Развитие дрифтерных технологий и их внедрение в практику океанографических наблюдений в Черном море и Мировом океане
В 2006 – 2010 гг. в Морском гидрофизическом институте НАН Украины разработаны несколько поколений дрейфующих буев с уникальными измерительными возможностями, работающими как в традиционной среде спутниковой системы сбора данных и определения координат платформ Argos-2, так и в составе новых систе...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу |
|---|---|
| Datum: | 2011 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Морський гідрофізичний інститут НАН України
2011
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/112549 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Развитие дрифтерных технологий и их внедрение в практику океанографических наблюдений в Черном море и Мировом океане / С.В. Мотыжев, Е.Г. Лунев, А.П. Толстошеев // Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу: Зб. наук. пр. — Севастополь, 2011. — Вип. 24. — С. 259-273. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859651914527932416 |
|---|---|
| author | Мотыжев, С.В. Лунев, Е.Г. Толстошеев, А.П. |
| author_facet | Мотыжев, С.В. Лунев, Е.Г. Толстошеев, А.П. |
| citation_txt | Развитие дрифтерных технологий и их внедрение в практику океанографических наблюдений в Черном море и Мировом океане / С.В. Мотыжев, Е.Г. Лунев, А.П. Толстошеев // Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу: Зб. наук. пр. — Севастополь, 2011. — Вип. 24. — С. 259-273. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу |
| description | В 2006 – 2010 гг. в Морском гидрофизическом институте НАН Украины разработаны несколько поколений дрейфующих буев с уникальными измерительными
возможностями, работающими как в традиционной среде спутниковой системы
сбора данных и определения координат платформ Argos-2, так и в составе новых
систем спутниковой связи Iridium и Argos-3. В статье приведены результаты сравнительного анализа эффективности применения разных систем спутниковой связи, обслуживающих сеть поверхностных дрейфующих буев.
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:34:58Z |
| format | Article |
| fulltext |
259
УДК 5 5 1 .4 6 .0 8
С .В . Мотыжев , Е .Г . Лунев , А .П . Толстошеев
Морской гидрофизический институт НАН Украины, г. Севастополь
РАЗВИТИЕ ДРИФТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ИХ ВНЕДРЕНИЕ
В ПРАКТИКУ ОКЕАНОГРАФИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ
В ЧЕРНОМ МОРЕ И МИРОВОМ ОКЕАНЕ
В 2006 – 2010 гг. в Морском гидрофизическом институте НАН Украины разра-
ботаны несколько поколений дрейфующих буев с уникальными измерительными
возможностями, работающими как в традиционной среде спутниковой системы
сбора данных и определения координат платформ Argos-2, так и в составе новых
систем спутниковой связи Iridium и Argos-3. В статье приведены результаты срав-
нительного анализа эффективности применения разных систем спутниковой связи,
обслуживающих сеть поверхностных дрейфующих буев.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА : дрифтер, морская поверхность, мониторинг, спутнико-
вые системы связи, сотовые системы связи, Черное море.
Введение. Эффективность реализации принципов устойчивого развития в
значительной степени определяется уровнем фундаментальных и прикладных
исследований окружающей среды. Достоверность результатов таких исследо-
ваний зависит, в свою очередь, от качества и количества информации о состоя-
нии экосистемы и тенденциях ее развития. Для Украины одним из важнейших
сегментов экосистемы является Азово-Черноморский бассейн, исследования
которого с конца прошлого столетия в силу известных причин существенно
сократились и в настоящее время носят фрагментарный характер. Значительная
изменчивость этого региона под воздействием естественных и антропогенных
факторов определила ситуацию, когда уровень наших знаний о состоянии мно-
гих ключевых компонентов экосистемы Черного и Азовского морей перестал
быть адекватным. По этим причинам установление комплексного систематиче-
ского мониторинга морской среды и приводной атмосферы представляется
принципиально важной научной и практической задачей для Украины.
Результаты анализа современного состояния средств и методов решения
этой задачи сводятся к следующему. В силу экономических причин в настоя-
щее время оказались практически свернуты программы экспедиционных ис-
следований, поставлявшие ранее основной объем информации о состоянии
морской среды и приводной атмосферы. Возникшую информационную нишу в
известной мере заполнили данные, получаемые дистанционными методами.
Однако, при их несомненных достоинствах, эти методы позволяют получать,
как правило, лишь косвенную информацию о климато-формирующих парамет-
рах морской поверхности и приводной атмосферы. Достоверность такой ин-
формации определяется возможностями верификации результатов зондирова-
ния по данным контактных измерений гидрофизических полей, выполняемых в
изучаемом регионе, а систематичность ее поступления во многом определяется
погодными условиями.
