Введение.
Оптика океана (гидрооптика) - одна из самых молодых областей океанологии. С конца 70-х годов прошлого века интенсивность исследований и число публикаций по оптике моря как в нашей стране, так и за рубежом резко возросло. Вообще, 70-е и 80-е годы время расцвета отечественной гидрооптики (см., например, обзоры и обобщающие статьи [1-4] и цитируемую там литературу). С одной стороны это стимулировалось качественно новым уровнем развития оптико-электронных методов и Средств (лазерная техника, успехи спутниковой океанологии), с другой возрос интерес к изучению и освоению Мирового океана.
Успехи отечественной гидрооптики в последние десятилетия неразрывно связаны с деятельностью созданной в 1973 году в Академии наук под председательством К.С. Шифрина рабочей группы по оптике моря, в частности, проводимыми под её эгидой регулярными научными встречами (Пленумами) специалистов-оптиков (о возрождении этой традиции на новом международном уровне см. [5]). Во многом благодаря участию автора в работе этих Пленумов, тесному научному общению и плодотворному обмену новыми научными результатами и планами, обязана своим появлением настоящая диссертационная работа.
Основой оптических методов мониторинга океана является изучение (измерение и анализ) изменчивости характеристик регистрируемых световых полей естественного и искусственного происхождения в результате их взаимодействия со случайно-неоднородной и нестационарной морской средой. При этом как источники, так и приемники оптического излучения могут быть установлены на носителях различного типа. Накопленные знания по различным направлениям гидрооптики были отражены в ряде монографий [6-16], ставших к настоящему времени классическими,
Трудности более широкого внедрения оптических методов в решение Проблем изучения и освоения океана, его защиты от техногенных воздействий во многом связаны с пробелами в необходимом теоретическом обеспечении.
В первую очередь речь идет о том, что обратные задачи оптического зондирования океана являются, как правило, некорректными в математическом смысле [17]. Основной подход к устранению неустойчивости решений обратных задач (существование и единственность решения, непрерывность от исходных данных и т.п.) состоит в использовании априорной информации о точном решении (по сути об исследуемом процессе) [18-22].
Именно с этих позиций и следует оценивать актуальность настоящей работы, в которой рассматриваются различные аспекты физико-математического моделирования гидрофизических процессов и оптических трасс зондирования морской среды в интересах получения адекватной
реальности информации о пространственно-временной изменчивости гидрофизических характеристик по результатам оптических измерений.
Цель настоящей работы состоит в создании теоретического обеспечения оптических методов зондирования гидросферы при решении широкого круга фундаментальных и прикладных задач (в частности, в интересах океанологии, оперативного мониторинга экологического состояния морской среды и т.д.). При этом были определены и основные проблемы:
- построение физико-математических моделей морской среды и условий функционирования оптико-электронных средств ее контактного и дистанционного зондирования;
имитационно-информационное моделирование (численное и лабораторное) процессов возникновения, эволюции и вырождения гидрооптических аномалий, методов их идентификации с помощью оптико-электронных приборов;
разработка концепции мониторинга природных процессов контактными и дистанционными оптическими методами;
- разработка принципов построения и методов расчета параметров аппаратурных оптических средств для изучения морской среды;
- исследование принципов адаптации гидрооптических систем к условиям их эксплуатации и оптимизации параметров аппаратурных средств их реализации.
Для достижения поставленных целей необходимо решить ряд конкретных научно-технических задач, в том числе:
- разработать физико-математические модели распространения оптически активных примесей в различных гидрометеорологических ситуациях на основе анализа, упрощения и приближенного решения полной системы уравнений статистической гидромеханики с соответствующими начальными и граничными условиями;
=¦ построить адекватные реальным морским условиям модели оптических трасс зондирования толщи океана и границы радела океан-атмосфера с учетом специфики используемых в исследованиях оптических устройств и методик проведения экспериментов;
- осуществить оптимизацию аппаратных функций измерительных гидрооптических приборов с целью постановки и решения соответствующих обратных задач оптического зондирования океана,
Физической предпосылкой использования оптических методов для изучения океана является тот факт, что структура световых полей в водной среде определяется как свойствами чистой (дистиллированной) воды, которые хорошо изучены, так и наличием в природной воде примесей, поглощающих и рассеивающих свет. Пространственно-временное распределение поглощающих и рассеивающих примесей и их изменчивость, в свою очередь, определяются протекающими в океане природными и
антропогенными процессами. Поглощающие и рассеивающие примеси, фактически, являются индикаторами-трассерами, позволяющими оптическими методами исследовать такие процессы в морской среде [11, 23, 24],
Поэтому методологическая основа настоящей работы - современные аналитические и численные приближенные методы согласованного решения ^ уравнений статистической гидромеханики [25-29] и распространения
светового излучения в случайно-неоднородных средах [30-32]. При этом главной отличительной особенностью построенных автором физико-математических моделей процессов возникновения, эволюции и вырождения гидрооптических аномалий и их регистрации оптическими методами является сбалансированность между их допустимой «грубостью» и адекватностью современным методам и средствам оптического зондирования океана.
