Использование ГИС-технологий для представления данных о дистанционных наблюдениях внутренних волн в районе Гераклейского полуострова

Изучение физических процессов, происходящих в шельфовой зоне, в том числе интенсивных внутренних волн, является важным направлением в фундаментальной океанологии, а кроме того – значимым направлением в обеспечении хозяйственной деятельности в прибрежных областях. Исследование проявлений внутренних волн на шельфе Черного моря и условий их возникновения выполнено на основе обобщения результатов численных экспериментов и данных спутниковых наблюдений. Область исследования включает два обширных участка материкового шельфа к юго-востоку и к северу от Гераклейского полуострова (первый – между Севастополем и Ялтой, второй – Каламитский залив). Анализ поверхностных проявлений внутренних волн проведен на основании обнаружение и описание пакетов волн, полученных по данным дистанционного зондирования за 2017–2018 гг со спутников Landsat-8, Sentinel-2 из открытых источников http://glovis.usgs.gov/, https://earthexplorer.usgs.gov/, https://scihub.copernicus.eu/dhus/#/home. Численное решение краевой задачи для вращающегося бассейна переменной глубины, заполненного стратифицированной жидкостью [1], позволило найти первые моды вертикальной скорости на 18 нормальных к берегу разрезов, равномерно расположенных вдоль материковой отмели между Евпаторией и Ялтой. В качестве начальных данных используются профили весеннего и летнего распределений частоты Брента-Вяйсяля, полученные по сезонной вертикальной плотностной стратификации, рассчитанной по формуле UNESCO с использованием временных рядов по температуре и солености из банка океанографических данных МГИ [2].
Визуализацию результатов таких исследований, включающих в себя пространственные данные, целесообразно осуществить с использованием ГИС технологий. Систематизированные результаты исследования реконструирующего детали бароклинной динамики и пространственно-временные характеристики внутренних волн на шельфе Крымского побережья [3, 4] представлены в виде веб-атласа, находящегося в открытом доступе в сети интернет https://qgiscloud.com/April/WebAtlasWaves2. Для систематизации, хранения и обеспечения доступа пользователей к полученным наблюдениям внутренних волн была разработана БД наблюдений, которая включает в себя данные, полученные со спутниковых снимков и в результате решения численной краевой задачи, хранящиеся в виде точек и полигонов. Полигоны в форме шестигранников описывают форму выявленных волновых пакетов. Для каждого из них хранится информация о пространственных характеристиках: длине и ширине волнового пакета, направлении его распространения, ширине фронта и длине волны, а также дата наблюдения и тип спутника. Для точек, расположенных в вершинах шестигранников, указаны данные о длине волны и длине волнового пакета, глубине места по данным GEBCO, а также дате наблюдения и типе спутника.
Отдельно хранятся данные о полигонах, ограничивающих три выделенных области проявления внутренних волн на спутниковых снимках. Для них указаны статистические характеристики: данные о количестве обнаруженных проявлений внутренних волн в каждой области, а также минимальное, максимальное, среднее и медианное значение длины волны. Для доступа и визуализации данных разработана онлайн система на базе клиент-серверной архитектуры. Интерфейс пользователя позволяет проводить выборку по основным параметрам и отображать внутренние волны и их характеристики в интерактивном режиме.
В качестве СУБД используется MySQL, для работы с картографическим материалом на стороне клиента была выбрана JavaScript библиотека Mapbox GL JS. Для обмена данными между сервером и клиентом используется формат geoJSON.

Работа выполнена в рамках научного проекта РФФИ No18-45-920036 и частично в рамках госзадания по теме 0827-2018-0004