Комплексные системы наблюдения
HFR оставляет желать более частых измерений, чем обеспечивают спутниковые системы. В этих условиях радиолокация оказалась в положении единственного инструмента, способного покрыть практически непрерывными реально-временными измерениями прибрежные районы [ 3 ]. Вопрос лишь в качестве указанных измерений и их способности усваиваться теми моделями, которые также должны соответствовать изменчивости прибрежных районов и, таким образом, связывать с нужным разрешением поверхностные и подповерхностные процессы.
Состав: Наземная и донная инфраструктуры, спутниковая составляющая, якорные станции судовые и робототехнические средства.
Рис. 3. Состав комплексных систем съема натурных данных( наблюдений)
в функции которой может входить измерение картины придонных течений.
Среди характерных для оперативной океанографии средств реально-временного измерения и съема данных об океанической среде заметное место заняли радиолокационные системы, эксплуатирующие эффект дальнего распространения волн вдоль поверхности моря при настильном приповерхностном зондировании и эффекты взаимодействия поля зондирующих сигналов с неровностями поверхности.
Причины этой значимости также связаны с повышенной пространственной и временной изменчивостью свойств океанической среды в прибрежных районах( прибрежных водах [ 1, 2 ]). Данные причины стоит отметить в сравнении с другими средствами наблюдения. Среди этих средств: различные контактные измерители в виде океанологических станций и средств, развертываемых с различных носителей( CTD, XBT, ADCP) и средства дистанционного зондирования океана со спутниковых платформ. В общем случае справедливо следующее утверждение.
Чем выше изменчивость океанической среды, тем больше требуется измерений, тем плотнее в пространстве должны быть размещены измерители и тем чаще пользователь должен получать соответствующие данные. Даже при построении наблюдательной системы в виде нерегулярных сеток, при которых плотность размещения измерителей согласуется с изменчивостью среды, указанное утверждение по отношению к прибрежным областям остается справедливым. Здесь требование большого числа станций, осуществляющих контактные измерения, должно быть признано трудновыполнимым. Периоды съема океанических данных со спутников известны. При всей полезности спутниковых данных в приложениях оперативной океанографии временная изменчивость среды
Состав систем оперативной океанографии
В общем виде системы оперативного мониторинга можно представить состоящими из трех крупных частей. Это: 1) наблюдательная сеть, функцией которой является получение натурных данных о состоянии океанической среды и о связанном с этим состоянием атмосферном форсинге, 2) физическая модель, описывающая изменчивость океанической среды в пространстве и времени и 3) механизм подгонки натурных данных и модели, называемый ассимиляцией данных в моделях. Таким образом, входом в систему являются наборы или поля натурных( измеренных) данных и данных о воздействующих факторах. Выходом системы являются поля океанических характеристик, информация о которых востребована приложениями( рис. 4). В рассматриваемом нами случае наблюдения состояния морской поверхности производятся в прибрежной зоне с помощью коротковолновой радиолокации( HF-Radar, или HFR). Данными наблюдений являются характеристики поверхностных течений и волнения. Внешние воздействия – это атмосферный форсинг. Инструмент наблюдений, особенности моделей и их настройки под физические процессы, особенности ассимиляции рассматриваются ниже.
Следует отметить важное( ниже обсуждаемое) обстоятельство, неоднократно отмечаемое в работах различного периода [ 2, 6, 7 ] и особо акцентируемое в современных работах [ 1 ]. Здесь мы отмечаем также тот факт, что в последней из указанных работ эти акценты сделаны в отношении шельфовых зон Норвегии и Баренцева моря. Речь идет о том, что в условиях сильной пространственной и временной изменчивости состояния водных масс, чрезвычайно критичным для решения задачи подгонки моделей и экспериментальных данных является адекватность моделей, их параметризации и корректность оценки начальных и граничных условий. Без учета указанных факторов решение конечных задач может оказываться несостоятельным. На основе только данных о локальном районе, собираемых даже комплексной системой, надежно восстановить начальные и граничные условия не всег-
30 Морские информационно-управляющие системы, 2018 / No. 1( 13)