Особенности использования навигационной РЛС Х-диапазона в условиях Таманского залива для определение высоты ветрового волнения

В 2009 г. в Таманском заливе начался проект по дистанционному мониторингу морского волнения с помощью радаров Х-диапазона. В качестве стартового оборудования был выбран навигационный радар кругового обзора «FURUNO 1715», доработанный под океанографические задачи. В ходе испытаний радара в 2009-2011 гг. выяснилось, что для условий Таманского залива характерно наличие в 90% случаев небольших по высоте волн, с высотой менее 1 м. Это объясняется короткими разгонами волн в заливе. В условиях наблюдения волнения с высотой менее 1 м радиолокационные спектральные методы восстановления высоты волнения (Young, Rosenthal, Ziemer, 1985) стандартно применяемые в океанографических некогерентных радарах (Dankert, Horstmann, Rosenthal, 2005) перестают работать (Nieto-Borge et al., 2008; Ивонин Д.В. и др., 2016).
По этой причине пришлось обратиться к другим средствам обработки радиолокационного сигнала, в частности, к так называемому "радиояркостному" подходу определения высоты волнения, который известен большей чувствительностью к скорости ветра, чем к высоте волнения. Были выделены наблюдения с ветром, дующим на берег. В этих условиях удалось обнаружить высокую степень корреляции ветра с высотой волнения, что подтвердили соответствующие расчеты по ветро-волновой модели SWAN для Таманского залива. Для ситуаций с ветром, дующим на берег, были определены калибровочные передаточные функции радара для определения высоты волнения. Использовались линейная, степенная, и полиномиальная передаточные функции. Для выбора порядка полинома использовался критерий Акаике – окончательная ошибка предсказания (Marple, 1987):
Сравнение результатов радиолокационных измерений высоты волн с данными волновой рейки показало их хорошее соответствие друг другу для ветра, дующего на берег в секторе углов от -60° до 80°. Коэффициент корреляции между радиолокационными и in situ данными составил 0.85, среднеквадратичное отклонение – 0.14 м. Это свидетельствует о хороших возможностях "радиояркостного" подхода определения высоты волнения высотой менее 1 м при использовании его в соответствующем диапазоне погодных условий в Таманском заливе и ему подобных.

Работа выполнена при поддержке гранта РНФ №14-50-00095 (касается части, относящейся к радиолокационным наблюдениям). Моделирование волнения в Керченском проливе выполнено при поддержке гранта РФФИ № 16-08-00829.