Войти на сайт
МЕЖДУНАРОДНЫЕ ЕЖЕГОДНЫЕ КОНФЕРЕНЦИИ
"СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО
ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"
(Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, природных и антропогенных объектов)

Пятнадцатая Всероссийская открытая конференция "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса"

XV.E.84

Оценка повторяемости экстремальных высот внутренних волн в Баренцевом море в районе постоянных проявлений сигнатур волн на спутниковых снимках

Зимин А.В. (1), Атаджанова О.А. (1,2), Свергун Е.И. (1), Романенков Д.А. (1)
(1) Институт океанологии им.П.П.Ширшова РАН, Москва, Россия
(2) Российский государственный гидрометеорологический университет, Санкт-Петербург, Россия
Спутниковые радиолокаторы с синтезированной апертурой являются основным и наиболее эффективным инструментом исследования внутренних волн (ВВ) особенно в арктических морях (Козлов и др., 2014, Зимин и др., 2015, Kozlov at al., 2015). В Баренцевом море анализ полученных радиолокационных изображений (РЛИ) позволил выделить области систематической регистрации поверхностных проявлений ВВ: к западу от архипелага Земля Франца-Иосифа, у пролива Карские ворота, около северного побережья Кольского полуострова. Однако по данным только РЛИ нельзя получить сведений об амплитудах и периодах ВВ, и соответственно неизвестно, какие ВВ находят свое отражение в спутниковых данных, и не понятно, какова вероятность появления среди них волн с экстремальными высотами.
Для расширения существующих представлений о характеристиках короткопериодных ВВ, регистрируемых на РЛИ в Баренцевом море с 8 по 23 августа 2016, года был выполнен подспутниковый эксперимент. Он проводился на траверзе мыса Харлов 50 км севернее побережья Кольского полуострова и включал одновременные судовые и спутниковые наблюдения. Основные задачи работы заключались в сопоставлении результатов разнородных наблюдений и оценке вероятности появления волн экстремальных высот.
Контактные наблюдения представляли собой повторяющиеся зондирования водной толщи (сканирования) с дискретностью 1–2 мин до глубины 55 м. Измерения выполнялись от 5 до 12 часов за сутки, общее время сканирований составило 80 часов. Данные дистанционного зондирования представляли собой 10 РЛИ, полученные со спутника Sentinel-1.
По данным контактных измерений было зарегистрировано 111 внутренних волн. Максимальная высота зарегистрированных волн составила 8,1 метров, при средней высоте волн в 3,2 м. Больше половины зарегистрированных волн имели периоды меньше 25 минут.
По данным спутниковых наблюдений в районе работ было зарегистрировано 93 пакетав среднем с тремя волнами в пакете, со средней длиной лидирующего гребня 27 км и длиной волны 0,8 км. На каждом снимке в районе работ регистрировалось от 2 до 22 проявлений пакетов ВВ. При этом выделялись два основных направления распространения сигнатур. Первое направление представлено большой группой пакетов, двигающихся преимущественно с юго-востока на северо-запад. Их образование связано с взаимодействие течения с перепадом глубин. Второй группе свойственно движение, направленное от берега, при этом часть таких волн находилась юго-западнее района работ.
Прямое сопоставление данных сканирований и проявлений ВВ на морской поверхности было выполнено для РЛ-снимков, полученных 20.08.2016 г. (за 7:22 Мск) и 23.08.2016 (за 17:27 Мск). При сопоставлении использовались данные только о тех проявлениях ВВ, которые находились в радиусе 4 миль от судна, в предположении, что они должны пройти через местоположение корабля за время проведения контактных наблюдений. Скорость распространения волн рассчитывалась в соответствии с дисперсионным соотношением для колебаний в двухслойной среде, фазовая скорость и длины короткопериодных ВВ были оценены как 0.45- 0.55 м/c и 205-1270 м. При глубине залегания пикноклина около 20 м в РЛ-изображениях находили проявление пакеты ВВ с высотами 3-5 м, длинами 0.3-1.9 км м и периодами 10-15 минут. Таким образом, сопоставление разнородных наблюдений показало, что короткопериодные ВВ распространяются, в основном, пакетами и находят свое отражение в судовых и спутниковых наблюдениях.
В предположении о стационарности волнообразующих факторов (Свергун и Зимин, 2017) выполнены оценки вероятности появления экстремальных высот ВВ, которые могут наблюдаться один раз за сутки, 10 дней, 1 месяц, 2 месяца, 3 месяцев. Показано, что ИВВ с высотами более 10 метров ожидается не чаще одного раза в месяц, что в принципе подтверждается данными наблюдений. К сожалению, на данный момент отсутствует возможность получить более точные оценки повторяемости появления ИВВ из-за отсутствия продолжительных контактных измерений.
В ходе исследований продемонстрирована полезность одновременных контактных и спутниковых наблюдений для интерпретации поверхностных проявлений ВВ и для анализа их количественных характеристик и вероятности появления ИВВ.

Исследование выполнено при финансовой поддержке проекта РФФИ № 15-05-04639.

Ключевые слова: короткопериодные внутренние волны, контактные измерения, спутниковые радиолокационные снимки, проявления на поверхности, вероятностные характеристики экстремальных волн, Баренцево море.
Литература:
  1. Зимин А.В., Козлов И.Е., Атаджанова О.А., Шапрон Б. Комплексный мониторинг короткопериодных внутренних волн в Белом море//Исследование Земли из космоса. 2015. № 5. С. 51-61.
  2. Козлов И.Е., Кудрявцев В.Н., Зубкова Е.В., Атаджанова О.А., Зимин А.В., Романенков Д.А., Шапрон Б., Мясоедов А.Г. Районы генерации нелинейных внутренних волн в Баренцевом, Карском и Белом морях по данным спутниковых РСА измерений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014.Т. 11. №4. С. 338-345.
  3. Kozlov I., Kudryavtsev V., Zubkova E., Atadzhanova O., Zimin A., Romanenkov D., Myasoedov A., Chapron B. SAR observations of internal waves in the Russian Arctic seas. In Proc. Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS), IEEE International. 2015. pp. 947-949.
  4. Свергун Е. И., Зимин А. В. Оценка повторяемости интенсивных внутренних волн в Белом и Баренцевом морях по данным экспедиционных исследований // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2017. Т. 10, № 2. С. 10—15.

Дистанционные исследования поверхности океана и ледяных покровов

252