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)

Семнадцатая Всероссийская Открытая конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА (Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов)»

XVII.E.168

Некоторые приложения измерений БПЛА для исследования динамических процессов в морской среде

Кубряков А.А. (1), Лишаев П.Н. (1), Чепыженко АИ (1), Кубрякова Е.А. (1), Станичный С.В. (1), Алескерова А.А. (1), Латушкин А.А. (2), Кудинов О.Б. (2)
(1) ФГБУН ФИЦ МГИ РАН, Севастополь, Россия
(2) Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия
В работе представлен опыт использования данных беспилотного летательного аппарата (БПЛА) для исследования некоторых динамических процессов в морской среде.
Наиболее частым наблюдающимся процессом является поверхностное волнение. Данные БПЛА позволяют на основе спектрального анализа яркости определять пространственное распределение длин и направлений волн, а кросс-корреляционный анализ дает возможность оценивать скорости волн при стационарной съемке. Видеонаблюдения в условиях интенсивных ветров позволяют наблюдать обрушения волн, определять их размеры, форму и скорости, что дает возможность оценить связь характеристик волн и обрушений.
Еще одними из важных процессов, хорошо заметным в измерениях БПЛА, являются прибрежные выносы взвешенного вещества. При подходящих метеоусловиях потоки взвеси трассируют различные динамических структуры: субмезомасштабные вихри, грибовидных течения, струи. Наиболее часто эти процессы наблюдаются в районах топографических особенностей – мысов, бухт. Данные БПЛА позволяют определять характеристики этих структур с разрешением в несколько сантиметров, отслеживать их динамику на коротких периодах времени. Измерения БПЛА позволяют скорректировать маршруты судовых экспедиций в режиме реального времени, что дает возможность осуществлять гидрологические измерения в районах с наиболее интересными динамическими особенностями. В частности, во время морской экспедиции 17 сетября 2019 г. подспутниковые судовые измерения, сопровождающиеся съемкой БПЛА, позволили обнаружить субмезомасштабную струю у м. Маргуполо c крайне высокими концентрациями взвешенного вещества (>4 мг/л). Этот же поток наблюдался в поле яркости на снимке Sentinel-2. Такая информация позволяет углубить существующее понимание о субмезо- и мелкомасштабных процессах, влияющих на перераспределение взвеси и динамику береговой линии в прибрежной зоне. Сопоставление контактных данных, аэро- и спутниковой съемки в чистых и мутных водах в перспективе позволит разработать и усовершенствовать алгоритмы определения концентрации взвешенного вещества по данным оптических спутников высокого разрешения.
На основе измерений БПЛА у побережья Крыма зафиксировано несколько субмезомаштабных вихрей диаметром до 1 км. Исследована структура этих вихрей в поле взвеси. В частности, показано, что вихри захватывает взвесь от берега и аккумулируют её в свое ядро. При этом на периферии таких кросс-шельфовых потоков и самих вихрей из-за неустойчивости наблюдается развитие периодических структур размерами 50-100 м. Контактные измерения позволили определить характеристики изменчивости температуры и биооптических характеристик на фронтах субмезомаштабных вихрей. Кроме того, на основе расчета траектории трассеров, запущенных с судов, по измерениям БПЛА оценены орбитальные скорости вихря диаметром около 2.5. км, которые превысили 1 м/с на его периферии.
Отметим также, что данные БПЛА позволяют наглядно определять особенности строения береговой линии и характеристик дна, давать информацию о расположении полей бентосных водорослей, песчаных полей, оценивать глубины в прибрежной зоне.
Исследование субмезомасштабных вихрей по данным БПЛА и судовых съемок выполнено при поддержке гранта РФФИ 19-05-00479, изучение волновых процессов по данным БПЛА при поддержке гранта РФФИ 19-05-00752, разработка методов определения скорости волн и течений по данным БПЛА выполнено в рамках Госзадания 0555-2019-0001

Ключевые слова: БПЛА, дроны, субмезомасштабные вихри, взвешенное вещество, поверхностные волны, обрушения, загрязнения

Дистанционные исследования поверхности океана и ледяных покровов

280