Оперативная океанография базируется на получении в реальном времени данных контактных и спутниковых измерений, их обработке и интерпретации. В частности, системы оперативной океанографии США и Европы в численных моделях используют данные спутниковых измерений температуры поверхности океана и уровня моря( спутниковая альтиметрия). С помощью моделей определяются трехмерные поля температуры, солености и скорости течения на период до десяти дней и составляется прогноз их развития. Верификация результатов численных расчетов производится путем сопоставления с разнообразными данными контактных наблюдений, в том числе полученных при помощи ныряющих буев типа АРГО и дрифтеров как поверхностных, так и несущих вертикальные цепочки температурных датчиков.
При отсутствии отечественной спутниковой альтиметрии в кризисных ситуациях( в условиях возможной изоляции от зарубежных источников альтиметрических данных) реализация такого подхода может оказаться невозможной. В численных моделях циркуляции океана в области открытого моря при расчете поля скоростей течений используется аномалия уровня свободной поверхности, измеряемая методом спутниковой альтиметрии. Данный
Рис. 1. Схема гидрофизического полигона ИО РАН в геленджикском районе Черного моря: – береговые метеостанции; – станции в составе донного ADCP и заякоренной термокосы; – зонд-профилограф « Аквалог » на заякоренной буйковой станции; – навигационный заякоренный буй с автоматической метеостанцией и системой оперативной передачи данных;
– галсы судна при проведении измерений скорости течения ADCP, буксируемым за судном;
– доплеровский КВ-радар SeaSonde для измерения поверхностных течений на акватории полигона подход применяется и в исследованиях Черного моря [ 1, 2 ]. Вместе с тем в прибрежных зонах морей шириной до 200 км вместо ассимиляции результатов наблюдений уровня моря, которые вблизи берега не являются достоверными, возможна интерпретация данных о параметрах течения, получаемых путем использования радиолокаторов КВ- и СВЧ-диапазона [ 3, 4 ].
Разработка технологии оперативного мониторинга прибрежных зон морей России на основе высокоразрешающих гидродинамических моделей с усвоением данных береговой радиолокации и океанологических станций – одно из важных направлений российской прикладной океанографии. Создание радиофизического полигона в акватории Новороссийска позволит приступить к отработке методов и средств оперативной океанографии прибрежной зоны Черного моря. Данный полигон внесет вклад в создание импортозамещающей научно-технологической базы российской системы регионального оперативного мониторинга морской среды, включающей спутниковое и радиолокационное зондирование, пространственную сеть контактных измерений и математическое прогностическое моделирование с усвоением данных.
Долговременное измерение скорости поверхностного течения радиолокатором SeaSonde
Испытания проводились на акватории гидрофизического полигона ИО РАН в районе Геленджика [ 5 ]. Скорости поверхностного течения в прибрежной зоне моря измерялись при помощи одиночного доплеровского КВ-радиолокатора SeaSonde. Схема расположения автономных станций на полигоне и схемы галсов судна с буксировкой ADCP по состоянию на декабрь 2017 года показана на рисунке 1.
Радиолокатор имеет комплект передающих и приемных антенн и позволяет производить измерения в полосе моря шириной порядка 20 км( www. codaros. com). Технические характеристики радиолокатора SeaSonde представлены в статье [ 6 ]. При выполнении работ использовались две методики измерения поля скорости течений. Первая заключается в стационарной постановке прибора в одной точке на берегу, а вектор скорости определяется на основе совместного анализа данных измерений по двум соседним лучам, имеющим разные углы по отношению к берегу, либо используются данные только одной радиальной компоненты скорости [ 7 ]. Вторая методика заключается в последовательном перемещении( с временным лагом) радиолокатора из одной точки в другую, описанная в [ 6 ]. При этом вектор скорости течений определяется сложением радиальных( по направлению луча) составляющих, полученных с разных точек радиолокационных измерений. Перемещение локатора из одной точки в другую занимает несколько часов, поэтому данная методика обоснована только в случае квазистационарности течения в районе измерений.
85