Изменчивость ветрового волнения в современном климате по данным наблюдений и численного моделирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Шармар Виталий Дмитриевич

• Шармар Виталий Дмитриевич
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Шармар Виталий Дмитриевич

Введение

Глава 1. Современное состояние исследования глобального

климата ветрового волнения. Обзор литературы

1.1 Способоы измерения и мониторинга за ветровым волнением

1.1.1 Попутные судовые наблюдения

1.1.2 Спутниковые измерения

1.1.3 Измерения in-sutu

1.2 Изменчивость ветрового волнения в современном климате по данным наблюдений

1.2.1 Волновой климат по данным попутных судовых наблюдений

1.2.2 Волновой климат по информации со спутниковых измерений

1.2.3 Волновой климат по данным in-sutu

1.3 Изменчивость ветрового волнения по данным численного моделирования

Глава 2. Глобальное моделирование ветрового волнения

2.1 Описание модели WaveWatch III

2.1.1 Функция источника

2.2 Построение глобальной конфигурации спектральной волновой модели

2.3 Валидация хиндкастов по данным измерений

2.3.1 Валидация по спутнкиковым измерениям

2.3.2 Валидация по измерениям in-sutu

2.3.3 Валидация по данным попутных судовых наблюдений

Глава 3. Изменчивость ветрового волнения в современном

климате по результатам численного моделирования

3.1 Глобальная климатология ветра и волнения

3.2 Межгодовая изменчивость волнового климата и долгопериодные тренды

Стр.

3.3 Совместная изменчивость высот волн и характеристик ледового

покрова

Глава 4. Региональное моделирование ветрового волнения

4.1 Региональные модели субполярной Северной Атлантики и Арктики

4.2 Верификация по натурным данным SeaVision и Spotter

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Изменчивость ветрового волнения в современном климате по данным наблюдений и численного моделирования»

Введение

Изменения климата в последние десятилетия носят глобальный характер и отличаются значительными, трудно предсказуемыми аномалиями. Эти изменения касаются не только характеристик ледяного покрова и температуры океана, как основных предикторов изменений климата, но и параметров ветрового волнения Мирового океана [1, 2]. На фоне потепления Арктики и сокращении площади ледового покрова измечнивость волнового режима этого региона может служить подтверждением происходящих процессов изменения климата. Наблюдаемое увеличение площади открытой воды, разгона ветра и его продолжительности [3, 4, 5] может приводить к усилению ветрового волнения в свободных ото льда акваториях Арктики. Таким образом, исследование характеристик волнения, их динамики на различных масштабах времени как переменных глобальной климатической системы представляет актуальную современную задачу, требующую всестороннего анализа при оценке многолетних исторических колебаний ветро-волнового климата.

Для получения достоверных оценок климатической изменчивости необходимо, во-первых, рассматривать достаточно длинный временной период и, во-вторых, располагать надежным и полным набором характеристик ветра и волнения. На сегодняшний день существует 3 основных источника измерений ветровых волн: попутные судовые наблюдения, измерения с заякоренных буев и спутниковые средства мониторинга. Попутные судовые наблюдения обладают наибольшей продолжительностью измерений волнения — более 150 лет, их главным недостатком является пространственно-временная неоднородность, ограничивающая точность оценок изменчивости климата в глобальном масштабе. Измерения с заякоренных буев — проводятся инструментально, что гарантирует непрерывность и высокую точность временных рядов характеристик волнения и ветра, однако также обладают пространственной неоднородностью и сравнительно коротким рядом наблюдений. Спутниковые средства мониторинга обеспечивают — однородное покрытие Мирового океана с высокой точность измерений значительной высоты волны (10-20 см) наряду с величинами, полученными с заякоренных буев. При этом корректная обработка и интерпретация таких данных связана с дополнительными проблемами. Существенным недостатком альтиметрии является неполный набор

характеристик смешанного волнения, особенно экстремальных величин, и относительно короткие ряды наблюдений. Указанные недостатки существенно затрудняют применимость этих данных для климатических исследований. Однако, получать климатические оценки характеристик ветрового волнения на любых пространственно-временных масштабах можно при помощи моделирования, что дает возможность для анализа динамики волнового климата на различных периодах: от декадных до исторических.

В последние десятилетия происходит стремительное развитие волнового моделирования за счёт усовершенствования методик расчёта волнения при помощи спектральных моделей, усвоения данных измерений, наращивания вычислительных мощностей, обеспечивая тем самым возможность ретроспективного восстановления волнового климата на мультидекадных масштабах [6, 7]. Однако различные численные эксперименты («хидкасты» — от англ. hindcasting) расходятся как в оценках характеристик волнения, так и в оценке долгопериодных тенденций волновго климата. Расхождения в волновых ретроспективных прогнозах обусловлены, во-первых, использованием модели с различными конфигурациями подсеточных процессов. Во-вторых, несмотря на общность спектральных волновых моделей (WAM, MIKE21, SWAN и WaveWatch III) существуют принципиальные различия в результатах расчётов, которое приводит к локальным расхождениям даже при условии использования одинаковых граничных условий. В известной мере степень согласия заложенной теории волн в численных расчётах решается условно одним и тем же уравнением, но по-разным соотношениям для отдельной из его составных частей. В-третьих, несовершенство входных данных волновых моделей также приводит к расхождениям в оценке динамики волнового климата.

Все вышеперечисленные причины в результате приводят к значительным погрешностям в климатических и экстремальных оценках волнения, а также их динамики. Это не позволяет эффективно использовать ветровое волнение для оценок изменений земной климатической системы и объединять волновые модели с моделями климата.

Целью данной работы является установление характеристик динамики ветрового волнения в современном климате на основе численного моделирования и анализ механизмов, определяющих эту изменчивость.

Для достижения поставленной цели решаоись следующие задачи:

1. Адаптировать спектральную модель WAVEWATCH III (далее WW3) версии 5.16 для расчетов волнения в глобальном масштабе и провести тестирование различных конфигураций;

2. Провести валидацию результатов моделирования волнения по данным измерений с заякоренных буев и спутниковой альтиметрии;

3. Разработать методологию валидации ретроспективных прогнозов спектральной волновой модели по данным попутных судовых наблюдений;

4. Провести реконструкцию глобального волнового климата для современных климатических условий (1980—2019) с использованием модели WW3;

5. Выполнить диагностику совместной изменчивости высот волн и характеристик ледового покрова в современном климате;

6. Разработать региональные конфигурации моделей волнения субполярной Атлантики и Арктики для оперативной верификации радиолокационных измерений ветрового волнения в этом регионе.

Научная новизна:

1. Впервые созданы глобальные климатологии характеристик ветрового волнения на основе численного моделирования с использованием данных четырех современных атмосферных реанализов (ERA5, ERA— Interim, MERRA2, CFSR) в качестве граничных условий.

2. Впервые проведена сравнительная оценка долгопериодной изменчивости характеристик волнения для четырех хиндкастов с выделением районов Мирового океана, для которых наблюдаются устойчивые климатические сигналы.

3. Предложена новая методология валидации ретроспективных прогнозов спектральной волновой модели по данным попутных судовых наблюдений с учетом неоднородности.

4. Впервые выполнен анализ взаимодействия ветрового волнения и морского льда в Арктике, который позволяет оценить возможное улучшение климатической предсказуемости за счет учета ветрового волнения в объединённых моделях Земной системы.

5. Впервые продемонстрирована возможность использования высокоразрешающего моделирования для оперативного мониторинга волновой

обстановки, полученной на основе использования инновационной радиолокационной приставки SeaVision.

Практическая значимость связана с возможностью выбора из множества вариантов атмосферных реанализов того, который наилучшим образом воспроизводит атмосферные процессы, играющие ключевую роль в задачах моделирования ветрового волнения. На основе расчетов выбора граничных условий в модели волнения были просчитаны четыре варианта, которые помогают понять причины несоответствий в климатических и сезонных диапазонах изменчивости, как в отдельных областях Мирового океана, так и в Мировом океане в целом на воспроизведение волновых характеристик. Материалы диссертации уже использованы при составлении климатических прогностических оценок ветрового волнения проекта COWCLIP (Coordinated Ocean Wave Climate Project), являющегося частью 6-ого оценочного доклада МГЭИК (https://www.nature.com/articles/s41597-022-01459-3).