В последние два десятилетия основным источником систематической опе-
ративной комплексной информации о состоянии деятельного слоя океана и
© С .В . Мотыжев , Е .Г . Лунев , А .П . Толстошеев , 2011
260
приводной атмосферы стали автономные дрейфующие платформы сбора дан-
ных и передачи информации по спутниковым каналам связи – поверхностные
дрифтеры. Современные измерительно-информационные возможности дриф-
теров позволяют выполнять контактные измерения практически всего ком-
плекса параметров среды в любом районе Мирового океана, обеспечивая дос-
тавку информации пользователям в режиме времени, близком к реальному. К
настоящему времени в океане постоянно функционирует наблюдательная сеть,
численность дрифтеров в которой с 2008 г. поддерживается на уровне не менее
1 250 поверхностных буев, обеспечивая плотность наблюдений 500 × 500 км.
Дальнейшее увеличение числа дрифтеров в настоящее время ограничивается
финансовыми проблемами, связанными с поддержанием работоспособности
дрифтерной сети, что обусловило актуальность задачи повышения эффектив-
ности ее использования. Для решения этой задачи Межправительственной
Океанографической Комиссией (МОК) ЮНЕСКО совместно с Всемирной Ме-
теорологической Организацией (ВМО) разработана схема поэтапного развития
дрифтерных наблюдений при помощи пилотных проектов. Целями пилотных
проектов являются:
– расширение информационно-измерительных возможностей дрифтеров;
– повышение пространственно-временного разрешения измерений;
– внедрение новых систем связи;
– совершенствование технологии сбора, передачи, обработки и представ-
ления данных;
– увеличение времени автономной работы буев;
– создание алгоритмов для оперативного и отсроченного анализа данных.
В статье приведены некоторые результаты работ по развитию дрифтерной
технологии, выполненных в 2006 – 2010 гг. в Морском гидрофизическом ин-
ституте НАН Украины (МГИ НАН Украины), который является полноправ-
ным и активным участником этих проектов.
Исследования по развитию дрифтерной технологии были направлены на
решение целого комплекса научно-технических проблем. Среди полученных
результатов наиболее интересными для пользователей являются, по нашему
мнению, следующие:
– создание термопрофилирующих дрифтеров с термолинией до глубины
около 80 м [1];
– внедрение в состав дрифтера приемника глобальной системы позицио-
нирования (GPS) и системы синхронизации времени измерений с началом каж-
дого часа;
– адаптация каналов передачи данных дрифтеров к спутниковым системам
связи Argos-3 и Iridium [2];
– создание дрифтеров с передачей информации по каналам сотовой связи
для мониторинга шельфовой зоны Азово-Черноморского бассейна [3];
– создание программно-методического обеспечения для экспорта дриф-
терной информации в базу океанографических данных [4].
В публикациях, приведенных выше, были рассмотрены предварительные
результаты, полученные на различных стадиях выполнения проектов. В нас-
тоящей статье мы представляем результаты анализа, выполненного с привле-
чением материалов по всему объему данных, полученных в дрифтерных экспе-
риментах 2006 – 2010 гг. Сведения о дрейфующих буях, разработанных в МГИ
НАН Украины в этот период, приведены в табл. 1.
261
Таблица 1 . Общие сведения об автономных дрейфующих буях, разработанных в МГИ НАН Украины в 2006 – 2010 гг.
№
п/п
Идентифика-
ционный номер
буя
Тип буя
Тип
спутниковой
связи
Координаты
точки
развертывания
Район
дрейфа
Дата
развертывания
Дата
окончания
работы
Продолжитель-
ность
работы, сутки
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1
ID 66475/
WMO 15964
SVP-BTC
Argos-2
44º 30' с. ш.
33º 30' з. д.
Северная
Атлантика
30.05.2006 31.08.2006 93
2
ID 66477/
WMO 61505
44º 30' с. ш.
33º 30' з. д.
07.02.2008 17.05.2008 100
3
ID 66478/
WMO 62501
44º 30' с. ш.
33º 30' з. д.
25.05.2007 07.11.2007 166
4
ID 34264
WMO 61684
40º 18' с. ш.
51º 24' в. д.
20.07.2008 27.09.2008 69
5
ID 34265
WMO 61685
41º 30' с. ш.
50º 18' в. д.
05.10.2006 16.02.2007 134
6
ID 34266
WMO 61686
40º 20' с. ш.
51º 24' в. д.
05.10.2006 05.05.2007 212
7
ID 34267
WMO 61770
39º 00' с. ш.
