Изучение мелкомасштабных гидродинамических процессов на основе спутниковых радиолокационных данных высокого пространственного разрешения

В докладе представлены результаты использования данных спутниковых радиолокаторов RADARSAT-2 и TerraSAR-X для исследования гидродинамических процессов в северо-восточной части Черного моря. Объектами изучения являлись мелкомасштабные вихревые структуры, внутренние волны и мелкомасштабные гидродинамические фронты. С целью верификации результатов спутниковых радиолокационных наблюдений были проведены подспутниковые измерения с маломерного судна в прибрежной зоне Черного моря в районе г. Геленджик. Натурные измерения проводились в сентябре-октябре 2011 г., июне и сентябре 2012 г. и в июне и октябре 2013 г. Совместный анализ спутниковых радиолокационных данных и натурных измерений позволил провести идентификацию на радиолокационных изображениях поверхностных проявлений гидродинамических процессов, выявленных с помощью акустического доплеровского профилографа течений (ADCP) ADCP “Rio Grande 600 kHz”, а также изучить особенности проявлений мелкомасштабных гидродинамических процессов на радиолокационных изображениях высокого пространственного разрешения.
Были зафиксированы многочисленные случаи проявлений противотечений, обусловленных, по нашему мнению, прохождением через район наблюдений мелкомасштабных антициклонических вихрей. На основании данных ADCP была изучена их трехмерная структура в верхнем квазиоднородном слое. К сожалению, ни один из данных вихрей, за исключением циклонического вихря 13.09.2012 не имели поверхностных проявлений в виде закручивающихся сликовых полос на радиолокационных изображениях. В докладе приводятся две гипотезы для объяснения этого феномена.
В то же время, совместный анализ радиолокационных и акустических данных показал, что практически всегда на границе между двумя разнонаправленными течениями наблюдается сликовая полоса.
Благодаря использованию радиолокационных данных высокого пространственного разрешения (3 м) и проведению подспутниковой съемки с помощью ADCP, разрешающая способность которого составляет 0.5 м удалось выявить 6 случаев прохождения в районе эксперимента пакетов внутренних волн. На основе данных ADCP и записей термистров были определены их амплитуды, которые достигали 8-10 м. Совместный анализ спутниковых радиолокационных данных и данных подспутниковых измерений позволили выявить характерную длину волны, которая составила 90-100 м.

Исследования осуществлялись совместно с научно-образовательным коллективом отделения информатики факультета математики, информатики и естественных наук Университета г. Гамбург. На основе серии последовательных радиолокационных изображений с помощью разработанного немецкими коллегами алгоритма восстанавливались параметры течений, которые сравнивались с результатами натурных измерений.
В докладе обсуждаются преимущества и недостатки радиолокационных данных Radarsat-2 и TerraSAR-X для изучения гидродинамических процессов в прибрежной зоне.
Работа выполнялась при частичной поддержке РФФИ (проекты №10-05-00428-а, 13-05-12093 офи_м и 13-07-12017 офи_м) и ФЦП "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009–2013 годы. Экспедиционные работы выполнялись в рамках проектов РФФИ 11-05-10020-к и 12-05-10045-к. Радиолокационные данные RADARSAT-2 и TerraSAR-X получены в рамках международного проекта "SOAR RADARSAT-2/TerraSAR-X Project #5074".