Методология и методы исследования. Методологической основой исследования, осуществленного в рамках численного моделирования, является модель WW3. Эта модель используется в Институте океанологии для широкого круга задач на вычислительном кластере.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Построены новые конфигурации спектральной волновой модели WW3 для Мирового океана и Арктики, для их обоснования проведена тщательная валидация.

2. Впервые созданы глобальные климатологии характеристик ветрового волнения, включая статистики экстремальных волн на основе численного моделирования с использованием данных четырех современных атмосферных реанализов (ERA5, ERA-Interim, MERRA2, CFSR) в качестве граничных условий. Получены оценки долгопериодной изменчивости для средних и экстремальных значений волнения.

3. Предложена и апробирована методология валидации ретроспективных прогнозов спектральной волновой модели по данным попутных судовых наблюдений, что позволило впервые провести сравнение с глобальными визуальными наблюдениями с учетом их неоднородности.

4. Выполнены оценки линейных трендов средних и экстремальных характеристик волнения для Арктики в присутствии ледового покрова.

Показано, что в Беринговом море наблюдаются значимые положительные тренды.

5. Построены высокоразрешающие региональные конфигурации модели и проведено их объединение с высокоразрешающей моделью атмосферы, что позволило получить уточнённые характеристики ветрового волнения для прибрежных районов Арктических морей и впервые продемонстрировать возможность использования высокоразрешающего моделирования для оперативного мониторинга волновой обстановки.

Достоверность полученных результатов обеспечивается качественным и количественным совпадением результатов моделирования с натурными измерениями как контактными, так и дистанционными. Физическая трактовка полученных результатов находится в согласии с общепризнанными представлениями. Результаты находятся в соответствии с результатами, полученными другими авторами. Основные положения диссертации опубликованы в ведущих зарубежных изданиях, докладывались на международных конференциях и неоднократно обсуждались на семинарах.

Апробация работы. Основные результаты и положения диссертационной работы были представлены на заседаниях Ученого совета Физического направления Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН (апрель 2022 г.; сентябрь 2022 г.). Отдельные результаты докладывались на следующих российских и международных конференциях:

- «НЕЛИНЕЙНЫЕ ВОЛНЫ», 2020 г.; КИМО, 2021 г.; Ломоносов, 2021г; MARESEDU, 2021 и 2022 гг..;

- Storm Surges and Coastal Hazards, 2019 г.; EGU, 2019 г.; ESA Sea State CCI User Consultation Meeting Online, 2021 г.; WISE meeting, 2021 и 2022 гг.; COWCLIP, 2019 и 2021 гг.

Личный вклад. Автор принимал активное участие в международном проекте COWCLIP от лица ИОРАН наряду с 7 ведущими исследовательскими центрами. Результаты хиндкаста на основе атмосферного реанализа MERRA2, совместно разработанного с Маркиной М.Ю., стали частью международного проекта по восстановлению климата ветрового волнения (хиндкаст находится в открытом доступе https://wave-hindcast.ocean.ru/). Приведенные в диссертации результаты верификации высокоразрешающего моделирования с данными инновационной радиолокационной приставки SeaVision были получены соискателем лично в ходе трех экспедиций от ИО РАН.

Публикации. Основные результаты по теме диссертации изложены в 12 печатных изданиях, 10 из которых изданы в реферируемых журналах, входящих в перечень ВАК, глава в монографии в соавторстве и тезисы докладов.

1. Badulin S.I., Grigorieva V.G., Shabanov P.A., Sharmar V.D., Karpov I.O.Sea state bias in altimetry measurements within the theory of similarity for wind-driven seas // Advances in Space Research. - 2022. - V. 68. - Issue 2. - P. 978-988. DOI: 10.1016/j.asr.2019.11.040

2. Григорьева В., Гулев С., Шармар В. Верфикация глобальной спектральной волновой модели WAVEWATCHIII по данным попутных судовых наблюдений // Океанология. - 2020. - Т. 60. - № 1. - С. 14-26. DOI: 10.31857/S003015742001013X

3. Sharmar V., Markina M. Validation of global wind wave hindcasts using ERA5, MERRA2, ERA-Interim and CFSRv2 reanalyzes // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science Sci. . - 2020. - V. 606 - Issue 012056 -P. 1-9. DOI: 10.1088/1755-1315/606/1/012056

4. Sharmar V.D., Markina M., Gulev S.K. Global ocean wind-wave model hindcasts forced by different reanalyses: a comparative assessment // Journal of Geophysical Research: Oceans. - 2021. - V. 126. - Issue 1. -P. 1-19. DOI: 10.1029/2020JC016710

5. Badulin, S., Kostianoy, A., Shabanov, P., Sharmar, V., Grigorieva, V., Lebedev, S. Self-and inter-crossover points of jasons' missions as new essential add-on of satellites altimetry in the sub-arctic seas and the Southern Ocean // Remote Sensing. - 2021. - V.13(4). - Issue 658. - P. 1-23. DOI: 10.3390/rs13040658

6. Sharmar V., Markina M. Evaluation of interdecadal trends in sea ice, surface winds and ocean waves in the Arctic in 1980-2019 // Russian Journal of Earth Sciences. - 2021. -V. 21. - Issue ES2002. - P. 1-11. DOI: 10.2205/2020ES000741

7. Ивонин, Д., Гавриков, А., Шармар В., Салаватова, Л., Тилинина, Н., Гулев, С. RМониторинг состояния поверхности моря в Северной Атлантике с использованием средств судовой навигации // Океанология. - 2021. - Т. 61. - № 3. - С. 305-307. DOI: 10.31857/S0030157421030059

8. Tilinina N., Ivonin D., Gavrikov A., Sharmar V., Gulev S., Suslov A., Fadeev V., Trofimov B., Bargman S., Salavatova L., Koshkina V., Shishkova P., Razorenova O., Tereshenkov V., Sokov A. Wind waves in

the North Atlantic from ship navigational radar: SeaVision development and its validation with Spotter wave buoy and WaveWatch III // Earth System Science Data, - 2022. - V. 14. - P. 3615-3633. DOI: 10.5194/essd-14-3615-2022 9. Morim, J., Erikson, L.H., Hemer, M. ,Young, I., Wang, X., Mori. N., Shimura, T., Stopa, J., Trenham, C., Mentaschi, L., Gulev, S., Sharmar V.D., Bricheno, L., Wolf, J., Aarnes, O., Bidlot, J., Semedo, A., Reguero, B., Whal, T. A global ensemble of ocean wave climate statistics from contemporary wave reanalysis and hindcasts // Scientific Data. - 2022. - V. 9. - Issue 358. P. 1-8. DOI: 10.1038/s41597-022-01459-3

10. Erikson, L.H., Morim, J., Hemer, I.,Young, I., Wang, X., Mentaschi,L.,Mori. N., Semedo,A., Stopa, J., Grigorieva,V., Gulev, S., Aarnes, O., Bidlot, J., Breivik, 0., Bricheno, L., Shimura, T., Menendez, M., Markina, M., Sharmar, V., Trenham, C., Wolf, J., Appendini, C., Caires, S., Groll,N., Webb,A. Global ocean wave fields show consistent regional trends between 1980 and 2014 in a multi-product ensemble // Nature: Communications Earth and Environment - 2022. - V. 3. - Issue 320. P. 1-14. DOI: 10.1038/ s43247-022-00654-9

11. Вереземская П.С., Гулев С.К., Селиванова Ю.В., Тилинина Н.Д., Маркина М.Ю., Криницкий М.А., Шармар В.Д. Прогноз и анализ изменений климата в Российской части Баренцева моря. - М.: Всемирный фонд дикой природы (WWF) - 2019. - 611 с. ISBN 978-5-6041734-6-6

12. Маркина М.Ю., Шармар В.Д. Взаимодействие ветрового волнения и морского льда в Арктике в современном климате // Сборник трудов X Международной научно-практической конференции: Морские исследования и образование. - 2021.- T. I. - № 3, - C. 172-175. ISBN: 978-5-6047776-1-9

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения. Полный объём диссертации составляет 105 страниц, включая 29 рисунков и 1 таблицу. Список литературы содержит 199 наименований. Во введении обосновывается актуальность исследования, формулируются его цели, кратко излагается содержание диссертации. Первая глава посвящена обзору научной литературы по теме климатической динамики ветрового волнения на различных масштабах по данным наблюдений и численного моделирования. Вторая глава посвящена разработке конфигурации и валидации численного

климатического эксперимента с помощью модели WaveWatch III [8], которая часто используется в исследованиях долговременной изменчивости и динамики ветровых волн. В третьей главе приведены основные результаты работы. Здесь обсуждается межгодовая изменчивость, долгопериодные тренды глобального волнового климата и диагностика совместной изменчивости высот волн и характеристик ледового покрова. Заключительная четвертая глава посвящена верификации высокоразрешающего моделирования по данным инновационной радиолокационной приставки SeaVision для акваторий субполярной Северной Атлантики и Арктики.