51º 18' в. д.
06.10.2006 19.02.2007 136
8
ID 34268
WMO 61771
39º 00' с. ш.
52º 00' в. д.
20.07.2008 15.12.2008 148
9 ID 40414
44º 00' c. ш.
32º 30' в. д.
Черное
море
02.07.2006 22.12.2006 172
10 ID 40418
43º 06' c. ш.
31º 24' в. д.
03.07.2006 22.12.2006 172
11 ID 47621
SVP-BT/
GPS
43º 06' с. ш.
31º 24' в. д.
03.07.2006 01.10.2006 90
261
262
Продолжение табл. 1
1 2 3 4 5 6 7 8 9
12 ID 56090
SVP-BTC60
Argos-2
44º 00' с. ш.
32º 30' в. д.
Черное
море
03.07.2006 06.03.2007 246
13 ID 56091
44º 00' с. ш.
32º 30' в. д.
03.07.2006 10.11.2006 130
14 ID 56091
SVP-BTC60
44º 00' с. ш.
32º 30' в. д.
03.07.2006 10.11.2006 130
15 ID 56092
44º 00' с. ш.
32º 30' в. д.
03.07.2006 08.11.2006 128
16 ID 56093
44º 00' с. ш.
32º 30' в. д.
03.07.2006 05.11.2006 125
17
ID 67379
WMO 56532
SVP-B
45º 06' ю. ш.
110º 00' в. д.
Индийский
океан
06.12.2006 22.06.2008 564
18
ID 67380
WMO 56529
20º 00' ю. ш.
110º 00' в. д.
17.11..2006 14.09.2007 754
19
ID 67381
WMO 56531
50º 00' ю. ш.
74º 00' в. д.
11.05.2006 05.09.2008 1653
20
ID 67382
WMO 56519
28º 42' ю. ш.
110º 36' в. д.
30.09.2009 10.11.2009 415
21
ID 34129
WMO 56541
57º 42' ю. ш.
75º 00' в. д.
18.02.2008 24.06.2008 127
22
ID 34134
WMO 56522
15º 18' ю. ш.
91º 36' в. д.
26.12.2007 +
23
ID 34135
WMO 56515
55º 48' ю. ш.
110º 06' в. д.
04.04.2007 23.08.2009 872
262
263
Продолжение табл. 1
1 2 3 4 5 6 7 8 9
24
ID 34138
WMO 56514
SVP-B
Argos-2
55º 48' ю. ш.
110º 00' в. д.
Индийский
океан
04.11.2007 04.09.2009 670
25
ID 34148
WMO 56512
46º 30' ю. ш.
110º 18' в. д.
07.12.2007 16.07.2009 587
26
ID 34149
WMO 53947
13º 00' ю. ш.
88º 06' в. д.
15.10.2007 15.06.2008 244
27
ID 34150
WMO 56506
21º 54' ю. ш.
112º 06' в. д.
20.09.2007 16.05.2009 604
28
ID 49678
WMO 62505
SVP-BTC80/
RTC
46º 12' с. ш.
16º 48' з. д.
Северная
Атлантика
15.06.2008 +
29
ID 513480
WMO 61501
SVP-B/
GPS/RTC
Iridium
44º 18' с. ш.
32º 18' в. д.
Черное
море
15.09.2007 12.12.2007 88
30
ID 517480
WMO 71512
57º 32' ю. ш.
56º 42' з. д.
Индийский
океан
02.12.2007 10.08.2008 252
31
ID 512480
WMO 44612
58º 00' с. ш.
33º 36' з. д. Северная
Атлантика
15.03.2008 27.05.2009 438
32
ID 434270
WMO 44745
52º 00' с. ш.
52º 00' з. д.
28.10.2008 30.04.2009 184
33
ID 84146
WMO 56939
SVP-B Argos-2
28º 42' ю. ш.
110º 42' в. д.
Индийский
океан
25.11.2008 +
34
ID 84147
WMO 56939
54º 00' ю. ш.
112º 36' в. д.
04.01.2009 +
35
ID 84148
WMO 56944
21º 30' ю. ш.
110º 12' в. д.
22.01.2009 20.04.2010 453
36
ID 84149
WMO 56942
49º 42' ю. ш.
114º 24' в. д.
03.01.2009 +
263
264
Продолжение табл. 1
1 2 3 4 5 6 7 8 9
37
ID 84150
WMO 56507
SVP-B Argos-2
15º 00' ю. ш.
95º 00' в. д.
Индийский
океан
21.08.2009 02.01.2010 134
38
ID 84151
WMO 56503
21º 00' ю. ш.
