Ледяной покров при своем формировании отражает ряд характеристик окружающей среды [1]. Представляется важным продолжить исследование перспектив микроволновых радиометрических измерений ледяных покровов при высоком пространственном разрешении.
В настоящей работе представлены результаты микроволновых радиометрических измерений пресного ледяного покрова оз. Арахлей (Забайкальский край) в течение периода ледостава в 2019- 22 годах. Измерения были выполнены на двух линейных поляризациях (вертикальной и горизонтальной) при больших углах наблюдения на длинах волн 2,2 см, 1,4 см, 0,88 см и 0,33 см. Приборы располагали на берегу озера в западной его части на высоте ~15 м от уровня воды.
В начале становления льда при толщинах до 10 см наблюдали отклонения радиояркостной температуры на двух поляризациях от расчетных на основе простой теории теплового излучения слоистых сред. Был обнаружен слабый дихроизм и сдвиги интерференционных картин между сигналами на вертикальной и горизонтальной поляризациях. Это оказалось связанным с наличием в верхнем слое льда вертикальных каналов с незамерзшей жидкостью. Каналы слабо заметны или исчезают при дальнейшем понижении температуры среды. После 1-2 месяцев формирования льда на стадии не нарушенного покрова при его толщинах до 1 метра во льду возникают сильные механические напряжения из-за внешних воздействий (сейши, сейсмические и приливные волны, суточные изменения температур). При этом в поликристаллическом льду возможно возникновение волн пластической деформации, которые рассеивают излучение, распространяющееся внутри ледяного покрова. Длина волн пластического течения находится в пределах 0,5-2 см и зависит от упруго-пластичных характеристик кристаллов [2]. В выполненном эксперименте эти эффекты наиболее ярко наблюдались на волне 2,2 см. Обсужден предполагаемый механизм возникновения обнаруженного явления.
Необычное воздействие со стороны атмосферы наблюдали 31 декабря 2022 года, когда возникла осцилляция радиояркостной температуры во всех радиометрических каналах на значение в несколько десятков градусов Кельвина. Это совпало с существенным повышением температуры и влажности воздуха из-за прихода атмосферного фронта. Предполагается, что в верхнем слое снега, состоящем из льда Ih, произошла конденсация водяных паров в лед 0. Такой лед может образовываться при температурах ниже –23 °С. В случае конденсации и образования тонкого слоя сегнетоэлектрического льда 0 на малых частицах, имеет место сильное рассеяние излучения в широком интервале частот от оптического до радио диапазонов. Эффект связан с возникновением плазмонного резонанса в проводящем слое на границе двух кристаллических модификаций льда.
Выполненные эксперименты еще раз указали на возможность использования ледяных структур в качестве индикаторов состояния природной среды, особенно при достижении высокого пространственного разрешения.