Морские информационно-управляющие системы АПРЕЛЬ 2018, № 13 | Page 21

Наблюдения процессов в океанах и морях, а также в ат- мосфере над ними, велись с  момента создания первых спутников и  орбитальных станций. На начальных этапах это были визуальные и  фотографические наблюдения; в дальнейшем дистанционное зондирование морских ак- ваторий производились с  метеорологических, природо- ресурсных и  других спутников. В  середине семидесятых годов в СССР и США были утверждены целевые програм- мы наблюдений океана из космоса. Первые специали- зированные океанографические спутники SEASAT (США) и  «Космос-1151» (СССР) были запущенны в  1978 и  1980 годах соответственно [1]. Эксперименты показали воз- можность непрерывных дистанционных наблюдений тем- пературы морской поверхности, скорости приводного ветра, концентрации хлорофилла и  топографии поверх- ности моря. В последующие 20 лет произошел переход от экспериментов к  рутинным спутниковым наблюдениям перечисленных параметров. В течен ие этих же лет получили развитие наблю- дения со свободно-дрейфующих платформ, таких как поверхностные дрейфующие буи (дрифтеры) и  буи-про- филемеры [2, 3]. Установленные на дрифтерах паруса или термокосы позволяют измерять скорость течений и  профили температуры морской воды в  верхнем слое моря. Важным свойством буев-профилемеров является их способность изменять свою плавучесть, погружаться на заданную глубину и проводить измерения температу- ры и солености морской воды в соответствии с заранее заложенной программой. При всплытии на поверхность измерения вместе с географическими координатами пе- редаются через спутники в центры сбора данных в режи- ме реального времени. Однако дистанционные измерения характеризуют в основном только поверхностный слой моря и даже до- полненные данными дрифтеров и  буев-профилемеров они не способны дать описание изменчивости трехмер- ной структуры полей температуры, солености морской воды и скорости морских течений. Кроме того, поступаю- щая со спутников информация разнородна, разнесена во времени и имеет различное пространственное и вре- менное разрешение. Для преодоления отмеченных труд- ностей в  работах [1, 4, 5] была предложена концепция спутникового мониторинга океана, ее основой явилась идея ассимиляции данных дистанционного зондирова- ния в численных моделях циркуляции морей и океанов для непрерывного мониторинга изменений, происхо- дящих в  морской среде. Применение гидрофизических и  гидробиологических численных моделей дает воз- можность характеризовать не только текущее состояние морской среды и морских экосистем, но и прогнозиро- вать их эволюцию. Схожие по подходу публикации начала 90-х годов, но более проработанные и привязанные к программам ор- ганизации систематических наблюдений океана, были Комплексное использование методов дистанцион- ного зондирования со спутников и контактных измерений со свободно дрейфующих поверхност- ных и глубинных буев позволило создать эффектив- ную систему оперативных наблюдений состояния Мирового океана и окраинных морей. Оператив- ные наблюдения позволяют прогнозировать состояние морской среды по образу и  подобию прогнозов погоды, используя численные модели циркуляции океана и ассимилируя все доступные наблюдения. Разработанные к настоящему вре- мени модели морской динамики и  экосистемы и методы ассимиляции наблюдений дают воз- можность воспроизводить и прогнозировать состояние морской среды с достаточно высокой точностью. положены в  основу практической реализации методов оперативной океанографии [6, 7]. Дальнейшее развитие концепции мониторинга океана на основе симбиоза моделей и  наблюдений показало, что общий подход, сформулированный в  работах [6, 7], должен быть уточнен, если говорить о  его приложе- нии к  районам, наиболее важным для потенциальных пользователей продуктов оперативной океанографии. В  частности, целесообразно рассматривать отдельно системы глобального, регионального и  прибрежного мониторинга, поскольку динамика океана, окраинных и внутренних морей, а также прибрежных зон обладает собственной спецификой. Если принципы организации наблюдательной системы, развитые для глубоководной части Мирового океана, более или менее применимы для осуществления мониторинга большинства окра- инных и  внутренних морей, то в  прибрежной зоне тре- буется развивать новые по дходы ввиду относительной малости пространственных и  временных масштабов энергонесущих процессов. Отметим также, что глобаль- ная, региональная и  прибрежная системы мониторинга должны быть согласованы друг с  другом, так как океан влияет на процессы, протекающие в окраинных и полу- замкнутых морях. В свою очередь прибрежные процессы модулируются изменчивостью в  прилегающих морских акваториях. Разнообразие процессов, наблюдающихся в  окраинных и  внутренних морях, а  также в  прибреж- ной зоне, отражается и  в  необходимости аккуратной настройки моделей для каждого отдельного бассейна. Неизменным остается только общий подход, основанный на сочетании наблюдений и моделирования, позволяю- щий существенно сократить расходы на поддержание дорогостоящих оперативных наблюдений. 19