Разработка геофизической модельной функции для восстановления скорости ветра над внутренними водоёмами на примере Горьковского водохранилища

Работа посвящена разработке усовершенствованной геофизической модельной функции (ГМФ) для восстановления скорости приводного ветра по данным радиолокаторов с синтезированной апертурой (РСА) С-диапазона над внутренними водоёмами. Актуальность обусловлена тем, что стандартные океанские модели (CMOD5.N, CMOD7, C-SARMOD2) при переносе на малые водоёмы с ограниченным разгоном дают систематическую недооценку скорости ветра и значительный разброс.
Ключевым нововведением является использование двухмасштабной модели рассеяния Планта [1], явно учитывающей гидродинамическую модуляцию коротких брэгговских волн длинными. Это позволяет корректно описывать асимметрию обратного рассеяния для направлений по ветру и против ветра. Дополнительно в модель введена параметризация ветрового разгона, критичная для малых акваторий с неразвитым волнением и зависимость коэффициента аэродинамического сопротивления от скорости ветра, полученная по натурным измерениям на Горьковском водохранилище [2].
Верификация выполнена на 481 коллокации РСА-изображений со спутника Sentinel-1 с данными метеостанции (южная часть Горьковского водохранилища) и реанализа ERA5 за 2017-2025 гг. Предложенная ГМФ продемонстрировала СКО = 1.60 м/с и смещение = 0.23 м/с, что значительно лучше предыдущей версии (СКО = 2.62 м/с, смещение = 0.49 м/с) и океанских моделей. Снижение среднеквадратичной ошибки превышает 1 м/с, смещение уменьшено почти вдвое. Наибольшее преимущество достигается при скоростях ветра выше 10 м/с, где старая модель систематически переоценивала значения. Разработанная ГМФ обеспечивает оперативное восстановление скорости ветра и может использоваться для мониторинга ветрового режима внутренних водоёмов в задачах судоходства и прогнозирования волнения.
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект № 25-77-20016), https://rscf.ru/project/25-77-20016/.