110º 06' в. д.
31.05.2009 20.08.2009 81
39
ID 84152
WMO 56941
45º 24' ю. ш.
112º 05' в. д.
13.01.2009 +
40
ID 84153
WMO 56948
29º 12' ю. ш.
111º 12' в. д.
27.02.2009 +
41 IMEI 630380/
WMO 61690
SVP-BTC80/
GPS/RTC
Iridium
43º 34' с. ш.
31º 59' в. д.
Черное
море
03.08.2009 02.10.2009 60
42 IMEI 630410/
WMO 61691 SVP-BTC80/
GPS/RTC
43º 34' с. ш.
31º 59' в. д.
03.08.2009 23.11.2009 112
43
IMEI 638390/
WMO 61689
43º 34' с. ш.
31º 59' в. д.
03.08.2009 13.09.2009 41
44
IMEI 486510/
WMO 17526
SVP-B/
GPS/RTC
53º 00' ю. ш.
36º 00' з. д.
Южная
Атлантика
15.11.2010 +
45
IMEI 480510/
WMO 16551
SVP-B/
GPS/RTC
45º 00' ю. ш.
35º 22' в. д.
Индийский
океан
13.04.2010 +
46
IMEI 481500/
WMO 17572
SVP-B/
RTC
50º 00' ю. ш.
01º 23' з. д.
Южная
Атлантика
15.12.2009 +
47
ID 82534
WMO 61503 SVP-B/
RTC
Argos-3
44º 27' с. ш.
33º 12' в. д. Черное
море
24.11.2009 06.10.2010 316
48
ID 82537
WMO 61504
44º 27' с. ш.
33º 12' в. д.
24.11.2009 06.03.2010 102
264
265
Продолжение табл. 1
1 2 3 4 5 6 7 8 9
49
ID 52494
WMO 26559
Барометри-
ческий ледо-
вый маркер
GPS/RTC
Argos-2
89º 20' c. ш.
94º 00' в. д.
Северный
полюс
15.04.2010 25.08.2010 132
50
ID 52496
WMO 47530
74º 42' c. ш.
94º 49' в. д.
Арктика 26.02.2010 31.05.2010 94
51
ID 43869
WMO 13600
SVP-B/
RTC
37º 00' c. ш.
29º 00' з. д.
Северная
Атлантика
19.08.2010 +
52
ID 43877
WMO 55614
35º 00' ю. ш.
179º 00' в. д.
Море
Фиджи
23.08.2010 +
53
ID 43878
WMO 15501
27º 00' ю. ш.
02º 00' в. д.
Южная
Атлантика
26.08.2010 +
54
IMEI
12487510/
WMO 62510
SVP-BTC80/
GPS/RTC
Iridium
44º 48' с. ш.
05º 12' з. д.
Северная
Атлантика 09.05.2010 +
55
ID 41803
WMO 55962
SVP-B/
RTC
Argos-3
39º 34' ю. ш.
152º 00' в. д.
Тасманово
море
30.09.2010 +
56
ID 41882
WMO 55963
SVP-B/
RTC
39º 34' ю. ш.
157º 02' в. д. 01.10.2010 +
57
ID 42957
WMO 55961
43º 08' ю. ш.
154º 49' в. д.
31.10.2010 +
58
ID 42961
WMO 55644
36º 00' ю. ш.
158º 00' в. д.
02.09.2010 +
59
ID 42964
WMO 55964
43º 33' ю. ш.
152º 01' в. д.
01.11.2010 +
60
ID 42973
WMO 55645
37º 00' ю. ш.
162º 00' в. д. 02.09.2010 +
61
ID 42965
WMO 61987
34º 34' с. ш.
33º 13' в. д.
Средиземное
море
05.10.2010 +
265
266
Продолжение табл. 1
1 2 3 4 5 6 7 8 9
62
ID 66575
WMO 63592 SVP-B/
GPS/RTC
Argos-2
74º 02' с. ш.
31º 49' в. д. Северный
Ледовитый
океан
24.09.2010 +
63
ID 66577
WMO 63593
72º 04' с. ш.
31º 26' в. д.
24.09.2010 +
64
ID 67619
WMO 66861
SVP-B/
GPS/RTC
58º 24' с. ш.
20º 42' в. д.
Балтийское
море
15.07.2010 20.10.2010 97
65
ID 67620
WMO 66862
58º 24' с. ш.
20º 42' в. д.
15.07.2010 +
66
ID 67621
WMO 66863
58º 24' с. ш.
20º 42' в. д.
