Transporting Manifestations in Desert Areas. Telecommunications and Radio Engineering. 2015. Vol. 74, N 14. P. 1269–1283. 3. Ivanov V.K., Matveyev A.Ya., Tsymbal V.N., Yatsevich S.Ye. and Bychkov D.M. Radar identifi cation of desert regions as suppliers of dust in the atmosphere. Telecommunications and Radio Engineering. 2016. Vol. 75, N 10. P. 937–948. 4. Ivanov V.K., Matveyev A.Ya., Tsymbal V.N., Yatsevich S.Ye. and Bychkov D.M. Spaceborne radar identifi cation of desert regions as suppliers of dust into the atmosphere. Український журнал дистанційного зондування Землі. 2016. № 11. С. 39–47. 5. Archive data of the meteorological website. URL: http://www.wetter3.de/Archiv/index.html 6. Kok J.F., Renno N.O. Electrostatics in Wind-Blown Sand. Phys. Rev. Lett. 2008. Vol. 100, Iss. 1. P. 014501(4 p.). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.100.014501. 7. Stow C.D. Dust and sand storm electrifi cation. Weather. 1969. Vol. 24, Iss. 4. P. 134–137. DOI: https://doi.org/10.1002/j.1477– 8696.1969.tb03165.x. 8. Namikas S.L. Field measurement and numerical modelling of aeolian mass fl ux distributions on a sandy beach. Sedimentology. 2003. Vol. 50, Iss. 2. P. 303–326. DOI: https://doi.org/10.1046/j.1365-3091.2003.00556.x. 9. Kok J.F. Understanding wind-blown sand and the electrifi cation of granular systems. A dissertation submitted in partial ful- fi llment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy (Applied Physics) in The University of Michigan. 2009. URL: https://pdfs.semanticscholar.org/1ba8/e7195fcad058d4af665043989ac5d9f9cfea.pdf 10. Zheng X.J. Electrifi cation of wind-blown sand: Recent advances and key issues. Eur. Phys. J. E. 2013. Vol. 36, Iss. 12. 15 p. DOI: https://doi.org/10.1140/epje/i2013-13138-4. 11. Greeley R., Blumberg D.G., Williams S.H. Field measurements of the fl ux and speed of wind-blown sand. Sedimentology. 1996. Vol. 43, Iss. 1. P. 41–52. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1365-3091.1996.tb01458.x. 12. Haddad S., Salman M.J.H., Jha R.K. Eff ects of Dust Sandstorms on Some Aspects of Microwave Propagation. Proc. URSI Comm. F Symp. Louvain-la-Neuve, Belgium, ESA publication, 1983. SP-194. P. 153–161. 13. Фортов В.Е., Храпак А.Г., Храпак С.А., Молотков В.И., Петров О.Ф. Пылевая плазма. Успехи физических наук. 2004. Т. 174, вып. 5. С. 495–544. DOI: https://doi.org/10.3367/UFNr.0174.200405b.0495. 14. You-He Zhou, Qin Shu He, Xiao Jing Zheng. Attenuation of electromagnetic wave propagation in sandstorms incorporat- ing charged sand particles. Eur. Phys. J. E. 2005. Vol. 17, Iss. 2. P. 181–187. DOI: https://doi.org/10.1140/epje/i2004-10138-5. 15. Mohd Taufi k Jusoh Tajudin. Study and design of reconfi gurable antennas using plasma medium. Electronics. Université Rennes 1, 2014. English. URL: https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01060295/document. Стаття надійшла 10.04.2019 REFERENCES 1. Lancaster, N., 2009. Aeolian features and processes. The Geological Society of America, pp. 1–25. URL: https://www.nature. nps.gov/geology/monitoring/fi les/geomon-01.pdf 2. Ivanov, V.K., Matveyev, A.Ya., Tsymbal, V.N., Yatsevich, S.Ye., 2015. Radar Investigations of the Aeolian Sand and Dust Transporting Manifestations in Desert Areas. Telecommunications and Radio Engineering, 74(14), pp. 1269–1283. DOI: https://doi.org/10.1615/TelecomRadEng.v74.i14.40. 