С целью прогноза аварийных нефтяных разливов, нахождения обломков кораблей или самолетов, членов экипажа при спасательных операциях на море; установления места аварии или источника загрязнения; определения возможного распространения различных биологических объектов в Морском гидрофизическом институте создана система расчёта перемещения плавающих объектов и нефтяных загрязнений FOTS (Floating Object Tracking System), базирующаяся на анализе оперативных спутниковых измерений.

Комплекс позволяет рассчитывать траектории распространения объектов на любой акватории Мирового Океана для периода с 1992 года по сегодняшний момент времени с возможностью прогнозирования на пять дней вперед от сегодняшней даты.

Определение скорости перемещения основано на комбинировании данных спутниковых альтиметров и метеоданных, полученных на основе современных реанализов (Stanichny et al., 2013), что позволяет осуществлять расчеты для любой акватории Мирового океана. Для выделенных акваторий возможно использование локальных численных моделей с вложенными сетками с высоким пространственным разрешением.

Система позволяет рассчитывать распространение пассивной примеси и нефтяных загрязнений с учетом процессов, влияющих на их динамику и массообмен с окружающей средой (т.е. растекания, испарение, диспергирование, эмульсификация) (Матвеев и др., 2015). Модель движения нефтячных пятен относится к классу моделей oil spill particle-tracking, в которых нефтяное пятно разбивается на k частиц, имеющих форму цилиндра толщиной h, соответствующей начальной толщине пятна. При расчете учитывается несколько режимов распространения нефти зависящих от времени существования разлив: гравитационно-инерционный, гравитационно-вязкий и режим поверхностного натяжения. Модель учитывает характеристики конкретного типа нефти (кинематическая вязкость, плотность, процент летучей фракции, константы испарения) и их изменения в процессе выветривания пятна при расчете распространения.

Разработанная система позволяет рассчитывать перемещение точечного объекта (пример – единичный разлив загрязняющих веществ, обломки судна, льдина), группы объектов (разлив пятна нефти), распространение вещества от постоянного источника (авария на буровой платформе), как в прямом направлении с возможностью прогноза на 5 дней от текущего момента, так и в обратном направлении для определения источника загрязнений.

Рис. 1 Интерфейс программы FOTS

Система представлена в виде отдельного приложения, которое устанавливается на персональный компьютер пользователя. Для работы системы требуется подключение к Internet. Интерфейс программного комплекса представлен на рис. 1. Для расчета задается начальная координата и время расчета, тип и масса разлива. Система обращается к бесплатным архивам спутниковых и метеорологических данных; скачивает необходимые массивы данных; вырезает данные по нужному району; используя полученные данные, определяет и визуализирует поля поверхностных течений (см. физические принципы работы программы);сохраняет полученные карты в формате ASCII и jpg; рассчитывает траекторию распространения плавающих объектов; сохраняет результаты расчета в текстовом и графическом формате.

Рис.2 Радиолокационное изображение ASAR за 26 сентября 2011. Зеленая линия — курс проходящего судна, синяя линяя — результаты расчета.

Проведена многочисленная валидация результатов работы системы на основе сопоставления с данными радиолокационных снимков, которая показало высокое качество полученных расчетов.

Ранние версии системы оперативно применяются в практике на морском портале инженерно-технологического центра «Сканекс» и неоднократно была использованы для прогноза распространения нефтяных загрязнений и поиска объектов в различных районах Мирового океана (Черном, Каспийском, Карском, Средиземном и Балтийском морях).

Результаты и принцип работы системы опубликованы в ряде ведущих океанографических журналов.