Сравнение данных подспутниковых измерений и реанализа ERA5 в районе устья реки Мзымта за 2023, 2025 и 2026 гг.

Спутниковые наблюдения позволяют проследить, как речные воды распространяются вдоль побережья и в открытое море. Однако для объяснения изменений формы и положения плюма необходимы сведения об условиях, в которых он формируется. Наряду с речным расходом и прибрежными течениями существенную роль играет ветер, влияющий на перенос и перемешивание речных вод [5]. Подспутниковые исследования сотрудников ИКИ РАН показали возможности совместного использования натурных измерений и спутниковых данных для изучения плюмов Мзымты, Терека и Сулака [1,2,7]. Для интерпретации таких наблюдений столь же важна проверка используемой метеорологической информации.
Реанализ ERA5 предоставляет непрерывное описание метеорологических условий и позволяет дополнить отдельные полевые наблюдения более широким пространственным и временным контекстом [4]. Вместе с тем оценки ветра из реанализа и локальных измерений могут расходиться, особенно при анализе прибрежных районов и изменчивости на малых масштабах [3]. Поэтому для исследования отдельных эпизодов распространения плюма важно установить, насколько ERA5 согласуется с ветром, измеренным непосредственно в районе работ. В настоящем исследовании такое сопоставление выполнено для устья реки Мзымта, Сочи. Основное внимание уделено скорости и направлению ветра, температура воздуха и атмосферное давление рассмотрены как дополнительные параметры.
Использованы журналы метеостанции Airmar 150WX за 15 дней апреля и мая 2023, 2025 и 2026 гг. и почасовые данные ERA5. Для трёх кампаний выбраны четыре общих узла реанализа. Время натурных измерений согласовано со временем ERA5, почасовые значения интерполированы и осреднены на интервалах наблюдений без экстраполяции. Скорость рассчитана отдельно в каждом узле, затем выполнено осреднение скоростей, отличающееся от модуля среднего вектора ветра. Направления обработаны с учётом круговой природы углов [6]. Рассчитаны смещение ERA5 относительно Airmar, средняя абсолютная и среднеквадратическая ошибки, а также линейная и круговая корреляции. Число пар ветра с полным временным покрытием составляет 28, 21 и 10 соответственно. Прибор установлен на высоте 2 м над водной поверхностью, тогда как ветер ERA5 относится к высоте 10 м. Это различие также входит в полученные расхождения.
Согласованность скорости ветра заметно различается между кампаниями. В 2023 г. среднее смещение близко к нулю, однако средняя абсолютная ошибка равна 1,18 м/с, а корреляция составляет минус 0,22. Таким образом, совпадение средних скоростей скрывает расхождения отдельных интервалов. В 2025 г. изменения скорости согласуются лучше: корреляция равна 0,63 при среднеквадратической ошибке 1,40 м/с. В 2026 г. ERA5 в среднем ниже Airmar на 1,71 м/с, среднеквадратическая ошибка достигает 2,05 м/с. Эти оценки показывают, почему при выборе ветра для расчётов переноса недостаточно ориентироваться только на среднее смещение.
Средняя абсолютная угловая ошибка направления составляет 45,1; 25,1 и 53,9 градуса для 2023, 2025 и 2026 гг. В 2025 г. меньшие угловые расхождения сочетаются со слабой круговой корреляцией, равной 0,22: близость направлений не означает столь же хорошего совпадения их изменений. Для анализа ориентации плюма такие различия важны, поскольку от выбора направления ветрового воздействия может зависеть объяснение наблюдаемого распространения речных вод. Оценка этого влияния на сам плюм составляет отдельную задачу дальнейшей работы.
Среднеквадратическая ошибка температуры равна 1,76; 1,45 и 0,85 градуса Цельсия, давления составляет 0,55; 0,60 и 0,99 гПа. Корреляция давления превышает 0,99, но после удаления средних значений каждого дня снижается до диапазона от 0,57 до 0,85. Следовательно, наиболее выраженное согласование связано с междневной изменчивостью. При этом в 2026 г. сохраняется среднее превышение ERA5 на 0,88 гПа.
Полученные результаты обосновывают совместное использование реанализа и натурных наблюдений при метеорологическом сопровождении исследований речных плюмов. Для отдельных эпизодов необходимо учитывать расхождения скорости и направления, различие высот и пространственных масштабов наблюдений. Дальнейшая работа предусматривает расширение сезонного охвата, сравнение отдельных узлов и добавление подходящего продукта NCEP на общих интервалах. Сопоставление ветровых режимов со спутниковыми оценками площади и ориентации плюма позволит проверить, насколько выбор метеорологических данных влияет на интерпретацию переноса речных вод.

Исследование проведено за счёт гранта Российского научного фонда № 24-17-00182 «Развитие методов дистанционной диагностики распространения речных вод в прибрежной зоне морей» (https://rscf.ru/project/24-17-00182/) в Институте космических исследований РАН.