3. Ivanov, V.K., Matveyev, A.Ya., Tsymbal, V.N., Yatsevich, S.Ye. and Bychkov, D.M., 2016. Radar identifi cation of desert re- gions as suppliers of dust in the atmosphere. Telecommunications and Radio Engineering, 75(10), pp. 937–948. DOI: https:// doi.org/10.1615/TelecomRadEng.v75.i10.70. 4. Ivanov, V.K., Matveyev, A.Ya., Tsymbal, V.N., Yatsevich, S.Ye. and Bychkov, D.M., 2016. Spaceborne radar identifi cation of desert regions as suppliers of dust into the atmosphere. Ukrainian journal of remote sensing, 11, pp. 39–47. 5. Archiv-Version des Animationstools. URL: http://www.wetter3.de/Archiv/index.html. 6. Kok, J.F., Renno, N.O., 2008. Electrostatics in Wind-Blown Sand. Phys. Rev. Lett., 100(1), pp. 014501(4 p.). DOI: https:// doi.org/10.1103/PhysRevLett.100.014501. 7. Stow, C.D., 1969. Dust and sand storm electrifi cation. Weather, 24(4), pp. 134–137. DOI: https://doi.org/10.1002/j.1477– 8696.1969.tb03165.x. 8. Namikas, S.L., 2003. Field measurement and numerical modelling of aeolian mass fl ux distributions on a sandy beach. Sedimentology, 50(2), pp. 303–326. DOI: https://doi.org/10.1046/j.1365-3091.2003.00556.x. 9. Kok, J.F., 2009. Understanding wind-blown sand and the electrifi cation of granular systems. A dissertation submitted in par- tial fulfi llment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy (Applied Physics) in The University of Michigan. [pdf]. Available at: https://pdfs.semanticscholar.org/1ba8/e7195fcad058d4af665043989ac5d9f9cfea.pdf 10. Zheng, X.J., 2013. Electrifi cation of wind-blown sand: Recent advances and key issues. Eur. Phys. J. E, 36(12), 15 p. DOI: https://doi.org/10.1140/epje/i2013-13138-4. 11. Greeley, R., Blumberg, D.G., Williams, S.H., 1996. Field measurements of the fl ux and speed of wind-blown sand. Sedimentology, 43(1), pp. 41–52. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1365-3091.1996.tb01458.x. 12. Fortov, V.E., Khrapak, A.G., Khrapak, S.A., Molotkov, V.I., Petrov, O.F., 2004. Dusty plasmas. Phys. Usp., 47(5), pp. 447– 492. DOI: https://doi.org/10.1070/PU2004v047n05ABEH001689. ISSN 1028-821X. Радіофіз. та електрон. 2019. Т. 25, № 1 27 Космическое радиолокационное наблюдение воздествия приповерхностного ветра... 13. Haddad, S., Salman, M.J.H., Jha, R.K., 1983. Eff ects of Dust Sandstorms on Some Aspects of Microwave Propagation. Proc. URSI Comm. F Symp., Louvain-la-Neuve, Belgium, ESA Publ., SP-194, pp. 153–161. 14. You-He Zhou, Qin Shu He, Xiao Jing Zheng, 2005. Attenuation of electromagnetic wave propagation in sandstorms incor- porating charged sand particles. Eur. Phys. J. E, 17(2), pp. 181–187. DOI: https://doi.org/10.1140/epje/i2004-10138-5. 15. Mohd Taufi k Jusoh Tajudin, 2014. Study and design of reconfi gurable antennas using plasma medium. Electronics. Université Rennes 1, 2014. English. URL: https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01060295/document. Received 10.04.2019 D.M. Bychkov, V.K. Ivanov, A.Ya. Matveev, V.N. Tsymbal, S.E. Yatsevich O.Ya. Usikov IRE of NASU 12, Acad. Proskura St., Kharkiv, 61085, Ukraine SPACE-BORNE RADAR OBSERVATION OF NEAR-SURFACE WIND EFFECT ON ANOMALOUSLY HIGHLY-DIRECTIONAL BACKSCATTERING OF RADIO WAVES FROM AEOLIAN PROCESSES OF SAND AND DUST TRANSPORTING IN DESERT REGIONS Subject and Purpose. The purpose of this work is to study the eff ect of wind on the anomalous scattering