Неконтактные методы измерений в океанологии. Учебное пособие

Рассматриваются методы косвенных океанологических измерений, в основе которых лежат измерения электромагнитных и акустических сигналов, содержащих информацию о характеристиках океана, а также описание технических средств, используемых вне контактных методов.

Пособие рассчитано на студентов и аспирантов океанологических специальностей.
Methods of indirect oceanographic measurements based on measurements of electromagnetic and acoustic signals containing information on characteristics of the ocean are considered. The technical devices used outside contact methods are described.

The manual is designed for undergraduates and PhD students of oceanographic specialities.

Содержание

ПРЕДИСЛОВИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В МОРЕ И АТМОСФЕРЕ
1.1. Основные характеристики электромагнитного излучения
1.2. Электромагнитные характеристики моря и атмосферы

2. ОПТИЧЕСКИЕ ПАССИВНЫЕ МЕТОДЫ
2.1. Формирование восходящего оптического излучения
2.1.1. Диэлектрические характеристики моря и атмосферы в оптическом диапазоне излучения
2.1.2. Структура восходящего оптического излучения
2.1.3. Влияние атмосферы на оптическое излучение моря
2.2. Фотографические аппараты
2.3. Телевизионные системы
2.3.1. Общие характеристики телевизионных систем
2.3.2. Приборы с зарядовой связью
2.3.3. Передающие ТВ трубки мгновенного действия
2.3.4. Передающие ТВ трубки с накоплением зарядов
2.4. Спектрометры
2.5. Применение оптических пассивных методов
2.5.1. Определение элементов волн с помощью аэрофотосъемки
2.5.2. Определение углов наклона волн по аэрофотоснимкам зоны блика
2.5.3. Стереофотосъемка волнения
2.5.4. Определение характеристик ледяного покрова с помощью аэрофотосъемки
2.5.5. Применение космических, телевизионных и фотографических съемков ледяного покрова
2.5.6. Измерение глубины моря на мелководье с помощью аэрофотосъемки
2.5.7. Измерение спектральных оптических характеристик моря

3. ОПТИЧЕСКИЕ АКТИВНЫЕ МЕТОДЫ
3.1. Формирование оптического эхо-сигнала
3.2. Устройство лидаров
3.3. Применение оптических активных методов
3.3.1. Применение лазерного зондирования для исследования характеристик морского волнения
3.3.2. Съемка профилей поверхности ледяного покрова
3.3.3. Лазерная съемка распределения глубины морского дна
3.3.4. Измерение вертикального распределения термодинамических свойств морской воды
3.3.5. Измерение вертикального распределения коэффициента ослабления и концентрации светорассеивающих частиц в море
3.3.6. Измерение вертикального распределения температуры воды в верхнем слое моря

4. ИНФРАКРАСНЫЕ ПАССИВНЫЕ МЕТОДЫ
4.1. Формирование восходящего инфракрасного излучения
4.1.1. Диэлектрические характеристик моря и атмосферы в инфракрасном диапазоне излучения
4.1.2. Структура восходящего ИК излучения
4.1.3. Влияние атмосферы на восходящее ИК излучение
4.2. ИК радиометры
4.3. Применение пассивных ИК методов
4.3.1. Съемка температуры поверхности моря
4 3.2. Съемка характеристик ледяного покрова

5. МИКРОВОЛНОВЫЕ ПАССИВНЫЕ МЕТОДЫ
5.1. Формирование восходящего микроволнового излучения
5.1.1. Диэлектрические характеристики моря и атмосферы в микроволновом диапазоне излучения
5.1.2. Структура восходящего микроволнового излучения
5.1.3. Влияние атмосферы на восходящее микроволновое излучение
5.2. Микроволновые радиометры
5.3. Применение микроволновых пассивных методов
5.3.1. Съемка температуры морской поверхности
5.3.2. Съемка характеристик ледяного покрова

6. МИКРОВОЛНОВЫЕ АКТИВНЫЕ МЕТОДЫ
6.1. Формирование микроволнового эхо-сигнала
6.1.1. Особенности отражения микроволнового излучения морской поверхностью
6.1.2. Структура микроволнового эхо-сигнала
6.2. Радиолокаторы
6.2.1. Альтиметры
6.2.2. Радиолокаторы кругового обзора
6.2.3. Радиолокаторы бокового обзора
6.2.4. Радиолокаторы с синтезированной апертурой
6.2.5. Радиолокационные скаттерометры
6.3. Применение активных микроволновых методов
6.3.1. Измерение характеристик ледяного покрова с помощью РЛ БО
6.3.2. Измерение толщины ледяного покрова с помощью микроволновых альтиметров