Глава 1. Современное состояние исследования глобального климата ветрового волнения. Обзор литературы

Ветровое волнение является неотъемлемой составляющей климатической системы Земли [9]. Находясь на границе раздела между океаном и атмосферой ветровое волнение влияет на обмен энергией и импульсом [10, 11, 12, 13, 14, 15, 16], участвует в процессах перемешивания поверхностного слоя океана [17, 18, 19, 20, 21], а также оказывает свое влияние на динамику морского льда [22, 23, 24]. Ветровое волнение и связанные с ним процессы остаются весьма актуальными при решении прикладных задач. Поэтому получение достоверных оценок изменчивости ветрового волнения на временном масштабе от нескольких лет до нескольких десятилетии является очень актуальной задачей. Для анализа межгодовой изменчивости глобального волнового климата, в основном, используются спутниковые измерения [25, 26, 27, 28, 29] и данные визуальных судовых наблюдений [30, 31, 32]. Однако данные спутниковых измерений ограничены временным охватом, поскольку спутниковая эра начинается с начала 1990-х годов и требуют тщательной верификации. Данные визуальных судовых наблюдений представляют собой уникальный источник информации по длительности наблюдений, но сильно зависят от выборочной ошибки в условиях неопределённости [30] и требуется определение достоверности наблюдений. Сопоставление спутниковых и визуальных наблюдений с данными заякоренных буев позволяет определить достоверность измерений , но их количество довольно ограниченное и они неравномерно распределены по пространству. Большинство данных натурных наблюдений проводятся в короткие временные промежутки и только по некоторым из них можно получить долгопериодные временные ряды [33].

1.1 Способоы измерения и мониторинга за ветровым волнением

1.1.1 Попутные судовые наблюдения

Рассмотрим для начала попутные судовые наблюдения (Voluntary observing ship program, далее VOS), методы которых остаются, в сущности, неизменимыми на протяжении длительного периода времени (с конца XIX в. по н.в.). К достоинствам судовых наблюдений следует отнести наибольшую продолжительность временных рядов (которую можно сравнить, сопоставив только с историческими экспериментами CMIP5), постоянство наблюдательной практики с 1853 года и независимые оценки параметров ветровых волн и волн зыби (высота, период и направление распространения). В Мировом океане преобладает смешанное волнение, поэтому именно раздельные оценки характеристик волновых систем представляют наибольший интерес для оценки вклада каждой из них в динамику волнения. Визуальные судовые наблюдения за волнением VOS, ассимилированные в архиве ICOADS [34], редко используются для анализа ветра и волнения, в основном, из-за сложившегося мнения об их невысокой точности и относительно сложных методах обработки информации. Однако в последнее время были разработаны различные схемы оценки и коррекции систематических ошибок в данных VOS, а также многоступенчатый контроль качества [30, 35, 36, 37]. Более того, доказано, что точность попутных судовых наблюдений за волнением сопоставима или даже превосходит современные измерения [38, 39, 40]. Все суда, участвующие в программе VOS, работают под девизом « Погода в каждой точке вашего пути известна только вам - сообщите о ней!» (Only YOU know the weather at your position. Report it!). Как правило, наблюдения проводятся силами штурманского состава в определенное время 00-06-12-18 UTC (что соответствует стандартной 6-ти часовой дискретизации полей волновых характеристик, получаемых на основе модельных экспериментов), затем передаются в национальные метеоцентры и далее попадают в коллекцию ICOADS. После систематизации, стандартизации и контроля качества данные, накопленные за месяц, становятся доступными для пользователей. Данные наблюдений представлены в виде срочных телеграмм, кодированных в соответствии с кодами Всемирной Метеорологической

Организации («WMO manual on codes 1995»). Каждая запись содержит более ста элементов, характеризующих состояние океана и атмосферы в данной точке в данный момент времени, а также сведения о методах измерения и их точности (так называемые «флаги качества»). Сведения, поступающий в центр сбора сообщений ICOADS, содержат следующие записи:

1. Дата записи (год, месяц, день, час);

2. Координаты (широта, долгота);

3. Направление, скорость ветра и метод измерения;

4. Направления распространения ветрового волнения и двух систем зыби;

5. Высоты ветровых волн и двух систем зыби;

6. Периоды ветровых волн и двух систем зыби;

7. Скорость и курс судна;

8. Тип судна (с указанием страны, к которой оно принадлежит);

Визуальные оценки высот, периодов и направлений распространения ветровых волн и зыби позволяют рассчитать значительную высоту волны и ее средний период, а также длину, крутизну и возраст волн, тем самым обеспечивая комплексную информацию о волнении. В поступающей информации, начиная с 1982 года было введено наблюдение значительных высот волн (Да-видан и др, 1985). Еще одно достоинство коллекции ICOADS заключается в преобразовании абсолютно всей, входящей в него информации, независимо от времени наблюдения, к единому формату, который, в свою очередь, также совершенствуется и изменяется. На данный момент все наблюдения в ICOADS представлены в формате IMMA R3.0 (International Maritime Meteorological Archive, Release 3.0), принятом в 2014 году [34]. Как уже упоминалось выше, первые данные о ветровом волнении в архиве ICOADS появляются в 1870 году и носят нерегулярный характер. Резкое увеличение количества визуальных наблюдений происходит с середины ХХ столетия, когда плотность данных позволяет воспроизводить достоверные поля основных характеристик ветра и волнения в глобальном масштабе с достаточно высоким разрешением. На рис.1 приведено временное распределение количества наблюдений за весь период с 1870 до 2020 года, а также средняя плотность наблюдений за периоды 1870-1920, 1920-1970 и 1970-2020 на сетке 2 ° х 2 Подобное разделение на 50-летние периоды позволяет проследить постепенное увеличение плотности распределения данных. Мы видим практически однородное покрытие Мирового океана за последние 50 лет (рис. 1.1d ). Временное распределение данных наблюдений

также неоднородно до 1965 года, особенно для параметров волнения, но, тем не менее, количество данных о ветре (рис. 1.1а), взятых за основу, позволяет воспроизвести поля характеристик волн путем комбинирования различных интерполяционных методов, использования законов развития ветрового волнения и физических связей между его параметрами.

Рисунок 1.1 — Временное (а) и пространственное (Ь, с, ^ распределение данных визуальных наблюдений за 1870-2020 гг.: (а) - временное распределение общего количества попутных судовых наблюдений (нет цвета) и количества записей, содержащих информацию о ветре (синий цвет) и волнах (зеленый цвет); (Ь) -плотность визуальных наблюдений за 1870-1920 гг., 2 ° х 2 (с) - плотность визуальных наблюдений за 1920-1970 гг., 2 ° х 2 °; (^ - плотность визуальных

наблюдений за 1970-2020 гг., 2 ° х 2 °

Суммируя вышесказанное, попутные судовые наблюдения, несмотря на неоднородное распределение данных, обладают рядом достоинств таких как постоянство наблюдательной практики в сочетании с накопленным объемом выборки вдоль маршрутов основных торгово-транспортных путей. При грамотном подходе в обработке и анализе долгопериодных данных (40 лет), а именно оценки магнитуды и минимизации ошибки репрезентативности, используя аналитическую форму распределения, можно избавиться от неоднородности данных и дать достоверную оценку наблюдениям в пределах погрешности инструментальных измерений.

