Экспериментальные исследования параметров ветрового волнения на шельфе Черного моря

Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ (проект 20-17-00060) и РФФИ (проекты 19-45-230002, 18-05-80035, 19-05-00041, 20-05-00009).

В настоящее время два волномерных устройства входят в состав измерительной аппаратуры гидрофизического полигона РАН в районе г. Геленджика. Накопленные и получаемые в режиме реального времени интегральные характеристики ветрового волнения могут быть востребованы специалистами в области оперативной и спутниковой океанографии.

В распоряжении Южного отделения Института океанологии РАН имеются результаты прямых инструментальных наблюдений за параметрами ветрового волнения, выполненные в шельфовой зоне северо-западного побережья Черного моря

Краткая характеристика волномерных устройств:

1.    Волновой буй Datawell Waverider. Период постановки: 1996-2003 гг. По объему и качеству полученных данных является наилучшим на данный момент. Глубина места – 80 м, расстояние от берега – 4 мили.

2.    Действующий профилограф RDI ADCP WH 600. Установлен в 2017 г. в рамках гидрофизического полигона ИО РАН. Глубина места – 26 м, расстояние от берега – 1 миля. ADCP подсоединен подводным кабелем к береговому электропитанию и центру сбора данных на пирсе ЮО ИО РАН.

3.    Действующий волновой буй Spoondrifter Spotter. Установлен в июле 2020 г. Глубина места – 76 м, расстояние от берега – 4 мили. Оснащен солнечными батареями, использует сотовую связь для передачи данных.

Расположение волноизмерительных приборов

Состав получаемой с ADCP и Spotter информации определяется процедурами обработки частотных и двумерных спектров поверхностного волнения. С дискретностью в полчаса пользователь получает величины:
•    значительных и средних высот волн;
•    средних периодов и периодов пика спектра;
•    средних направлений распространения и углового рассеивания

Отличительной особенностью Spotter является запись хронограмм трех компонент смещения буя с частотой 2.5 Гц, причем запись ведется непрерывно с момента начала регистрации (23 июля в нашем случае). Это позволяет, при необходимости, реализовывать собственные алгоритмы обработки волновой информации. Основные параметры волнения, получаемые с буя Spotter, доступны по ссылке https://spotters.sofarocean.com/?spotter-filter=SPOT-0104.
Здесь представлена текущая (актуальная) информация по волнению, также есть возможность просмотра архива накопленных данных.

Информация, получаемая в режиме реального времени с буя Spotter

В настоящее время представленный эксперимент – единственный в России. Отметим также, что волноизмерительные установки расположены в двух важных точках: зоне трансформации волнения и на мелководье.

Ниже приведены примеры полученной (и получаемой) информации о состоянии взволнованной поверхности.

Волновой буй Datawell Waverider. Значительные высоты волн, средние периоды, периоды пика спектра и направления волнения за 1996, 1997, 1998 гг.

Волновой буй Datawell Waverider. Значительные высоты волн, средние периоды, периоды пика спектра и направления волнения за 2000, 2001, 2002, 2003 гг.

Профилограф ADCP. Значительные высоты волн за 2017-2020 гг.

Волновой буй Spotter. Значительные высоты волн за 2020 г.

Волновой буй Spotter. Восточная (x), северная (y) и вертикальная (z) компоненты смещения буя