Журнал

О журнале Новости Редколлегия Информация для авторов и рецензентов Публикационная этика Дискуссия Контакты ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:
отправка и рецензирование статей
Архив
Том 21, 2024
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5
Том 20, 2023
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6
Том 19, 2022
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6
Том 18, 2021
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6
Том 17, 2020
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6 Номер 7
Том 16, 2019 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6
Том 15, 2018 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6 Номер 7
Том 14, 2017 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6 Номер 7
Том 13, 2016 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6
Том 12, 2015 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6
Том 11, 2014 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4
Том 10, 2013 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4
Том 9, 2012 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5
Том 8, 2011 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4
Том 7, 2010 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4
Выпуск 6, 2009 г.
Том 1 Том 2
Выпуск 5, 2008 г.
Том 1 Том 2
Выпуск 4, 2007 г.
Том 1 Том 2
Выпуск 3, 2006 г.
Том 1 Том 2
Выпуск 2, 2005 г.
Том 1 Том 2
Выпуск 1, 2004 г.
Том 1
Поиск
Найти:
Подписка/отписка
на рассылку новостей
Ваш e-mail:
подписаться отписаться
English version
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. 2022. Т. 19. № 6. С. 248-264

Калибровка альтиметрических измерений значимых высот волн по результатам волнового реанализа

С.А. Лебедев 1, 2, 3 , И.В. Гусев 1, 4 
1 Геофизический центр РАН, Москва, Россия
2 Национальный исследовательский университет «МИЭТ», Зеленоград, Москва, Россия
3 Майкопский государственный технологический университет, Майкоп, Россия
4 АО «Центральный научно-исследовательский институт машиностроения», Королёв, Московская обл., Россия
Одобрена к печати: 05.12.2022
DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-6-248-264
В настоящее время развита технология калибровки данных альтиметрических измерений высоты морской поверхности как на стационарных, так и на временных полигонах, оснащённых современной техникой проведения in situ измерений уровня моря. Проведение калибровки значимых высот волн SWH (англ. Significant Wave Height), полученных по данным спутниковой альтиметрии, в настоящее время на полигонах калибровки измерений высот морской поверхности затруднено, так как в большинстве своём они расположены вблизи береговой линии. По этой причине калибровка SWH проводится на стационарных волномерных буях, размещённых в открытом океане. В Чёрном море, где расположен полигон калибровки альтиметрических измерений российской космической геодезической системы «ГЕО ИК 2», провести калибровку SWH сложно, так как на его акватории измерения стационарными волномерными буями отсутствуют, а эпизодические in situ измерения не позволяют провести калибровку качественно. По этой причине в настоящей работе предложен метод калибровки SWH по данным реанализа волнового поля. Было проведено сравнение SWH, рассчитанных по модели BLKSEA_MULTIYEAR_WAV_007_006, с результатами альтиметрических измерений 14 спутников для временного интервала 1985–2021 гг. Корреляционный анализ результатов показал хорошее соответствие данных дистанционного зондирования Земли и модельных расчётов, что дало возможность провести калибровку альтиметрических измерений российских спутников «ГЕО ИК 2» № 12 и 13 по данным волнового реанализа. Для них коэффициент корреляции составил 0,943 и 0,940 соответственно, а коэффициент детерминации — 0,997 и 0,999. Измерения морского буя с ГНСС-приёмником (англ. GNSS — Global Navigation Satellite Systems), который 19 октября 2021 г. располагался вблизи одного из альтиметрических треков спутника «ГЕО ИК 2» № 13, показали хорошее совпадение SWH in situ измерений (0,576 м) с альтиметрическими измерениями (0,521 м) и модельными расчётами (0,599 м). Таким образом, показано, что значимые высоты волн, рассчитанные по альтиметрическим измерениям, соответствуют точности измерений не хуже 10 %.
Ключевые слова: спутниковая альтиметрия, полигон калибровки, космическая геодезическая система, значимая высота волны, волновой реанализ
Полный текст

Список литературы:

  1. Грязин Д. Г., Бердюгин А. В. Волномерные буи в ряду современной волномерной аппаратуры // Научно-техн. вестн. информац. технологий, механики и оптики. 2006. № 31. С. 233–240.
  2. Давидан И. Н., Лопатухин Л. И., Рожков В. А. Ветер и волны в океанах и морях: справ. данные. Л.: Транспорт, 1974. 359 с.
  3. Зеленько А. А., Струков Б. С., Реснянский Ю. Д., Мартынов С. Л. Система прогнозирования ветрового волнения в Мировом океане и морях России // Тр. Гос. океаногр. ин-та. 2014. № 215. С. 90–101.
  4. Лебедев С. А., Гусев И. В. Международный опыт калибровки данных спутниковой альтиметрии на стационарных и временных полигонах // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 2. С. 18–35. DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-2-18-35.
  5. Мысленков С. А., Столярова Е. В. Прогноз ветрового волнения в Черном море с использованием прогностических полей ветра различного пространственного разрешения // Тр. Гидрометеорол. научно-исследоват. центра Российской Федерации. 2016. № 362. С. 55–65.
  6. Мысленков С. А., Столярова Е. В., Архипкин В. С. Система прогноза ветрового волнения в Черном море с детализацией в шельфовых зонах // Результаты испытания новых и усовершенствованных технологий, моделей и методов гидрометеорол. прогнозов. 2017. № 44. С. 126–135.
  7. Ратнер Ю. Б., Фомин В. В., Иванчик А. М., Иванчик М. В. Система оперативного прогноза ветрового волнения Черноморского центра морских прогнозов // Морской гидрофиз. журн. 2017. № 5. С. 56–66. DOI: 10.22449/0233-7584-2017-5-56-66.
  8. Akpinar A., van Vledder G. P., Kömürcü M. İ., Özger M. Evaluation of the numerical wave model (SWAN) for wave simulation in the Black Sea // Continental Shelf Research. 2012. V. 50–51. P. 80–99. DOI: 10.1016/j.csr.2012.09.012.
  9. Arkhipkin V. S., Gippius F. N., Koltermann K. P., Surkova G. V. Wind waves in the Black Sea: results of a hindcast study // Natural Hazards and Earth System Sciences. 2014. V. 14. No. 11. P. 2883–2897. DOI: 10.5194/nhess-14-2883-2014.
  10. Caires S., Sterl A. Validation of ocean wind and wave data using triple collocation // J. Geophysical Research: Oceans. 2003. V. 108. No. C3. Art. No. 3098. DOI: 10.1029/2002JC001491.
  11. Carter D. J. T., Challenor P. G., Srokosz M. A. An assessment of Geosat wave height and wind speed measurements // J. Geophysical Research: Oceans. 1992. V. 97. No. C7. P. 11383–11392. DOI: 10.1029/92JC00465.
  12. Cherneva Z., Andreeva N., Pilar P., Valchev N., Petrova P., Soares C. G. Validation of the WAMC4 wave model for the Black Sea // Coastal Engineering. 2008. V. 55. No. 11. P. 881–893. DOI: 10.1016/j.coastaleng.2008.02.028.
  13. Ciliberti S. A., Grégoire M., Staneva J., Palazov A., Coppini G., Lecci R., Peneva E., Matreata M., Marinova V., Masina S., Pinardi N., Jansen E., Lima L., Aydoğdu A., Creti’ S., Stefanizzi L., Azevedo D., Causio S., Vandenbulcke L., Capet A., Meulders C., Ivanov E., Behrens A., Ricker M., Gayer G., Palermo F., Ilicak M., Gunduz M., Valcheva N., Agostini P. Monitoring and Forecasting the Ocean State and Biogeochemical Processes in the Black Sea: Recent Developments in the Copernicus Marine Service // J. Marine Science and Engineering. 2021. V. 9. No. 10. Art. No. 1146. DOI: 10.3390/jmse9101146.
  14. Cotton P. D., Carter D. J. T. Cross calibration of TOPEX, ERS‐I, and GEOSAT wave heights // J. Geophysical Research: Oceans. 1994. V. 99. No. C12. P. 25025–25033. DOI: 10.1029/94JC02131.
  15. Divinsky B. V., Kosyan R. D. Spatiotemporal variability of the Black Sea wave climate in the last 37 years // Continental Shelf Research. 2017. V. 136. P. 1–19. DOI: 10.1016/j.csr.2017.01.008.
  16. Dobson E., Monaldo F., Goldhirsh J., Wilkerson J. Validation of Geosat altimeter‐derived wind speeds and significant wave heights using buoy data // J. Geophysical Research: Oceans. 1987. V. 92. No. C10. P. 10719–10731. DOI: 10.1029/JC092iC10p10719.
  17. Ebuchi N., Kawamura H. Validation of wind speeds and significant wave heights observed by the TOPEX altimeter around Japan // J. Oceanography. 1994. V. 50. No. 4. P. 479–487. DOI: 10.1007/BF02234969.
