《表2 海面油膜阻尼研究与散射模拟计算主要研究》

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《溢油阻尼散射机制遥感监测研究进展》

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海上油膜对小尺度海面波具有阻尼效应[25]，因而可在SAR影像上形成暗斑。不同种类油膜因其黏弹特性的不同具有不用的阻尼特性，油膜对海面短重力-毛细波的阻尼作用可以用Marangoni理论解释[26-27]。阻尼比（damping ratio）定量描述油膜对海浪谱的阻尼效应，Lombardini等给出了油膜阻尼比的解析表达式，从而油膜覆盖海面的波浪谱可以通过阻尼比与干净海面波浪谱相联系（表2），通过现场微波测量有无油膜覆盖海面的波浪谱，模型计算与实际测量结果具有较好的一致性[28]。为了研究油膜的阻尼效应，学者们先后开展了多项海上或室内实验[29-38]。Gade等[39]基于Marangoni理论将阻尼比定义为油膜覆盖海面与无油膜覆盖海面黏性阻尼系数的比值，给出了阻尼比近似表达式，并计算了3种油膜（OLA，OLME和TOLG）的理论阻尼曲线。学者们利用执行SIR-C/X-SAR任务期间的多次海上油膜实验及其他机载雷达散射计测量数据分析油膜阻尼与环境风速的关系，结果表明并不总是存在理论计算中的最大阻尼区间，油膜阻尼特性与风速大小存在较大关联。为了解释这种现象，Gade等[40]提出必须在阻尼计算中考虑波动平衡方程各作用项的影响，该方程将海面波的传播能量分解为风场输入项、非线性波-波相互作用及耗散项，而耗散项又进一步分解为粘性耗散项及风浪破碎作用项。Gade和Hasselmann等学者[41-42]基于Plant等研究中给出的风场输入及粘性耗散项表达式，将油膜的理论阻尼比写成油膜覆盖海面与无油膜海面雷达后向散射截面的比值的形式，并基于该公式定性分析了前文所述多次海上油膜测量实验中实测的油膜阻尼比，提出了不同种类油膜在中（5 m/s）、低（3.5～4 m/s）、高（12 m/s）等不同风速条件下的阻尼变化情况的理论解释，并给出了高风速（大于10 m/s）海况下油膜阻尼比近似计算公式[43]。Ermakov[43]进一步给出了公式中阻尼系数模型以描述弹性油膜对表面重力毛细波的作用。Gambardella在此基础上得出了微风及中等风速条件下海面油膜阻尼模型。