Первая Всероссийская неделя космоса: усвоение спутниковых данных в прогностических моделях

Развитие космических систем наблюдения способствует развитию сервисов гидрометеорологического обеспечения морской деятельности, необходимых для интенсивного хозяйственного освоения морей России. Точные и своевременные прогнозы гидрометеорологических и ледовых условий необходимы для оперативного планирования работ по разведке, добыче и транспортировке полезных ископаемых в шельфовой зоне морей России, повышения безопасности судоходства, развития прибрежной инфраструктуры, рыбного промысла, а также для предупреждения о возможности возникновения неблагоприятных и опасных природных явлений, при ликвидации чрезвычайных ситуаций в морских акваториях. Современный уровень численного моделирования позволяет использовать комплекс моделей атмосферной и морской циркуляции, ветрового волнения и динамики-термодинамики морского льда, объединенных в единую вычислительную систему для получения гидрометеорологических прогнозов. Для повышения точности прогнозов практически все современные численные модели реализуются с усвоением данных, получаемых от космических систем наблюдения. Усвоение данных позволяет значительно улучшить качество начального состояния гидрофизических и ледовых характеристик в моделях для проведения прогностических расчетов и тем самым улучшить точность краткосрочных прогнозов.
В ГОИНе создана и успешно функционирует Система Морских Ретроспективных расчетов и Прогнозов (СМРП). В основе СМРП лежит российская сигма-модель морской циркуляции INMOM, модели атмосферной циркуляции (WRF/COSMO), модели ветрового волнения (SWAN/РАВМ) и модели динамики/термодинамики морского льда. Функционирование и настройка системы невозможны без получения внешних данных (1), необходимых для проведения прогностических расчетов с комплексом региональных моделей (2), и системы пост-обработки результатов расчетов (3).


Региональные версии СМРП реализованы в оперативном режиме для акваторий арктических (Баренцева, Карского, Белого и Печорского), южных (Черного, Азовского и Каспийского) и восточных (Японского и Охотского) морей, а также для Балтийского моря. СМРП позволяет проводить как ретроспективные расчеты для определения режимных характеристик и экстремальных значений, так и предоставлять оперативные анализы и краткосрочные прогнозы гидрометеорологических и ледовых характеристик в исследуемых акваториях с высоким пространственным разрешением.
В СМРП реализованы алгоритмы усвоения спутниковых данных наблюдений температуры поверхности моря и сплоченности ледяного покрова. Усвоение спутниковых данных повышает точность расчетов, уменьшает систематические ошибки численных моделей, однако качество прогноза напрямую зависит от качества усваиваемых спутниковых данных.

 а                                               б                                             в
Среднемесячные карты температуры поверхности моря (°C) для июля 2023 г.,
построенные по результатам расчета без усвоения (а), по результатам прогностического расчета (б)
и по спутниковым данным (в).


а                                                б                                           в
Среднемесячные карты сплоченности ледяного покрова (безразм.) для июля 2023 г.
по результатам расчета без усвоения (а), прогностического расчета (б) и по спутниковым данным (в).


СМРП дает возможность обеспечения и планирования морской деятельности, а также предупреждения об опасных явлениях. Результаты работы СМРП уже использовались и используются для решения научно - практических задач Росгидромета и в исследовательских целях в проектах РНФ, РФФИ, РГО.

Использованы материалы из работ:
Дианский Н.А., Панасенкова И.И., Фомин В.В., Гусев А.В., Кабатченко И.М. Система оперативных и ретроспективных расчётов гидрометеорологических параметров и морского льда для западных морей российской Арктики // Морские информационно-управляющие системы. — 2020. — 17, — № 1. — С. 44-51.
Фомин В.В., Панасенкова И.И., Гусев А.В., Чаплыгин А.В., Дианский Н.А. Система оперативного моделирования Северного Ледовитого океана и прилегающих к нему акваторий на основе российской модели INMOM-Арктика // Арктика: экология и экономика. — 2021. — Т. 11, — № 2. — С. 205-218. — DOI: 10.25283/2223-4594-2021-2-205-218.
Фомин В.В., Дианский Н.А. Влияние способов усвоения спутниковых данных o температуре поверхности моря на воспроизведение гидрофизических полей Черного, Азовского и Мраморного морей в модели INMOM // Метеорология и гидрология. – 2023. – № 2. – С. 15-30. – DOI 10.52002/0130-2906-2023-2-15-30.
Панасенкова И.И., Фомин В.В., Дианский Н.А. Воспроизведение гидротермодинамических характеристик Западно-Арктических морей России с усвоением данных по температуре поверхности моря и сплочённости ледяного покрова // ВМУ. Серия 3. ФИЗИКА. АСТРОНОМИЯ. — 2025. — Т. 80, — №2. DOI: 10.55959/MSU0579-9392.80.2520902.