О верификации измерений скорости поверхностных течений когерентным радаром СВЧ-диапазона с помощью дрифтеров

Introduction. Conventional contact measurements of hydrographic parameters frequently fail to provide the necessary accuracy of data in the field of water area monitoring. This problem can be solved using coherent radars enabling direct measurements of surface current velocities.Aim. To establish the accuracy of surface current velocities measured by a Doppler radar using drifter data.Materials and methods. In June 2022, coastal operational oceanography studies were conducted at the hydrophysical test site of the Institute of Oceanology of the Russian Academy of Sciences in the Black Sea near Gelendzhik. Measurements were carried out using a coherent X-band radar installed on the Ashamba research vessel simultaneously with drifter experiments using Lagrangian drifters of the near-surface layer with an underwater 0.5 m sail. Coordinates were transmitted via mobile communication. The drifter data on the current velocity and direction were used to verify radar measurements. Measurements were taken onboard of the research vessel at a low speed and different distances from the shore, near the drifters. The tracks of the vessel and drifters were recorded simultaneously. Processing of the radar data involved obtaining Doppler spectra of signals to estimate the dynamic processes on the sea surface, including the current velocity.Results. Radial components of the near-surface current velocity were calculated. Then, the current velocity values obtained based on the drifter and radar data were compared.Conclusion. The present work makes a contribution to the advancement of methods for measuring surface currents from the board of a moving ship by Doppler radars. The obtained results confirm the suitability of the radar hardware and software and signal processing algorithms for measuring currents. The radar measurement data were found agree well with drifter data in the velocity range from 15 cm/s.Введение. Традиционные контактные средства измерений гидрографических параметров зачастую не обеспечивают необходимую оперативность получаемых данных для решения задач мониторинга акваторий. Перспективным направлением является применение когерентных радаров, позволяющих непосредственно измерять скорости поверхностных течений.Цель работы. Оценка достоверности результатов измерений приповерхностной скорости течения доплеровским радаром сравнением с данными дрифтеров.Материалы и методы. В июне 2022 г. был проведен эксперимент по прибрежной оперативной океанографии в Черном море на акватории гидрофизического полигона "Геленджик" Южного отделения Института океанологии РАН с использованием доплеровского радара. Скорость течения измерялась когерентизированным навигационным радиолокатором сантиметрового диапазона с цифровой обработкой, установленным на научноисследовательском судне "Ашамба", одновременно с дрифтерными экспериментами с использованием лагранжевых дрифтеров приповерхностного слоя с подводным парусом высотой 0.5 м, с передачей координат по мобильной связи. Данные дрифтеров о скорости и направлении течения использовались для верификации радарных измерений. Измерения проводились с борта научно-исследовательского судна на малом ходу на различном расстоянии от берега, вблизи дрифтеров. В процессе измерений осуществлялась запись треков судна и дрифтеров. Обработка данных радиолокатора основана на исследовании спектральных характеристик отраженного сигнала, позволяющих оценивать динамические процессы на морской поверхности.Результаты. По результатам обработки доплеровских спектров были получены радиальные составляющие скорости приповерхностных течений, далее было выполнено сопоставление скорости течений по данным дрифтеров и данным радиолокации.Заключение. Настоящая работа является определенным шагом в усовершенствовании методов измерений поверхностных течений с борта движущегося судна доплеровским радаром. Результаты верификации подтверждают пригодность аппаратно-программной части радара и алгоритмов обработки сигнала для измерения течений. Данные радиолокационных измерений хорошо согласуются с данными дрифтеров в диапазоне скоростей от 15 см/с