Комплексные спутниковые наблюдения и моделирование взаимодействия океана с тайфунами

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 21-47-00038

НазваниеКомплексные спутниковые наблюдения и моделирование взаимодействия океана с тайфунами

Руководитель Кудрявцев Владимир Николаевич, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный гидрометеорологический университет" , г Санкт-Петербург

Конкурс №52 - Конкурс 2020 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований международными научными коллективами» (NSFC)

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-509 - Взаимодействие океана и атмосферы

Ключевые слова дистанционное зондирование океана, тайфуны, взаимодействие океана и атмосферы, верхний слой океана, ветровые волны, моделирование океана и атмосферы

Код ГРНТИ37.25.15

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Тайфуны представляют собой экстремальные погодные явления, характеризуемые сильными ветрами, генерацией аномально высоких волн, интенсивными осадками, штормовыми нагонами и наводнениями. Это природное явление наносит катастрофический урон жителям прибрежной зоны и ее инфраструктуре. Несмотря на удаленность России от тропической зоны, актуальность изучения и развития методов прогноза траекторий и интенсивностей тайфунов обусловлена их нередким выходом на остров Сахалин и Приморский край. Данные последних лет свидетельствуют о все более частой трансформации тайфунов во внетропические циклоны, которые выходят на российское побережье и также являются опасным природным явлением. Таким образом, развитие методов мониторинга и прогнозирования генерации тайфунов, их интенсивности и траекторий перемещения является исключительно актуальной задачей, решение которой позволит существенно сократить последствия воздействия тайфунов и связанных с ними внетропических циклонов на население и береговую инфраструктуру. Для эффективного решения этой задачи требуется глубокое понимание динамики тайфунов и их взаимодействия с океанической поверхностью, характеризуемой, в свою очередь, различными и разномасштабными физическими процессами. Несмотря на многочисленные усилия, предпринятые в последние десятилетия, исследования динамики системы тайфун-океан с использованием спутниковых измерений и моделирования крайне ограничены и явно недостаточны. Основной целью данного проекта является заполнение существующего разрыва между дистанционным изучением океана и моделированием динамики океана путем совместных исследований, проводимых Российской и Китайской научными группами. Проект будет базироваться на базе данных спутниковых наблюдений тайфунов над океаном, включающей приоритетно данные о ключевых параметрах - поля ветра, волн, течений, поверхностной температуры и солености. Эти параметры имеют важное значение для изучения взаимодействия ветра с поверхностью океана и формирования тепло- влаго- и массо- обмена, генерации волн, а также для лучшего понимания механизмов отклика океана на прохождение тайфуна и обратного влияния океана, определяющего динамику тайфуна. Совместный Российско-Китайский проект состоит из трех пакетов задач, которые будут решаться под руководством обоих руководителей научных групп. Первый пакет задач нацелен на развитие улучшенных моделей спектра коротких ветровых волн, их обрушений и генерации доминирующих поверхностных волн в тайфунах. Этот пакет содержит также задачи по созданию модели границы раздела океан-атмосфера и процессов тепло- влаго- и массо- обмена на поверхности океана при ураганных ветрах. Решение этих задач используется далее во втором пакете задач для моделирования рассеяния и излучения поверхности океана в области, охваченной тайфуном, и сопоставления результатов моделирования с данными пассивных и активных спутниковых микроволновых измерений. Задачи третьего пакета нацелены на исследования процессов генерации волн и течений ветром в терминах их пространственного распространения и взаимосвязи с параметрами тайфуна (скорость ветра, скорость перемещения, радиус). Важное внимание будет уделено исследованию чувствительности воздействия ураганов на верхний слой океана и эффективности влияния обратной связи океан-тайфун на интенсификацию тайфунов к параметризациям поверхностных коэффициентов сопротивления и обмена энтальпией, предложенных в первом пакете задач. Достижение конечных целей этого амбициозного проекта возможно лишь при объединении усилий и научного опыта двух научных групп. Оба руководителя научных групп имеют значительный опыт и внесли существенный вклад в исследования тропических циклонов как в области анализа спутниковых наблюдений, так и в физическом моделировании. Успешная реализация совместного научного проекта позволит существенно продвинуться в развитии методов спутникового микроволнового мониторинга тайфунов, понимании физики взаимодействия тайфунов с океаном, что приведет, в конечном счете, к значительному улучшению прогнозирования интенсивности и траекторий тайфунов и, следовательно, возможности минимизации их ущерба населению и инфраструктуре прибрежных районов.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Ардхуин Ф., Алдай М., Юровская М.В. Total Surface Current Vector and Shear From a Sequence of Satellite Images: Effect of Waves in Opposite Directions Journal of Geophysical Research: Oceans, Т. 126, вып. 7, с.1-26 (год публикации - 2021)
10.1029/2021JC017342

2. Кудрявцев В.Н., Юровская М.В., Шапрон Б. Self-Similarity of Surface Wave Developments Under Tropical Cyclones Journal of Geophysical Research: Oceans, Т.126, вып. 4, c.1-31 (год публикации - 2021)
10.1029/2020JC016916

