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