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 )