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.
«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 достоверным 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 международном научном журнале.