1.1.2 Спутниковые измерения

Начиная с 1992 довольно большую важность приобрела спутниковая информация, ставшая регулярно поступать с альтиметров и радаров с синтезируемой апертурой (SAR), став принципиально новым источником сведений о глобальном волнении. Начало регулярным спутниковым наблюдениям положено благодаря совместому проекту Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (англ. National Aeronautics and Space Administration, NASA) и Национального центра космических исследований (фр. Centre National d'Études Spatiales, CNES) после запуска спутника Topex/Poseidon, предназанченного для высокоточных измерений поверхности уровня моря. С того момента международное сотрудничество в сфере альтиметрии привело к бурному росту спутниковых миссий для выполнения регулярных измерений. Вслед за Topex/Poseidon последовали 2 поколения аппартов ÉRS, ÉNVISAT, 3 поколения спутников семейства Jason, 2 поколения Sentinel, Saral Altika и HaiYang. К моменту написания настоящей работы регулярные измерения волн с альтиметров охватывают период продолжительностью 32 года (1992-2023). Стандартное осреднение бортовых альтиметров на масштабах нескольких километров оказывается адекватным сегодняшним целям и методам исследования и прогноза волнения в Мировом океане. Благодаря международным проектам (Globwave, ÉSA Sea State CCI, Multi-Mission product), в рамках которых проводится серьезная работа по обобщению и верификации данных спутниковой альтиметрии, полученные глобальные информационные массивы активно используются для исследования волнового климата океана [41, 29, 42, 43, 44, 45]. Лишь небольшая их часть (рис. 1.2) опубликована в обобщенном виде [42, 46].

К безусловным преимуществам спутниковых данных можно отнести однородное покрытие Мирового океана и высокую точность измерения значительных высот волн (10-20 см), сравнимую с точностью волномерных буев. При этом корректная обработка и интерпретация таких данных связана с дополнительными проблемами, общими для большинства дистанционных методов измерений [47]. Существенным недостатком альтиметрии является неполный набор характеристик смешанного волнения [25, 48]. Во-первых, альтиметры оперируют с интегральной высотой волны, не позволяя идентифицировать си-

стемы ветровых волн и зыби. Во-вторых, скорость ветра на высоте 10 метров, направление и период волн могут быть получены только по эмпирическим зависимостям между сечением обратного рассеяния œ0 и высотой волны, через форму отраженного импульса, рассеяного однородной шероховатой поверхностью (NRCS, normalized radar cross-section). В октябре 2018 года была запущена совместная миссия китайского (China National Space Administration, CNSA) и франзуского (фр. Centre National d'Études Spatiales, CNÉS) космических агенств CFOSAT (Chinese-French Oceanic SAtelite), целью которой является мониторинг ветра и волн, а также сбор данных о физических процессах зарождения, развития и затухания ветрового волнения. Для измерения скорости и направления ветра на спутнике установлен скаттерометр (SCAT). Спутник оснащен новейшим сканирующий радаром (Surface Wave Investigation and Monitoring, SWIM), который позволяет проводить измерения с выделением различных волновых систем ветрового волнения и зыби. SWIM - новейший радар

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шармар Виталий Дмитриевич, 2023 год

Список литературы

[1] Matthew Collins и др. — «Long-term climate change: projections, commitments and irreversibility». — В: (2013).

[2] Elizabeth C Kent и Alexey Kaplan. — «Toward estimating climatic trends in SST. Part III: Systematic biases». — В: Journal of Atmospheric and Oceanic Technology 23.3 (2006), с. 487—500.

[3] Murawsky Dobrynin, J Murawsky и S Yang. — «Evolution of the global wind wave climate in CMIP5 experiments». — В: Geophysical Research Letters 39.18 (2012).

[4] VC Khon и др. — «Wave heights in the 21st century Arctic Ocean simulated with a regional climate model». — В: Geophysical Research Letters 41.8 (2014), с. 2956—2961.

[5] Merce Casas-Prat и Xiaolan L Wang. — «Sea ice retreat contributes to projected increases in extreme Arctic ocean surface waves». — В: Geophysical Research Letters 47.15 (2020), e2020GL088100.

[6] S Caires и др. — «Intercomparison of different wind-wave reanalyses». — В: Journal of Climate 17.10 (2004), с. 1893—1913.

[7] Jean-Raymond Bidlot и др. — «A revised formulation of ocean wave dissipation and its model impact». — В: (2007).

[8] TWIDG WW3DG. — «User manual and system documentation of WAVEWATCH III TM». — В: Cit. on (2019), с. 78.

[9] L Cavaleri, B Fox-Kemper и M Hemer. — «Wind waves in the coupled climate system». — В: Bulletin of the American Meteorological Society 93.11 (2012), с. 1651—1661.

[10] Edgar L Andreas. — «Fallacies of the enthalpy transfer coefficient over the ocean in high winds». — В: Journal of the Atmospheric Sciences 68.7 (2011), с. 1435—1445.

[11] Yalin Fan, Isaac Ginis и Tetsu Hara. — «The effect of wind-wave-current interaction on air-sea momentum fluxes and ocean response in tropical cyclones». — В: Journal of Physical Oceanography 39.4 (2009), с. 1019—1034.

[12] Sergey K Gulev h Lutz Hasse. — «North Atlantic wind waves and wind stress fields from voluntary observing ship data». — B: Journal of Physical Oceanography 28.6 (1998), c. 1107—1130.

[13] Kirsty E Hanley, Stephen E Belcher h Peter P Sullivan. — «A global climatology of wind-wave interaction». — B: Journal of physical oceanography 40.6 (2010), c. 1263—1282.

[14] WA Oost h gp. — «New evidence for a relation between wind stress and wave age from measurements during ASGAMAGE». — B: Boundary-Layer Meteorology 103 (2002), c. 409—438.

[15] Anna Rutgersson h gp. — «Impact of surface waves in a regional climate model». — B: Meteorologische Zeitschrift 19.3 (2010), c. 247.

[16] Peter K Taylor h Margaret J Yelland. — «The dependence of sea surface roughness on the height and steepness of the waves». — B: Journal of physical oceanography 31.2 (2001), c. 572—590.

[17] AV Babanin. — «On a wave-induced turbulence and a wave-mixed upper ocean layer». — B: Geophysical Research Letters 33.20 (2006).

[18] Alexander V Babanin, Andrey Ganopolski h William RC Phillips. — «Wave-induced upper-ocean mixing in a climate model of intermediate complexity». — B: Ocean Modelling 29.3 (2009), c. 189—197.

[19] Alex DD Craik h Sidney Leibovich. — «A rational model for Langmuir circulations». — B: Journal of Fluid Mechanics 73.3 (1976), c. 401—426.

[20] Eric A D'Asaro. — «Turbulent vertical kinetic energy in the ocean mixed layer». — B: Journal of Physical Oceanography 31.12 (2001), c. 3530—3537.

[21] Peter P Sullivan h James C McWilliams. — «Dynamics of winds and currents coupled to surface waves». — B: Annual Review of Fluid Mechanics 42 (2010), c. 19—42.

[22] D Dumont, A Kohout h L Bertino. — «A wave-based model for the marginal ice zone including a floe breaking parameterization». — B: Journal of Geophysical Research: Oceans 116.C4 (2011).

[23] AL Kohout h gp. — «Storm-induced sea-ice breakup and the implications for ice extent». — B: Nature 509.7502 (2014), c. 604—607.

[24] Vernon A Squire. — «Of ocean waves and sea-ice revisited». — B: Cold Regions Science and Technology 49.2 (2007), c. 110—133.

[25] AV Gavrikov, MA Krinitsky h VG Grigorieva. — «Modification of Globwave satellite altimetry database for sea wave field diagnostics». — B: Oceanology 56 (2016), c. 301—306.

[26] Ge Chen h gp. — «A global view of swell and wind sea climate in the ocean by satellite altimeter and scatterometer». — B: Journal of Atmospheric and Oceanic Technology 19.11 (2002), c. 1849—1859.

[27] Qingxiang Liu h gp. — «Wind and wave climate in the Arctic Ocean as observed by altimeters». — B: Journal of Climate 29.22 (2016), c. 7957—7975.

[28] IR Young, S Zieger h Alexander V Babanin. — «Global trends in wind speed and wave height». — B: Science 332.6028 (2011), c. 451—455.

[29] Ian R Young h Agustinus Ribal. — «Multiplatform evaluation of global trends in wind speed and wave height». — B: Science 364.6440 (2019), c. 548—552.

[30] SK Gulev h gp. — «Evaluation of surface winds and waves from volunatary observing ship data». — B: Advances in Applications of Marine Climatology (2003), c. 53—67.