18.08.2010 +
Примечания:
1) ID – идентификационный номер дрифтера;
2) WMO – номер дрифтера по классификации ВМО;
3) IMEI – идентификационный номер дрифтера в системе связи Iridium (с 2009 г.);
4) знак «+» – дрифтер в действии по состоянию на 22 ноября 2010 г.;
5) обозначения дрифтеров в графе «Тип буя» соответствуют классификации,
приведенной на сайте НПФ «Марлин-Юг» http://marlin-yug.com.
266
267
Статистический анализ результатов внедрения в дрифтерную тех-
нологию новых систем передачи данных и определения координат. Эф-
фективность дрифтерной технологии, независимо от номенклатуры измеряе-
мых параметров, определяется тем, насколько достоверно могут быть оценены
пространственно-временные масштабы выполненных измерений. Поэтому ос-
новное внимание при анализе было уделено результатам внедрения в дрифтер-
ную технологию новых систем передачи данных и определения координат,
качество которых оценивалось по следующим критериям:
– количество пропусков в принятых данных;
– количество пропусков в результатах траекторных измерений;
– время запаздывания доставки данных пользователю;
– погрешность определения координат.
Сопоставление дрифтеров с различными типами связи по количеству
пропусков в принятых данных и результатах траекторных измерений.
Для сопоставления выбирались временные ряды данных, разбитые на
три блока. Каждый блок объединял данные по пяти дрифтерам с одинако-
выми типами спутниковой связи: Argos-2, Argos-3 и Iridium. Продолжитель-
ности рядов данных каждого дрифтера составляли не менее 100 суток. Все
данные были получены в широком диапазоне влияющих факторов, в част-
ности, поверхностных волнений.
При сравнении оценивались средние в пределах каждого блока плотности
распределения интервалов времени между последовательными принятыми со-
общениями. На рис. 1 приведены гистограммы распределения интервалов вре-
мени между двумя последовательными полученными сообщениями (измере-
ниями) (см. рис. 1, а) и обсервациями (см. рис. 1, б) для каждого типа спутни-
ковой связи.
К
о
л
и
ч
ес
тв
о
с
о
о
б
щ
ен
и
й
, %
Argos-2
Argos-3
Iridium
9,8
6,6
2,8
89,8
93,3 97,0
8,3
1 2 4 6 1 2 4 6
Интервал времени, час Интервал времени, час
1 2 4 6 1 2 4 6
Интервал времени, час Интервал времени, час
Рис . 1 . Распределение в разных системах спутниковой связи интервалов
времени: а – между двумя последовательными полученными сообщениями;
б – между двумя последовательными обсервациями.
а б
К
о
л
и
ч
ес
тв
о
с
о
о
б
щ
ен
и
й
, %
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0,3
Argos-2
Argos-3
Iridium
9,8
6,6
2,8
89,8
93,3 97,0 100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
К
о
л
и
ч
ес
тв
о
о
б
се
р
в
ац
и
й
, %
Argos-2
Argos-3
Iridium
57,4
38,1
88,5
4,1
1,6
25,6
8,7
37,1
0,5 1,3
29,0
8,3
268
Как следует из приведенных данных, для дрифтеров с каналами связи
Argos-2 около 90 % сообщений об измеряемых параметрах доставляются
пользователю с номинальным интервалом 1 ч. Для дрифтеров с каналами
связи Argos-3 и Iridium этот показатель составляет 93,3 и 97 %, соответст-
венно. Существенно большие различия наблюдаются в оценках потерь дан-
ных траекторных измерений. Для буев с каналами связи Iridium почти 90 %
обсерваций следуют с часовым разрешением; около 95 % отсчетов коорди-
нат дрифтеров со связью Argos-3 следуют с интервалами не более 2 ч. В
системе Argos-2 только около 8 % данных о координатах дрифтеров следу-
ют с интервалом 1 ч, а остальные обсервации приблизительно равномерно
распределены на интервале от 2 до 6 ч.
Сопоставление дрифтеров с различными типами связи по времени за-
паздывания доставки данных пользователю.
Начиная с 2008 г. в дрифтерах, разработанных в МГИ НАН Украины,
внедрена функция синхронизации времени измерений с началом каждого ча-
са. Это позволило корректно сравнить разные системы спутниковой связи по
времени запаздывания доставки данных пользователю. На рис. 2, а, б, в для
трех буев, работающих в системах связи Argos-2, Argos-3 и Iridium, представ-
лены первичные данные об интервалах времени, в течение которых результаты
дрифтерных измерений поступают на глобальную телеметрическую систему,
т.е. становятся доступны пользователю (по данным сайта http://www.meteo.
shom.fr/cgi-bin/meteo). Очевидны существенные различия в оперативности по-
лучения данных в разных системах связи. Для буев, работающих в Argos-2 и
Argos-3, время задержки может изменяться от нескольких минут до двух часов
и более. В системе Iridium основной объем данных доставляется пользователям
с опозданием не более чем на 20 мин, а наибольшие времена запаздывания не
превышают 70 мин и проявляются очень редко.
