Разработка алгоритма определения динамической скорости ветра по радиометрическим данным и измерениям с GPS-зондов в ураганных условиях

Для восстановления параметров приводного слоя атмосферы широко используются дистанционные методы, в связи с их всепогодностью и большой площадью исследуемых акваторий. Важнейшим инструментом для определения скорости приводного ветра в ураганных условиях является многоканальный микроволновый радиометр (SFMR NOAA), по измерениям которого восстанавливается излучательная способность морской поверхности. Необходимо отметить, что на данную величину влияет мелкомасштабная шероховатость поверхности, связанная с наличием коротких поверхностных волн, пузырьков пены, брызг и определяемая касательным напряжением, действующим на поверхность океана. В связи с этим наиболее перспективным является поиск эмпирических зависимостей, связывающих излучательную способность морской поверхности с турбулентным касательным напряжением. В данной работе обсуждается алгоритм восстановления динамических параметров атмосферного пограничного слоя, в том числе, скорости приводного ветра, динамической скорости ветра и параметра шероховатости (и связанного с ним коэффициента аэродинамического сопротивления) поверхности океана, по данным микроволнового радиометра SFMR, совмещенным с данными GPS-зондов NOAA, при ураганном ветре. Был использован массив данных с GPS-зондов и радиометра SFMR для ураганов 4-й и 5-й категории в период с 2000 по 2017 года в Атлантическом бассейне. При этом для обработки данных GPS-зондов был применен метод по восстановлению параметров пограничного слоя с использованием осредненного профиля скорости ветра, основанный на свойстве его автомодельности. Используя совмещенные данные с GPS-зондов и радиометра SFMR, были получены зависимости излучательной способности поверхности океана от динамической скорости, коэффициента аэродинамического сопротивления и скорости ветра на высоте 10 м. Преимуществом предложенного метода является то, что динамическая скорость ветра восстанавливается напрямую из измерений GPS-зондов без использования «балк-формул», связывающих лишь осредненные значения параметров пограничного слоя, характеризующихся большим разбросом в области высоких скоростей ветра.
Работа выполнена при поддержке грантов РНФ проект №21-17-00214 (сбор и анализ данных GPS-зондов), РФФИ проекты № 19-05-00249, 19-05-00366 (анализ радиометрических данных).