Материалы 17-й Всероссийской открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», Москва, ИКИ РАН, 2019 год

(http://conf.rse.geosmis.ru)

Развитие методов восстановления скорости приводного ветра и касательного турбулентного напряжения в условиях тропических циклонов на основе совмещения данных со спутника Sentinel-1 с данными измерений дроп-зондов NOAA

Ермакова О.С. (1), Сергеев Д.А. (1), Русаков Н.С. (1), Поплавский Е.И. (1), Баландина Г.Н. (1), Троицкая Ю.И. (1)
(1) ИПФ РАН, Нижний Новгород, Россия
Касательное турбулентное напряжение или динамическая скорость ветра является одной из наиболее важных характеристик пограничного слоя атмосферы. Именно касательное турбулентное напряжение характеризует воздействие ветра на поверхность воды и определяет поток энергии к волнам и ее параметры [1]. Активные микроволновые методы, разработанные для получения скорости ветра по нормированному сечению рассеяния (УЭПР) микроволнового излучения, идеально подходят для определения напряжения турбулентного сдвига ветра [2,3], поскольку мелкомасштабная шероховатость, которая формирует сигнал обратного рассеяния, определяется главным образом касательным турбулентным напряжением. При этом корреляция УЭПР с турбулентным напряжением является более сильной, чем со скоростью ветра. В рамках данной работы была получена зависимость УЭПР от турбулентного напряжения, восстановленная на основе анализа совмещенных данных с дроп-зондов и спутника Sentinel-1. Для анализа были выбраны тропические циклоны Атлантического бассейна в период с 2003-2017 гг. Необходимо отметить, что специальные подспутниковые измерения для этих ураганов совмещенные измерения отсутствовали. В связи с этим был использован массив данных с дроп-зондов NOAA за сезон ураганов 2017 года в Атлантическом бассейне с целью поиска возможности совмещения данных дистанционного зондирования и измерений с дроп-зондов. В результате было установлено, что совмещение данных может быть произведено для ураганов Irma 2017/09/07 и Maria 2017/09/21 и 2017/09/23 поскольку снимок «глаза» урагана и измерения с дроп-зондов оказались наиболее близкими по времени и пространству. Для анализа данных натурных измерений, полученных с дроп-зондов, был предложен подход, основанный на использовании автомодельности дефекта скорости в пограничном слое, сформированного в ураганных условиях, включающем слой постоянных потоков, переходящем в «следную» часть. Преимуществом такого подхода является возможность использовать измерения профиля скорости в «следной» части, далеко от поверхности, что значительно минимизирует погрешности измерений. Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ проекты № 19-05-00249, 19-05-00366, 18-35-20068.

Ключевые слова: рассеяние радиоволн на морской поверхности, согласованная и ортогональная поляризация, шторм, ураган, микроволновое дистанционное зондирование, поляризация, пограничные слои атмосферы и океана, скорость ветра, касательное турбулентное напряжение ветра
Литература:
  1. Plant W.J., A Relationship between Wind Stress and Wave Slope // J. Geophys. Res., 1982. 87(C3), pp. 1961–1967. doi: 10.1029/JC087iC03p01961.
  2. Liu W.T., & Xie, X. Sea surface wind/stress vector. In Encyclopedia of Remote Sensing, New York, Springer, 2014. pp. 759–67. doi:10.1007/978-0-387-36699-9.
  3. Troitskaya Y., Abramov V., Baidakov G., Ermakova O., Zuikova E., Sergeev D., Ermoshkin A., Kazakov V., Kandaurov A., Rusakov N., Poplavsky E., Vdovin M. Cross-Polarization GMF for High Wind Speed and Surface Stress Retrieval // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2018. V.123. No. 8. P. 5842-5855.

Дистанционные методы исследования атмосферных и климатических процессов

173