Графики, показанные на рис. 2, г, построены по осредненным долговре-
менным данным о запаздывании доставки сообщений в системах Argos-2 и Iri-
dium. К настоящему времени буи в системе Argos-3 проработали относительно
непродолжительное время, но поскольку принцип доставки сообщений в этой
системе не отличается от принципа доставки сообщений в системе Argos-2, то
приведенные результаты могут быть обоснованно распространены и на Argos-
3. Как следует из представленных графиков (см. рис. 2, г), в системе связи Iri-
dium около 60 % дрифтерных данных поступают пользователю в течение
8 мин, а 90 % данных – не позднее чем через 15 мин после выполнения измере-
ний. В системах Argos-2 и Argos-3 этот показатель на порядок хуже: 60 % дан-
ных поступают пользователю только через 90 мин.
Погрешность определения координат.
При том, что современный дрифтер представляет собой многофункцио-
нальное средство измерения параметров поверхностного слоя океана и при-
водной атмосферы, основное его назначение – трассировка поверхностных те-
чений. Циркуляции водных масс воспроизводятся по результатам измерений
траекторий дрифтеров, координаты которых оцениваются в системах спутни-
ковой связи Argos-2, Argos-3 и Iridium по величине доплеровского сдвига час-
тоты сигнала передатчика. Системы определения координат Argos-2 и Argos-3
имеют одинаковые характеристики, поэтому при их оценивании принимались
к рассмотрению данные дрифтеров Argos-2.
269
Рис . 2 . Времена запаздывания доставки данных в системах связи
Argos-2, Argos-3 и Iridium.
Argos-2
Argos-3
Iridium
Iridium
Argos-2
a
б
в
г
В
р
ем
я
з
ап
аз
д
ы
в
а
н
и
я
, м
и
н
В
р
ем
я
з
ап
аз
д
ы
в
ан
и
я
, м
и
н
В
р
ем
я
з
ап
аз
д
ы
в
ан
и
я
, м
и
н
К
о
л
и
ч
ес
тв
о
с
о
о
б
щ
ен
и
й
, %
120
100
80
60
40
20
0
120
100
80
60
40
20
0
120
100
80
60
40
20
0
0 20 40 60 80 100
Интервал времени, час
14 16 18 20 22 24 26 28
Дни месяца
Ноябрь 2010 г. Meteo-France Буй (станция) WMO 62510
Ноябрь 2010 г. Meteo-France Буй (станция) WMO 55692
Ноябрь 2010 г. Meteo-France Буй (станция) WMO 66863
270
Погрешности оценивания координат доплеровским методом в системах
Argos и Iridium существенно различаются. В системе Argos в зависимости от
характеристик канала связи неопределенность локализации изменяется от 150
до 1 000 м. Эллипс ошибок локализации в системе Iridium имеет большой
эксцентриситет. Длина его большой оси, ориентированной в направлении
«восток-запад», составляет около 10 000 м, а длина малой – на порядок
меньше. Такие погрешности при применении традиционных способов отбра-
ковки и линейной интерполяции данных оказываются вполне приемлемыми
при изучении крупномасштабных процессов переноса поверхностных вод.
Для исследований более высокочастотных процессов в настоящее время все
чаще применяются буи со встроенными приемниками GPS (см. табл. 1), что
позволяет воспроизводить траектории буев с погрешностью не хуже 50 м. Тем
не менее, доплеровский метод определения координат дрифтеров остается
наиболее распространенным и пользователи заинтересованы в достоверных
оценках его погрешности в реальных условиях эксплуатации. Получить такие
оценки удалось по результатам траекторных измерений дрифтеров, координа-
ты дрейфов которых воспроизводились как по данным встроенных приемников
GPS, так и по доплеровскому методу. Оценки рассчитывались как для Argos-
дрифтеров, так и для буев, работающих в системе связи Iridium. Для сопос-
тавления временные ряды GPS-координат интерполировались на отсчеты
времени «доплеровских» измерений. На рис. 3 приведены фрагменты траек-
торий Argos-дрифтера ID 67619 (см. рис. 3, а) и Iridium-дрифтера IMEI 486510
(см. рис. 3, в) и соответствующие им распределения (см. рис. 3, б, г) модуля
вектора отклонений координат, рассчитанные по данным доплеровского ме-
тода, от координат, полученных по данным приемников GPS.
