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)

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

XIX.E.125

Совместное использование спутниковых наблюдений и численного моделирования волн в ураганах на примере тропического циклона Гони

Юровская М. В. (1,2), Кудрявцев В. Н. (2,1), Mуш A. (3), Миронов А.С. (1), Шапрон Б. (3)
(1) Морской гидрофизический институт РАН, Сеастополь, Россия
(2) Лаборатория спутниковой океанографии, Российский государственный гидрометеорологический университет
(3) Institut Francais de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER), Брест, Франция
Наблюдение и моделирование волнения в тропических циклонах (ТЦ) представляет большой научный и практический интерес благодаря важной роли волн в системе океан-атмосфера и их потенциальной опасности для судоходства и прибрежной инфраструктуры. В данном исследовании демонстрируется возможность совместного анализа данных со спутников CFOSAT SWIM, Sentinel-1, альтиметрических измерений и результатов недавно разработанной параметрической модели для оценки волн в тропических циклонах.

Спутниковые измерения были получены над Филиппинским морем 29 октября 2020 года в урагане Гони, одном из наиболее интенсивных ТЦ 2020 года. Модель генерации волн в циклоне основана на законах сохранения энергии и импульса. Для решения уравнений используется метод характеристик, позволяющий получить визуальную интерпретацию эволюции энергии, частоты и направления доминирующих поверхностных волн в поле переменного ветра, а также картину распространения генерируемой ураганом зыби. Входными данными модели являются поле ветра, скорость и направление смещения ТЦ. Помимо прямых модельных расчетов, для предсказания волн использовались автомодельные функции, являющиеся результатом обобщения модельных расчетов волн в циклонах с различными характеристиками ветровых полей. Эти универсальные функции позволяют получать экспресс-оценки распределения энергии, частоты и направления волн по трем параметрам поля ветра: максимальной скорость ветра, радиусу максимальной скорости ветра и скорости смещения ТЦ.

Результаты как прямых модельных расчетов с полем ветра, восстановленным по снимку SAR (Sentinel-1), так и предсказаний автомодельных функций, были сопоставлены с измерениями CFOSAT SWIM, включающими вдольтрековую высоту волн и данные волнового скаттерометра, предоставляющими информацию об угловом спектре волн. Волновые поля внутри движущихся циклонов, как правило, демонстрируют значительную азимутальную асимметрию, возникающую в результате резонанса между групповой скоростью доминирующих волн и скоростью движения ТЦ. Для ТЦ Гони этот эффект также был воспроизведен. Оценки максимальных волн, полученные как в измерениях, так и по численным расчетам, дают значения высоты волн около 8 м и длины соответствующих волн около 200 м в правом секторе циклона относительно направления его движения.

Рассмотренный частный случай демонстрирует широкие возможности комбинирования различных типов спутников данных (радиолокационные, альтиметрические, скаттерометрические, данные CFOSAT SWIM), результатов численного моделирования и использования аналитических автомодельных решений для исследования и прогноза волн, генерируемых ураганами.

Работа выполнена при поддержке гранта РНФ №21-17-00236 и государственных заданий №0555-2021-0004 и №0763-2020-0005

Ключевые слова: тропические циклоны, спутниковые наблюдения, моделирование волн

Дистанционные исследования поверхности океана и ледяных покровов

298