Научные результаты:
- Моделирование границы раздела океан-атмосфера при умеренных и сильных ветрах.
- Построение усовершенствованных физических моделей спектра ветровых волн, обрушений волн и воздействия неоднородностей морской среды на морскую поверхность.
- Развитие модели атмосферного погранслоя, учитывающей влияние ветровых волн и их обрушений на потоки импульса, тепла и влаги, ориентированной на создание физически обоснованных параметризаций законов сопротивления морской поверхности при экстремальных ветро-волновых условиях с последующим внедрением в модели динамики атмосферы.
- Построение физических моделей формирования спутниковых радиолокационных изображений и полей радиояркостной температуры океана при произвольной комбинации поляризаций и частот, и их применение для моделирования полей ветра и волн в экстремальных явлениях, идентификации различных динамических процессов, поверхностных загрязнений и особенностей батиметрии в Арктике.
- Улучшение геофизических модельных функций для определения ключевых параметров океана (ветер, температура поверхности океана, высота волн) в условиях умеренных и экстремальных скоростей ветра на основе синергетики пассивных и активных микроволновых спутниковых измерений.
- Развитие усовершенствованных спутниковых методов.
- Восстановление толщины морского льда и обнаружения разломов по данным радио-альтиметров и лазерных альтиметров.
- Классификация типов морского льда и идентификация кромки ледяного покрова по данным РСА и альтиметрии.
- Оценка общей и частной сплоченности морского льда по данным РСА и оптических сканеров.
- Обнаружение опасных ледяных образований, включая айсберги, по данным РСА и оптических сканеров.
- Классификация типов морского льда по данным спутниковых микроволновых радиометров.
- Исследования системы «морской лед – океан – атмосфера».
- Исследования особенностей и закономерностей в системе «морской лед-океан-атмосфера» при экстремальных явлениях на основе спутниковых измерений.
- Создание упрощенной (ориентированной на прикладные исследования) физической модели «отклика» океана на воздействия внетропических и полярных циклонов.
- Исследование влияния обратных связей в системе «океан-атмосфера» (возникающих за счет генерации температурных «следов» и волн) на генерацию и эволюцию циклонов; оценки влияния циклонов на термодинамическое состояние Арктических морей.
- Исследование механизмов формирования экстремальных ледовых условий.
- Создание Арктического портала спутниковых данных.
- Развитие методов и средств спутникового мониторинга и прогноза морского льда в Арктике.
- Разработка метода автоматической классификации морского льда по типу (возрасту) на основе данных РСА Sentinel-1 и полей сплоченности морского льда, восстановленных по данным измерений спутниковых микроволновых радиометров (AMSR2 и МТВЗА-ГЯ) с помощью созданных в рамках Проекта 2019 алгоритмов.
- Верификация алгоритмов восстановления сплоченности морского льда по данным измерений спутниковых микроволновых радиометров AMSR2 и МТВЗА-ГЯ и спутниковых скаттерометров ASCAT в условиях летнего таяния. Сравнение результатов применения разработанных алгоритмов и готовых спутниковых продуктов.
- Исследование пространственно-временной изменчивости микроволнового излучения и рассеяния морского льда на основе полей измерений радиометра AMSR2 и скаттерометров ASCAT повышенного пространственного разрешения для восстановления параметров ледяного покрова Арктики.
- Анализ пространственно-временных корреляционных связей между параметрами ледяного покрова и гидрометеорологическими параметрами на основе спутниковых измерений и моделирования, направленный на создание в дальнейшем статистических моделей прогноза эволюции ледяного покрова Арктики.
-
Развитие методов дистанционного зондирования, комплексное исследование изменчивости системы «морской лед – океан – атмосфера» в Арктике в широком диапазоне пространственно-временных масштабов и имплементация результатов исследования в геоинформационный Арктический портал http://siows.solab.rshu.ru/ для создания системы мониторинга состояния атмосферы, океана и морского льда Арктики и прогноза ее эволюции.
Внедрение результатов исследования:
Создание Арктического портала спутниковых данных - Web ГИС, предназначенного для отображения различных спутниковых, контактных и модельных данных.
Образование и переподготовка кадров:
В рамках проекта «Мегагрант» лабораторией был разработан пилотный курс лекций по дистанционному зондированию Земли из космоса.
Данный курс ориентирован на студентов и аспирантов гидрометерологического профиля, а также всех сотрудников РГГМУ, желающих использовать спутниковую информацию об океане в научных и практических целях.
Лекции были прочитаны ведущими зарубежными и отечественными учеными в течение 2012/13 учебного года. Разработанный курс включает вводную часть, а также тематические разделы по определению температуры морской поверхности на основе использования данных спутниковых ИК-радиометров, оптику моря, пассивные микроволновые методы, введение в спутниковую радиолокацию, спутниковую альтиметрию, спутниковую скаттерометрию, радары с синтезированной апертурой (РСА), синергетику различных сенсоров.
Организационные и инфраструктурные преобразования:
В рамках поддержки деятельности лаборатории создана и постоянно обновляется материально-техническая инфраструктура, основу которой составляет высокопроизводительный вычислительный кластер на основе IBM BladeCenterH.
Возможности оборудования позволяют проводить работу по автоматической обработке спутниковых данных высокого пространственного разрешения – как на этапе настройки алгоритмов, так и на этапе их применения в режиме оперативного мониторинга.
Другие результаты:
В лаборатории ежегодно проводились школы молодых ученых в период с 2017 года по 2020 год по научному проекту «Система морской лед–океан–атмосфера в Арктике по данным спутниковых наблюдений и моделирования», финансируемые Российским научным фондом в рамках Президентской программы исследовательских проектов «Проведение исследований научными лабораториями мирового уровня».
Сотрудничество:
Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова, Мурманский арктический государственный университет, Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук, Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук, Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова Российской академии наук, Международный научный центр по исследованию окружающей среды имени Нансена (Нансен-Центр), Федеральный исследовательский центр «Морской гидрофизический институт РАН» (Россия), Nansen Environmental and Remote Sensing Centre (Норвегия), Датский метеорологический институт, Национальная лаборатория Рисё при Датском техническом университете (Дания), Collecte Localisation Satellites (CLS), IFREMER (Франция), Нанкинский университет информационных наук и технологий (Китай), University of Maryland, Department of Atmospheric and Oceanic Science (США), Royal Netherlands Meteorological Institute (Нидерланды).
