С презентацией на эту тему выступил сотрудник лаборатории нелинейных динамических систем ТОИ ДВО РАН кандидат физико-математических наук Максим Васильевич Будянский. Современные технические возможности обеспечивают развитие оперативной океанографии в интересах рыболовства, морских перевозок, добычи полезных ископаемых и даже туризма. Это направление океанологии занимается такими вопросами как создание систем мониторинга океана, моделирование динамики вод, оперативная передача данных, визуализация и анализ данных наблюдений и расчетных данных. Одним из наиболее востребованных продуктов оперативной океанографии стал реанализ – о новых базах данных реанализа и об опыте их применения и рассказал докладчик.
Используя данные реанализов GOFS и GLORYS, лаборатория нелинейных динамических систем ТОИ особое внимание уделяет изучению синоптических антициклонических вихрей. Будучи важными элементами циркуляции вод, эти вихри оказывают существенное влияние на продуктивность вод, миграции и распределение промысловых видов. Например, в зависимости от положения и развития антициклонов над океаническим желобом у о. Хоккайдо и на траверзе пролива Буссоль меняются пути миграций и районы формирования промысловых скоплений таких пелагических видов, как японская скумбрия, дальневосточная сардина, сайра, тихоокеанский кальмар. В лаборатории широко используется лагранжев подход при анализе океанологических полей – в докладе показано, что вокруг антициклоничских вихрей формируются участки максимальных градиентов лагранжевых индикаторов, где происходит сосредоточение фито- и зоопланктона, являющегося кормовой базой для этих видов. Сотрудниками лаборатории разработана методология идентификации таких вихрей cпомощью вычисленных на основе альтиметрических данных индикаторов движения вод, что позволяет определять направление перемещения вихрей, их энергию и документировать все важные «события в жизни» этих мезомасштабных образований.
В оперативной океанографии ученые активно применяют подход, основанный на вычислении траекторий движения большого числа виртуальных пассивных частиц, имитирующих частицы морской воды. Полученные таким образом лагранжевы карты позволяют идентифицировать происхождение водных масс, то есть содержат информацию не только о текущем состоянии поля индикатора, но и его предыстории.
В этом заключается основное преимущество лагранжева подхода по сравнению с более распространённым эйлеровым подходом, при котором анализируется пространственная изменчивость текущего состояния океанологических параметров. Последовательность лагранжевых карт выглядит как своего рода видеосюжет, в котором наглядно представлена история движения и перемешивания вод в изучаемом районе. Можно проследить судьбу каждого антициклона как ретроспективно, так и в режиме практически реального времени. Имеющиеся в базах реанализа данные позволяют проследить динамику океанологических процессов за последние 30 лет.
Важно подобрать такой инструментарий оперативной океанографии, который позволит формировать надежные оперативные прогнозы состояния океана на основе реанализа циркуляции водных масс во временных масштабах от нескольких дней до недель.
В ходе прошедшего семинара участники обсудили сравнительные особенности построения лагранжевых и эйлеровых карт циркуляции вод на основе таких систем моделирования циркуляции океана, как HyCOM (The Hybrid Coordinate Ocean Model), NEMO(NucleusforEuropeanModelling of the Ocean), численной региональной модели циркуляции океана ROMS (The Regional Oceanic Modeling System). Также был рассмотрен потенциал применения массива спутниковых измерений уровня океана (альтиметрии) AVISO (Archiving, Validating and Interpolating Satellite Oceanography Data). Обсуждались возможности параллельных вычислений на многопроцессорных системах и проблемы ассимиляции результатов экспедиционных данных.
«Для анализа процессов в Японском море лучше подходит система моделирования HyCOM, а вот система NEMOлучше всего зарекомендовала себя для Баренцева моря и Атлантики»,‒ поделился своим опытом докладчик. Обе системы позволяют формировать прогноз на 10 суток вперед, но характеризуются разной частотой «шага» выборки данных: с трехчасовым интервалом для HyCOM; шестичасовым или суточным интервалом ‒ для NEMO.
Точность результатов анализа в оперативной океанографии может быть повышена при использовании данных дрейфующих буёв Арго. Эти данные удачно дополняют спутниковую информацию и другие наблюдения, так как предоставляют данные из отдаленных районов, где экспедиционные наблюдения редки. Сведения буёв Арго о солености и температуре помогают ученым более полно понять долгосрочные климатические тенденции и факторы, влияющие на взаимодействие между океаном и атмосферой.
Участники семинара обсудили перспективные направления научного сотрудничества «ТИНРО» с ТОИ ДВО РАН в сфере оперативной океанографии.
По итогам семинара ученые наладили обмен данными, полученными с использованием разных систем моделирования, в целях верификации сведений и дальнейшей оптимизации используемых методик. Океанологи, работающие в морских экспедициях, получили возможность сравнивать результаты моделирования со своими наблюдениями.
Совместная работа научно-исследовательских учреждений способствует развитию науки, и обеспечивает основу для новых открытий, а практическое значение такого сотрудничества – в повышении точности оперативных прогнозов, применяемых для управления рыбным промыслом.
Пресс-служба ВНИРО