УДК 535.36, 621.396.11

Особенности рассеяния микроволнового излучения в сухом пушистом снеге

 

В. А. Голунов, С. В. Маречек, Г. И. Хохлов

Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, 141190, Московская область, г. Фрязино, пл. академика Введенского, д.1

 

Статья поступила в редакцию 30 мая 2018 г.

 

Аннотация. На частотах 22,2; 37,5: 60 и 94ГГц измерены зависимости полных коэффициентов отражения и пропускания слоя сухого пушистого и мелкозернистого снега от толщины слоя. Экспериментальные зависимости полных коэффициентов отражения и пропускания от толщины слоя аппроксимированы соотношениями двухпотоковой теории Кубелки-Мунка. Выполнен анализ частотной зависимости коэффициента обратного рассеяния диффузной интенсивности. Установлено, что сильное влияние на интенсивность обратного рассеяния могут оказывать кластеры частиц льда, составляющих снежинки. Влияние кластеров проявляется через аномальные частотные зависимости полного коэффициента отражения полубесконечного слоя снега и коэффициента обратного рассеяния.

Ключевые слова: сухой снежный покров, тепловое излучение, микроволны, обратное рассеяние, частотная зависимость, кластеры.

Abstract. Dependences of reflectivity and transmissivity of the fluffy and fine-grained snow layer on the layer thickness were measured at frequencies of 22.2; 37.5: 60 and 94 GHz. The measurements were performed under indoor conditions using artificial "cold" illumination of the investigated snow specimens. The snow specimens were loaded into cylindrical metal containers with a diameter of 0.2 m and a length of up to 1 m. Two structures of fluffy snow with average values of a bulk density of 0.2 ... 0.3, one fine-grained structure and one structure of medium-grained snow were investigated. The experimental dependences of the reflectivity and transmissivity on the layer thickness were approximated by the Kubelka-Munch equations. The frequency dependence of the Kubelka-Munch scattering coefficient is analyzed. It has been established that clusters of ice particles that make up snowflakes can strongly influence on the intensity of scattering. The effect of clusters is appeared as the anomalous frequency dependences of the reflectivity of a semi-infinite snow layer and the Kubelka-Munch scattering coefficient. The anomalous effect is that, firstly, the reflectivity of the semi-infinite layer of fluffy snow at a frequency of 22.5 GHz is higher than at 37.5 and 60 GHz, and secondly, the exponent of the frequency dependence of the Kubelka-Munch scattering coefficient is higher the higher the frequency of radiation. In the case of Rayleigh scattering, the exponent of the frequency dependence is known to be 4, whereas in the case of the fluffy snow it does not exceed a value of 3 even in the 60 to 94 GHz range.

Key words: dry snow cover, thermal emission, microwaves, backscattering, frequency dependence, clusters.

 

Для цитирования:

В. А. Голунов, С. В. Маречек, Г. И. Хохлов. Особенности рассеяния микроволнового излучения в сухом пушистом снеге. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2018. № 6. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/jun18/2/text.pdf

DOI 10.30898/1684-1719.2018.6.2