[31] Sergey K Gulev h Vika Grigorieva. — «Last century changes in ocean wind wave height from global visual wave data». — B: Geophysical Research Letters 31.24 (2004).

[32] Sergey K Gulev h Vika Grigorieva. — «Variability of the winter wind waves and swell in the North Atlantic and North Pacific as revealed by the voluntary observing ship data». — B: Journal of Climate 19.21 (2006), c. 5667—5685.

[33] Peter D Bromirski, Reinhard E Flick h Daniel R Cayan. — «Storminess variability along the California coast: 1858-2000». — B: Journal of Climate 16.6 (2003), c. 982—993.

[34] Eric Freeman h gp. — «ICOADS Release 3.0: a major update to the historical marine climate record». — B: International Journal of Climatology 37.5 (2017), c. 2211—2232.

[35] Elizabeth C Kent и David I Berry. — «Quantifying random measurement errors in Voluntary Observing Ships' meteorological observations». — В: International Journal of Climatology: A Journal of the Royal Meteorological Society 25.7 (2005), с. 843—856.

[36] Sergei I Badulin и Victoria G Grigorieva. — «On discriminating swell and wind-driven seas in Voluntary Observing Ship data». — В: Journal of Geophysical Research: Oceans 117.C11 (2012).

[37] Roberto Vettor и C Guedes Soares. — «Comparison of VOS and ERA-Interim Wave Data». — В: 58783 (2019), V003T02A045.

[38] O Yu Lavrova и др. — «Complex satellite monitoring of the Russian seas». — В: Moscow: Space Res. Inst. RAS 470 (2011).

[39] Stefano Vignudelli и др. — Coastal Altimetry. — Heidelberg: Springer Berlin, Heidelberg, 2011. — 566 с. — ISBN: 978-3-642-12795-3.

[40] VG Grigorieva, SK Gulev и VD Sharmar. — «Validating ocean wind wave global hindcast with visual observations from VOS». — В: Oceanology 60 (2020), с. 9—19.

[41] ВГ Григорьева и СИ Бадулин. — «Режимные характеристики ветрового волнения по данным попутных судовых наблюдений и спутниковой альтиметрии». — В: Океанология 56.1 (2016), с. 23—29.

[42] Fabrice Ardhuin и др. — «Observing sea states». — В: Frontiers in Marine Science (2019), с. 124.

[43] Guillaume Dodet и др. — «The Sea State CCI dataset v1: towards a sea state climate data record based on satellite observations». — В: Earth System Science Data 12.3 (2020), с. 1929—1951.

[44] Jean-François Piolle, G Dodet и Y Quilfen. — «ESA Sea State Climate Change Initiative(Sea_State_cci): Global remote sensing merged multimission monthly gridded significant wave height, L4 product, version 1.1., Centre for Environmental Data Analysis». — В: Centre for Environmental Data Analysis (2020).

[45] Justin E Stopa и др. — «Sea state trends and variability: Consistency between models, altimeters, buoys, and seismic data (1979-2016)». — В: Journal of Geophysical Research: Oceans 124.6 (2019), с. 3923—3940.

[46] Guillaume Dodet и др. — «Error Characterization of Significant Wave Heights in Multidecadal Satellite Altimeter Product, Model Hindcast, and In Situ Measurements Using the Triple Collocation Technique». — В: Journal of Atmospheric and Oceanic Technology 39.7 (2022), с. 887—901.

[47] Saleh Abdalla и др. — «Altimetry for the future: Building on 25 years of progress». — В: Advances in Space Research 68.2 (2021). 25 Years of Progress in Radar Altimetry, с. 319—363. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.asr.2021. 01.022. — URL: https://www.sciencedirect.com/science/ARTICLE/pii/ S0273117721000594.

[48] Badulin S. и др. — «Wave steepness from satellite altimetry for wave dynamics and climate studies». — В: Russ. J. Earth Sci. 18.ES5005 (2018). — DOI: https://doi:10.2205/2018ES000638.

[49] Rosemary Morrow и др. — «Global observations of fine-scale ocean surface topography with the Surface Water and Ocean Topography (SWOT) mission». — В: Frontiers in Marine Science 6 (2019), с. 232.

[50] Юрий Модестович Крылов. — Спектральные методы исследования и расчета ветровых волн. — Гидрометеоиздат, 1966.

[51] ВС Бычков и С С Стрекалов. — Морские нерегулярные волны. — Наука, 1971.

[52] Израиль Наумович Давидан, Леонид Иосифович Лопатухин и Валентин Алексеевич Рожков. — Ветровое волнение в Мировом океане. — Гидрометеоиздат, 1985.

[53] Израиль Наумович Давидан. — Проблемы исследования математического моделирования ветрового влонения. — Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 1995. — 566 с. — ISBN: 5-286-01189-6.

[54] Leo H Holthuijsen. — Waves in oceanic and coastal waters. — Cambridge university press, 2010.

[55] Eric A Meindl и Glenn D Hamilton. — «Programs of the national data buoy center». — В: Bulletin of the American Meteorological Society 73.7 (1992), с. 985—994.

[56] Richard J Seymour, Meredith H Sessions и David Castel. — «Automated remote recording and analysis of coastal data». — В: Journal of waterway, port, coastal, and ocean engineering 111.2 (1985), с. 388—400.

[57] JR Bidlot. — «Twenty-one years of wave forecast verification». — В: ECMWF Newsletter 150 (2017), с. 31—36.

[58] Kyung-Ja Ha и др. — «Observations utilizing Korea Ocean Research Stations and their applications for process studies». — В: Bulletin of the American Meteorological Society 100.10 (2019), с. 2061—2075.

[59] Henrique Patricio Prado Pereira и др. — «Wave observations from an array of directional buoys over the southern Brazilian coast». — В: Ocean Dynamics 67 (2017), с. 1577—1591.

[60] Qingxiang Liu и др. — «Global Wave Hindcasts Using the Observation-Based Source Terms: Description and Validation». — В: Journal of Advances in Modeling Earth Systems 13.8 (2021), e2021MS002493.

[61] Ciara Dorsay и др. — «Proxy observations of surface wind from a globally distributed network of wave buoys». — В: Authorea Preprints (2023).

[62] Ian R Young, W Rosenthal и F Ziemer. — «A three-dimensional analysis of marine radar images for the determination of ocean wave directionality and surface currents». — В: Journal of Geophysical Research: Oceans 90.C1 (1985), с. 1049—1059.

[63] Douglass D Crombie. — «Doppler spectrum of sea echo at 13.56 Mc./s.» — В: Nature 175.4459 (1955), с. 681—682.

[64] JC Nieto Borge и C Guedes Soares. — «Analysis of directional wave fields using X-band navigation radar». — В: Coastal Engineering 40.4 (2000), с. 375—391.

[65] Дмитрий Валерьевич Ивонин. — «Исследование вертикальной структуры и динамики приповерхностного слоя океана дистанционными методами». — В: (2003).

[66] Dmitry V Ivonin, Victor I Shrira и Pierre Broche. — «On the singular nature of the second-order peaks in HF radar sea echo». — В: IEEE Journal of Oceanic Engineering 31.4 (2006), с. 751—767.

[67] Jeffrey Campana, Eric J Terrill и Tony de Paolo. — «A new inversion method to obtain upper-ocean current-depth profiles using X-band observations of deep-water waves». — В: Journal of Atmospheric and Oceanic Technology 34.5 (2017), с. 957—970.

[68] Heiko Dankert и др. — «Detection of wave groups in SAR images and radar image sequences». — В: IEEE transactions on geoscience and remote sensing 41.6 (2003), с. 1437—1446.

[69] Heiko Dankert и Jochen Horstmann. — «A marine radar wind sensor». — В: Journal of Atmospheric and Oceanic Technology 24.9 (2007), с. 1629—1642.

[70] Raul Vicen-Bueno и др. — «Real-time ocean wind vector retrieval from marine radar image sequences acquired at grazing angle». — В: Journal of Atmospheric and Oceanic Technology 30.1 (2013), с. 127—139.

[71] Zhongbiao Chen и др. — «A new modulation transfer function for ocean wave spectra retrieval from X-band marine radar imagery». — В: Chinese journal of oceanology and limnology 33.5 (2015), с. 1132—1141.

[72] K Reichert и др. — «WaMoS II: A radar based wave and current monitoring system». — В: The Ninth International Offshore and Polar Engineering Conference. — OnePetro. 1999.