Таким образом, суть работы заключается в обосновании принципов создания информационно-оптических технологий исследования океана на основе построения обобщенных фоноцелевых моделей оптических трасс зондирования морской среды, оптимизации состава и параметров комплексов многоспектральной оптической аппаратуры, предназначенной для выявления и изучения пространственно-временных аномалий гидрофизических характеристик природного и техногенного происхождения.
Прежде, чем приступить к краткому изложению результатов научных исследований, остановимся на структуре и порядке представления материалов диссертаций.
!* Диссертационная работа состоит из введения, 4-х разделов,
заключения, 3-х приложений и списка используемой литературы. Кроме этого, каждый из разделов содержит по две главы и выводам.
Нумерация глав и литературы «сквозная» для всей работы в целом. Напротив, в силу теоретического характера представленного на рассмотрение материала (в частности, относительно большого количества формул) нумерация формул «собственная» в каждой главе, а иллюстраций (рисунки, таблицы) - в каждом разделе. В случае необходимости ссылок по ходу изложения материала указывается номер главы (арабская цифра) и соответствующей формулы или номер раздела (римская цифра) и соответствующей иллюстрации (например: рисЛУЛ - рис Л раздела IV; формула 6.3 — формула 3 главы 6). Аналогичным образом осуществляются ссылки на параграфы (подразделы) внутри глав. Например, 3.1 - параграф 1 главы 3.
Итак, перейдем к краткой характеристике содержания диссертационной работы,
Как уже отмечалось в общем случае основное научное направление
гидрооптики - создание информационно-оптических технологий
'• исследования океана. При этом одним из наиболее важных элементов таких
технологий является теоретическое обеспечение решения различных задач
\/ оптического зондирования морской среды на основе физико-
8
математического моделирования. При этом в силу стохастичности рассматриваемых экспериментов, некорректности обратных задач оптического зондирования случайно-неоднородных сред физико-математическое моделирование или использование иной априорной информации необходимо для всех компонент в общем цикле исследований [1-3,33-35}:
¦ создание физико-математических моделей аномалий исследуемых гидрофизических полей, алгоритмов их идентификации;
¦ лабораторное и численное моделирование;
¦ научное планирование натурного эксперимента;
¦ разработка моделей оптических трасс, прямые задачи оптического зондирования;
¦ оптимизация аппаратных функций оптических устройств, элементы адаптивной оптики;
¦ обратные задачи оптического зондирования морской среды;
¦ верификация и калибровка в лабораторных и натурных условиях, метрологическое обеспечение;
¦ методы представления к обработки многомерной оптической информации, принятие решений;
¦ уточнение исходных моделей аномалий исследуемых гидрофизических полей и т.д.
Естественно, что для решения и эффективного использования результатов столь разнородных задач необходимо использование некоторых единых методологических подходов. Поэтому первый раздел диссертационной работы посвящен построению базового физико-математического полигона для отработки теоретического обеспечения решения перечисленных выше задач.
В первую очередь в первой главе очерчен круг рассматриваемых задач и класс используемых оптических устройств - оптические приборы с фотоэлектрической регистрацией, предназначенные для измерения статистических характеристик случайных световых полей. Обсуждение строится на основе анализа свойств симметрии аппаратных функций оптических устройств [13, 36-38] и статистических характеристик флуктуации случайных фазы и уровня амплитуды регистрируемых световых полей.
Обосновывается важность наличия априорной информации об исследуемых полях для получения соотношений между их статистическими характеристиками и параметрами сигнала оптического прибора пригодных для постановки и решения соответствующих обратных задач. В частности, рассматривается гипотеза Тейлора («замороженности») исследуемого гидрофизического поля [27, 30].
