Scattering from sea surface : Impact of foam and hydrodynamic nonlinearities.
Diffraction électromagnétique par la surface océanique : influence des nonlinéarités et de l'écume
Résumé
The first part of this document introduces a simple model based on the resolution of the Lagrangian equations of motion termed “Choppy Wave Model”. It takes into account the hydrodynamic nonlinearities of the surface and makes possible to establish its complete statistical properties. The obtained results emphasize the nongaussian aspect of the ocean surface and the importance of the undressed spectrum. Some samples of nonlinear seas illustrate the hydrodynamic modulation of short waves by the long ones. In the second part, the impact of sea surface nonlinearities on the scattering process is quantified. The obtained results correct the bias due to the Gaussian assumption in meteo-oceanic parameters estimation. A new calculation method for the Kirchhoff integral based on fast radial convolutions is also introduced. Finally, the foam impact on the scattering process in micro-waves is estimated and is shown to become significant at strong winds and mainly in HH polarization.
La première partie de ce document présente un modèle basé sur la résolution des équations Lagrangiennes du mouvement nommé “Choppy Wave Model”. Il permet de tenir compte des nonlinéarités hydrodynamiques de la surface et d’établir une description complète des grandeurs statistiques. Les résultats obtenus soulignent leur caractère non Gaussien et l’importance du spectre déshabillé. Des échantillons de surfaces nonlinéaires illustrent la modulation des petites vagues par les grandes. L’étude menée en seconde partie quantifie l’impact des nonlinéarités hydrodynamiques sur le phénomène de diffraction et permet de s’affranchir des erreurs dues à l’hypothèse Gaussienne dans l’estimation de paramètres météo-océaniques. Une nouvelle méthode de calcul de l’intégrale de Kirchhoff basée sur des convolutions radiales rapides est aussi introduite. Enfin, l’impact de l’écume en micro-ondes est détaillé et les principaux résultats montrent son importance à forts vents et notamment en polarisation HH.
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