[73] AV Ermoshkin и IA Kapustin. — «Estimation of the wind-driven wave spectrum using a high spatial resolution coherent radar». — В: Russian Journal of Earth Sciences 19.3 (2019), с. 1.

[74] H. Hatten и др. — «Determination of the sea surface current field from the Doppler shift, of the coherent radar backscatter with grazing incidence». — В: 1 (2000), 549—553 vol.1. — DOI: 10.1109/0CEANS.2000.881312.

[75] Jochen Horstmann и др. — «A coherent on receive X-band marine radar for ocean observations». — В: Sensors 21.23 (2021), с. 7828.

[76] ДВ Ивонин и др. — «Предварительные результаты сравнения измерений вектора скорости течения навигационным радаром X-диапазона и донной станцией ADCP». — В: Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса 13.2 (2016), с. 53—66.

[77] ДВ Ивонин и др. — «Мониторинг состояния поверхности моря в Северной Атлантике с использованием средств судовой навигации». — В: Океанология 61.3 (2021), с. 350—352.

[78] Natalia Tilinina и др. — «Wind waves in the North Atlantic from ship navigational radar: SeaVision development and its validation with the Spotter wave buoy and WaveWatch III». — В: Earth System Science Data 14.8 (2022), с. 3615—3633.

[79] Harald Ulrik Sverdrup и Walter Heinrich Munk. — Wind, sea and swell: Theory of relations for forecasting. — 601. — Hydrographie Office, 1947.

[80] Klaus Hasselmann. — Seventy Years of Exploration in Oceanography: A prolonged weekend discussion with Walter Munk. — Springer Science & Business Media, 2010.

[81] T Bruns и др. — «Guide to Wave analysis and forecasting. WMO-No. 702». — В: World Meteorological Organization (2018).

[82] Sergey K Gulev и Lutz Hasse. — «Changes of wind waves in the North Atlantic over the last 30 years». — В: International Journal of Climatology: A Journal of the Royal Meteorological Society 19.10 (1999), с. 1091—1117.

[83] Marcello Passaro, Luciana Fenoglio-Marc и Paolo Cipollini. — «Validation of Significant Wave Height From Improved Satellite Altimetry in the German Bight». — В: IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing 53.4 (2015), с. 2146—2156. — Dül: 10.1109/TGRS.2014.2356331.

[84] Neil Hogben и FE Lumb. — «Ocean wave statistics». — В: (No Title) (1967).

[85] ИН Давидан, ЛИ Лопатухин и ВА Рожков. — «Ветер и волны в океанах и морях: справочные данные». — В: Л.: Транспорт (1974).

[86] Neil Hogben. — «Global Wave Statistical». — В: British Maritime Technology (1986).

[87] P Brugghe, C Leenaars и S Louazel. — Comparison of wave data bases and design methods for major shipping routes. — 2000.

[88] Sergey K Gulev. — «Long-term variability of sea—air heat transfer in the North Atlantic ocean». — В: International journal of climatology 15.8 (1995), с. 825—852.

[89] VG Grigorieva и SI Badulin. — «Wind wave characteristics based on visual observations and satellite altimetry». — В: Oceanology 56 (2016), с. 19—24.

[90] MA Srokosz и PG Challenor. — «Joint distributions of wave height and period: A critical comparison». — В: Ocean Engineering 14.4 (1987), с. 295—311.

[91] Ronald Gelaro и др. — «The modern-era retrospective analysis for research and applications, version 2 (MERRA-2)». — В: Journal of climate 30.14 (2017), с. 5419—5454.

[92] BW Timmermans и др. — «Global wave height trends and variability from new multimission satellite altimeter products, reanalyses, and wave buoys». — В: Geophysical Research Letters 47.9 (2020), e2019GL086880.

[93] VD Sharmar, M Yu Markina и SK Gulev. — «Global ocean wind-wave model hindcasts forced by different reanalyzes: A comparative assessment». — В: Journal of Geophysical Research: Oceans 126.1 (2021), e2020JC016710.

[94] IACS. — Common Structural Rules for Bulk Carriers and Oil Tankers Technical Background Rule Reference. — 2021.

[95] IACS. — Standard Wave Data. — 2001.

[96] Tsubasa Kodaira и др. — «Uncertainty in wave hindcasts in the North Atlantic Ocean». — В: Marine Structures 89 (2023), с. 103370.

[97] Леонид Иосифович Лопатухин. — Ветровое волнение: Учебное пособие. 2-е дополненное издание. — 2012.

[98] Diana JM Greenslade и др. — «Optimising the Australian wave observation network». — В: Journal of Southern Hemisphere Earth Systems Science 68.1 (2018), с. 184—200.

[99] F Ardhuin и др. — «Semi empirical dissipation source functions for wind-wave models: Part I definition and calibration and validation at global scales». — В: Journal of Physical Oceanography (2010).

[100] Sofia Caires и Val Swail. — «Global wave climate trend and variability analysis». — В: (2004).

[101] Jean-Raymond Bidlot и др. — «Inter-comparison of operational wave forecasting systems». — В: 10th international workshop on wave hindcasting and forecasting and coastal hazard symposium, North Shore, Oahu, Hawaii. — 2007, — С. 11—16.

[102] L Cavaleri и др. — «Wave modelling-the state of the art». — В: Progress in oceanography 75.4 (2007), с. 603—674.

[103] Margarita Markina и др. — «Developing configuration of WRF model for long-term high-resolution wind wave hindcast over the North Atlantic with WAVEWATCH III». — В: Ocean Dynamics 68.11 (2018), с. 1593—1604.

[104] Alexander Gavrikov h gp. — «RAS-NAAD: 40-yr High-Resolution North Atlantic atmospheric hindcast for multipurpose applications (new dataset for the regional mesoscale studies in the atmosphere and the ocean)». — B: Journal of Applied Meteorology and Climatology 59.5 (2020), c. 793—817.

[105] Andrew T Cox h Val R Swail. — «A global wave hindcast over the period 1958-1997: Validation and climate assessment». — B: Journal of Geophysical Research: Oceans 106.C2 (2001), c. 2313—2329.

[106] BG Reguero h gp. — «A Global Ocean Wave (GOW) calibrated reanalysis from 1948 onwards». — B: Coastal Engineering 65 (2012), c. 38—55.

[107] A Sterl, GJ k Komen h PD Cotton. — «Fifteen years of global wave hindcasts using winds from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts reanalysis: Validating the reanalyzed winds and assessing the wave climate». — B: Journal of Geophysical Research: Oceans 103.C3 (1998), c. 5477—5492.

[108] Val R Swail h Andrew T Cox. — «On the use of NCEP-NCAR reanalysis surface marine wind fields for a long-term North Atlantic wave hindcast». — B: Journal of Atmospheric and oceanic technology 17.4 (2000), c. 532—545.

[109] Fabien Leckler h gp. — «Dissipation source terms and whitecap statistics». — B: Ocean Modelling 70 (2013), c. 62—74.

[110] Qingxiang Liu h gp. — «Observation-based source terms in the third-generation wave model WAVEWATCH III: Updates and verification». — B: Journal of Physical Oceanography 49.2 (2019), c. 489—517.

[111] W Erick Rogers, Alexander V Babanin h David W Wang. — «Observation-consistent input and whitecapping dissipation in a model for wind-generated surface waves: Description and simple calculations». — B: Journal of Atmospheric and Oceanic Technology 29.9 (2012), c. 1329—1346.

[112] Stefan Zieger h gp. — «Observation-based source terms in the third-generation wave model WAVEWATCH». — B: Ocean Modelling 96 (2015), c. 2—25.

[113] Arun Chawla, Deanna M Spindler h Hendrik L Tolman. — «Validation of a thirty year wave hindcast using the Climate Forecast System Reanalysis winds». — B: Ocean Modelling 70 (2013), c. 189—206.

[114] Jorge Perez, Melisa Menendez h Inigo J Losada. — «GOW2: A global wave hindcast for coastal applications». — B: Coastal Engineering 124 (2017), c. 1—11.

[115] Nicolas Rascle h Fabrice Ardhuin. — «A global wave parameter database for geophysical applications. Part 2: Model validation with improved source term parameterization». — B: Ocean Modelling 70 (2013), c. 174—188.