В приложении №1 к главе приведен пример использования полученных теоретических соотношений в случае важного с точки зрения практических приложений [4, 39] класса экспериментов — определение пространственных
характеристик статистически неровных поверхностей из оптических измерений [40].
Оптические методы натурных исследований обеспечивают регистрацию не столько непосредственно самих гидрофизических процессов, сколько интегрального отклика оптических свойств морской среды на их наличие. Поэтому в рамках данного подхода основными гидрофизическими ^ процессами — потенциальными объектами исследований оптическими
методами - являются мелкомасштабная турбулентность, внутренние и поверхностные волны. Именно эти процессы (помимо источников оптически активных примесей) ответственны за эволюцию аномалий гидрооптических характеристик, именно о них требуется дополнительная (априорная) исходная информация при интерпретации данных гидрооптических экспериментов. Во второй главе сформулирована концепция и математический облик базы оптических данных по оценке состояния и прогнозу развития аномалий гидрофизический полей. Существенно, что для конструктивного использования при решении поставленных в работе задач обсуждаемая база данных должна сочетать в себе качества как собственно базы данных результатов лабораторных и натурных исследований гидрофизических полей оптическими методами, так и энциклопедии (справочника) по фундаментальным проблемам физики моря, теории распространения света в случайно-неоднородных средах, современных методов статистической обработки и представления многомерной оптической информации [41, 42],
Именно с этих позиций проведена классификация оптических и 'f гидрофизических параметров в структуре базы данных (Приложение №2).
При этом учи1Ъ1вались два обстоятельства. Во-первых, наличие значительного фактического материала по океанологическим данным в опубликованных монографиях и оригинальных работах сделало возможным фрагментарное изложение общедоступных (справочных) данных. Во-вторых, практически не уделено внимания рассмотрению характеристик границы раздела океан-атмосфера. Это связано с сознательным ограничением рамок настоящей работы рассмотрением в качестве объекта исследований лишь гидрооптических аномалий толщи океана.
Важным с точки зрения понимания логики построения всей диссертационной работы является параграф 2.3, в котором обсуждается постановка задачи моделирования (аналитического и численного) изменчивости концентрации поглощающих и рассеивающих свет примесей в толще океана.
В общем случае разработка такой модели должна осуществляться на
основе анализа, упрощения и приближенных решений полной системы
уравнений статистической гидромеханики с соответствующими начальными
и граничными условиями [27, 43]. В данном разделе моделирование
г осуществляется в два этапа. На первом задача анализируется в рамках
полуэмпирической теории турбулентной диффузии [27]. На втором
\\ используются два апробированных на практике приближенных метода.
10
Первый из них — метод плавных возмущений, успешно используемый в задачах описания взаимодействия внутренних и поверхностных волн [44-48], распространения световых полей в случайно-неоднородных средах [30-32, 49]. Суть метода состоит в предположении о малости флуктуации градиентов функций, входящих в задачу, в исследуемых пространственно-временных масштабах вне зоны источников. При этом речь идет о линеаризации по этим малым параметрам как собственно уравнений, так и граничных условий. Второй подход — приближение «локальной замороженности», область применимости которого относительно хорошо исследована [50, 51].
В заключительной части главы 2 даны более подробные сведения о внутренних волнах и мелкомасштабной турбулентности, используемые в настоящей работе.
Таким образом, в нервом разделе диссертационной работы:
1. Очерчен круг рассматриваемых гидрооптических экспериментов и используемых оптических устройств на основе анализа свойств их аппаратных функций.
2. Обоснованы принципы формирования и выбора оптимальной структуры базы данных по оптическому мониторингу океана, направленному на выявление и исследование пространственно-временных аномалий океанологических полей природного и антропогенного происхождения.
3. Приведен анализ процессов образования, эволюции и вырождения гидрооптических аномалий на основе приближенных решений уравнений полуэмпирической теории турбулентной диффузии с использованием априорной информации о гидрофизическом состоянии морской среды.
Из трех рассмотренных в первом разделе диссертации объектов гидрооптических исследований (гравитационные внутренние волны, поверхностное волнение и мелкомасштабная турбулентность) главенствующую роль играют внутренние волны, так как именно они являются наиболее вероятным источником турбулентности и микроструктуры гидрофизических полей в толще океана и во многом определяют процессы формирования и пространственно-временную структуру аномалий морской поверхности.
