Комплексный спутниковый мониторинг Каспийского моря с использованием данных альтиметрии

Уникальность экосистемы и биоресурсов Каспийского моря на фоне активизации хозяйственной деятельности, особенно разворачивающейся морской нефтедобычи, остро ставит вопрос контроля и прогноза его состояния, что требует постоянного мониторинга изменчивости уровня Каспийского моря.
Однако за последние 15 лет значительно уменьшился объем регулярных гидрологических работ в море, а также объем информации с метеостанций и постов Гидрометслужбы. Сеть станций и уровнемерных постов на Каспии стремительно сокращается (в 1960 году их было 79, в 1972 г. – 51, в 1992 г. – 36), а после распада СССР затруднен и обмен данными между государствами Каспийского региона. В настоящее время на российском побережье Каспия работают только три уровнемерных поста, а всего на Каспии их 7-8.
Коллапс наблюдательной сети на Каспии делает использование спутниковой альтиметрии для оперативного контроля Каспийского моря безальтернативным. Это позволит не только восполнить потерю традиционной информации, но и исследовать изменчивость уровня и динамики Каспийского моря на всей его акватории.
В 2002-2004 гг. в рамках проекта «Оценка изменчивости базовых термогидродинамических параметров вод Каспийского моря и ее влияния на эволюцию его экологического состояния» ФЦНТП был организован постоянно действующий комплексный спутниковый мониторинг Каспийского моря, который включал и спутниковую альтиметрию. Научная новизна работы состоит в комплексном подходе к сбору и анализу всесторонней гидрологической, спутниковой и метеорологической информации по акватории Каспийского моря и региону в целом для обеспечения необходимой информацией (исторической и текущей) работ по прогнозированию экологического, динамического и уровенного состояния Каспийского моря.
Для Каспийского моря впервые было проведено исследование сезонной и межгодовой изменчивости уровня, скорости приводного ветра, высоты волн и динамики поверхностных течений для различных частей Каспийского моря (включая залив Кара-Богаз-Гол) за 1992-2004 гг. с использованием спутниковых альтиметрических данных.
Для решения задачи исследования синоптической изменчивости динамики поверхностных течений Каспийского моря использовались карты синоптической динамической топографии, которые определяются как суперпозиция среднеклиматической динамической топографии и аномалий уровня. В качестве среднеклиматической динамической топографии для Каспийского моря лучше всего использовать результаты расчетов по трехмерной гидродинамической бароклинной модели со свободной поверхностью, созданной сотрудниками Лаборатории морских прикладных исследований Гидрометцентра России. Чтобы исключить в случае необходимости межгодовую изменчивость уровня Каспийского моря для расчета аномалий уровня предлагается использовать модель средней высоты морской поверхности ИБДСА, разработанной в Геофизическом Центре (ГЦ) РАН.
Кроме того, на основе данных спутниковой альтиметрии, впервые в России проведен анализ сезонной и межгодовой изменчивости стока реки Волга по изменчивости высоты водной поверхности в устье реки. Полученные данные сравнивались со среднемесячными величинами сброса воды в створе Волгоградской ГЭС.
Эффективность комплексного мониторинга Каспийского моря по данным спутниковой альтиметрии показала, что полученный опыт может быть перенесен на многие внутренние и окраинные моря России.
В работе использовались данные спутников TOPEX/Poseidon и Jason-1 и программное обеспечение Интегрированной базы данных спутниковой альтиметрии (ИБДСА), разработанной в ГЦ РАН в рамках проектов Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) и занесенной в Государственный регистр баз данных за № 0229905292 (Свидетельство № 4989 от 19.04.1999).
Работа выполнена при поддержке ФЦНТП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002-2006 годы Минобрнауки РФ и РФФИ (грант № 03-07-90174).