Исследование спектральных характеристик молодого волнения в интересах развития методов дистанционного зондирования морской поверхности и прогноза погоды.

Отсутствие ясных физических представлений о процессах, происходящих вблизи береговой линии, например, в прибрежной зоне и на крупных внутренних водоемах, затрудняет как прогнозирование, так и мониторинг метеорологической и волновой обстановок и режимов. Развитие моделей ветрового волнения позволит улучшить имеющиеся или разработать новые программные комплексы прогноза ветро-волновой обстановки. При этом правильное описание коротковолновой составляющей спектра увеличит корректность интерпретации данных дистанционного наблюдения за поверхностью гидросферы, в первую очередь зондирования из космоса, а также существенно расширит применимость этих методов для мониторинга состояния окружающей среды в непосредственно используемой человеком области мирового океана и вод суши. В настоящий момент предложено большое количество моделей спектров ветровых волн, в том числе учитывающие длину разгона волн, которые хорошо описывают наблюдаемое волнения на акваториях окраинных морей крупных заливов. Для этих областей достаточно хорошо развиты модели глобального прогноза метеорологической обстановки и волнения. Однако, при характерных величинах разгона менее нескольких сотен километров, а особенно на масштабах в пределах нескольких десятков километров, спектры волн эволюционируют в сложных и не всегда контролируемых условиях, обусловленных сложной топографией, нестационарностью ветра и существенной нелинейностью, характерной для молодого волнения. Поэтому основное внимание мировой научной общественности уделяется именно совершенствованию методик расчета полей ветра и волнения с высоким разрешением в условиях сложной топографии прибрежной зоны и внутренних водоемов. Аналогично основные алгоритмы восстановления характеристик приводного слоя атмосферы по данным дистанционного зондирования водной поверхности были также получены в исследованиях в открытом море, вдали от береговой линии. Цель данного проекта – расширить представления о развитии волнения вблизи береговой линии, построить модель его статистического описания а также выработать предложения по модификации существующих алгоритмов восстановления характеристик ветро-волновой обстановки по данным дистанционного зондирования для их корректного применения в условиях близости береговой линии. Работа будет выполняться в Институте физики атмосфера им. Обухова РАН, в сотрудничестве с академиком Г.С. Голицыным и его учениками, заметную часть сферы научных интересов которых составляют поверхностное волнение, механизмы его генерации и развития, его влияние на приводный слой атмосферы и диффузию примесей в океане а также его роль в климатической системе Земли. Полученные в натурных и лабораторных экспериментах результаты измерений спектра развивающегося ветрового волнения и соответствующие им параметры турбулентного приводного слоя будут сопоставлены с теоретическими моделями. Проведенные в рамках проекта радиолокационные измерения в X-диапазоне позволят развить имеющиеся представления о формировании рассеянного сигнала, а также валидировать и модифицировать имеющиеся модели восстановления параметров ветро-волнового взаимодействия по данным скаттерометрии. Решение поставленных задач принципиально важно для области знаний, включающей в себя метеорологию (оперативные региональные прогнозы и мониторинг состояния прибрежной зоны с высоким пространственным и временным разрешением), физики атмосферы и моря (развитие физических моделей описывающих взаимодействие атмосферы, суши и гидросферы в прибрежной зоне), развивая и расширяя их применимость в зонах экономических интересов человечества.