Во втором разделе диссертационной работы предложен и подробно исследован новый механизм передачи энергии по спектру внутренних волн — рассеяние внутренних волн на неоднородности поля плотности. В рамках данной модели осуществляется анализ механизмов образования и оптических методов идентификации гидрофизических аномалий.
Подчёркивается, что модовая структура поля внутренних волн формируется в зависимости от изменчивости целого ряда параметров.
11
Например, рассматривались задачи распространения внутренних волн при наличии горизонтальных неоднородности поля плотности, сдвиговых течений, вертикальной плотностной микроструктуры [45, 52-54]. Оказывается, что к существенно новым результатам приводит рассмотрение локализованных неоднородностей поля плотности. В третьей главе подробно исследуется задача рассеяния внутренних волн на локализованных неоднородностях поля плотности.
Естественно, что для описания рассеяния внутренних волн необходима априорная информация как о структуре и форме плотностной неоднородности, так и о параметрах поля исходных (фоновых) внутренних волн. Очевидно, что реальная перспектива получения такой информации -дистанционный оптический мониторинг океана с минимальным использованием контактных измерений [2, 35, 55-62]. В связи с этим в Главе 4 обсуждаются проблемы определения концентрации примесей в толще океана по результатам его многоспектрального оптического зондирования. Речь идет как о концептуальных вопросах постановки и проведения подобных многоуровневых комплексных гидрооптических экспериментов (4.1) , так и о моделировании изменчивости оптических трасс зондирования океана (4.2) и разработке методик восстановления параметров аномалий гидрофизических полей по результатам многоспектрального фотометрирования поверхности моря.
Таким образом, во втором разделе диссертационной работы:
1. Подробно исследован процесс рассеяния внутренних волн на локализованных неоднородностях поля плотности как один из механизмов формирования неоднородных и нестационарных оптических трасс.
2. Приведены примеры построения трехмерных динамических сцен для различных моделей океана.
3. Обоснована методика постановки и проведения комплексных гидрооптических исследований и осуществлено восстановление параметров неоднородностей гидрооптических характеристик толщи океана в рамках аналитических и численных имитационных экспериментов.
В предварительных замечаниях к третьему разделу диссертационной работы обсуждается один из основных факторов, который необходимо учитывать на всех этапах дистанционных оптических измерений — взволнованная морская поверхность. Это обстоятельство наглядно иллюстрируется на примере оценки точности оптического оатиметрирования морской среды [39]. Указывается, что оптика морской поверхности — один из наиболее динамично и интенсивно развивающихся разделов гидрооптики как в фундаментальном, так и в прикладном направлениях исследований [63, 64]. Наиболее последовательные и систематические исследования по этому направлению в нашей стране традиционно проводятся научными коллективами ИПФ РАН, ИО РАН, ГОИ и др. Их результаты отражены и
12
обобщены в значительном числе публикаций (см. например, [1, 4, 34, 40, 58, 61, 63-71] и приведенные там ссылки) и были предметом отдельного рассмотрения на всех без исключения Пленумах рабочей группы по оптике моря и последующих конференциях (см., например, [5] и автореферат настоящей диссертации). Поэтому детальное обсуждение проблем оптики морской поверхности осталось за пределами настоящей работы.
Таким образом, в третьем разделе диссертационной работы рассматриваются различные аспекты решения обратных задач определения характеристик флуктуации случайного поля диэлектрической проницаемости толщи океана из оптических измерений. При этом предполагается, что везде, где это необходимо, изменчивость свойств морской поверхности надлежащим образом учтена.
Исследование проблемы начинается с обсуждения информационных возможностей базовых гидрооптических приборов. В Главе 5 подобный анализ осуществляется на примере рассмотрения работы теневых гидрооптических приборов [13, 72, 73] в рамках борцовского приближения решения задачи рассеяния света [30-32, 74-76]. К моменту начала работы диссертанта основной упор в теоретическом обосновании использования теневых приборов в гидрооптических исследованиях делался на регистрацию турбулентных флуктуации показателя преломления морской среды [77-99]. Однако в общем случае рассеяние света на турбулентных флуктуациях диэлектрической проницаемости приходится наблюдать на фоне сильного рассеяния на взвеси [96]. Кроме того, при определенных условиях необходимо учитывать флуктуации показателя преломления, вызванные гидроакустическими волнами [100]. Поэтому в параграфе 5.1 с учетом результатов [101] строится обобщенная модель случайного поля диэлектрической проницаемости толщи морской среды. Для конкретных классов теневых приборов (параграф 5.2) с учетом результатов 5.1 рассматриваются условия применимости двух основных приближений, используемых на практике: линейных приближений в расчетах среднего значения и корреляционной функции сигналов рассматриваемых гидрооптических устройств (параграф 5.3) и гипотезы «замороженности» в гидрооптических измерениях с учетом свойств аппаратных функций используемых датчиков (параграф 5.4).
