Построение уровенной поверхности моря по данным альтиметрических измерений и картам термических структур

Получение оценок циркуляции моря по альтиметрическим измерениям требует решения двух проблем – восстановление геоида Земли с точностью 2-3 см и пространственно-временной интерполяции данных на сетку, размер ячейки которой существенно меньше соответствующих характеристик исходных данных. Отсутствие точного геоида приводит к необходимости работать с альтиметрическими аномалиями, что не позволяет оценивать скорости поверхностных течений в районах, где наблюдаются устойчивые течения и вихри. Расстояния наиболее близких альтиметрических трасс (спутники Jaison-1 и Topex/Poseidon) превосходят 100 км в низких и средних широтах, что превышает характерные размеры синоптических вихрей океана. Наименьший (десятидневный) интервал повторяемости альтиметрических трасс слишком велик, поэтому пространственно-временная интерполяция данных приводит к значительным артефактам при восстановлении циркуляции.
Для решения этих двух проблем предлагается использовать спутниковые композиционные карты термических структур океана в форме доминантных ориентаций термических контрастов (ДОТК). По сути ДОТК является статистически значимой касательной к изотерме в некоторой окрестности точки. Высокая степень корреляций ДОТК с направлениями векторов поверхностных течений и стабильность ДОТК в течение нескольких дней позволяют строить интегральные кривые, которые можно рассматривать как псевдо-линии тока на поверхности. Линия тока, соединяющая две соседние квази-синхронные трассы альтиметра, должны иметь одинаковую высоту уровенной поверхности при выполнении геострофического баланса. Имея набор таких линий для заданных трасс альтиметра в различные интервалы времени, можно найти соответствующие поправки к альтиметрическим аномалиям. Эти поправки, применяемые к альтиметрической среднеуровенной поверхности, и формируют геоид Земли с необходимой нам точностью. Псевдо-линии тока позволяют экстраполировать значения уровенных высот на окрестную акваторию.
В работе представлены результаты апробации данного подхода на примере восстановления циркуляции течения Куросио. Обсуждаются несколько алгоритмов расчета поправок к геоиду Земли, результаты восстановления поля течения и сравнение последних с независимыми наблюдениями. Для решения задачи созданы автоматические средства построения композиционных карт ДОТК, получения альтиметрических данных через ИНТЕРНЕТ и их совместной обработки с целью расчета поправок к геоиду и восстановления циркуляции океана.
Работа поддержана грантом РФФИ № 06-01-00660 и грантами ДВО РАН.