Акустический доплеровский измеритель течения( ADCP) – прибор для измерения профиля течения в водной толще, основанный на доплеровском эффекте. Устройство периодически излучает звуковой сигнал определенной частоты, который отражается от планктона, взвешенных минеральных частиц и мелких пузырьков воздуха. Измеряя смещение частоты отраженного сигнала относительно частоты базового сигнала и время его прихода, можно получить оценку скорости течения на определенной глубине. Обычно применяют не один, а четыре излучателя звукового сигнала, что увеличивает точность и позволяет определять направление течения.
В первом эксперименте, проходившем с 14 по 27 сентября 2015 года, радиолокатор устанавливался в двух точках. Точка Б( район Голубой бухты) располагалась на высоком берегу( около 60 м над уровнем моря), точка Д – на территории базы отдыха « Витязь » в поселке Дивноморское, на расстоянии 13 – 14 км от точки Б. На рисунке 2 показаны точки измерения и размеры области поверхности моря, покрываемые радиолокационным зондированием.
Измерения выполнялись путем накопления данных о спектре волн на морской поверхности по 10-минутным отрезкам и дальнейшим осреднением скорости течения за период в 1 час. По данным измерений радиолокатора в каждой точке расположения антенн были получены осредненные за час поля радиальной скорости течения. Полные векторы скорости течения формировались при помощи пакета HF Radarmap, преобразующего пары файлов с радиальными компонентами скорости в совокупность полных векторов скорости течения.
Результаты « двухточечных » измерений с последовательным перемещением радара из одной точки в другую подробно описаны в [ 7 ]. В некоторых ситуациях поле скорости, построенное по данным радарных измерений, неплохо соответствовало полю скорости, построенному по данным судовой буксировки ADCP. Эти ситуации, как правило, были связаны с развитием на полигоне интенсивных субмезомасштабных вихрей в условиях слабого однородного ветрового воздействия. В случаях достаточно слабого течения и сильного неоднородного ветрового воздействия соответствия не наблюдалось. Анализ полученных результатов позволил сделать вывод о недостаточной корректности проведения эксперимента, при
котором измерения выполняются одним радаром в разных точках, разнесенных по пространству и, что более существенно, по времени. Связано это с тем, что, во‐первых, поле течений редко бывает стационарным на протяжении нескольких часов, разделяющих измерения из разных точек. Во-вторых, после перемещения радар нуждается в дополнительных настройках, которые зависят от условий прохождения радиоволн в новой точке измерения( наличия естественных и искусственных препятствий, рельефа местности, геологии грунта и пр.). Нарушается однородность условий проведения эксперимента, что оказывает влияние на обобщение и, как следствие, на качество получаемых результатов.
Во втором эксперименте с 5 по 10 октября 2016 года радиолокатор был стационарно установлен на пирсе в Голубой бухте( рис. 2), и измерения выполнялись круглосуточно.
Скорость течения восстанавливалась с шагом по времени в 1 час. Течения по данным радиолокации сопоставлены с измерениями на верхнем горизонте( 4 м) донных станций ADCP, установленных на глубине 22 м( ближний) и 85 м( дальний)( рис. 2). При этом анализировались данные одновременных измерений.
Результаты сравнения для радиальной компоненты скорости течения станций ADCP( осреднение 1 час) и радиолокатора приведены на рисунке 3. Для анализа были выбраны лучи, проходящие через точки постановки ADCP и, соответственно, имеющие разные ориентации к линии берега.
Необходимо отметить, что радаром производятся измерения радиальной( по направлению луча) составляющей скорости течения, точность которых в общем случае зависит от угла между лучом и направлением течения:
Рис. 2. Расположение автономных станций и галсов судна в районе исследования и области покрытия радиолокационным зондированием
86 Морские информационно-управляющие системы, 2018 / No. 1( 13)