Итак, интерпретация результатов оптических экспериментов рассматриваемого класса существенно упрощается, если справедливо приближение однократного рассеяния зондирующего светового поля исследуемой средой. Первоочередной задачей при этом является определение границ применимости такого, приближения, его адекватности параметрам среды и условиям проведения эксперимента. Анализу такого типа задач и посвящена Глава 6 диссертационной работы.
Прежде всего, в параграфе 6.1 были выведены достаточные условия применимости борновского приближения [104]. Строго доказано, что рассеяние света ансамблем частиц можно описывать в рамках борновского приближения даже в том случае, когда для описания рассеяния света на
13
каждой частице системы борновское приближение неприменимо. Тем не менее полученные ограничения излишне жёстко (оценка сверху) ограничивают параметры флуктуации диэлектрической проницаемости. Поэтому в работах [105 — 107] разработан новый метод и построены приближенные решения задачи рассеяния света ансамблем дискретных рассеивателей, взвешенных в непрерывно-неоднородной случайной среде. Предложенные приближенные решения (см. 6.2) обладают необходимыми свойствами. Во-первых, область применимости решений адекватна реальным морским условиям проведения гидрооптических экспериментов. Для описания рассеяния на частицах морской взвеси это доказано путем сопоставления приближенных решений с расчетами по точным формулам теории Ми [74, 76, 108] во всем необходимом диапазоне изменения параметров частиц морской взвеси. Во-вторых, построенные приближения обладают относительной аналитической простотой для обеспечения анализа результатов гидрооптических измерений, инженерных оценок и т.д.
В частности, путем линеаризации по пространственному спектру диэлектрической проницаемости выражений для статистических моментов случайных световых полей, прошедших слой исследуемой среды, получены условия применимости борновского приближения (см. 6.2), которые справедливы для достаточно широкого круга гидрооптических экспериментов. При выполнении указанных условий удалось произвести оценку вкладов турбулентности и взвеси в сигнал гидрооптических датчиков (6.3) и обосновать возможность регистрации акустических волн на фоне турбулентных флуктуации показателя преломления морской среды (6.4).
Таким образом, в третьем разделе предложена и исследована модель случайного поля диэлектрической проницаемости толщи морской среды.
В рамках рассмотренной модели (система дискретных рассеивателей, взвешенных в непрерывно-неоднородной случайной среде) построено и исследовано новое решение задачи распространения светового поля с областью применимости адекватной реальным морским условиям и рассматриваемому классу экспериментов.
На основе нового метода решения задачи рассеяния света системой «взвесь-турбулентность» выработаны требования к параметрам гидрооптических датчиков, объёму и качеству априорной информации, при выполнении которых соотношения между статистическими характеристиками сигнала оптического прибора и анализируемой среды пригодны для постановки и решения соответствующих обратных задач.
Проведен детальный анализ работы базовых гидрооптических приборов, предназначенных для регистрации и измерения статистических характеристик случайных световых полей, прошедших слой исследуемой среды, для получения информации о её параметрах, в том числе:
¦ обоснован выбор параметров регистрирующего оптического устройства для расширения пределов применимости линеаризованных по
14
пространственному спектру оптических неоднородностеи среднего значения к корреляционной функции сигнала прибора;
¦ выведены условия применимости лучевого приближения, используемого экспериментаторами для инженерных оценок при анализе работы теневых приборов;
¦ оценены вклады турбулентности и взвеси в сигнал используемого оптического прибора в зависимости от его параметров;
¦ доказана возможность определения характеристик турбулентных флуктуации диэлектрической проницаемости морской среды оптическими методами при наличии в ней взвешенных частиц;
¦ определены условия применимости гипотезы «замороженности» в оптических измерениях с учетом свойств аппаратных функций используемых устройств;
¦ оценено соотношение вкладов и доказана возможность раздельного определения статистических характеристик флуктуации диэлектрической проницаемости морской среды, вызванных турбулентностью и акустическими волнами на основе оптимизации аппаратных функций используемых гидрооптических устройств.