3. Заболотских Е.В., Шапрон Б. Estimation Of The Atmospheric Microwave Radiation Parameters In Tropical Cyclones From The AMSR2 Measurement Data 2021 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium IGARSS Proceedings, doi:10.1109/IGARSS47720.2021.9553892 (год публикации - 2021)
10.1109/IGARSS47720.2021.9553892

4. Пиваев П.Д., Кудрявцев В.Н., Кориненко А.Е., Малиновский В.В. Field Observations of Breaking of Dominant Surface Waves Remote Sensing, Т. 13 (16), 3321 (год публикации - 2021)
10.3390/rs13163321

5. Юровский Ю.Ю., Кудрявцев В.Н., Гродский С.А., Шапрон Б. Ka-Band Radar Cross-Section of Breaking Wind Waves Remote Sensing, Т.13, вып.10, 1929 (год публикации - 2021)
10.3390/rs13101929

6. Юровская М.В., Кудрявцев В.Н., Шапрон Б. Assessment And Monitoring Of High Sea State Generated By Tropical Cyclones 2021 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium IGARSS Proceedings, doi: 10.1109/IGARSS47720.2021.9553293 (год публикации - 2021)
10.1109/IGARSS47720.2021.9553293

7. Юровский Ю.Ю., Кудрявцев В.Н., Гродский С.А., Шапрон Б. Ka-Band Radar Backscattering From Breaking Wind Waves 2021 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium IGARSS Proceedings, doi: 10.1109/IGARSS47720.2021.9553284 (год публикации - 2021)
10.1109/IGARSS47720.2021.9553284

8. Чешм С.В., Кудрявцев В.Н., Юровская М.В. Surface Waves Generated by Polar Lows: Satellite Observations and Simulations Progress in Electromagnetics Research Symposium (PIERS 2021) (год публикации - 2021)

9. Чешм С.В., Кудрявцев В.Н., Юровская М.В. Параметрическая модель поверхностных волн в приложении к Арктическим морям Гидрометеорология и экология, № 64, с. 515-530 (год публикации - 2021)
10.33933/2713-3001-2021-64-515-530

10. Юровский Ю.Ю., Кубряков А.А., Плотников Е.В., Лишаев П.Н. Submesoscale Currents from UAV: An Experiment over Small-Scale Eddies in the Coastal Black Sea Remote Sensing, Т. 14 (14), 3364 (год публикации - 2022)
10.3390/rs14143364

11. Кудрявцев В.Н., Чешм С.В., Юровская М.В., Шапрон Б. On Surface Waves in Arctic Seas Boundary-Layer Meteorology, published online; doi: 10.1007/s10546-022-00768-9 (год публикации - 2022)
10.1007/s10546-022-00768-9

12. Чешм С.В., Кудрявцев В.Н., Юровская М.В. On Big Waves Under Polar Lows Based On Altimeter Measurements And Model Simulations 2022 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium IGARSS Proceedings, doi: 10.1109/IGARSS46834.2022.9883477 (год публикации - 2022)
10.1109/IGARSS46834.2022.9883477

13. Пиваев П.Д., Кудрявцев В.Н., Реуль Н., Шапрон Б. Upper Ocean Response To Tropical Cyclones From Observations And Modelling 2022 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium IGARSS Proceedings, doi: 10.1109/IGARSS46834.2022.9884843 (год публикации - 2022)
10.1109/IGARSS46834.2022.9884843

14. Кудрявцев В.Н., Ш. Фань, Ч. Бен, Шапрон Б., Джонсон Д., Моисеев А.И. On the Use of Dual Co-polarized Radar Data to Derive a Sea Surface Doppler Model Part 1: Approach Transactions on Geoscience and Remote Sensing, doi: 10.1109/TGRS.2023.3235829 (год публикации - 2023)
10.1109/TGRS.2023.3235829

15. Ш. Фань, Ч. Бен, Моисеев А.И., Кудрявцев В.Н., Джонсон Д., Шапрон Б., On the Use of Dual Co-polarized Radar Data to Derive a Sea Surface Doppler Model Part 2: Simulation and Validation Transactions on Geoscience and Remote Sensing, doi: 10.1109/TGRS.2023.3246771 (год публикации - 2023)
10.1109/TGRS.2023.3246771

16. Чешм С.В., Кудрявцев В.Н., Юровская М.В, Коллар Ф., Шапрон Б. On Surface Waves Generated by Extra-Tropical Cyclones - Part I: Multi-Satellite Measurements Remote Sensing, Т. 15, 1940 (год публикации - 2023)
10.3390/rs15071940

17. Чешм С.В., Кудрявцев В.Н., Юровская М.В, Коллар Ф., Шапрон Б. On Surface Waves Generated by Extra-Tropical Cyclones - Part II: Simulations Remote Sensing, Т. 15, 2377 (год публикации - 2023)
10.3390/rs15092377

18. Кудрявцев В.Н., Стокоз А.К., Хворостовский К.С. On Barotropic Response of Arctic Seas to Polar Lows: A Case Study in the Barents Sea Remote Sensing, Т. 15, 4239 (год публикации - 2023)
10.3390/rs15174239

Публикации