Усвоение спутниковой альтиметрии и данных профилирования северной части Тихого океана при помощи калмановского фильтра

Бурное развитие в последние годы таких средств дистанционного наблюдения Земли, как спутниковая альтиметрия, спутниковые измерения температуры поверхности океана и скорости ветра (летом 2011, после запуска спутника Aquarius, к ним добавились и данные о солености океанской поверхности), предоставляет сегодня уникальные возможности для непрерывного мониторинга состояния Мирового океана. Главным недостатком спутниковых методов измерений является ограниченность области измерений одной лишь океанической поверхностью. Активное развитие проекта Argo должно во многом ликвидировать этот пробел. На сегодняшний день более 3600 поплавков Argo осуществляют автономное профилирование верхней двухкилометровой толщи океана, благодаря чему имеющиеся базы данных по температуре и солености Мирового океана ежемесячно увеличиваются на десять тысяч новых профилей. Накопленные массивы спутниковых и океанографических измерений позволяют успешно решать задачи реконструкции состояния океана в режиме, близком к реальному времени, исследовать особенности океанской динамики и ее изменчивости.

Для реконструкции и мониторинга гидрофизических полей океана была создана система последовательного усвоения данных температуры, солености и уровня. В основе системы лежит модель общей циркуляции океана POP (Parallel Ocean Program), в которую был добавлен блок последовательного усвоения данных методом калмановской фильтрации (SEEK filter). В модели реализован алгоритм параллельных вычислений для работы в многопроцессорной среде. Проведенно тестирование системы усвоения как для случая идеализированного прямоугольного бассейна, так и для реальной конфигурации на примере северной части Тихого океана. Тестовые расчеты показали высокую эффективность используемого алгоритма. Численные эксперименты по реконструкции гидрофизических полей северной части Тихого океана на одноградусной сетке путем усвоения глобальных данных спутниковой альтиметрии и локальных профилей температуры и солености за период 1993-99 годов продемонстрировали хорошее соответствие результатов модельных расчетов данным спутниковых наблюдений. Проведен детальный анализ различных фаз и динамики Эль-Ниньо 1997/1998 годов по данным моделирования и спутниковых измерений уровня.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 13-05-00679).