По ходу изложения материала диссертационной работы обсуждались различные аспекты практического использования её результатов. Тем не менее, в четвертом разделе фрагментарно рассмотрен ряд оригинальных результатов исследований по трем существенно разным по своей значимости, но требующим решения, проблемам:
- элементы метрологического обеспечения решения обратных задач восстановления статистических характеристик турбулентных флуктуации случайного поля показателя преломления морской среды [34, 38, 84, 96, 99];
- поиск новых путей использования оптических методов и средств на примере обоснования возможности решения гидроакустических задач [34, 84, 99, 109];
- анализ основ использования информационно-оптических технологий для комплексного оперативного экологического мониторинга океана [2, 33, 35,62,70,110-113].
Две первые из перечисленных выше проблем относятся по существу к задачам синтеза гидрооптических приборов с заданными свойствами, рассмотренным в Главе 7.
В предыдущей главе была обоснована возможность регистрации акустических волн на фоне турбулентных флуктуации показателя преломления современными гидрооптическими датчиками. Оказывается, что одним из качеств, присущих оптико-электроннм приемникам акустических волн, является возможность формирования относительно узких диаграмм направленности.
Поэтому в 7.1. подробно обсуждается этот важный с точки зрения практического использования элемент исследований — методика и примеры
15
инженерных расчётов диаграмм направленности оптико-электронных гидроакустических приемников.
С задачей синтеза приборов естественным образом связана и задача экспериментального определения (измерения) их аппаратных функций, рассмотренная в 7.2. Речь идет об экспериментах по определению аппаратных функций гидрооптических устройств по рассеянию на мелко дисперсной взвеси. В силу математической некорректности обратных задач гидрооптического зондирования разработка методов и методик проведения подобных калибровочных экспериментов - один из основных элементов метрологического обеспечения.
В эпоху научно-технического прогресса антропогенные воздействия на окружающую среду, в том числе гидросферу, становятся всё более интенсивными и масштабными. В связи с этим наибольшую важность приобретают проблемы контроля качества и регулирования состояния окружающей среды [114].
Разумеется, это относится и к информационно-оптическим технологиям, занимающим особое место в задачах оперативного экологического мониторинга океана. В Главе 8 обсуждаются концептуальные вопросы использования оптических методов в задачах экологичекского мониторинга природных вод. При этом структура и способ представления материала соответствуют разработанным во второй главе требованиям к структуре и математическому облику базы оптических данных по оценке состояния и прогнозу развития аномалий гидрофизических полей.
Таким образом, в четвёртом разделе диссертационной работы:
1. На примере теневого прибора с ножом Фуко в рамках «лучевого» приближения [91] проведены расчеты диаграмм направленности оптико-электронных приемников гидроакустических колебаний различных модификаций.
2. Предложен и обоснован метод экспериментального определения аппаратных функций оптических устройств, предназначенных для измерения статистических характеристик случайных полей диэлектрической проницаемости морской среды.
3. Обсуждены и обоснованы возможности гидрооптических методов, предназначенных для решения задач наблюдения, оценки текущего состояния и прогноза развития морской экологической обстановки.
16
В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы:
1. Предложен и исследован новый механизм передачи энергии по спектру океанских внутренних волн — рассеяние внутренних волн на неоднородностях поля плотности - как один из основных механизмов образования долгоживущих аномалий гидрооптических полей.
2. Разработан новый метод решения задачи рассеяния светового поля системой дискретных рассеивателей, взвешенных в непрерывно-неоднородной случайной среде, причем параметры системы характерны для реальных морских условий;
3. Впервые сформулированы и теоретически обоснованы достаточные условия применимости приближения однократного рассеяния света (борновского приближения) средой со случайно-неоднородными флуктуациями диэлектрической проницаемости, в частности, для ансамбля «неборновских» частиц.
4. Впервые теоретически обоснована возможность регистрации акустических колебаний морской среды с учетом флуктуации диэлектрической проницаемости из-за наличия турбулентности и взвеси на основе оптимизации аппаратных функций существующих гидрооптических датчиков.
5. Теоретически исследованы принципы и пути создания оптических приемников звука на основе теневого метода для оптических систем гидроакустических средств. Проведена экспериментальная апробация метода в условиях гидроакустического бассейна.
6. Теоретически обоснована возможность использования оптических методов и средств для решения обратных задач экологического мониторинга природных вод, в частности, по результатам их многоспектрального оптического зондирования.
'¦•V.
17 |