of radio waves during aeolian processes of sand and dust transporting. Мethods and Methodology. The article analyzes the spatial variations of the near-surface wind and their eff ect on the char- acteristics of anomalously narrowly directed radio wave backscattering according to the long-term studies of desert regions of Al-Jouf, Akshar and Trarza in Mauritania by Envisat-1 satellite SAR. Results. Analysis of SAR data indicates that intensity of radio wave scattering on the leeward slopes of sand ridges is more than 12...15 dB higher than the one from the slopes located in the “wind shadow” zone, which indicates the direct infl uence of the surface wind on the back scattering of radio waves during aeolian sand and dust transportation. The dependences of changes in the backscattering coeffi cient  0 on the angle of local irradiation  along sections of fragments of homogeneous sections of the surface radar images are obtained. Conclusion. SAR data indicate that the spatial distribution of the maximum intensity values of anomalously narrowly direct- ed backscattering of radio waves corresponds to the spatial distribution of the near-surface wind. The intensity of backscattering of radio waves, starting at a speed of 2 m/s and higher, steadily depends on the wind speed. Key words: radar observation, anomalously narrowly directed backscattering of radio waves, aeolian transport of sand and dust, near-surface wind. Д.М. Бичков, В.К. Іванов, О.Я. Матвєєв, В.М. Цимбал, С.Є. Яцевич Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України 12, вул. Акад. Проскури, Харків, 61085, Україна КОСМІЧНЕ РАДІОЛОКАЦІЙНЕ СПОСТЕРЕЖЕННЯ ВПЛИВУ ПРИПОВЕРХНЕВОГО ВІТРУ НА АНОМАЛЬНО ВУЗЬКОСПРЯМОВАНЕ РОЗСІЮВАННЯ РАДІОХВИЛЬ ПРИ ЕОЛОВОМУ ТРАНСПОРТУВАННІ ПІСКУ ТА ПИЛУ В ПУСТЕЛЬНИХ ОБЛАСТЯХ Предмет і мета роботи. Метою роботи є дослідження впливу вітру на аномальне розсіювання радіохвиль при еолових процесах транспортування піску і пилу. Методи і методологія роботи. У статті аналізуються просторові варіації приповерхневого вітру і їх вплив на харак- теристики аномально вузькоспрямованого зворотного розсіювання радіохвиль за даними багаторічних досліджень пус- тельних областей Ель-Джуф, Акшар і Трарза в Мавританії радіолокатора із синтезованою апертурою (РСА) штучного супутника Землі (ШСЗ) Envisat-1. Результати роботи. Аналіз даних РСА свідчить, що інтенсивність розсіювання радіохвиль на підвітряних схилах піщаних гряд більш ніж на 12…15 дБ вища, ніж від схилів, які перебувають у зоні «вітрової тіні». Це свідчить про безпо- середній вплив приповерхневого вітру на зворотне розсіювання радіохвиль при еоловому транспортуванні піску і пилу. Отримано залежності змін коефіцієнта зворотного розсіювання  0 від кута локального опромінення  уздовж перетинів фрагментів однорідних ділянок радіолокаційних зображень поверхні. Висновок. Дані РСА свідчать, що просторовий розподіл максимальних значень інтенсивності аномально вузькоспря- мованого зворотного розсіювання радіохвиль відповідає просторовому розподілу приповерхневого вітру. Інтенсивність зворотного розсіювання радіохвиль, починаючи зі швидкості 2 м/с і вище, стійко залежить від швидкості вітру. Ключові слова: радіолокаційне спостереження, аномально вузькоспрямоване зворотне розсіювання радіохвиль, еолове перенесення піску і пилу, приповерхневий вітер.

Institution

Similar Items