  18. Fedor L. S., Brown G. S. Waveheight and wind speed measurements from the SEASAT radar altimeter // J. Geophysical Research: Oceans. 1982. V. 87. No. C5. P. 3254–3260. DOI: 10.1029/JC087iC05p03254.
  19. Gower J. F. R. Intercalibration of wave and wind data from TOPEX/Poseidon and moored buoys off the west coast of Canada // J. Geophysical Research: Oceans. 1996. V. 101. No. C2. P. 3817–3829. DOI: 10.1029/95jc03281.
  20. Guillaume A. Statistical tests for the comparison of surface gravity wave spectra with application to model validation // J. Atmospheric and Oceanic Technology. 1990. V. 7. No. 4. P. 551–567. DOI: 10.1175/1520-0426(1990)007<0551:STFTCO>2.0.CO;2.
  21. Janssen P. A. E. M., Abdalla S., Hersbach H., Bidlot J. R. Error estimation of buoy, satellite, and model wave height data // J. Atmospheric and Oceanic Technology. 2007. V. 24. No. 9. P. 1665–1677. DOI: 10.1175/JTECH2069.1.
  22. Kortcheva A., Kortchev G., Lefevre J. M. Operational numerical wind-wave model for the Black Sea // Mediterranean Marine Science. 2000. V. 1. No. 1. P. 65–70. DOI: 10.12681/mms.11.
  23. Myslenkov S., Chernyshova A. Comparing wave heights simulated in the Black Sea by the SWAN model with satellite data and direct wave measurements // Russian J. Earth Sciences. 2016. V. 16. No. 5. Art. No. ES5002. 12 p. DOI: 10.2205/2016ES000579.
  24. Queffeulou P. Long-term validation of wave height measurements from altimeters // Marine Geodesy. 2004. V. 27. No. 3–4. P. 495–510. DOI: 10.1080/01490410490883478.
  25. Ray R. D., Beckley B. D. Simultaneous ocean wave measurements by the Jason and TOPEX satellites, with buoy and model comparisons // Marine Geodesy. 2003. V. 26. No. 3–4. P. 367–382. DOI: 10.1080/714044527.
  26. Ribal A., Young I. R. 33 years of globally calibrated wave height and wind speed data based on altimeter observations // Scientific Data. 2019. V. 6. No. 1. P. 1–15. DOI: 10.1038/s41597-019-0083-9.
  27. Rusu L., Bernardino M., Guedes Soares C. Wind and wave modelling in the Black Sea // J. Operational Oceanography. 2014. V. 7. No. 1. P. 5–20. DOI: 10.1080/1755876X.2014.11020149.
  28. Sepulveda H. H., Queffeulou P., Ardhuin F. Assessment of SARAL/AltiKa wave height measurements relative to buoy, Jason-2, and Cryosat-2 data // Marine Geodesy. 2015. V. 38. No. sup1. P. 449–465. DOI: 10.1080/01490419.2014.1000470.
  29. Shaeb K. H. B., Anand A., Joshi A. K., Bhandari S. M. Comparison of near coastal significant wave height measurements from SARAL/AltiKa with wave rider buoys in the Indian region // Marine Geodesy. 2015. V. 38. No. sup1. P. 422–436. DOI: 10.1080/01490419.2015.1029655.
  30. SWAN scientific and technical documentation. SWAN Cycle III Version 41.31 AB. Delft: Delft Univ. Technology, 2010. 144 p.
  31. The WAMDI Group. The WAM model — A third generation ocean wave prediction model // J. Physical Oceanography. 1988. V. 18. No. 12. P. 1775–1810. DOI: 10.1175/1520-0485(1988)018<1775:TWMTGO>2.0.CO;2.
  32. The WAVEWATCH III® Development Group (WW3DG). User manual and system documentation of WAVEWATCH III® version 5.16. Tech. Note 329. NOAA/NWS/NCEP/MMAB. College Park, MD, USA, 2016. 361 p. https://polar.ncep.noaa.gov/waves/wavewatch/manual.v5.16.pdf.
  33. Yang J., Zhang J. Validation of Sentinel-3A/3B satellite altimetry wave heights with buoy and Jason-3 data // Sensors. 2019. V. 19. No. 13. Art. No. 2914. DOI: 10.3390/s19132914.
  34. Ye X., Lin M., Xu Y. Validation of Chinese HY-2 satellite radar altimeter significant wave height // Acta Oceanologica Sinica. 2015. V. 34. No. 5. P. 60–67. DOI: 10.1007/s13131-015-0667-y.
  35. Young I. R. An intercomparison of GEOSAT, TOPEX and ERS1 measurements of wind speed and wave height // Ocean Engineering. 1998. V. 26. No. 1. P. 67–81. DOI: 10.1016/S0029-8018(97)10016-6.
  36. Zieger S., Vinoth J., Young I. R. Joint calibration of multiplatform altimeter measurements of wind speed and wave height over the past 20 years // J. Atmospheric and Oceanic Technology. 2009. V. 26. No. 12. P. 2549–2564. DOI: 10.1175/2009JTECHA1303.1.