Разработка метода восстановления динамической скорости ветра в тропических циклонах по данным спутника Sentinel-1 в режиме обзора IW и EW

Микроволновое дистанционное зондирование является одним из самых надежных инструментов для мониторинга поверхности океана, широко используемое, в частности, при разработке алгоритмов восстановления поверхностной скорости ветра, в том числе для экстремальных погодных явлений, таких как тропические циклоны. Наряду со скоростью ветра важнейшей динамической характеристикой приводного пограничного слоя атмосферы является турбулентный поток импульса или касательное турбулентное напряжение, а также эквивалентная характеристика динамическая скорость, которая является основным параметром при численном моделировании циркуляции атмосферы. Непосредственные измерения турбулентного напряжения часто оказываются технически сложной задачей. В связи с этим необходимо разрабатывать алгоритмы восстановления не только скорости приводного ветра, но и динамической скорости и коэффициента аэродинамического сопротивления поверхности непосредственно по данным дистанционного зондирования.
Работа посвящена разработке и верификации алгоритма восстановления параметров приводного атмосферного пограничного слоя и построению геофизических модельных функций (ГМФ) с использованием комплексного подхода, включающего в себя данные инструментов активного и пассивного зондирования, и результаты натурных исследований в широком диапазоне погодных условий, включающем экстремальные. При построении ГМФ использовались РСА-изображения тропических циклонов в Атлантическом бассейне на ортогональной поляризации со спутника Sentinel-1, полученные для двух режимов обзора (Interferometric Wide swath, Extra Wide swath), и измерения микроволнового радиометра Stepped-Frequency Microwave Radiometer (SFMR). Коллокация данных дистанционного зондирования производилась с натурными измерениями профилей скорости ветра с падающих GPS-зондов NOAA, с использованием разработанного авторами подхода восстановления параметров атмосферного пограничного слоя. Была проведена проверка работоспособности данного подхода на основе сопоставления с результатами расчета атмосферной модели WRF. Предложены зависимости, связывающие характеристики рассеянного микроволнового сигнала и микроволнового излучения водной поверхности с динамической скоростью ветра и коэффициентом аэродинамического сопротивления, позволяющие восстанавливать эти величины по дистанционным данным, в том числе спутниковым РСА изображениям на ортогональной поляризации или радиометрическим измерениям поверхности океана в условиях ураганных скоростей ветра.
Работа выполнена за счет гранта РНФ 25-77-20016, https://rscf.ru/project/25-77-20016/.