[116] Lanli Guo h Jinyu Sheng. — «Statistical estimation of extreme ocean waves over the eastern Canadian shelf from 30-year numerical wave simulation». — B: Ocean Dynamics 65.11 (2015), c. 1489—1507.

[117] Justin E Stopa h gp. — «Comparison and validation of physical wave parameterizations in spectral wave models». — B: Ocean Modelling 103 (2016), c. 2—17.

[118] Jim Thomson h gp. — «Emerging trends in the sea state of the Beaufort and Chukchi seas». — B: Ocean Modelling 105 (2016), c. 1—12.

[119] Fabrice Ardhuin h gp. — «Measuring currents, ice drift, and waves from space: the Sea surface Kinematics Multiscale monitoring (SKIM) concept». — B: Ocean Science 14.3 (2018), c. 337—354.

[120] Justin E Stopa. — «Wind forcing calibration and wave hindcast comparison using multiple reanalysis and merged satellite wind datasets». — B: Ocean Modelling 127 (2018), c. 55—69.

[121] Justin E Stopa h Kwok Fai Cheung. — «Intercomparison of wind and wave data from the ECMWF Reanalysis Interim and the NCEP Climate Forecast System Reanalysis». — B: Ocean Modelling 75 (2014), c. 65—83.

[122] Justin E Stopa h Kwok Fai Cheung. — «Periodicity and patterns of ocean wind and wave climate». — B: Journal of Geophysical Research: Oceans 119.8 (2014), c. 5563—5584.

[123] Luigi Cavaleri. — «Wave modeling—Missing the peaks». — B: Journal of Physical Oceanography 39.11 (2009), c. 2757—2778.

[124] Joao Morim h gp. — «Robustness and uncertainties in global multivariate wind-wave climate projections». — B: Nature Climate Change 9.9 (2019), c. 711—718.

[125] Jean-Raymond Bidlot h gp. — «Intercomparison of the performance of operational ocean wave forecasting systems with buoy data». — B: Weather and forecasting 17.2 (2002), c. 287—310.

[126] Luigi Cavaleri h Luciana Bertotti. — «The improvement of modelled wind and wave fields with increasing resolution». — B: Ocean engineering 33.5-6 (2006), c. 553—565.

[127] Richard P Allan h gp. — «Current changes in tropical precipitation». — B: Environmental Research Letters 5.2 (2010), c. 025205.

[128] Kevin I Hodges, Robert W Lee h Lennart Bengtsson. — «A comparison of extratropical cyclones in recent reanalyses ERA-Interim, NASA MERRA, NCEP CFSR, and JRA-25». — B: Journal of Climate 24.18 (2011), c. 4888—4906.

[129] Natalia Tilinina h gp. — «Comparing cyclone life cycle characteristics and their interannual variability in different reanalyses». — B: Journal of Climate 26.17 (2013), c. 6419—6438.

[130] Natalia Tilinina, Sergey K Gulev h David H Bromwich. — «New view of Arctic cyclone activity from the Arctic system reanalysis». — B: Geophysical Research Letters 41.5 (2014), c. 1766—1772.

[131] Hans Hersbach h gp. — «ERA-20CM: A twentieth-century atmospheric model ensemble». — B: Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 141.691 (2015), c. 2350—2375.

[132] MA Hemer h gp. — «Coordinating global ocean wave climate projections». — B: Bulletin of the American Meteorological Society 91.4 (2010), c. 451—454.

[133] Mark A Hemer, John A Church h John R Hunter. — «Variability and trends in the directional wave climate of the Southern Hemisphere». — B: International Journal of Climatology: A Journal of the Royal Meteorological Society 30.4 (2010), c. 475—491.

[134] Mark A Hemer h gp. — «Advancing wind-waves climate science: The COWCLIP project». — B: Bulletin of the American Meteorological Society 93.6 (2012), c. 791—796.

[135] Joao Morim h gp. — «A global ensemble of ocean wave climate statistics from contemporary wave reanalysis and hindcasts». — B: Scientific data 9.1 (2022), c. 358.

[136] L Erikson и др. — «Global ocean wave fields show consistent regional trends between 1980 and 2014 in a multi-product ensemble». — В: Communications Earth & Environment 3.1 (2022), с. 320.

[137] Gil Lemos и др. — «On the need of bias correction methods for wave climate projections». — В: Global and Planetary Change 186 (2020), с. 103109.

[138] Alberto Meucci и др. — «Projected 21st century changes in extreme wind-wave events». — В: Science advances 6.24 (2020), eaaz7295.

[139] Jan Wohland и др. — «Inconsistent wind speed trends in current twentieth century reanalyses». — В: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 124.4 (2019), с. 1931—1940.

[140] IPCC Climate Change и др. — «The physical science basis». — В: Contribution of working group I to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change 1535 (2013), с. 2013.

[141] Mikhail Dobrynin и др. — «Detection and attribution of climate change signal in ocean wind waves». — В: Journal of Climate 28.4 (2015), с. 1578—1591.

[142] IPCC. — Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. — Т. In Press. — Cambridge, United Kingdom и New York, NY, USA: Cambridge University Press, 2021. — DOI: 10.1017/ 9781009157896.

[143] Израиль Наумович Давидан. — Теоретические основы и методы расчета ветрового волнения. — Гидрометеоиздат, 1988.

[144] AEM JANSSEN PETER. — «Sea wave modeling project (SWAMP). An intercomparison study of wind wave predictions models, part 1: Principal results and conclusions». — В: Ocean wave modeling; Plenum, New York, 256p (1985).

[145] The Wamdi Group. — «The WAM model—A third generation ocean wave prediction model». — В: Journal of Physical Oceanography 18.12 (1988), с. 1775—1810.

[146] Gerrit Burgers. — «A guide to the Nedwam wave model». — В: (1990).

[147] Sofia Caires h gp. — «The web-based KNMI/ERA-40 global wave climatology atlas». — B: Bulletin of the World Meteorological Organization 53.2 (2004), c. 142—145.

[148] Gerbrand J Komen h gp. — Dynamics and modelling of ocean waves. — 1996.

[149] N Booij, LH Holthuijsen h RC Ris. — «The"SWAN"wave model for shallow water». — B: (1996), c. 668—676.

[150] WW3DG. — «User Manual and System Documentation of WAVEWATCH III version 6.07, The WAVEWATCH III Development Group». — B: Tech. Note 326 pp. + Appendices, NOAA/NWS/NCEP/MMAB (2019).

[151] Heinz Giinther, Susanne Hasselmann h P AEM Janssen. — «The WAM model cycle 4». — B: (1992).

[152] O Shemdin h gp. — «Nonlinear and linear bottom interaction effects in shallow water». — B: Turbulent fluxes through the sea surface, wave dynamics, and prediction (1978), c. 347—372.

[153] Jurjen A Battjes h JPFM Janssen. — «Energy loss and set-up due to breaking of random waves». — B: (1978), c. 569—587.

[154] Fabrice Ardhuin h gp. — «Semiempirical dissipation source functions for ocean waves. Part I: Definition, calibration, and validation». — B: Journal of Physical Oceanography 40.9 (2010), c. 1917—1941.

[155] Fabrice Ardhuin, Bertrand Chapron h Fabrice Collard. — «Observation of swell dissipation across oceans». — B: Geophysical Research Letters 36.6 (2009).

[156] Alexander Babanin. — Breaking and dissipation of ocean surface waves. — Cambridge University Press, 2011.

[157] Susanne Hasselmann h gp. — «Computations and parameterizations of the nonlinear energy transfer in a gravity-wave specturm. Part II: Parameterizations of the nonlinear energy transfer for application in wave models». — B: Journal of Physical Oceanography 15.11 (1985), c. 1378—1391.

[158] Hendrik L Tolman h Dmitry Chalikov. — «Source terms in a third-generation wind wave model». — B: Journal of Physical Oceanography 26.11 (1996), c. 2497—2518.

[159] Aron Roland и Fabrice Ardhuin. — «On the developments of spectral wave models: numerics and parameterizations for the coastal ocean». — В: Ocean Dynamics 64 (2014), с. 833—846.

[160] John W Miles. — «On the generation of surface waves by shear flows». — В: Journal of Fluid Mechanics 3.2 (1957), с. 185—204.

[161] Peter AEM Janssen. — «Quasilinear approximation for the spectrum of wind-generated water waves». — В: Journal of Fluid Mechanics 117 (1982), с. 493—506.

