Лаборатория спутниковой океанографии

Научные результаты:

• Разработаны новые подходы и модели анализа двух кополяризационных спутниковых РСА-изображений океана, позволяющие в явном виде разделить вклад обрушений ветровых волн и брэгговской ряби в обратное рассеяние. Метод был применен для исследования и определения количественных характеристик поверхностных проявлений океанических течений различной природы, фронтов и поверхностных загрязнений, включая нефтяные загрязнения, в различных районах Мирового океана. На основе нового подхода предложен метод идентификации нефтяных загрязнений и их выделения на фоне иных явлений, имеющих схожую текстуру РСА-проявления.
• Проведено дальнейшее развитие моделей радиолокационного рассеяния, нацеленных на более аккуратное описание влияния обрушений волн на отраженный сигнал, и моделирование допплеровского сдвига и его зависимости от параметров окружающей среды.
• Разработан новый метод анализа спутниковых изображений солнечного блика, позволяющий исследовать поверхностные проявления динамических процессов и восстанавливать спектры возвышений ветровых волн, их эволюцию, а также определять скорости поверхностных течений, дисперсионные соотношения волн. Применение этого метода к району течения мыса Игольный позволило исследовать взаимодействие волн зыби с течением, обнаружить и объяснить происхождение аномально высоких волн, опасных для судоходства.
• Разработана упрощенная модель генерации ветровых волн движущимися циклонами, основанная на обобщении теории подобия на случай развития волн в поле ветра, которое неоднородно в пространстве и времени. Модель применена для анализа спутниковых альтиметрических измерений волн в ураганах. На ее основе предложен критерий генерации аномально высоких волн ураганами.
• Предложено дальнейшее развитие модели взаимодействия атмосферного пограничного слоя над волнами, учитывающее влияние ветровых волн и их обрушений на потоки тепла и импульса на морской поверхности, включая условия ураганных ветров.
• Разработаны модели микроволнового излучения системы «океан-атмосфера» с использованием эмпирической ветровой зависимости коэффициента излучения океана и усовершенствованная геофизическая модельная функция микроволнового излучения океана для ураганных ветров.
• Разработан метод восстановления скорости ветра по данным AMSR2, включая ветры ураганной силы, метод идентификации радиочастотных помех на частотах C- и X-диапазона, метод восстановления влагозапаса атмосферы и интенсивности осадков по данным измерений AMSR2, метод идентификации экстремальных явлений в полях интегральной влажности атмосферы, метод восстановления приводного давления по данным спутниковых скаттерометров, метод разделения вкладов микроволнового излучения осадков и излучения системы «океан-атмосфера» в ураганах.
• Разработаны новые алгоритмы восстановления сплоченности морского льда в Арктике по данным спутниковых радиометров, восстановления превышения морского льда над водной поверхностью по данным спутникового лазерного альтиметра ICESat, распознавания типа морского льда в Арктике по данным радарной альтиметрии.

Внедрение результатов исследования:

• Разработан веб-каталог SATIN (http://satin.rshu.ru/), с помощью которого предоставляется доступ к архивным и текущим данным дистанционного зондирования океана. SATIN идеально подходит для первого знакомства с предметной областью спутниковой океанографии и в то же время может быть использован для решения широкого круга значимых научных задач.

• Разработан Арктический портал (http://siows.solab.rshu.ru/), позволяющий в реальном времени производить мониторинг состояния океана и атмосферы, включая такие опасные явления, как полярные циклоны, нефтяные загрязнения, границы ледового покрова, на основе спутниковых данных, а также осуществлять прогнозирование погодных условий в российском секторе Арктики на основе высокоразрешающей численной модели атмосферы.

Образование и переподготовка кадров:

Разработан курс лекций по дистанционным методам исследования окружающей среды и спутниковой океанографии для магистрантов океанологического факультета Российского государственного гидрометеорологического университета (Россия).

Организационные и инфраструктурные преобразования:

Создан высокопроизводительный вычислительный кластер на основе шасси IBM BladeCenterH, обладающий широкими возможностями масштабирования и расширенными средствами интеграции и управления. Создан ряд рабочих станций для доступа к вычислительному кластеру для проведения модельных расчетов, накопления, обработки и анализа спутниковых данных. На кластере установлено 17 лезвий-серверов с 192 гб оперативной памяти на каждом. Таким образом, кластерное шасси обладает 816 гб памяти и 204 ядрами. Уникальной особенностью данного шасси является возможность использования одновременно лезвий-серверов с различной архитектурой процессора. Система хранения данных построена на основе IBM System Storage DS3524 Express Dual Controller Storage System, которая имеет возможность каскадного подключения и систему резервирования соединения. Массивы для хранения данных можно безболезненно наращивать по мере необходимости, подключая каскадом модули расширения EXP3524. Система коммутации и управления серверами на основе оборудования производства Aten использует 16-портовые КВМ-коммутаторы, с возможностью управления блейд-шасси по локальной сети. В качестве среды виртуализации используется программное обеспечение VMware: vSPhere 5 Enterprise Plus, и VMware vCenter Server 5 Standard for vSPhere 5.

Другие результаты:

• Получен грант Российского научного фонда на 2017-2020 гг. Научная тема проекта является продолжением и развитием исследований, начатых в проекте, реализованным по программе мегагрантов. Научным руководителем проекта «Система морской лед – океан – атмосфера в Арктике по данным спутниковых наблюдений и моделирования» стал научный руководитель Лаборатории, доктор Бертран Шапрон, ведущий научный сотрудник Лаборатории спутниковой океанографии Французского научно-исследовательского института по эксплуатации морских ресурсов IFREMER (Франция).

• Сотрудники Лаборатории спутниковой океанографии многократно становились победителями различных конкурсов и грантов: программа грантовой и стипендиальной поддержки студентов, аспирантов, молодых ученых и молодых кандидатов наук вузов и академических институтов, грант Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых, гранты Российского научного фонда, Российского фонда фундаментальных исследований, проектов в рамках федеральных целевых программ и т. д.
  

Сотрудничество:

• Французский научно-исследовательский институт по эксплуатации морских ресурсов (Франция), Collecte Localisation Satellites (Франция), Технический университет Дании (Дания), Датский метеорологический институт (Дания), Nansen Environmental and Remote Sensing Center (Норвегия), Финский метеорологический институт (Финляндия), Университет Хельсинки (Финляндия), Институт космических исследований РАН (Россия), Морской гидрофизический институт РАН (Россия), Арктический и антарктический научно-исследовательский институт (Россия): совместные научные проекты, публикации, научные семинары и школы

• Нанкинский университет информационных наук и технологий (Китай): совместные научные проекты, научные семинары и школы, академический обмен учеными и студентами

• Институт океанологии имени П. П. Ширшова РАН (Россия), Институт физики атмосферы имени А. М. Обухова РАН (Россия): совместные научные исследования и мероприятия, проведение консультаций и семинаров для сотрудников лаборатории