Российские ученые создали прибор для измерения волн
Море волнуется раз, море волнуется два… Согласитесь, – мало кто задумывался когда-либо о том, что любимое наше занятие на отдыхе – любование морскими волнами – имеет большое значение для ученых. Хороших прямых наблюдений, как говорят океанологи и географы, всегда не хватает для построения хороших климатических моделей, а потому ученые ищут варианты запасных «глаз», смотрящих в даль… В Институте океанологии им. Ширшова РАН создали такой прибор, который мог бы заменить на борту судна живого наблюдателя. О нем рассказал нам заведующий лабораторией ИО РАН Сергей Гулёв.
Радар с приставкой SeaVision. Фото: Е. Ежова
– Во-первых, это важно для моделирования климата, ведь волны играют важную роль в нем, влияют на характеристики потоков тепла и газов из океана в атмосферу. Во-вторых, это в целом важно для того, что называется безопасностью мореплавания. Капитанам судов необходимо знать, где они могут подвергнуться штормовым волнениям, важно иметь под рукой статистику штормов.
– Большую часть информации мы по-прежнему получаем традиционно, от попутных наблюдений с судов. Как и в старые добрые времена, моряки наблюдают с борта судна за характером волн, фиксируют их параметры в судовом журнале.
– Спутники, безусловно, тоже «наблюдают», но у них есть существенное ограничение по точности, а потому их результаты надо с чем-то валидировать (сверять. ). Есть еще модельные расчёты волн, которые мы тоже делаем, но и они тоже требуют валидации, то есть подтверждения по прямым наблюдениям с попутных судов. А их в последние 30 лет становится все меньше.
– С рядом причин. Во-первых, у нас в 90-е годы началась массовое оборудование судов автоматическими метрологическими станциями, которые измеряют температуру, ветер, влажность, давление. Раньше все это фиксировали моряки, а попутно наблюдали и за волнами. С появлением же автоматики они перестали наблюдать самостоятельно. Во-вторых, у нас становится всё меньше самих судов, курсирующих в Мировом океане. Два-три судна среднего размера заменяют гигантские круизные лайнеры на тысячи пассажиров. Да и грузовые танкеры тоже укрупняются. Если сравнить с 1970-80 годами, когда информация о волнах поступала с более чем 10 тысяч судов, бороздящих просторы морей и океанов, то сейчас телеграммы о ветровом волнении приходят в общий центр сбора данных попутных наблюдений в Боулдере (штат Колорадо, США) лишь с 1200-1300 судов.
– Идея, которая пришла в голову сотрудникам нашей лаборатории, включая молодую заведующую лабораторией морской метеорологии Наталью Тилинину и студентку Московского физико-технического института Елизавету Ежову, завязана на использовании судового навигационного радара, который имеется на каждом капитанском мостике. Каждые две секунды он выводит информацию о том, что происходит в радиусе 5-10 километров от судна: другие суда, какой-то крупный мусор, буи, маяки, берега. «Видит» радар и то, как волнуется море, правда, не очень четко, поскольку никогда не был к этому приспособлен специально. Вот мы и задумались, – можно ли придумать какой-то прибор, который можно было было присоединить к обычному радару для непосредственного наблюдения волн?
Связавшись с питерской организацией «Морские комплексы и системы», мы прежде всего получили от них прибор, позволяющий четко записывать сигнал с любого навигационного радара, а затем разработали программу для обработки этого сигнала. Сначала наша приставка к радару была достаточно громоздкой, но теперь мы уменьшили ее в размерах до «двух пачек сигарет». Система, которую мы назвали SeaVision, позволяет нам получать уникальную информацию о волнении, полный его угловой спектр, который недоступен ни человеческому глазу, ни спутникам. Дело в том, что спутники дают просто высоту волны. А ведь есть еще период, направление, спектр. Все эти характеристики мы сейчас и получаем, причем с той же периодичностью, с какой работает радар – 2 секунды. Кроме научной ценности сбора статистики о волнах, наша приставка помогает экипажам судов получать информацию о приближающихся экстремально высоких волнах и выбирать более безопасные маршруты.
– Мы активно участвуем в научных экспедициях на судах Института океанологии им. П.П. Ширшова и Арктического и антарктического научно-исследовательского института, наша система – еще один компонент национальной системы мониторинга климатически активных веществ.
Так, в Бискайском заливе и у берегов Антарктиды нам удалось зарегистрировать волны высотой более 6 метров. За последние годы удалось довести разработку до автоматического сбора параметров волнения. В дальнейшем мы планируем создание глобальной сети по сбору такой статистики и масштабирование оборудования на все суда научного флота.
– Чем выше волны, тем они опаснее. Свежие ветровые волны могут достигать и 10, и в редких случаях 20 метров, поэтому необходимо проводить тщательный мониторинг и прогноз таких штормовых явлений.
Свежие комментарии