Австралия открывает портал данных о волнах

Небольшой волновой буй, работающий на солнечной энергии, отбрасывается в океан. Источник: Университет Западной Австралии (UWA).

Почти 90% австралийцев живут в пределах 50 километров от побережья, и в докладе Австралии о состоянии климата за 2024 год отмечается, что погодные, климатические и океанические условия в стране продолжают меняться. Повышение уровня моря представляет собой значительную угрозу для прибрежных сообществ и прибрежных экосистем, усиливая риски затопления побережья, штормовых нагонов, эрозии и проникновения соленой воды в грунтовые воды.

Для большей части Австралии прибрежные наводнения, которые в настоящее время происходят периодически, по прогнозам, станут хроническими в конце этого столетия. Экстремальные уровни моря, которые ранее могли возникать раз в сто лет, по прогнозам, станут ежегодным явлением.

Океанографы из Университета Западной Австралии (UWA) поддерживают научно обоснованное управление прибрежными ресурсами, расширяя использование океанических буев для регистрации данных о волнах и делая их общедоступными. Совсем недавно они усовершенствовали возможности прогнозирования волн, развернув флот из 10 дрейфующих волновых буев в Южном океане между побережьем Западной Австралии и Южной Африкой. Ожидается, что эти небольшие, работающие на солнечной энергии волновые буи будут плавать в океанских течениях и собирать данные о волнах в течение нескольких лет.

Сеть волновых буев помогает исследователям понять процессы и изменения, вызванные волнами в прибрежной зоне Австралии. Источник: Университет Западной Австралии (UWA).

Научный сотрудник Марзие Деркани и руководитель проекта TIDE доктор Джефф Хансен с одним из дрейфующих буев. Источник: Университет Западной Австралии.

«Они предоставляют данные, имеющие решающее значение для прогнозирования волн и зыби», — говорит доктор Джефф Хансен. «Эти новые недорогие волновые буи теперь позволяют собирать подробные данные о волнах в режиме реального времени из середины океана, где исторически у нас не было наблюдений за волнами. Это позволяет нам сравнивать и использовать эти данные в моделях прогнозирования волн для повышения их точности, над чем мы работаем совместно с Бюро метеорологии».

Модели прогнозирования волн отстают от атмосферных моделей по точности, отчасти из-за отсутствия ассимиляции данных — метода, при котором наблюдения используются для корректировки моделей с целью их лучшего соответствия реальным условиям.

«Если отправная точка неверна, то и весь прогноз, скорее всего, будет неверным», — говорит Хансен. «Прогнозирование по своей природе сложно, поскольку ошибки часто накапливаются со временем, приводя к неверным прогнозам, но, используя наблюдения и ассимиляцию данных, мы можем улучшить отправную точку каждого семи-десятидневного прогноза, составляемого несколько раз в день».

Данные с дрейфующих и закрепленных на якоре волновых буев Университета Западной Австралии (UWA) вскоре станут доступны для Информационной системы Всемирной метеорологической организации 2.0 (WIS 2.0), которая начала функционировать в этом году. WIS 2.0 уже повышает точность прогнозов погоды во всем мире и поддерживает системы раннего предупреждения, поскольку предоставляет основу для обмена данными в режиме реального времени на международном, региональном и национальном уровнях.

Дрейфующие буи являются частью более крупной сети волновых буев, эксплуатируемой университетом и включающей в себя устройства Sofar Spotters, Sofar Smart Moorings или Datawell Waverider Mk4. В настоящее время эта сеть поддерживает ряд исследовательских проектов, направленных на улучшение прогнозирования волн, изучение прибрежной динамики вдоль рифовых побережий, морских тепловых волн, развитие волновой энергетики и долгосрочное прогнозирование волнового климата Западной Австралии.

Благодаря инвестициям австралийской Интегрированной системы морских наблюдений (IMOS), доктор Майк Катлер и профессор Райан Лоу недавно установили 23 новых волновых буя на прибрежных участках по всей стране, по крайней мере, по одному новому волновому бую в каждом штате. Буи измеряют высоту, период и направление волн, а также температуру воды в прибрежных водах на участках различной глубины — от 10 до 70 метров.

Подобно своим дрейфующим аналогам, расположенным дальше от берега, эти небольшие волновые буи, работающие на солнечной энергии, недороги и относительно просты в установке. Закрепленные на морском дне, они собирают важные данные в режиме, близком к реальному времени, необходимые для проверки и улучшения морских прогнозов, информирования о морских операциях и отдыхе, а также для формирования основы для лучшего понимания океанических и прибрежных процессов.

Данные, получаемые практически в режиме реального времени, легко просматривать и загружать через новый национальный веб-сайт AusWaves.org, созданный Катлером и Хансеном для сбора данных со всех волновых буев Университета Западной Австралии и их объединения с существующими веб-сайтами, созданными региональными партнерами, чтобы обеспечить доступ к первой общенациональной согласованной платформе для отображения контролируемых по качеству данных о волнах, получаемых практически в режиме реального времени.

Практически в режиме реального времени данные о волнах доступны на новом веб-сайте: AusWaves.org. Источник: AusWaves.org .

Катлер говорит, что веб-сайт AusWaves представляет уникальные данные о прибрежных волнах в удобном для пользователя формате, разработанном с учетом потребностей широкого круга заинтересованных сторон в прибрежной зоне. «Благодаря визуальному отображению и возможности загрузки данных о волнах и температуре поверхности, этот новый веб-сайт позволит более широко использовать данные по всей Австралии», — сказал он. «Мы стремимся дать возможность всем, кто зависит от океана, включая аквакультуру, туристических операторов, местных рыбаков и серферов, лучше подготовиться и обеспечить свою безопасность на воде».

Университет также разрабатывает уникальный способ использования энергии волн для производства возобновляемой электроэнергии. По словам доктора Хью Волгамота из Института океанологии университета, существует непосредственный потенциал для развития возобновляемой энергетики, поскольку крупнейший и наиболее стабильный в мире источник энергии волн расположен вдоль южного побережья Австралии. Средняя мощность океанских волн, пересекающих континентальный шельф Австралии, оценивается примерно в 10 раз выше среднего уровня потребления электроэнергии в стране.

«Постоянные сильные ветры вдоль обширного Южного океана создают большие волны, которые практически непрерывно доставляют возобновляемую энергию к берегам», — сказал Волгамот. «Южное и юго-западное побережье материковой части, а также юго-западное побережье Тасмании, в частности, испытывают самые высокие уровни мощности волн, отличающиеся исключительно высоким качеством, минимальной прерывистостью и относительно небольшими экстремумами — двумя характеристиками, необходимыми для бесперебойного производства энергии».

Под руководством компании Wolgamot реализуется проект по использованию устройства «Moored MultiMode Multibody» (M4) для проверки результатов моделирования. M4 — это наземный преобразователь энергии волн, который генерирует электроэнергию за счет изгибающего движения своего шарнира. Когда передняя и задняя части 24-метрового устройства находятся на гребне волны, центр находится в впадине. Результирующее вращательное движение частей преобразуется в электроэнергию бортовым генератором.

В этом году развертывание установки M4 в заливе Кинг-Джордж на юге Западной Австралии стало первым в мире масштабным испытанием, призванным продемонстрировать техническую осуществимость сбора океанских волн в Австралии и получить оперативные данные для исследователей и промышленности. Проект полностью открыт для использования, поэтому данные передаются ученым, разработчикам энергетических проектов и сообществу.

M4 — это волновой преобразователь энергии, перемещающийся по поверхности воды и генерирующий электроэнергию за счет изгиба шарнира. Источник: UWA