Разработка конфигурации наблюдательного компонента и модельной системы для мониторинга гидрофизического и химико-биологического состояния субполярной Северной Атлантики и морей России

Отчет посвящен работам, выполненным в рамках проекта «Разработка конфигурации наблюдательного компонента и модельной системы для мониторинга гидрофизического и химико-биологического состояния субполярной Северной Атлантики и морей России». В ходе выполнения проекта в 2022 году была разработана оптимальная компоновка притопленных станций для наблюдательного компонента мониторинга субполярной Северной Атлантики. Для этого был проведен детальный анализ существующих систем мониторинга и их возможностей. Обоснованы конфигурации несущего буя, несущего троса-буйрепа и якорной системы, измерительного комплекса, включающего разнообразные автономные океанологические измерители со своими системами преобразования, обработки и регистрации полученных данных, программами управляющими работой измерительных и вспомогательных систем АБС, а также системы телеметрии и вспомогательного оборудования. Дополнительно предложена конфигурация буя с системой датчиков, работающих в зондирующем режиме на тросе, проведены оценки точности различных приборных комплексов. Также была разработана конфигурация системы мониторинга состояния верхнего слоя океана на основе совмещения судового мониторинга и поверхностных буев, обоснованы основные типы дрейфующих платформ, необходимых к использованию, и определены параметры необходимых судовых измерений. Было выполнено обоснование региональных прототипов системы климатического и экологического мониторинга Карского и Баренцева морей. Для этого проанализированы основные элементы циркуляции и водных масс и региональная структура динамики и структуры вод Баренцева и Карского морей и оценена роль речного стока в динамике вод и их климатической изменчивости, в том числе по данным исторических наблюдений и многолетним спутниковым данным. Это позволило обосновать региональные гибридные системы наблюдений на основе совмещения судовых наблюдений, стационарных систем (включая аналоги тех, что разработаны для субполярной Атлантики) и спутниковых данных, что позволяет вести эффективный мониторинг климатических и биогеохимических параметров морской среды в Баренцевом и Карском морях, включая донные осадки. Разработана конфигурация базовой информационной платформы для системы мониторинга, включающей системы интегрирования различных типов данных. Платформа включает модуль объединения разнородных данных, модуль дистрибуции данных мониторинговых измерений, измерительные блоки и блоки хранения, первичной обработки и визуализации данных. Описаны системы хранения данных, реализованы возможности предоставления открытого доступа и объединения гетерогенных данных и визуализации, обеспечивающий использование результатов вычислений в диагностике и в моделях с уровнем защиты RAID6 (Redundant Array of Independent Disks). Реализован также функционал оперативного контроля качества и визуализации данных. Выполнено конфигурирование базового ядра океанской циркуляционной модели для субполярной Северной Атлантики с блоком усвоения данных, определено ресурсное обеспечение для работы модели и разработка региональных модулей для атмосферных массивов форсинга и разработаны региональные модули для массивов атмосферного форсинга, формируемых с помощью негидростатической атмосферной модели. Разработаны системы диагностики для анализа результатов модельных экспериментов, включающие апостериорный расчет зонально и вертикально проинтегрированных функций тока, меридиональных переносов и характеристик теплосодержания океана. Разработаны региональные конфигурация циркуляционных моделей для Карского и Баренцева морей, проведена их адаптация к локальным граничным условиям, созданы высокоразрешающие массивы граничных условий и выполнены тестовые расчеты. Кроме того, сверх плана выполнено конфигурирование модельного блока для мониторинга Черного моря с использованием региональных граничных условий.