Топография поверхности океана или топография морской поверхности , также называемая динамической топографией океана , представляет собой возвышенности и понижения на поверхности океана, похожие на холмы и долины поверхности суши Земли, изображенные на топографической карте . Эти изменения выражаются через среднюю высоту поверхности моря (SSH) относительно геоида Земли . [1] Основная цель измерения топографии поверхности океана — понять крупномасштабную циркуляцию океана .
На неусредненную или мгновенную высоту морской поверхности (SSH) наиболее очевидно влияют приливные силы Луны и сезонный цикл Солнца , действующий на Землю . В течение периода времени, превышающего год, на закономерности SSH может влиять циркуляция океана. Обычно аномалии SSH , возникающие в результате этих сил, отличаются от среднего значения менее чем на ± 1 м (3 фута) в глобальном масштабе. [2] [3] Другие влияния включают изменение межгодовых закономерностей температуры, солености, волн, приливов и ветров. Топографию поверхности океана можно измерить с высокой точностью и точностью в региональном и глобальном масштабе с помощью спутниковой альтиметрии (например, TOPEX/Poseidon ).
Более медленные и более крупные изменения происходят из-за изменений гравитационного поля Земли ( геоида ) вследствие таяния льдов, перестановки континентов, образования морских гор и других перераспределений горных пород. Комбинация спутниковой гравиметрии (например, GRACE и GRACE-FO ) с альтиметрией может использоваться для определения повышения уровня моря и таких свойств, как теплосодержание океана . [4] [5]
Топография поверхности океана используется для картирования океанских течений , которые предсказуемым образом движутся вокруг океанских «холмов» и «долин». Направление вращения по часовой стрелке наблюдается вокруг «холмов» в северном полушарии и «долин» в южном полушарии. Это происходит из-за эффекта Кориолиса . И наоборот, вращение против часовой стрелки наблюдается вокруг «долин» в северном полушарии и «холмов» в южном полушарии. [6]
Топография поверхности океана также используется для понимания того, как океан переносит тепло по всему земному шару, что является важнейшим компонентом климата Земли , а также для мониторинга изменений глобального уровня моря . Сбор данных полезен для получения долгосрочной информации об океане и его течениях. По данным науки НАСА , эти данные также могут быть использованы для понимания погоды, климата, навигации, управления рыболовством и морских операций. Наблюдения, сделанные на основе данных, используются для изучения океанских приливов, циркуляции и количества тепла, которое содержит океан. Эти наблюдения могут помочь предсказать краткосрочные и долгосрочные последствия погоды и климата Земли с течением времени.
Высота морской поверхности (SSH) рассчитывается с помощью спутников альтиметрии с использованием в качестве эталонной поверхности эллипсоида [ 7] , который определяет расстояние от спутника до целевой поверхности путем измерения времени прохождения радиолокационного импульса от спутника к поверхности туда и обратно. . [8] [9] Затем спутники измеряют расстояние между высотой своей орбиты и поверхностью воды. Из-за разной глубины океана делается приближение. Это позволяет получать данные точно благодаря равномерному уровню поверхности. Затем необходимо рассчитать высоту спутника относительно опорного эллипсоида. Он рассчитывается с использованием параметров орбиты спутника и различных инструментов позиционирования. Однако эллипсоид не является эквипотенциальной поверхностью гравитационного поля Земли, поэтому измерения должны быть привязаны к поверхности, которая представляет поток воды, в данном случае к геоиду. Преобразования между геометрическими высотами (эллипсоид) и ортометрическими высотами (геоид) выполняются на основе геоидальной модели. Высота морской поверхности в таком случае представляет собой разницу между высотой спутника относительно эталонного эллипсоида и диапазоном высотомера. Спутник посылает микроволновые импульсы на поверхность океана. Время прохождения импульсов, восходящих к поверхности океана и обратно, дает данные о высоте морской поверхности. На изображении ниже вы можете увидеть систему измерений, используемую спутником Джейсон-1 . [10]