Detection of breaking sea waves by high resolution radar IKI-2M

• Autorzy: Kravtsov Yu. , Raev M. D. , Skvortsov E. I.

Warianty tytułu

PL

Wykrywanie zjawiska załamania się fal za pomocą radaru wysokiej rozdzielczości IKI-2M

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Two polarization mobile X-band radar IKI-2M, developed by Space Research Institute, Russ. Acad. Sci., has sufficiently high resolution of order 5–7 m both in distance and in azimuthally direction and is able to study sufficiently small details of the sea surface. This paper outlines the results of the sea surface observations, performed in 2008 in Gelendzhik, the Black Sea, at low grazing angles. Using radar images of the sea surface, presented in “time-distance” format, two kinds of wave breaking were observed: traditional “macrobreakings”, answering to long gravity waves, and “micro-breakings”, which correspond to small-scale breaking waves of meso-scale (decimeter) range, which never were registered by radar so far. These two kinds of wave-breakings differ by their intensities, velocities of movement, life-times and polarization characteristic. “Macro-breakings” are produced by long gravity waves with velocities, exceeding 5–8 m/s. They demonstrate rather long life-times about 10–20 s and sufficiently high radar cross-section up to 5–10 m2. In distinction to the “macro-breakings”, the “micro-breakings” are generated by slow meso-waves with velocities about 0.5–2.5 m/s. They do not produce the foam, have short life-time about 2–3 s and sometimes demonstrate very high radar cross-section up to several m2. Both types of breaking waves may produce significant clatter for marine radar and should be taken into account in solution of problems, connected with the safety of navigation and shipping.

PL

Przenośny radar IKI-2M z podwójną polaryzacją, opracowany przez Instytut Badań Kosmicznych Russ. Acad. Sci., posiada rozdzielczość rzędu 5–7 m zarówno w odległości, jak i w kierunku azymutalnym, by być w stanie przebadać szczegóły powierzchni morza. W artykule przedstawiono wyniki obserwacji powierzchni morza, przeprowadzone w 2008 roku w Gelendzhik na Morzu Czarnym, przy niskich kątach padania. Przy użyciu obrazów radarowych powierzchni morza, przedstawionych w formacie czas – odległość, zaobserwowano dwa rodzaje załamań fal: tradycyjne „makrozałamujące się”, odpowiadające falom długim grawitacyjnym oraz „mikrozałamujące się”, które odpowiadają małym załamującym się mezofalom (decymetrowe), które nie zostały nigdy zarejestrowane przez radar. Te dwa rodzaje załamujących się fal różnią się intensywnością, prędkościami ruchu, czasem trwania oraz charakterystyką polaryzacji. Fale „makrozałamujące się” są tworzone przez długie fale grawitacyjne, uzyskują prędkość powyżej 5–8 m/s. Charakteryzują się raczej długim czasem trwania, ok. 10–20 sekund oraz wystarczająco wysokim przekrojem radarowym do 5–10 m2. W odróżnieniu do fal „makrozałamujących się”, fale „mikrozałamujące się” są tworzone przez małe mezofale o prędkości ok. 0,5–2,5 m/s. Nie tworzą one piany, charakteryzują się krótkim czasem trwania ok. 2–3 sekund i wykazują bardzo wysoki przekrój radarowy, do kilku m2. Oba typy załamujących się fal mogą tworzyć znaczące szumy na ekranach radarów morskich i powinny zostać wzięte pod uwagę w rozwiązywaniu problemów dotyczących bezpieczeństwa nawigacji i żeglugi.

Słowa kluczowe

EN

sea radars; breaking waves

PL

radary morskie; fale załamujące się

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Akademii Morskiej w Szczecinie
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe / Akademia Morska w Szczecinie
• Rocznik: 2009
• Tom: nr 18 (90)
• Strony: 83--88
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Kravtsov Yu.

autor

Raev M. D.

autor

Skvortsov E. I.

• Institute of Mathematics Physics and Chemistry, Maritime University of Szczecin, Poland

Bibliografia

• 1. BULATOV M.G., RAEV M.D., SKVORTSOV E.I.: Radar observations of the nonlinear wave processes in the coastal zone. The Third All-Russia Open Conference “Modern problems of the remote sensing of the Earth from the space. Moscow, the Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences, 14–17 November 2005, Proceedings, 50–55.
• 2. BULATOV M.G., RAEV M.D., SKVORTSOV E.I.: Study of nonlinear waves on the basis of the spatial-frequency spectra of the radar images of the sea surface. The Earth Studies from the Space. 2006. №2, 64–70.
• 3. BULATOV M.G., RAEV M.D., SKVORTSOV E.I.: Return waves on the sea surface. Physics of Wave Phenomena (Allerton Press, Inc.), 2008,16 (1), 70–75.
• 4. KRAVTSOV YU.A., MITYAGINA M.I., CHURYUMOV A.N.: Non-resonant mechanism of electromagnetic waves scattering by sea surface: scattering by the steep sharpened waves, Radio Phys. Quant. Electron., 1999, 42 (3), 216– 228.
• 5. KRAVTSOV YU.A., MITYAGINA M.I., CHURYUMOV A.N.: Electromagnetic waves backscattering by meso-scale breaking waves on the sea surface, Bull. Russ. Acad. Sci., Ser. Physics, 1999, 63 (12), 1859–1865.
• 6. CHURYUMOV A.N., KRAVTSOV YU.A.: Microwave backscatter from mesoscale breaking waves on the sea surface, Waves in. Random Media, 2000, 10 (1), 1–15.
• 7. CHURYUMOV A.N., KRAVTSOV YU.A., LAVROVA O.YU., LITOVCHENKO K.TS., MITYAGINA M.I., SABININ K.D.: Signatures of resonant and non-resonant scattering mechanisms on radar images of the internal waves. Int. J. Remote Sens. 2002, 23 (20), 4341–4355.
• 8. BULATOV M.G., KRAVTSOV YU.A., LAVROVA O.YU., LITOVCHENKO K.TS., MITIAGINA M.I., RAEV M.D., SABININ K.D., TROKHIMOVSKII YU.G., CHURIUMOV A.N., SHUGAN I.V.: Physical mechanisms of aerospace radar imaging of the ocean, Physics-Uspekhi, 2003, 46 (1), 63–79.
• 9. KRAVTSOV YU.A., ZHU NING YAN: Multiple diffractions of electromagnetic waves by a wedge of concave shape. Wave Motion, 2006, 43, 206–221.