Главное меню:
Главная цель проекта - расширить возможности оперативных сервисов, обеспечивающих безопасность морского транспорта и операций на шельфе арктических морей, включая ледовые прикромочные зоны: улучшить прогнозирование волнения в покрытых льдом морях, описать поведение льда в условиях волнения, а также усовершенствовать использование данных спутникового дистанционного зондирования для исследования волнения и ледяного покрова в условиях изменяющегося климата.
Задачи научных исследований и возможные пути их решения. По сравнению с базовым проектом SWARP, задачи заявляемого проекта будут расширены за счет более глубокого анализа климатических изменений атмосферы и ледяного покрова. Для оценки многолетних изменений ледяного покрова будут использованы данные, извлечённые из спутниковых изображений, а также результаты моделирования.
Конкретные задачи проекта:
1. Выполнить региональный анализ состояния морского льда в Арктике на основе данных обычных и спутниковых наблюдений.
2. Разработать проекции/прогноз ледовых условий в морях российской Арктики на основе современных моделей климата (CMIP5 и т.д.).
3. Усовершенствовать модели волнения для прикромочной зоны.
4. Развитие методов анализа данных спутникового дистанционного зондирования для наблюдения за волнением в прикромочных зонах, валидации модели и интерпретации прогноза.
5. Валидация улучшенных моделей с использованием дистанционного зондирования и данных in situ.
6. Интеграция улучшенных моделей в бортовое навигационного программное обеспечение NavPlanner.
7. Демонстрация результатов выбранной группе пользователей в реальных условиях арктической навигации.
8. Cоздать соответствующую целям проекта систему сбора, архивирования и поиска спутниковых данных и результатов модельных прогнозов, которая ежедневно обновляется;
9. Усовершенствовать и валидировать алгоритмы автоматической классификации морского ледяного покрова, расчета полей дрейфа льда, автоматической идентификации айсбергов на спутниковых изображениях и оценке траекторий их движения на основе использования радиолокационных снимков (локаторы с синтезированной апертурой РСА – SAR) и снимков оптического диапазона;
10. Разработать объединенный алгоритм расчета комплекса характеристик ледяного покрова (оценка границ лед-вода, возрастные характеристики льда, поля дрейфа, идентификация айсбергов и траектории их движения) на основе использования одних и тех же изображений для комплексного представления информации о состоянии ледяного покрова;
11. Исследовать ледовые условия (включая айсберги) в ключевых регионах арктических морей и проанализировать их сезонную и межгодовую изменчивость;
12. Выполнить комплексный анализ ледовых условий и результатов моделирования с данными позиционирования от судов, работающих во льдах с целью изучения возможности навигации в различных ледовых условиях;
13. Выполнить тестовые расчеты по объединенному алгоритму и продемонстрировать возможности системы мониторинга и прогнозирования состояния морского ледяного покрова пользователям, работающим в арктических водах.
Решение поставленных в проекте задач будет осуществляться путем совершенствования методов получения и обработки данных спутникового дистанционного зондирования в рамках обновленной системы мониторинга и прогнозирования морского льда предназначенной для поддержки безопасной работы и навигации в арктических морях, развития математических моделей волнения в условиях разреженных и сплоченных льдов, использования данных климатических моделей для оценки возможных изменений окружающей среды в Арктике, ,разработки бортового навигационного программного обеспечение NavPlanner. В направлении климатических исследований в этой работе проводится оценка того, насколько хорошо климатические модели CMIP5 воспроизводят изменения ледовитости в евразийских арктических морях (Баренцевом, Карском, Лаптевых, Востчно-Сибирском и Чукотском морях) в 20-м веке и будущие изменения климатических параметров в 21-м веке с помощью ансамбля МГЭИК CMIP5 глобальных климатических моделей и уникальных исторических данных наблюдений (1928-2005). Оценивается продолжительность сезона навигации по открытой воде на различных трассах Северного Морского Пути (СМП) в 21 веке для ансамбля климатических моделей при умеренном антропогенном сценарии RС4.5. На основе выполненного анализа качества моделей ансамбля CMIP5 производится выбор из этого ансамбля под-ансамбля моделей, наилучшим образом воспроизводящего наблюдаемые изменения, протяженности ледяного покрова и их трендов в евразийских морях в 20-м веке. Выбор осуществлялся на основании ряда критериев, которым должны удовлетворять отобранные модели. Для этого проводится анализ и оценка качества расчета климатических параметров в Арктике моделями CMIP5 для периода 1979-2010 гг., включая годовые тренды и сезонные и межгодовые вариации площади ледяного покрова и температуры воздуха, путем сравнения результатов моделирования по ансамблю МОЦАО CMIP5 с данными спутниковых и наземных наблюдений, анализ эволюции морского ледяного покрова Северного Ледовитого океана и его окраинных морей в XXI веке на основе выбранного под-ансамбля моделей CMIP5. Проводится оценка изменения продолжительности сезона навигации по Северному морскому пути (СМП). Важным направлением исследования изменчивости ледовых условий будет сопоставление результатов моделирования и результатов анализа многолетних рядов параметров ледяного покрова и выявление главных причин, управляющих межгодовыми и многолетними вариациями ледовитости и полей дрейфа льда, полученными на основе анализа спутниковой информации.