Архив
Том 21, 2024
Том 20, 2023
Том 19, 2022
Том 18, 2021
Том 17, 2020
Том 16, 2019 г.
Том 15, 2018 г.
Том 14, 2017 г.
Том 13, 2016 г.
Том 12, 2015 г.
Том 11, 2014 г.
Том 10, 2013 г.
Том 9, 2012 г.
Том 8, 2011 г.
Том 7, 2010 г.
Выпуск 6, 2009 г.
Выпуск 5, 2008 г.
Выпуск 4, 2007 г.
Выпуск 3, 2006 г.
Выпуск 2, 2005 г.
Выпуск 1, 2004 г.
Поиск
Найти:
Подписка/отписка
на рассылку новостей
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. 2020. Т. 17. № 7. С. 9-18

Методика сравнения данных расчёта волновой модели WAVEWATCH III с данными радиолокатора Ka-диапазона

М.А. Панфилова 1 , А.М. Кузнецова 1 , Г.А. Байдаков 1, 2 , Ю.И. Троицкая 1 , В.Ю. Караев 1 
1 Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород, Россия
2  Институт физики атмосферы им. Обухова РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 28.10.2020
DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-7-9-18
Проведено численное моделирование волнения в Персидском заливе при помощи модели WAVEWATCH III для двух различных функций источника. Для моделирования был выбран типичный для зимнего сезона день со стабильным северо-западным ветром. Проведено сравнение дисперсии уклонов, полученной по данным радиолокатора Ka-диапазона на спутнике GPM, с дисперсией уклонов по модельному спектру для нескольких стадий формирования волнения. Радиолокатор работает при малых углах падения, и дисперсия уклонов по его данным вычисляется в рамках приближения Кирхгофа. Сравнение осложнено тем, что в дисперсию уклонов по данным Ka-диапазона существенный вклад вносит часть спектра с длинами волн дециметрового диапазона и короче, а самая короткая длина волны в спектре по модели WAVEWATCH III составляет порядка метра. Излагаемая в работе методика расчёта дисперсии уклонов заключается в интегрировании составного спектра, длинноволновая часть которого рассчитана по модели WAVEWATCH III, а спадающая часть на высоких частотах взята из модели спектра волнения. Таким образом, предложен новый метод валидации модели волнения по спутниковым данным, где в качестве параметра для сравнения выступает дисперсия уклонов.
Ключевые слова: численное моделирование волнения, параметризации, радиолокатор Ka диапазона, дисперсия уклонов
Полный текст

Список литературы:

