Приборная платформа для проведения наземно-дистанционных исследований состояния морской поверхности и атмосферы

Исследование процессов взаимодействия океана и атмосферы, состояния водной поверхности и параметров атмосферы являются очень важным направлением фундаментальных и прикладных наук о Земле. Применение для этих целей средств дистанционного зондирования позволяет проводить эти исследования на разных уровнях по высоте и с разным пространственным и временным усреднением данных. Одним из уровней проведения исследований взаимодействия океана и атмосферы являются стационарные морские платформы и береговые постаменты. На этом уровне проводятся контактные и дистанционные исследования с малым пространственным усреднением, по сути, в одной точке, но с усреднением по времени, меняющимся в широких пределах (от нескольких секунд до суток и, даже, месяцев). Здесь очень удобно выявлять взаимосвязь различных параметров исследуемой системы (в частности, системы "океан-атмосфера") и отрабатывать методики дистанционного зондирования, основанные не столько на статистических зависимостях, сколько на физическом характере взаимодействия. Еще одним, очень важным направлением наземно-дистанционных измерений, являются подспутниковые эксперименты для проведения калибровок и валидации данных дистанционного зондирования Земли из космоса.
При проведения описанных измерений часто возникает необходимость непрерывных наблюдений за морской поверхностью и приповерхностным слоем атмосферы под различными вертикальными углами, в различных азимутальных направлениях, с варьируемой скоростью, в соответствии с заранее определенной программой измерений, проведения периодических калибровок. Помимо этого, в комплексных экспериментах необходимо совмещение полей зрения нескольких приборов исследований, таких как микроволновые или ИК-радиометры, скаттерометры, радары, различные средства фото- и видео-фиксации объекта наблюдения.
Для решения задачи автоматизации подобных измерений, в 1997 году сотрудниками ИКИ РАН была разработана приборная платформа «Траверс-1», которая была доработана с учетом богатого опыта натурных измерений в сложных метеорологических условиях, а ее модернизированный вариант, «Траверс-2», изготовленный в 2005 году, успешно используется для проведения широкого круга исследований поверхности моря и атмосферы с помощью комплекса микроволновых радиометрических приемников.
В работе дано детальное описание приборной платформы для наземно-дистанционных измерений «Траверс-2», которая предназначена для установки различных средств дистанционного зондирования.
Конструкция платформы представляет собой турель, основание которой имеет возможность поворачиваться по азимуту на угол 300 градусов. На боковые консоли турели крепятся научные приборы, которые могут поворачиваться по углу места на величину до 200 градусов. Вращение приборов на платформе осуществляется как в ручном, так и в автоматическом режиме. Управление платформой и сбор данных с научной аппаратуры осуществляется по интерфейсу RS-485, питание осуществляется от сети +27 В. Проведены тестовые испытания предложенной конструкции для случая дистанционного управления и контроля за состоянием измерительного оборудования по сети Internet, что позволяет использовать ее при установке на необслуживаемых основаниях в труднодоступных районах со сложными метеорологическими условиями (например, автономные нефтедобывающие вышки северных морей).
Надводная платформа прошла успешные испытания в лабораторных экспериментах в ИКИ РАН и ИРЭ РАН, а также в экспедиционных работах 2016, 2018 и 2019 годов на гидрофизической платформе Черноморского гидрофизического полигона РАН близ поселка Кацивели. В работе приведены примеры измерений параметров водной поверхности и атмосферы, полученные в рамка данных экспериментов. Работы с использованием платформы «Траверс-2» показали ее превосходные качества для применения в наземно-дистанционных радиофизических экспериментах.
Работа выполнена при поддержке темы «Мониторинг» (Государственное задание № 01.20.0.2.00164)" и гранта РФФИ № 18-02-01009-а.