Оценки средних значений отклонений между траекториями дрейфа,
определенными с помощью доплеровских систем и системы GPS, для
Argos-дрифтеров ID 67619, ID 67620 и ID 67621 составили 450 м, 400 м и
418 м; для Iridium-дрифтеров IMEI 486510, IMEI 630380 и IMEI 480510 –
3 540 м, 3 440 м и 3 470 м, соответственно. Распределения оценок модуля век-
тора отклонений для Argos-дрифтеров оказались близкими к логарифмически
нормальному (логнормальному) с уровнями значимости 0,85 – 0,95; для
Iridium-дрифтеров – близкими к нормальному с уровнями значимости 0,6 –
0,7.
Для анализа привлекались долговременные ряды данных траектор-
ных измерений, полученные в реальных условиях эксплуатации, в част-
ности, при воздействии поверхностного волнения. Это позволяет обос-
нованно применять результаты анализа для достоверного оценивания
качества разных типов спутниковой связи и методов воспроизведения
траекторий поверхностных дрейфующих буев.
Заключение. В сложившейся на сегодня структуре глобальной сис-
темы оперативных наблюдений океана МГИ НАН Украины стал одним
из центров, где определяются стратегические направления развития дриф-
терной технологии. В течение 2006 – 2010 гг. в институте разработаны не-
сколько поколений дрейфующих буев с уникальными измерительными воз-
можностями, работающими как в традиционной среде спутниковой системы
271
сбора данных и определения координат платформ Argos-2, так и в составе
новых систем – Iridium и Argos-3.
В ходе дрифтерных экспериментов, проводившихся в различных ре-
гионах Мирового океана, были получены представительные долговре-
менные ряды данных о физических характеристиках верхнего слоя океа-
на и приводной атмосферы. Наряду с этим анализ результатов экспери-
ментов позволил сопоставить эффективности применения разных систем
спутниковой связи, обслуживающих сеть поверхностных дрейфующих
буев. Результаты такого сопоставления приведены в табл. 2.
Приведенные в статье результаты анализа позволяют объективно оце-
нить информационно-измерительные возможности современных поверхно-
стных дрейфующих буев со спутниковой связью и могут быть полезны при
40
30
20
10
0
К
о
л
и
ч
ес
тв
о
о
б
се
р
в
ац
и
й
, %
Дрифтер ID 67619 (Argos)
Дрифтер IMEI 48610 (Iridium)
Рис . 3 . Фрагменты траекторий дрифтеров ID 67619 (а) и IMEI 486510 (в) по
данным доплеровского метода систем связи Argos и Iridium и данным приемни-
ка GPS и соответствующие им распределения (б) и (г) оценок модуля вектора
отклонений. Штриховыми линиям показаны графики теоретических логариф-
мически нормального (б) и нормального распределений (г).
58,36°
58,34°
58,32°
58,30°
Ш
и
р
о
та
с
ев
ер
н
ая
51,88°
52,18°
52,48°
52,78°
Ш
и
р
о
та
ю
ж
н
ая
25
20
15
10
5
0
К
о
л
и
ч
ес
тв
о
о
б
се
р
в
ац
и
й
, %
20,29° 20,39° 20,49° 20,59° 21,09° 0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Долгота восточная Модуль вектора отклонений, м
1 000
10 000
в
б
Распределение
логарифмически
нормальное
(логнормальное)
а
Распределение
нормальное
40
30
20
10
0
К
о
л
и
ч
ес
тв
о
о
б
се
р
в
ац
и
й
, %
Argos
GPS
GPS
Iridium
36,28° 35,46° 34,64° 33,82° 33,00° 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000
Долгота западная Модуль вектора отклонений, м
272
выборе модификации дрифтера для оптимального решения научно-прик-
ладных задач мониторинга морской среды и приводной атмосферы.
273
Таблица 2 . Оценки параметров систем передачи информации
и определения координат
по данным дрифтерных экспериментов 2006 – 2010 гг.
