Микроволновая излучательная способность открытой почвы определяется шероховатостью ее поверхности и влагосодержанием. Диэлектрическая постоянная воды в микроволновой области гораздо выше диэлектрической постоянной почвы (обычно 3), так что повышение влагосодержания приведет к увеличению отражательной способности, а следовательно, и к снижению излучательной способности. Типичные значения излучательной способности для поверхностей почвы находятся в диапазоне от 0,5 до 0,95.
Эффект объемного рассеяния почвы пренебрежимо мал, если она очень сухая. Однако эти эффекты преобладают при определении свойств излучательной способности более открытых структур, таких, например, как сухие снежные массы и растительные покровы. В таких случаях излучательная способность почвы описывается выражением:
для оптически толстой среды, в которой множественное рассеяние мало. Растительный покров обладает излучательной способностью в микроволновой области в диапазоне от 0,85 до 0,99. Глубокая сухая снежная масса имеет излучательную способность порядка 0,6. Если оптическая толщина среды невелика, то результаты измеряемой излучательной способности будут включать в себя излучение, исходящее от поверхности нижнего слоя, например от поверхности почвы под растительным покровом. У сухой снежной массы оптическая толщина при нормальном угле падения пропорциональна общей массе льда, приходящейся на единицу площади, и поэтому данный эффект можно использовать для оценки объема снежной массы. Если снег влажный, то эффект объемного рассеяния незначителен и излучательная способность гораздо выше, обычно 0,95.
3.5.4. Коэффициенты обратного рассеяния в микроволновой области
С практической точки зрения представить характерные данные для микроволнового обратного рассеяния «типичных» материалов так же трудно, как и для излучательной способности. И здесь имеется очень большое количество различных комбинаций измеряемых параметров (частота, поляризация и угол падения) и так же приходится учитывать разнообразие физических свойств материалов. Представим все же в качестве примера рис. 3.27 (построенный в основном по данным Long, 1983), который иллюстрирует угловую зависимость коэффициента обратного рассеяния _____________ нескольких характерных материалов в частотной полосе Х(см. рис. 2.1). Более подробное обсуждение вопроса можно найти в работе Ulaby и др. (1982, т. 2).
Обратное рассеяние от бетонного шоссе почти целиком обусловлено поверхностным рассеянием, а низкие значения а" при углах падения, далеких от нормали, соответствуют гладкой поверхности, как и должно быть. Поверхностное рассеяние преобладает также при отражении от мокрого снежного покрова, от водной поверхности (при этом сказывается влияние скорости ветра на ее неровности) и от городских застроек. То, что обратное рассеяние зависит от силы ветра над водной поверхностью, означает, что имеется возможность определять скорость ветра над морем из результатов измерений обратного рассеяния (очевидно, следует ограничивать при этом угол падения величиной 10°, при которой чувствительность становится очень низкой). Имеется также небольшая зависимость от направления ветра (кривые на рис. 3.27, в соответствуют направлению излучения радара вдоль направления ветра), что можно использовать для получения значений скорости ветра. Свойства микроволнового обратного рассеяния поверхностью океана будут рассмотрены в п. 9.4.1.
Обратное рассеяние от городских площадей сильно не зависит от угла падения; оно возникает в основном при наличии большого количества плоских поверхностей, ориентированных одна к другой под прямыми углами. На рис. 3.28 показан один из механизмов его возникновения. Если две отражающие плоскости расположены перпендикулярно друг к другу (например, одна плоскость может быть стеной здания, а другая поверхностью дороги), то излучение, падающее в районе стыка этих плоскостей по любому направлению (но в плоскости, содержащей нормали к этим двум поверхностям), отразившись от них, пойдет обратно направлению падения. Вообще говоря, если три плоскости встречаются под прямыми углами, то излучение с любого направления, падающее на область стыка между ними, будет отражено обратно направлению падения. Таким образом, область, в которой содержится большое количество таких «внутренних углов», приведет к сильному спекулярному рассеянию от большинства направлений падения.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.