ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 5. С. 203-214

Определение характеристик ветрового волнения с помощью навигационной РЛС Х-диапазона в Таманском заливе

В.А. Гарбацевич 1 , А.В. Ермошкин 2 , А.Г. Зацепин 3 , И.И. Иванов 4 , Д.В. Ивонин 3 , С.Б. Куклев 3 , С.А. Мысленков 5, 3 , В.А. Телегин 1, 3 
1 Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН, Троицк, Россия
2 Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород, Россия
3 Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва, Россия
4 НИИ физики Южного Федерального университета, Ростов-на-Дону, Россия
5 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия
Одобрена к печати: 12.10.2018
DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-5-203-214
Представлены результаты работы по дистанционному мониторингу морского волнения в Таманском заливе в 2009–2011 гг. с помощью некогерентной навигационной РЛС Х-диапазона FURUNO 1715. Применительно к условиям залива, характеризующимся короткими разгонами волн и типичной высотой волнения менее 1 м, когда радиолокационные спектральные методы восстановления высоты волнения перестают работать, для ситуаций с ветром, дующим на берег, были определены калибровочные передаточные функции радара для так называемого радиояркостного подхода определения высоты волнения. Сравнение результатов радиолокационных измерений высоты волн с данными волновой рейки показало их хорошее соответствие друг другу для ветра, дующего на берег в секторе углов от –60° до 80°. Коэффициент корреляции между радиолокационными и in situ данными составил 0,85, среднеквадратичное отклонение — 0,14 м. Результаты моделирования волнения в акватории Керченского пролива и Таманского залива по ветро-волновой модели SWAN подтверждают обоснованность и целесообразность применения радиояркостного подхода определения высоты волнения для условий как Таманского залива, так и ему подобных.
Ключевые слова: дистанционные методы измерения волнения моря, навигационная РЛС, Х-диапазон, моделирование волнения, SWAN
Полный текст

Список литературы:

  1. Гарбацевич В. А., Ермошкин А. В., Иванов И. И., Телегин В. А. Измерение пространственно-временных характеристик морского волнения навигационными РЛС малой мощности // Гелиофизические исследования. 2015. Вып. 13. С. 9196.
  2. Грузинов В. М., Борисов Е. В., Григорьев А. В. Прикладная океанография / под ред. В. М. Грузинова. Обнинск: Изд-во «Артифекс», 2012. 384 с.
  3. Ивонин Д. В., Телегин В. А., Чернышов П. В., Мысленков С. А., Куклев С. Б. (2016а) Возможности радиолокационных навигационных систем Х-диапазона для мониторинга прибрежного ветрового волнения // Океанология. 2016. Т. 56. № 4. С. 647–658.
  4. Ивонин Д. В., Чернышов П. В., Куклев С. Б., Мысленков С. А. (2016б) Предварительные результаты сопоставления наблюдений вектора скорости течения, полученных по измерениям навигационного радара X-диапазона и донной станции ADCP // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 2. C. 110–123.
  5. Мысленков С. А., Шестакова А. А., Торопов П. А. Численное моделирование штормового волнения у северо-восточного побережья Черного моря // Метеорология и гидрология. 2016. № 10. С. 61–71.
  6. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Вып. 9. Гидрометеорологические наблюдения на морских станциях и постах. Часть I. Гидрометеорологические наблюдения на береговых станциях и постах. Л.: Гидрометиздат, 1984. 313 с.
  7. Переслегин С. В. Связь СВЧ-рассеяния от морской поверхности с пространственно-временными характеристиками развитого волнения // Физика атмосферы и океана. 1975. Т. 11. № 5. С. 481–490.
  8. Титов Л. Ф. Ветровые волны. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. 294 с.
  9. Dankert H., Horstmann J., Rosenthal W. Wind- and wave-field measurements using marine X-band radar-image sequences // IEEE J. Oceanic Engineering. 2005. V. 30. No. 3. P. 534–542.
  10. Huang W., Liu X., Gill E. W. Ocean Wind and Wave Measurements Using X-Band Marine Radar: A Comprehensive Review // Remote Sensing. 2017. V. 9. No. 12. P. 1261.
  11. Ivonin D. V., Telegin V. A., Bakhanov V. V., Ermoshkin A. V., Azarov A. I. Sample application of a low-cost X-band monitoring system of surface currents at the Black Sea shore // Russian J. Earth Sciences. 2011. V. 12. P. 1–8. ES2003. DOI: 10.2205/2011ES000507.
  12. Li X. M., Lehner S. Algorithm for sea surface wind retrieval from TerraSAR-X and TanDEM-X data // IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing. 2014. V. 52. No. 5. P. 2928–2939.
  13. Marple S. L. Digital spectral analysis: with applications (Vol. 5). Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice-Hall, 1987. 584 p.
  14. Nieto-Borge J. C., Hessner K., Jarabo-Amores P., De La Mata-Moya D. Signal-to-noise ratio analisis to estimate ocean wave heights from X-band marine radar image time series // IET Radar, Sonar, and Navigation. 2008. V. 2. No. 1. P. 35–41.
  15. SWAN Technical Documentation: SWAN Cycle III version 40.51A. Netherlands: University of Technology, Delft, 2007. 98 р.
  16. Young I., Rosenthal W., Ziemer F. A three-dimensional analysis of marine radar images for the determination of ocean wave directionality and surface currents // J. Geophysical Research. 1985. V. 90. No. C1. P. 1049–1059.