Новости

20 сентября, 2022 15:16

Создана система мониторинга ветрового волнения в открытом океане

Систему SeaVision, которая позволяет оперативно использовать данные судовых навигационных радаров для мониторинга ветрового волнения в режиме реального времени, создали сотрудники Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН совместно с индустриальным партнером. В перспективе разработка поможет экипажу судов получать информацию о приближающихся экстремально высоких волнах и строить прогноз волнения по маршруту.
Общая схема функционирования системы SeaVision. Источник: Министерство науки и высшего образования России
«Система включает небольшой бортовой блок и развитый прикладной пакет программ. Она позволяет получать обширную информацию о ветровом волнении, включая высоты и периоды волн. Разработка позволяет получать информацию о спектральных характеристиках волн с судовых навигационных радаров, установленных на всех коммерческих и научных судах, осуществляющих деятельность в открытом океане», — сообщила руководитель проекта со стороны Института океанологии кандидат физико-математических наук Наталья Тилинина.
Система была протестирована в нескольких рейсах научно-исследовательских судов «Академик Сергей Вавилов» и «Академик Иоффе». С помощью буйковых наблюдений и высокоразрешающего моделирования ученые оценили достоверность и точность получаемых характеристик волн. Апробация проводилась в приполярной части Северной Атлантики и в Карском море.

Среди измеряемых характеристик — направления, периоды и высота волн, частотные спектры волновой энергии, а также пространственные спектры, дающие полную информацию о структуре ветрового волнения в океане, возможность отдельной оценки характеристик ветровых волн и зыби.

В настоящее время данные о высоте волн в открытом океане ученые получают в основном из отчетов программы добровольных наблюдений VOS (Voluntary Observing Ships) — штурмана на коммерческих судах на глаз определяют высоту волны и передают эти наблюдения в центры сбора данных.

Другие источники информации о характеристиках волн в открытом океане — заякоренные буи, спутниковая альтиметрия — характеризуются либо локализацией в точке (буи), либо во времени (альтиметрия) и не позволяют покрывать поле волнения достаточным пространственно-временным разрешением. В целом в отличие от таких параметров океана как, например ТПО (температура поверхности океана), поле волнения всегда было недостаточно точно и глобально покрыто достоверными данными наблюдений в силу большой изменчивости в пространстве и времени.

SeaVision позволяет один раз в минуту определять все характеристики волн вдоль траектории следования судна, потенциал потока данных системы в сто раз превышает возможности данных спутниковой альтиметрии. И, если достаточное количество научных и коммерческих судов будет оснащено системой SeaVision, это существенно обогатит количество наблюдений за ветровыми волнами.

В 2023 году ученые планируют разработать портативную версию SeaVision, которую можно будет легко установить на борту любого судна.
«С помощью усовершенствованной системы мы планируем получать информацию о состоянии поверхности Мирового океана, по объемам превышающую доступную на сегодня в десятки раз и позволяющую проверять модели ветрового волнения и спутниковые наблюдения», — сказала Наталья Тилинина.
SeaVision в перспективе может оперативно обнаруживать и предупреждать экипаж судна о приближающихся экстремально высоких волнах (гигантских одиночных волнах высотой 20–30 метров, которые отличаются нехарактерным для морских волн поведением), давать прогноз волнения по маршруту следования, связываясь по спутниковому каналу с центрами прогноза погоды и волнения. 

Ученые намерены разработать расширение SeaVision и получать информацию о поверхностных течениях на акватории всего океана с частотой менее минуты. Возможности SeaVision значительно превышают действующую систему VOS. 

В течение научно-исследовательских рейсов систему испытывали ученые Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН, Института физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН, МФТИ, МГУ и акционерного общества «Морские комплексы и системы». Исследования проводили при финансовой поддержке Минобрнауки России, Российского фонда фундаментальных исследований и Российского научного фонда.

Статья опубликована в научном журнале Earth System Science Data.
29 марта, 2024
Российские ученые обучили ИИ подбирать эффективную защиту для глаз от лазерного излучения
Российские ученые разработали нейросеть для быстрой оценки способности материалов блокировать опас...
28 марта, 2024
В ИТМО создали более долговечные синие перовскитные светодиоды
Ученые ИТМО нашли новый способ получения синего излучения у перовскитных нанокристаллов. Он позвол...