Параметр
Спутниковая система связи
Argos-2 Argos-3 Iridium
1. Количество сообщений, полученных
с интервалом времени 1 ч, %
89,8 93,3 97,0
2. Количество обсерваций, полученных
с интервалом времени 1 ч, %
8,3 38,1 88,5
3. Задержка времени получения 60 %
сообщений, мин
90 менее 10
4. Оценка среднего значения погреш-
ности определения координат по до-
плеровскому методу, м
≤ 450 м ≤ 3540 м
5. Оценка среднего значения погреш-
ности определения координат по
данным приемника GPS, м
≤ 50 м
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Толстошеев А.П., Лунев Е.Г., Мотыжев С.В. Исследование верхнего слоя Черного
моря с помощью термопрофилирующих дрейфующих буев // Экологическая безо-
пасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов
шельфа. – Севастополь: НПЦ «ЭКОСИ-Гидрофизика». – 2008. – вып. 16.
– С. 116-123.
2. Мотыжев С.В., Лунев Е.Г., Толстошеев А.П., Литвиненко С.Р. Результаты
применения спутниковой системы связи Iridium для задач дрифтерного обеспе-
чения работ в океане // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой
зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь: НПЦ
«ЭКОСИ-Гидрофизика». – 2010. – вып. 23. – С. 217-227.
3. Лунев Е.Г., Иванов В.А., Кириченко А.Г., Лемешко Е.М., Мотыжев С.В. Дриф-
терная измерительно-информационная система для мониторинга течений в
прибрежной зоне моря // Морской гидрофизический журнал. – 2010. – № 5.
– С. 50-62.
4. Ратнер Ю.Б., Толстошеев А.П., Холод А.Л., Мотыжев С.В. Создание базы
данных мониторинга Черного моря с использованием дрейфующих поверхно-
стных буев // Морской гидрофизический журнал. – 2009. – № 3. – С. 50-68.
Материал поступил в редакцию 2 1 .0 2 .20 1 1 г .
После переработки 2 1 .0 2 .2 01 1 г .
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-112549 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1726-9903 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T13:34:58Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Морський гідрофізичний інститут НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Мотыжев, С.В. Лунев, Е.Г. Толстошеев, А.П. 2017-01-22T20:32:38Z 2017-01-22T20:32:38Z 2011 Развитие дрифтерных технологий и их внедрение в практику океанографических наблюдений в Черном море и Мировом океане / С.В. Мотыжев, Е.Г. Лунев, А.П. Толстошеев // Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу: Зб. наук. пр. — Севастополь, 2011. — Вип. 24. — С. 259-273. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 1726-9903 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/112549 551.46.08 В 2006 – 2010 гг. в Морском гидрофизическом институте НАН Украины разработаны несколько поколений дрейфующих буев с уникальными измерительными возможностями, работающими как в традиционной среде спутниковой системы сбора данных и определения координат платформ Argos-2, так и в составе новых систем спутниковой связи Iridium и Argos-3. В статье приведены результаты сравнительного анализа эффективности применения разных систем спутниковой связи, обслуживающих сеть поверхностных дрейфующих буев. ru Морський гідрофізичний інститут НАН України Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу Методология и технология мониторинга морских акваторий Развитие дрифтерных технологий и их внедрение в практику океанографических наблюдений в Черном море и Мировом океане Article published earlier |
| spellingShingle | Развитие дрифтерных технологий и их внедрение в практику океанографических наблюдений в Черном море и Мировом океане Мотыжев, С.В. Лунев, Е.Г. Толстошеев, А.П. Методология и технология мониторинга морских акваторий |
| title | Развитие дрифтерных технологий и их внедрение в практику океанографических наблюдений в Черном море и Мировом океане |
| title_full | Развитие дрифтерных технологий и их внедрение в практику океанографических наблюдений в Черном море и Мировом океане |
| title_fullStr | Развитие дрифтерных технологий и их внедрение в практику океанографических наблюдений в Черном море и Мировом океане |
| title_full_unstemmed | Развитие дрифтерных технологий и их внедрение в практику океанографических наблюдений в Черном море и Мировом океане |
| title_short | Развитие дрифтерных технологий и их внедрение в практику океанографических наблюдений в Черном море и Мировом океане |
| title_sort | развитие дрифтерных технологий и их внедрение в практику океанографических наблюдений в черном море и мировом океане |
| topic | Методология и технология мониторинга морских акваторий |
| topic_facet | Методология и технология мониторинга морских акваторий |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/112549 |
| work_keys_str_mv | AT motyževsv razvitiedrifternyhtehnologiiiihvnedrenievpraktikuokeanografičeskihnablûdeniivčernommoreimirovomokeane AT luneveg razvitiedrifternyhtehnologiiiihvnedrenievpraktikuokeanografičeskihnablûdeniivčernommoreimirovomokeane AT tolstošeevap razvitiedrifternyhtehnologiiiihvnedrenievpraktikuokeanografičeskihnablûdeniivčernommoreimirovomokeane |