  1. Фарджами Х., Голубкин П. А., Кудрявцев В. Н. Развитие ветровых волн в прибрежных зонах при переменных ветрах на примере Персидского залива и Аравийского моря // Ученые записки Российского гос. гидрометеоролог. ун та. 2016. Вып. 44. С. 121–128.
  2. Ardhuin F., Rogers E., Babanin A., Filipot J.-F., Magne R., Roland A., Van der Westhuysen A., Queffeulou P., Lefevre J.-M., Aouf L., Collard F. Semiempirical dissipation source functions for ocean waves: Part I, definitions, calibration and validations // J. Physical Oceanography. 2010. V. 40(9). P. 1917–1941.
  3. Bi F., Song J., Wu K., Xu Y. Evaluation of the simulation capability of the Wavewatch III model for Pacific Ocean wave // Acta Oceanologica Sinica. 2015. V. 34. P. 43–57.
  4. Chen P., Zheng G., Hauser D., Xu F. Quasi-Gaussian probability density function of sea wave slopes from near nadir Ku-band radar observations // Remote Sensing of Environment. 2018. V. 217. P. 86–100.
  5. Chu P. C., Qi Y., Chen Y., Shi P., Mao Q. South China Sea Wind-Wave Characteristics. Part I: Validation of Wavewatch-III Using TOPEX/Poseidon Data // J. Atmospheric and Oceanic Technology. 2004. V. 21. P. 1718–1733.
  6. Chu X., He Y., Chen G. Asymmetry and anisotropy of microwave backscatter at low incidence angles // Trans. Geoscience and Remote Sensing. 2012. V. 50. No. 10. P. 4014–4024.
  7. Cox C., Munk W. Measurement of the roughness of the sea surface from photographs of the sun’s glitter // J. Optical Society of America. 1954. V. 44. P. 838–850.
  8. Elfouhaily T., Chapron B., Katsaros K., Vandemark D. A unified directional spectrum for long and short wind-driven waves // J. Geophysical Research. 1997. V. 102(C7). P. 15781–15796.
  9. Farjami H., Golubkin P., Chapron B. Surveying sea surface effect in satellite altimeter-derived wind speed // Intern. J. Coastal and Offshore Engineering. 2016. V. 2. URL: http://ijcoe.org/article-1-73-en.html.
  10. Husson R. Development and validation of a global observation-based swell model using wave mode operating Synthetic Aperture Radar: Doctoral Thesis. 2012. 275 p.
  11. Hwang P. A., Fois F. Surface roughness and breaking wave properties retrieved from polarimetric microwave radar backscattering // J. Geophysical Research: Oceans. 2015. V. 120. P. 3640–3657.
  12. Kamranzad B., Etemad-Shahidi A., Chegini V. Assessment of wave energy variation in the Persian Gulf // Ocean Engineering. 2013. V. 70. P. 72–80.
  13. Kazeminezhad M. H., Siadatmousavi S. M. Performance evaluation of WAVEWATCH III model in the Persian Gulf using different wind resources // Ocean Dynamics. 2017. V. 67. P. 839–855.
  14. Kudryavtsev V., Hauser D., Caudal G., Chapron B. A semiempirical model of the normalized radar cross-section of the sea surface. 1. Background model // J. Geophysical Research. 2003. V. 108(C3). 8054.
  15. Lin S., Sheng J., Xing J. Performance Evaluation of Parameterizations for Wind Input and Wave Dissipation in the Spectral Wave Model for the Northwest Atlantic Ocean // Atmosphere-Ocean. 2020. V. 58. No. 4. P. 258–286.
  16. Liu Q., Rogers W. E., Babanin A., Young I. R. Observation-based source terms in the third-generation wave model WAVEWATCH III: Updates and verification // J. Physical Oceanography. 2019. V. 49(2). P. 489–517.
  17. Long Ch. E., Resio D. T. Wind wave spectral observations in currituck sound, North Carolina // J. Geophysical Research: Oceans. 2007. V. 112. Iss. C5. CiteID C05001.
  18. Myslenkov S., Chernysheva A., Comparing wave heights simulated in the Black sea by SWAN model with satellite data and direct wave measurements // Russian J. Earth Sciences. 2016. V. 16. ES5002. 12 p.
  19. Panfilova M. A., Karaev V. Y., Guo J. Oil Slick Observation at Low Incidence Angles in Ku-Band // J. Geophysical Research: Oceans. 2018. V. 123. No. 3. P. 1924–1036.
  20. Ponce de León S., Bettencourt J. H., Dias F. Comparison of numerical hindcasted severe waves with Doppler radar measurements in the North Sea // Ocean Dynamics. 2017. V. 67. P. 103–115.
  21. Rakha K., Al-Salem K., Neelamani S. Hydrodynamic Atlas for the Arabian Gulf // J. Coastal Research. 2007. Iss. 50. P 50–554.
  22. Ray R. D., Beckley B. D. Simultaneous ocean wave measurements by the Jason and Topex satellites, with buoy and model comparisons special issue: Jason-1 calibration/validation // Marine Geodesy. 2003. V. 26(3–4). P. 367–382.
  23. Ryabkova M., Karaev V., Guo J., Titchenko Y. A review of wave spectrum models as applied to the problem of radar probing of the sea surface // J. Geophysical Research: Oceans. 2019. V. 124. P. 7104–7134.
  24. Sangalungembe C., Luhunga Ph. M., Kijazi A. L. Validation of operational WAVEWATCH III wave model against satellite altimetry data over South West Indian Ocean off-coast of Tanzania // Applied Physics Research. 2018. V. 10(4). P. 55–65.
  25. The WAVEWATCH III® Development Group (WW3DG). User manual and system documentation of WAVEWATCH III R version 5.16. Tech. Note 329. NOAA/NWS/NCEP/MMAB. College Park, MD, USA, 2016. 361 p. URL: https://polar.ncep.noaa.gov/waves/wavewatch/manual.v5.16.pdf.
  26. Van Vledder G.Ph., Hulst S. Th. C., McConochie J. D. Source term balance in a severe storm in the Southern North Sea // Ocean Dynamics. 2016. V. 66. P. 1681–1697.
  27. Wang D., Rogers E. Validation of global WAVEWATCH III hindcasts using merged altimeter data. 2013. URL: http://globwave.ifremer.fr/tools/case-studies-tutorials/validation-of-global-wavewatch-iii-hindcasts-using-merged-altimeter-data.
  28. Yurovskaya M. V., Dulov V. A., Chapron B., Kudryavtsev V. N. Directional short wind wave spectra derived from the sea surface photography // J. Geophysical Research: Oceans. 2013. V. 118. P. 1–15.