7. АКУСТИЧЕСКИЕ АКТИВНЫЕ МЕТОДЫ
7.1. Формирование акустического эхо-сигнала
7.1.1. Основные характеристики распространения акустических сигналов в море
7.1.2. Особенности формирования акустических эхо-сигналов в море
7.2. Гидролокаторы
7.2.1. Сонары
7.2.2. Многолучевые гидролокаторы
7.2.3. Гидролокаторы кругового обзора
7.2.4. Гидролокаторы бокового обзора
7.3. Применение активных акустических методов
7.3.1. Съемка формы нижней границы ледяного покрова
7.3.2. Измерение изменения толщины ледяного покрова
7.3.3. Съемка рельефа и определение состава морского дна с помощью многолучевого гидролокатора
7.3.4. Съемка рельефа дна с помощью ГЛ БО
7.3.5. Измерение высоты волн с помощью сонара
Рекомендуемая литература
CONTENTS
FOREWORD
INTRODUCTION
1. THE BASIC FEATURES OF PROPAGATIONOF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN THE SEA AND THE ATMOSPHERE
1.1. characteristics of electromagnetic radiation
1.2. Electromagnetic characteristics of the sea and atmosphere

2. OPTICAL PASSIVE METHODS
2.1. Formation of ascending optical irradiation
2.1.1. Dielectric characteristics of the sea and an atmosphere in the optical radiation range
2.1.2. Structure of ascending optical radiation
2.1.3. Effect of the atmosphere on optical radiation of the sea
2.2.. Photographic cameras
2.3. Television systems
2.3.1. General characteristics of television systems
2.3.2. Devices with charge communications
2.3.3. Transmitting TV instant tubes
2.3.4. Transmitting TV tubes with accumulation of charges
2.4. Spectrometers
2.5. Application of optical passive methods
2.5.1. Definition of elements of waves with the help of air photography
2.5.2. Definition of wave angles based on aerial photographs of a flare spot band
2.5.3. Stereophotographing of heaving
2.5.4. Definition of characteristics of ice cover with the help of air photography
2.5.5. Application of space, television and photographic images of ice cover
2.5.6. Sounding of the sea in shallow waters with the help of air photography
2.5.7. Measurement of spectral optical characteristics of the sea

3. OPTICAL ACTIVE METHODS
3.1. Formation of an optical echo signal
3.2. Design of lidars
3.3. Application of optical active methods
3.3.1 Application of laser sounding for examination of characteristics of marine heaving
3.3.2. Imaging of surface contours of ice cover
3.3.3. Laser imaging of distribution of sea bottom depth
3.3.4. Measurement of vertical distribution of seawater thermodynamic properties
3.3.5. Measurement of vertical distribution of the attenuation factor and concentration of light-scattering particles in the sea
3.3.6. Measurement of vertical distribution of water temperature in the upper sea layer

4. INFRA-RED PASSIVE METHODS
4.1. Formation of ascending infrared radiation
4.1.1. Dielectric characteristics of the sea and atmosphere in the infra-red radiation band
4.1.2. Structure of ascending IR radiation
4.1.3. Effect of the atmosphere on the ascending IR irradiation
4.2. IR radiometers
4.3. Application of passive IR methods
4.3.1. Imaging of sea-surface temperature
4.3.2. Imaging of characteristics of ice cover

5. MICROWAVE PASSIVE METHODS
5.1. Forming ascending microwave irradiation
5.1.1. Dielectric characteristics of the se and atmosphere in the microwave radiation band
5.1.2. Structure of ascending microwave radiation
5.1.3. Effect of the atmosphere on ascending microwave radiation
5.2. Microwave radiometers
5.3. Application of microwave passive methods
5.3.1. Imaging of temperature of sea surface
5.3.2. Imaging of characteristics of ice cover

6. MICROWAVE ACTIVE METHODS
6.1. Formation of a microwave echo signal
6.1.1. Features of microwave radiation reflection by sea surface
6.1.2. Application of active microwave methods Structure of a microwave echo signal
6.2. Radars
6.3. Application of active microwave methods
6.3.1. Application of active microwave method Measurement of ice cover characteristics with the help of side-looking radars
6.3.2. Application of active microwave methods Gauging the thickness of ice cover with the help of microwave altimeters

7. ULTRASONIC ACTIVE METHODS
7.1. Formation of ultrasonic echo signals
7.1.1. General characteristics of propagation
of acoustic signals in the sea
7.1.2. Features of formation of ultrasonic echo signals in the sea
7.2. Acoustic underwater echo sounders
7.2.1. Sonars
7.2.2. Multi-beam sonars
7.2.3. Azimuth search sonars
7.2.4. Sidelooking sonars
7.3. Application of active ultrasonic methods
7.3.1. Imaging of the form of the lower boundary of ice cover
7.3.2. Measurement of variations in ice cover thickness
7.3.3.. Imaging of the relief and determination of sea bottom composition with the help of multi-beam sonars
7.3.4. Imaging of bottom configuration with the help
of side-looking radars
7.3.5. Measurement of wave height with the help of the sonar2
Recommended literature