Изучение фактора потерь льда наледи из пресной воды в миллиметровом диапазоне

В работе измерено затухание микроволнового излучения в искусственно образованной наледи на ледяном покрове пресноводного озера в миллиметровом диапазоне. Измерения выполнены с использованием микроволновой радиометрии на частотах 22, 34, 90 и 125 ГГц при циклическом изменении температуры окружающей среды в интервале от -19 до -31 °C. Использована специальная методика, позволяющая по приращениям радиояркостной температуры между наледью и покровом без наледи определить затухание в ней микроволнового излучения. В предложенной методике находили фактор потерь при условии, если затухание в наледи определяется электромагнитными потерями в среде. Измерения проводили на ледяном покрове пресного озера с минерализацией вод около 100 мг/л. В результате исследования установлено, что на формирование излучения наледью сильно влияет рассеяние на неоднородностях среды. Этот вывод сделали из сравнения расчетов ожидаемого фактора потерь льда наледи и полученных данных из измерений по используемой методике. Наибольшее различие фактора потерь (в несколько десятков раз) обнаружено на частотах 90 и 125 ГГц. Высказано предположение, что рассеяние излучения возникает на кристаллогидратах солей и может быть вызвано повышенной электропроводностью тонких пленок воды на поверхности кристаллов. Эта особенность может возникать, как было недавно установлено, при образовании в среде кристалликов льда 0. Этот лед образуется из глубоко переохлажденной воды при температурах ниже -23 °С. Обнаруженный эффект представляет интерес для развития радарных измерений пресных природных льдов при низких температурах и малых концентрациях в них солей (порядка 100 мг/кг). Такие льды могут образовываться из слабосоленой воды с содержанием солей до нескольких граммов на литр или при замерзании воды с минерализацией ~ 100 мг/л в замкнутом пространстве. Полученные результаты интересны для микроволнового аэрокосмического определения областей ледяного покрова с его нарушениями структуры, через которые вода водоема может проникнуть на поверхность льда с последующим замерзанием. При этом радары могут быть эффективными при температурах наледей ниже -20 °С, когда жидкие включения практически полностью вымерзают. Для области температур выше точки эвтектики, где появляются жидкие включения, достаточно эффективными могут быть пассивные радиометрические измерения.