Восстановление параметров внутренних волн в океане по данным наблюдений SWOT

Представлены результаты исследования внутренних волн (ВВ) в районе Амазонского шельфа на основе данных измерений SWOT (Surface Water and Ocean Topography) являющимся радиолокационным интерферометром Ka-диапазона (KaRIn), наблюдающим морскую поверхность в диапазоне углов падения от -4 до +4 градуса с пространственным разрешением 250м (Fu et al., 2024). В отличие от спутниковых радиолокаторов с синтезированной апертурой (РСА) или оптических сканерных изображений в солнечном блике, которые идентифицируют ВВ по модуляциям шероховатости поверхности (Jackson, 2007; Magalhães et al., 2021; Kudryavtsev et al., 2005; Kudryavtsev et al., 2012), SWOT обеспечивает уникальную комбинацию контрастов сигнала РСА и карт рельефа поверхности океана над внутренними волнами. Такое комбинированное изображение позволяет получить более полное представление об особенностях ВВ (Fu et al., 2024).
ВВ отчетливо проявляются в полях аномалий высоты поверхности океана (SSHA), наблюдаемых с помощью SWOT. Амплитуды SSHA, индуцируемые ВВ на поверхности, достигали 0,15 м, а длина ВВ варьировалась от 2 до 50 километров. SWOT измерения SSHA совместно с данными о стратификации океана и использованием линейной теории ВВ, позволили восстановить вертикальные смещения слоёв океана, связанных с ВВ. По результатам этого анализа получено, что вертикальные смещения главного термоклина в наблюдаемых ВВ достигали 60 метров.
Наряду с SSHA, ВВ проявлялись в сигнале SWOT в виде коррелированных в ВВ пространственных вариаций удельной эффективной площади рассеяния (УЭПР) поверхности океана. Для условий измерений SWOT, УЭПР поверхности определяется квази-зеркальными отражениями сигнала от поверхности океана, а вариации УЭПР связаны с вариациями его «шероховатости», — среднеквадратичным наклоном поверхностных волн (MSS) с длинами, превышающими несколько сантиметров. Индуцируемые ВВ вариации MSS обусловлены взаимодействием волн с поверхностными течениями ВВ. В рамках линейной теории ВВ, измеряемые SSHA были пересчитаны в амплитуды орбитальных скоростей ВВ на поверхности, и тем самым, проведена количественная оценка изменений уровня моря и связанных с ними вариаций УЭПР по данным SWOT. Данные SWOT измерений поверхностных проявлений ВВ проанализированы с использованием модели формирования проявления течений в РСА изображениях, разработанной в работе (Kudryavtsev et al., 2005).
Таким образом, исследование представляет собой комплексный анализ внутренних волн в океане с использованием данных SWOT. Комбинирование наблюдений и моделей обеспечивает хорошие ресурсы для будущих исследований динамики, характеристик и влияния этих волн на океанические процессы, циркуляцию, перемешивание водных масс и экосистемы.

Благодарности — Результаты, представленные в данной работе, получены при госзадания Министерства науки и образования № 0763-2020-0005.