Радиолокационный мониторинг проявлений эоловой транспортировки песка и пыли в пустынных районах / Radar monitoring of aeolian sand and dust transporting manifestations in desert areas

Иванов В. К. / Ivanov, V. K.
Институт радиофизики и электроники НАН Украины / RUS Институт радиофизики и электроники НАН Украины
Матвеев А. Я. / Matveev, A. Ya.
Институт радиофизики и электроники НАН Украины / RUS Институт радиофизики и электроники НАН Украины
Цымбал В. Н. / Tsymbal, V. N.
Институт радиофизики и электроники НАН Украины / RUS Институт радиофизики и электроники НАН Украины
Яцевич С. Е. / Yatsevich, S. E.
Институт радиофизики и электроники НАН Украины / RUS Институт радиофизики и электроники НАН Украины
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1501-063077

Иванов В. К., Матвеев А. Я., Цымбал В. Н., Яцевич С. Е. Радиолокационный мониторинг проявлений эоловой транспортировки песка и пыли в пустынных районах // Физические основы приборостроения. 2015. Т. 4. № 1(14). С. 63–77.
Ivanov, V. K., Matveev, A. Ya., Tsymbal, V. N., Yatsevich, S. E. Radar monitoring of aeolian sand and dust transporting manifestations in desert areas // Physical Bases of Instrumentation. 2015. Vol. 4. No. 1(14). P. 63–77.

Аннотация: Представлены результаты анализа радиолокационных наблюдений пустынь Мавритании с помощью РБО ИСЗ «Космос-1500», «Сич-1» ( см), SAR ERS-1, ERS-2 и Envisat-1 ( см) за период 1983-2011 гг. Обнаружено проявление эффектов аномально узконаправленного обратного рассеяния радиоволн в диапазонах локальных углов облучения поверхности (для РБО ИСЗ «Космос-1500» и «Сич-1») и (для ASAR Envisat-1). Проявление узконаправленного обратного рассеяния радиоволн регулярно наблюдается на участках покрытых глубоким песком при направлении облучения поверхности навстречу генеральному направлению приповерхностного ветра, и не наблюдается при облучении по ветру. Обнаруженное явление позволяет выявлять районы поднятия пыли в атмосферу при радиолокационном ДЗЗ. Предложено объяснение механизма возникновения эффекта аномально узконаправленного обратного рассеяния радиоволн за счет их взаимодействия с согласованно ориентированными ионизированными слоями, окаймляющими структуры песчаной ряби в процессе формирования ее при эоловом переносе песчано-пылевой смеси. Ионизация вызывается сильным неоднородным электрическим полем, возникающим при эоловом переносе.

Abstract: The article presents the results of the analysis of the Mauritania deserts radar observations. Images obtained by using “Kosmos-1500” and “Sich-1” satellites SLRs ( cm), ERS-1, ERS-2 and Envisat-1 SARs ( cm) for the period 1983-2011 years. Discovered manifestation of the anomaly highly directional radio waves backscattering effects in the incidence angle range (for “Kosmos-1500” and “Sich-1” SLRs images) and (for ASAR Envisat-1 images). Manifestation of highly directional radio waves backscattering effects occurs regularly in areas covered with deep sand and radar surface irradiation direction towards the near-surface wind general direction, and never observed upon irradiation downwind. This phenomenon makes it possible to identify areas providing lifting dust into the atmosphere by radar remote sensing regardless of light and clouds conditions. An explanation of the mechanism of the highly directional radio waves backscattering effects, which occurs due to their interaction with consistently oriented ionized air layers bordering sand ripples structure in the process of its formation in sand-dust transportation. Ionization caused by strong inhomogeneous electric field arising in the aeolian transport process.

