Диагностика смешанного волнения во внутренних морях по данным спутника CFOSAT

Условия развития волнения во внутренних морях, больших озерах и водохранилищах существенно отличается от таковых в океанских условиях. Близость берега, малых глубин и других особенностей требуют своего учета в моделях прогноза волнения и оценках рисков морской деятельности. Получение, обработка и интерпретация данных измерений волнения, в особенности, спутниковых, также требуют существенной адаптации к условиям внутренних водоемов.

В работе проводится сравнительный анализ режимов волнения в Каспийском и восточной части Средиземного морей (восточнее 25-го меридиана). Прибрежный рельеф существенным образом определяет ветровые режимы и, как следствие, особенности развития волнения изучаемых акваторий. Состояние смешанного волнения возникает при быстром переключении между направлениями господствующих ветров и является характерной чертой ветро-волновой динамики.

Прибор SWIM (Surface Waves Investigation and Monitoring), установленный на спутнике CFOSAT (Chinese-French Oceanic SATellite) измеряет параметры волнения в надире (данные альтиметрии с частотой 1 и 5Гц) и в последовательности точек под углами падения 2, 4, 6, 8 и 10 градусов. Эти данные позволяют рассчитывать пространственные спектры волнения в диапазоне длин волн 30-500 метров и решать задачу выделения волновых систем (spectra partitioning). Данные альтиметра (5 и 1 Гц) позволяют оценить волнение относительно коротких ветровых волн в пятне около 5 км в диаметре. Данные сканирования в прямоугольнике 70 на 90 км (т.н. box) лучше отражают динамику морской зыби.

Оценки волновых периодов по надирным измерениям показали хорошее соответствие результатов эмпирической модели Gommenginger et al. (2003) и физической Badulin (2014) и подобие волновой динамики Каспийского моря и Восточного Средиземноморья.

Выделение волновых систем в данных SWIM, как показано в Grigorieva et al. (2022) может существенно отличаться от полученных по стандартным методикам визуальных наблюдений с попутных судов (VOS – Voluntary Observing Ship data). Тем не менее, первая волновая система данных SWIM удовлетворительно характеризует ветровые волны и первую систему зыби VOS.

Анализ данных CFOSAT неожиданно показал присутствие длинной зыби до 400 метров в обоих бассейнах. В Каспийском море длинная зыбь (длиннее 200 метров) имеет почти в два раза большую повторяемость, чем в Средиземном. В то же время, направление зыби относительно ветра качественно различно. В Каспийском море зыбь привязана к господствующим направлениям ветра, т.е. распространяется либо по, либо против ветра. В Средиземном море зыбь, как правило, почти перпендикулярна ветру. В целом исследование показало пригодность данных миссии CFOSAT для анализа динамики волнения во внутренних морях.

Работа выполнена в рамках гранта Российского научного фонда №23-77-00027 «Исследование климатической изменчивости термогидродинамического режима Каспийского моря по данным дистанционного зондирования», https://rscf.ru/project/23-77-00027/.