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 )