Ключевые слова: узконаправленное обратное рассеяние радиоволн, эоловый перенос песка и пыли, песчаная рябь, ионизация, электрическое поле, radar sensing, highly directional radio wave backscatter, aeolian transport of sand and dust, sand ripples, ionization, узконаправленное обратное рассеяние радиоволн

Литература / References
  1. Schmidt, D. S., Schmidt, R. A., and Dent, J. D. Electrostatic Force on Saltating Sand // Journal of Geophysical Research. 1998. Vol. 103. D8. P. 8997-9001.
  2. Ozer, P. Dust in the Wind and Public Health: Example From Mauritania // International Conference Desertification, Migration, Health, Remidiation and Local Governance. Royal Academy for Overseas Sciences United Nations Brussels. 2006. P. 55-74.
  3. Herrmann L., Stahr K., Jahn R. The Importance of Source Region Identification and Their Properties for Soil-Derived Dust: the Case of Harmattan Dust Sources for Eastern West Africa // Contributions to Atmospheric Physics. 1999. 72. P. 141-150.
  4. Konyukhov, S. N., Dranovsky, V. I., and Tsymbal, V. N. Radar Techniques and Facilities for on-Line Remote Sensing of the Earth From Aerospace Carriers. Kharkov (Ukraine): Publishing House Sheynina O. V., 2010. 428 p.: [сайт]. URL: «http://www.studmed.ru/priborostroenie-radio-i-svyaz/radiolokaciya/?page=2&sort=type»
  5. Wetter: [сайт]. URL: «http://www.wetter3.de/archiv/index.html»
  6. Duran, O., Claudin, P., and Andreotti, B. On Aeolian Transport: Grain-Scale Interactions, Dynamical Mechanisms and Scaling Laws // Aeolian Research. 2011. Vol. 3. P. 243-270.
  7. Великанов М. А. Гидрология суши / Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 310 с.
  8. Kok Jasper, F, Parteli Eric, J R, Michaels Timothy, I and Karam Diana, B. The Physics of Wind-Blown Sand and Dust // Reports on Progress in Physics. 2012. Vol. 75. P. 106901.
  9. Kok Jasper, F., Renno Nilton, O. Electrostatics in Wind-Blown Sand // Physical Review Letters. 2008. Vol. 100. P. 014501.
  10. Stow, C. D. Dust and Sand Storm Electrification // Weather. 1969. Vol. 24. Issue 4. P. 134-137.
  11. Namikas, S. L. Field Measurement and Numerical Modeling of Aeolian Mass-Flux Distributions on a Sandy Beach // Sedimentology. 2003. Vol. 50. P. 303-326.
  12. Greeley, R., Blumberg, D. G., and Williams, S. H. Field Measurements of the Flux and Speed of Wind-Blown Sand // Sedimentology. 1996. V0l. 43. P. 41-52.
  13. Пылевые бури: [сайт]. URL: «http://cyclowiki.org/wiki/Пыльная_буря»
  14. Xiao-Jing Zheng. Electrification of Wind-Blown Sand: Recent Advances and Key Issues // Eur. Phys. J. E. 2013. Vol. 36. P. 138.
  15. Имянитов И. М. Атмосферное электричество. Физическая энциклопедия. М.: Сов. энциклопедия, 1988. Т. 1. 704 c.
  16. Атмосферное электричество: [сайт]. URL: http://www.femto.com.ua/articles/part_1/0217. html.
  17. Helicopter Static-Electricity Phenomenon: [сайт]. «http://realitypod.com/2011/03/helicopter-staticelectricity-phenomenon-explained-corona-effect/»
  18. Kok Jasper, F. Understanding Wind-Blown Sand and the Electrification of Granular Systems / A Dissertation Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Doctor of Philosophy (Applied Physics). University of Michigan. 2009. [сайт]. URL: «http://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/handle/2027.42/63669/jfkok_1.pdf?sequence=1»
  19. Дюна: [сайт]. URL: «http://ru.wikipedia.org/wiki/дюна»
  20. Дюнные гряды: [сайт]. URL: «http://5materik.ru/stati/dyunnye-gryady»
  21. Мавритания: [сайт]. URL: «http://www.shirkunov.org/ mauritania.html»
  22. Природный радиационный фон: происхождение и эволюция: [сайт]. URL: «http://phys. rsu.ru/ web/students/radsec/10.pdf»
  23. Ковалев Д. А., Михайлов В. Н. Распознавание радиоактивных выбросов в атмосфере при помощи радиолокационных средств и прогнозирование их распространения // 4-й международный конгресс «Цели развития тысячелетия». С.-Петербург. 2011. C. 78-82.