Цель статьи – представить перспективы радиолокационного мониторинга морской среды с океанографической платформы, расположенной вблизи поселка Кацивели на Южном берегу Крыма на Черноморском гидрофизическом подспутниковом полигоне Морского гидрофизического института РАН. Работа радиолокационной станции с платформы в Кацивели позволила бы регистрировать в непрерывном режиме кругового обзора поля скорости ветра, спектров ветровых волн и вектора скорости течения в акватории радиуса 1 км с разрешением до 100 м. Описаны подходы и проблемы при оценке полей скорости ветра, спектров ветровых волн и вектора скорости течения с помощью навигационного радара. Показано, что для восстановления перечисленных полей по сигналу радара пригодны уже известные методы, развитые в спутниковой и корабельной радиолокации, если воспользоваться результатами исследований обрушений ветровых волн, проведенных с платформы в Кацивели. Апробация подходов выполнена осенью 2022 г. с платформы в Кацивели на основе радиолокационных станций MRS-1011 (Х-диапазон, длина электромагнитной волны 3 см) и MRS-3000 (Ка-диапазон, длина электромагнитной волны 8 мм). Обе станции имеют мощностные и доплеровские каналы, горизонтальные поляризации излучения и приема и осуществляют круговой обзор акватории под скользящими углами к морской поверхности, не превышающими 10°. Специализированный эксперимент включал работу радара одновременно со штатным оборудованием платформы, а обработка данных основывалась на описанных алгоритмах восстановления. В результате эксперимента показано, что восстановленные частотные спектры ветровых волн согласуются со спектрами, измеренными традиционным струнным волнографом, восстановленные пространственные поля ветра и течений отвечают традиционным представлениям, причем поле течений согласуется на качественном уровне с данными доплеровского канала. Данные, полученные с помощью радиолокационных станций, демонстрируют возможности восстановления полей скорости ветра, векторов скорости течения и частотных спектров волнения в акватории радиусом около километра с пространственным разрешением в десятки метров. Радиолокационный мониторинг с платформы в Кацивели предоставляет техническую базу для исследований взаимодействия океана и атмосферы, взаимодействия ветровых волн и течений, для отработки и валидации спутниковых технологий и региональных моделей морской среды.
The article aims to present the prospects of radar monitoring of the marine environment from an oceanographic platform located near the village of Katsiveli on the South coast of Crimea at the Black Sea hydrophysical sub-satellite test site of the Marine Hydrophysical Institute of the Russian Academy of Sciences. Operation of the radar station from the platform in Katsiveli would allow continuous round-view mode recording of the wind speed fields, wind wave spectra, and a current velocity vector in the water area of a 1 km radius with a resolution of up to 100 meters. The paper describes approaches and problems in estimating wind speed fields, wind wave spectra, and current velocity vectors using a navigation radar. It is shown that the already known methods developed in satellite and ship radar are suitable for the reconstruction of the mentioned fields from the radar signal if we use the results of wind wave-breaking studies carried out from the Katsiveli platform. The approaches were tested in autumn 2022 from the Katsiveli platform using radar stations MRS-1011 (X-band, electromagnetic wavelength 3 cm) and MRS-3000 (Ka-band, electromagnetic wavelength 8 mm). Both stations have power and Doppler channels, horizontal polarizations of emission and reception, and perform all-around scanning of the water area at grazing angles to the sea surface not exceeding 10°. The specialized experiment included the radar operation simultaneously with the standard equipment of the platform, and data processing was based on the described recovery algorithms. As a result of the experiment it is shown that the recovered frequency spectra of wind waves agree with the spectra measured with a conventional string wave recorder, the recovered spatial fields of wind and currents meet the traditional concepts, and the field of currents agrees qualitatively with the Doppler channel data. The data obtained with radar stations demonstrate the possibility of recovery of wind speed fields, vectors of the velocity of currents, and wave frequency spectra in a water area with a radius of about 1 km with a spatial resolution of tens of meters. Radar monitoring from the Katsiveli platform provides a technical base for studies of air-sea interactions and wave-current interactions and for the development and validation of satellite technologies and regional models of the marine environment.
Текст статьи не включен.