Application of GPS/GSM Lagrangian mini-drifters for coastal ocean dynamics analysis

Abstract

This paper describes our experience in the application of Lagrangian mini-drifters in studies of coastal water circulation. As shown by our experiments in the Southeastern Baltic Sea, an application of Lagrangian mini-drifters makes it possible to detect the presence of complex sub-mesoscale vortex processes and inertial oscillations, i.e., processes that are difficult to numerically simulate. Moreover, the presence of vortex formations is able to keep passive objects (drifts, oil anthropogenic pollution and so on) floating in a strictly localized area for at least 1 week, even in changeable wind conditions. Special attention in the paper is paid to a performance comparison of the application of mini-drifters and an Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP). The advantages of drifters for determining flow parameters at low speeds are noted. The main advantages of the proposed drifters are taken into account: the low cost of manufacturing drifters (∼ 150 USD per system) along with the low cost of GSM communications, the ease of manufacturing and operation, with no special technical experience required, and the link to obtaining operational data in real-time for up to several weeks make these systems valuable supplementary tools for remote sensing studies of processes in coastal zones.

Concurrent Field Experiments and Satellite Surveys for Assessing Environmental Risk in the Coastal Zone of Southeast Baltic

“…The maximum period of operation was 8 days (28.07 -05.08, 2016). That case is described in detail by Krayushkin et al (2019). Even more interesting case was observed in August 2018.…”

“…Interesting results were obtained using Lagrangian mini drifters (Krayushkin et al, 2019). Lagrangian drifter is a passive floating object with underwater sail and minimized surface part equipped with a location identification and transmission unit.…”

The use of mini-drifters in coastal current measurements conducted concurrently with satellite imaging.

“…При проведении подспутниковых измерений параметров течений обычно используется акустический доплеровский профилограф течений (ADCP). Однако использование ADCP для решения этой задачи имеет некоторые существенные ограничения: направление течения не определяется, если его скорость составляет менее 5 см/с; существует «слепая зона» для верхнего слоя воды, в которой измерения не проводятся (Krayushkin et al, 2019). Кроме того, возможности измерений с помощью ADCP ограничены также максимальной глубиной дна и выбором линии разреза (пройденным путем буксирующего судна).…”

“…Дрейф буя имел направление северо-северо-западное. Это подтверждает тот факт, который мы ранее подчеркивали (Krayushkin et al, 2019) Проследим путь второго дрифтера детально. После запуска с судна его стало относить к берегу с первоначальной скоростью 30.4 см/с.…”

“…Наши эксперименты с мини-дрифтерами мы проводим, начиная с 2015 г. в следующих районах: -в юго-восточной части Балтийского моря в районе Самбийского пол уострова (2015-2018 гг.) (Голенко, и др., 2017;Krayushkin et al, 2019) -в юго-восточной части Азовского моря в районе г. Темрюк, в приустьевой зоне р. Кубань (2018 г.) -в северо-восточной части Черного моря (2015, 2019 гг.)…”