Все запланированные на Этап 4 работы и исследования выполнены в полном объеме в соответствии с Техническим заданием и Планом-графиком.
Главная цель исследований Этапа 4 состояла в разработке системы мониторинга ледяного покрова на основе объединенного алгоритма расчета комплекса характеристик ледяного покрова и выполнении тестовых расчетов.
Основные задачи этапа (за счет средств субсидии):
• разработать объединенный алгоритма расчета комплекса характеристик ледяного покрова (оценка границ лед- вода, возрастные характеристики льда, поля дрейфа, идентификация айсбергов и траектории их движения) на основе использования потока одних и тех же спутниковых изображений для комплексного представления информации о состоянии ледяного покрова;
• выполнить тестовые расчеты по объединенному алгоритму и продемонстрировать возможности системы мониторинга состояния морского ледяного покрова пользователям, работающим в арктических водах;
• разработать проекции (прогноз) ледовых условий в морях российской Арктики на основе современных моделей климата (CMIP5 и др.)
В рамках сопряженного проекта SWARP за счет средств и при участии иностранного партнера выполнялись задачи:
• усовершенствовать модели волнения в прикромочной зоне;
• развить методы анализа данных спутникового дистанционного зондирования для наблюдения за волнением в прикромочных зонах;
• выполнить валидацию модели и усовершенствовать методы интерпретации прогноза.
В период выполнения Этапа 4, получены следующие основные результаты:
За счет средств субсидии (п. 4.1, п. 4.2) разработана система мониторинга ледяного покрова, на основе объединенного алгоритма расчета комплекса характеристик ледяного покрова при использовании единого потока спутниковой информации, которая по формируемому запросу может закачиваться на сервер системы в автоматическом режиме (п. 4.1 ПГ), а также выполнены дополнительная валидация методов и тестовые расчеты с использованием усовершенствованных методах анализа спутниковой информации (п. 4.2 ПГ). В идеологии системы заложена возможность расширения задач и ассимиляции новых методов расчета.
Получены описания проекций ледовых условий на основе моделей климата CMIP5 и получены характеристики изменчивости ледяного покрова в синоптическом и климатическом масштабах. Выполнены тестовые расчеты и получены статистические характеристики распространеия айсбергов в тестовых районах арктических морей.
За счет других внебюджетных средств (п. 4.5. ПГ) в рамках базового европейского проекта SWARP система мониторинга была интегрирована с системой моделирования и расчета параметров морского волнения, распространяющегося под дрейфующим ледяным покровом.
В рамках сопряженного проекта SWARP иностранным партнером разработаны новые модели волнения для прикромочных зон. Усовершенствованы и развиты методы анализа данных спутникового дистанционного зондирования для наблюдения за волнением в прикромочных зонах, выполнена валидация моделей и интерпретация результатов прогнозов.
Была проведена оценка качества модели распространения волнения в море, покрытом льдом, затем модель была включена в две службы прогнозирования Copernicus ARC MFC и как часть системы Prévimer (глобальные прогнозы волн), распространяющие информацию потребителям. В дополнение к моделям прогнозирования волн и морского льда в проекте разработаны спутниковые методы наблюдения за волнами в прикромочных зонах, которые ранее измерялись только методами in-situ. Существующие и новые спутниковые системы наблюдения, особенно РСА Sentinel-1, которые были использованы для определения свойств волн и льда в прикромочных зонах, что дает новые сведения о процессах, ослабляющих длинные волны при их распространении под морским льдом.
Все выполненные исследования и результаты соответствуют Требованиям к выполняемому проекту (см. Приложение 1 к Соглашению о предоставлении), являются новыми и соответствуют мировому уровню.
На Этапе 4 в соответствии с ПГ было выполнено дополнительное патентное исследование, по итогам работ Этапа 4 подготовлена заявка о выдаче патента Российской Федерации на изобретение «Система мониторинга и прогнозирования состояния морского ледяного покрова». Из «Федерального института промышленной собственности (ФИПС)» получено официальное уведомление о приеме на рассмотрение и регистрации заявки (рег. № 2017117233 от 17.05.2017), в соответствии с установленной процедурой направлен и принят ФИПС дополнительный запрос о рассмотрении заявки «по существу».
Назначение и область применения результатов проекта в целом.
Результаты исследований, полученные на Этапе 4, соответствуют "Требованиям к работам и их результатам" и имеют прикладное значение.
Разработанная система мониторинга морского льда предназначена для использования потребителями он-лайн (по заказу-согласованию с разработчиками – Фондом «Нансен-центр»), или автономно на персональном компьютере (в этом случае исходная спутниковая информация может загружаться вручную).
Разработанные и усовершенствованные методики анализа данных дистанционного зондирования могут использоваться как раздельно для тематической оперативной̆ целевой поддержки морских операций в Арктике, так и в составе автоматизированных систем мониторинга в онлайновом режиме, в сопряжении с системой̆ идентификации судов (АИС), а также через интеграцию в бортовое программное обеспечение типа NavPlanner. Полученные в рамках сопряженного международного проекта SWARP результаты моделирования морского льда и волн вносят вклад в европейскую систему Copernicus Marine Services и систему о волновой информации IOWAGA. Результаты прогноза морского льда с помощью модели Arctic TOPAZ, а также региональные прогнозы высокого разрешения для Баренцева, Карского морей и пролива Фрама теперь доступны на веб-страницах SWARP и на THREDDS сервере.
https://swarp.nersc.no/page/topaz-sea-ice-forecast
http://thredds.nersc.no/thredds/catalog/arcticData/catalog.html
Можно выделить три основные целевые группы пользователей результатами проекта: судовождение и морская логистика; нефтегазовая промышленность и рыболовство.
Эффекты от внедрения результатов проекта
Применение полученных результатов в рамках коммерческих контрактов повысит безопасность мореплавания и других операций в арктических шельфовых морях и обеспечит снижение себестоимости. Использование прогностической и оперативной информации о распространении волнения в ледовых прикромочных зонах и зонах разреженных льдов является чрезвычайно важным, поскольку волнение в разреженных льдах создает наиболее сложные условия навигации и может быть отнесено к особо опасным явлениям в Арктике.
Уже в 2017 г. (в период выполнения Этапа 4) полученные результаты (в частности, -Геоинформационная система мониторинга морского льда с применением автоматизированных расчетов параметров морского ледяного покрова) были использованы в рамках демонстрационных коммерческих проектов, направленных на обеспечение ледовой безопасности проведения буровых работ, а также с повышением экологической безопасности при осуществлении мореплавания в Арктике.