[162] Peter AEM Janssen. — «Quasi-linear theory of wind-wave generation applied to wave forecasting». — В: Journal of physical oceanography 21.11 (1991), с. 1631—1642.

[163] Peter Janssen. — The interaction of ocean waves and wind. — Cambridge University Press, 2004.

[164] BD Dore. — «Some effects of the air-water interface on gravity waves». — В: Geophysical & Astrophysical Fluid Dynamics 10.1 (1978), с. 215—230.

[165] William D Grant и Ole Secher Madsen. — «Combined wave and current interaction with a rough bottom». — В: Journal of Geophysical Research: Oceans 84.C4 (1979), с. 1797—1808.

[166] OM Phillips. — «Spectral and statistical properties of the equilibrium range in wind-generated gravity waves». — В: Journal of Fluid Mechanics 156 (1985), с. 505—531.

[167] Сергей Ильич Бадулин и Владимир Евгеньевич Захаров. — «Спектр Фил-липса и модель диссипации ветрового волнения». — В: Теоретическая и математическая физика 202.3 (2020), с. 353—363.

[168] Jose Henrique GM Alves и Michael L Banner. — «Performance of a saturation-based dissipation-rate source term in modeling the fetch-limited evolution of wind waves». — В: Journal of Physical Oceanography 33.6 (2003), с. 1274—1298.

[169] J-F Filipot и Fabrice Ardhuin. — «A unified spectral parameterization for wave breaking: From the deep ocean to the surf zone». — В: Journal of Geophysical Research: Oceans 117.C11 (2012).

[170] A Le Ardhuin F Boyer h Arnaud LE BOYER. — «Modélisation numérique de l'état de la mer: validation des formes spectrales». — B: Navigation-Paris 54.216 (2006), c. 55—72.

[171] Pedro Veras Guimarâes h gp. — «A surface kinematics buoy (SKIB) for wave-current interaction studies». — B: Ocean Science 14.6 (2018), c. 1449—1460.

[172] Charles Peureux, Fabrice Ardhuin h Pedro Veras Guimaraes. — «On the unsteady steepening of short gravity waves near the crests of longer waves in the absence of generation or dissipation». — B: Journal of Geophysical Research: Oceans 126.1 (2021), e2020JC016735.

[173] MS Longuet-Higgins h RW Stewart. — «Changes in the form of short gravity waves on long waves and tidal currents». — B: Journal of Fluid Mechanics 8.4 (1960), c. 565—583.

[174] Jean-Francois Filipot h gp. — «Parametrage du deferlement des vagues dans les modeles spectraux: approches semi-empirique et physique». — B: Actes des Xemes journées Génie cotier-Génie civil, Sophia Antipolis (2008).

[175] Michael L Banner, Alexander V Babanin h Ian R Young. — «Breaking probability for dominant waves on the sea surface». — B: Journal of Physical Oceanography 30.12 (2000), c. 3145—3160.

[176] Michael L Banner, Johannes R Gemmrich h David M Farmer. — «Multiscale measurements of ocean wave breaking probability». — B: Journal of Physical Oceanography 32.12 (2002), c. 3364—3375.

[177] Ian R Young h Alexander V Babanin. — «Spectral distribution of energy dissipation of wind-generated waves due to dominant wave breaking». — B: Journal of Physical Oceanography 36.3 (2006), c. 376—394.

[178] Leonel Romero. — «Distribution of surface wave breaking fronts». — B: Geophysical Research Letters 46.17-18 (2019), c. 10463—10474.

[179] MAC Teixeira h SE Belcher. — «On the distortion of turbulence by a progressive surface wave». — B: Journal of Fluid Mechanics 458 (2002), c. 229—267.

[180] Fabrice Ardhuin h Alastair D Jenkins. — «On the interaction of surface waves and upper ocean turbulence». — B: Journal of physical oceanography 36.3 (2006), c. 551—557.

[181] Klaus Hasselmann. — «On the non-linear energy transfer in a gravity-wave spectrum Part 1. General theory». — B: Journal of Fluid Mechanics 12.4 (1962), c. 481—500.

[182] VE Zakharov. — «Stability of periodic waves of finite amplitude on the surface of a deep fluid, Zh». — B: Prikl. Mekh. Tekh. Fiz 9.2 (1968), c. 86—94.

[183] S. I. Badulin h gp. — «Self-similarity of wind-driven seas». — B: Nonlinear Processes in Geophysics 12.6 (2005), c. 891—945. — DOI: 10.5194/npg-12-891-2005. — URL: https://npg.copernicus.org/ARTICLEs/12/891/2005/.

[184] Susanne Hasselmann h Klaus Hasselmann. — «Computations and parameterizations of the nonlinear energy transfer in a gravity-wave spectrum. Part I: A new method for efficient computations of the exact nonlinear transfer integral». — B: Journal of Physical Oceanography 15.11 (1985), c. 1369—1377.

[185] Hendrik L Tolman. — «Treatment of unresolved islands and ice in wind wave models». — B: Ocean modelling 5.3 (2003), c. 219—231.

[186] Hans Hersbach h gp. — «The ERA5 global reanalysis». — B: Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 146.730 (2020), c. 1999—2049. — DOI: https://doi.org/10.1002/qj.3803. — eprint: https://rmets.onlinelibrary. wiley.com/doi/pdf/10.1002/qj.3803. — URL: https://rmets.onlinelibrary. wiley.com/doi/abs/10.1002/qj.3803.

[187] D. P. Dee h gp. — «The ERA-Interim reanalysis: configuration and performance of the data assimilation system». — B: Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 137.656 (2011), c. 553—597. — DOI: https: //doi.org/10.1002/qj.828. — eprint: https://rmets.onlinelibrary.wiley.com/ doi/pdf/10.1002/qj.828. — URL: https://rmets.onlinelibrary.wiley.com/doi/ abs/10.1002/qj.828.

[188] Suranj ana Saha h gp. — «The NCEP climate forecast system version 2». — B: Journal of climate 27.6 (2014), c. 2185—2208.

[189] Magnar Reistad h gp. — «A high-resolution hindcast of wind and waves for the North Sea, the Norwegian Sea, and the Barents Sea». — B: Journal of Geophysical Research: Oceans 116.C5 (2011).

[190] H Mark Helfand h Siegfried D Schubert. — «Climatology of the simulated Great Plains low-level jet and its contribution to the continental moisture budget of the United States». — B: Journal of Climate 8.4 (1995), c. 784—806.

[191] Andrea Molod h gp. — «Development of the GEOS-5 atmospheric general circulation model: Evolution from MERRA to MERRA2». — B: Geoscientific Model Development 8.5 (2015), c. 1339—1356.

[192] K. Fennig h gp. — «A Fundamental Climate Data Record of SMMR, SSM/I, and SSMIS brightness temperatures». — B: Earth System Science Data 12.1 (2020), c. 647—681.

[193] Pierre Queffeulou. — «Long-term validation of wave height measurements from altimeters». — B: Marine Geodesy 27.3-4 (2004), c. 495—510.

[194] Pierre Queffeulou h Denis Croize-Fillon. — «Global altimeter SWH data set-February 2017». — B: User Guide, Laboratoire d'Océanographie Spatiale, Ifremer (2017).

[195] Karl E Taylor. — «Summarizing multiple aspects of model performance in a single diagram». — B: Journal of geophysical research: atmospheres 106.D7 (2001), c. 7183—7192.

[196] Vitali Sharmar h Margarita Markina. — «Evaluation of interdecadal trends in sea ice, surface winds and ocean waves in the Arctic in 1980-2019». — B: Russian Journal of Earth Sciences 21.2 (2021), ES2002—ES2002.

[197] DV Ivonin h gp. — «Monitoring the Sea Surface State in the North Atlantic Based on Ship Navigation Facilities». — B: Oceanology 61.3 (2021), c. 305—307.

[198] Mark A Donelan h gp. — «Wave-follower field measurements of the wind-input spectral function. Part II: Parameterization of the wind input». — B: Journal of physical oceanography 36.8 (2006), c. 1672—1689.

[199] Ruixue Wang h Hayley H Shen. — «Experimental study on surface wave propagating through a grease-pancake ice mixture». — B: Cold Regions Science and Technology 61.2-3 (2010), c. 90—96.