Классический (эйлеровский) подход к статистике штормов, применявшийся ранее, использовал анализ временных рядов параметров волн в отдельных точках (районах) акватории и позволял оценить пространственную структуру штормов только косвенными методами. Современный (лагранжев) подход к расчету волнового климата (режима волнения) включает формирование базы данных путем расчетов по численным гидродинамическим моделям динамики океана. Расчеты выполняются с дискретностью 3—6 ч за непрерывный период 30 и более лет. Таким образом, формируется многолетняя последовательность полей волнения расчетной акватории. Наличие информации о волнении одновременно на всей акватории бассейна позволяет проследить движение шторма во времени и по пространству. В результате, появилась возможность оценивать как параметры штормов, так и их траекторий, т.е. существенно расширить набор статистик, характеризующих штормовую активность на морях и океанах. На примере статистики параметров штормов и их траекторий для открытой штормам Северной Атлантики и замкнутого Черного моря, показана специфика пространственно-временной изменчивости разнообразных акватории Мирового океана и выявлены различия в волновом климате. Полученные данные полезны для обеспечения безопасности мореплавания на обширных акваториях, проектирования сооружений и планирования морских операций на шельфе.

Для оценки биогеохимических изменений в верхнем слое донных отложений, вызванных биоирригационной активностью бентосных организмов, используется диагенетическая модель CANDI. Для условий восточной части Финского залива проведена верификация модели, показана сопоставимость модельных расчетов с данными натурных наблюдений. Исследована чувствительность модели к пористости донных отложений, выявлена зависимость глубины проникновения кислорода в донные отложения от содержания органического вещества в них. Рассчитан коэффициент биотурбации и биоирригация с учетом численности популяции бентосных организмов, оказывающих механическое воздействие на донные отложения. Результаты моделирования показывают, что постоянное воздействие биоирригации на бентосный слой уже через 5 лет может привести к уменьшению запасов фосфатов и аммония в поровой воде по сравнению со случаем отсутствия биоирригации. Запасы нитратов и сульфатов в поровой воде, наоборот, возрастут. Запасы железа твердой фазы донных отложений изменятся незначительно. Сделан вывод, что при условии отсутствия биоирригации, циклы биогенных элементов и связанных с ними растворенных химических соединений железа через 5 лет изменятся существенно, что в итоге может привести к значительным перестройкам в бентосных системах.

Рассмотрена фундаментальная проблема высокоскоростного движения в воде суперкавитирующих тел — инерционных и реактивных с малогабаритным импульсным реактивным двигателем, а также их соударения с подводными преградами. Расчетноэкспериментальным методом проведено исследование режимов движения инертных суперкавитирующих ударников, а также ударников с работающим малогабаритным импульсным реактивным двигателем с до-, транс- и сверхзвуковыми скоростями в водной среде после разгона в ствольном ускорителе. Проведена оценка прироста скорости движения ударников за счет использования малогабаритного импульсного реактивного двигателя, изучен характер их взаимодействия с подводными преградами, в том числе содержащими взрывчатое вещество.

Приводятся результаты экспериментального исследования взаимодействия фоновых внутренних волн и процессов, вызванных движением сферы в стратифицированной по плотности жидкости. Рассмотрены два типа стратификации: профиль с распределением плотности, близким к линейному, и профиль с распределением плотности, содержащим пикноклин конечной толщины. При проведении исследования использовались контактные методы и теневой шлирен-метод. Выполнена статистическая обработка полученных экспериментальных данных, включающая цифровой анализ теневых изображений течений жидкости и спектральный анализ. Наличие в жидкости фоновых внутренних волн приводит к трансформации следа за сферой. Наличие фоновых внутренних волн свидетельствует о более интенсивном вихревом переносе в жидкости вследствие взаимодействия вихревых движений от двух различных источников. При движении вблизи пикноклина область резкого градиента плотности жидкости препятствует распространению возмущений к свободной поверхности. Показано, что процессы взаимодействия фоновых внутренних волн и следа за сферой при ее горизонтальном движении в стратифицированной жидкости играют важную роль в формировании структуры как турбулентных, так и волновых движений стратифицированной жидкости. Существенное значение при этом имеет тип плотностной стратификации.

Построены численные модели и выполнено исследование динамики плоской локализованной зоны турбулентного смешения и генерируемых ею внутренних волн в устойчиво стратифицированной среде. Модели основаны на двумерной системе осредненных уравнений гидродинамики в приближении Обербека—Буссинеска, замкнутой как с использованием дифференциальных уравнений переноса рейнольдсовых напряжений, так и алгебраических аппроксимаций этих величин. Построена численная модель взаимодействия зоны турбулентного смешения и локального возмущения поля плотности в пикноклине. Численное моделирование течения осуществлено в широком диапазоне параметров локального возмущения поля плотности. Обнаружено, что генерируемое локальным возмущением поля плотности течение может приводить к существенному порождению энергии турбулентности в зоне турбулентного смешения и увеличению времени ее «жизни». Выполнено численное моделирование эволюции зоны турбулентного смешения в горизонтально однородном сдвиговом потоке линейно стратифицированной среды. Полученные данные демонстрируют трансформацию области турбулентных возмущений и генерируемых ею внутренних волн под воздействием сдвигового потока, а также существенное порождение энергии турбулентности осредненным движением, приводящее к замедлению вырождения турбулентности при больших значениях времени вырождения.

Рассмотрены основные этапы моделирования процесса функционирования космической системы мониторинга морской поверхности и статистической оценки периодичности обнаружения морских объектов. Представлен методический подход к формированию карт периодичности обнаружения морских объектов, включающий обоснование интервала оценки, квантование морской поверхности, определение периодичности в каждом кванте и отображение полученных данных на фоне цифровой морской карты. Приведены примеры карт периодичности обнаружения морских объектов космическими системами. Определены перспективы формирования подобных карт для наглядного представления результатов оценки эффективности применения космических систем и их информационных свойств. Ожидается, что использование этих карт будет способствовать повышению оперативности и обоснованности решений по управлению космическими системами при их применении по целевому назначению.

Приводится описание космического эксперимента по фотографической регистрации с борта Российского сегмента МКС гидродинамических возмущений в виде следа судна на морской поверхности с последующей обработкой изображений по разработанным алгоритмам и программам, позволяющим выделять слабоконтрастные аномалии на изображениях морской поверхности. Параллельно с космическим экспериментом выполнялись подспутниковые измерения параметров следа судна с помощью лазерно-оптической аппаратуры. Измеренные с помощью лазерно-оптической аппаратуры параметры турбулентной части следа судна согласуются с визуальными оценками по фотоснимкам, полученным с МКС, и с результатами цифровой обработки этих снимков. Намечены пути по совершенствованию методики съемки с борта МКС и разработке эффективных алгоритмов по выделению аномалий на изображениях морской поверхности с учетом симметрии этих аномалий.

Приводятся основные тактико-технические преимущества авиационных противолодочных комплексов в борьбе с подводным противником. Описаны принципы контроля подводной обстановки с помощью авиационных радиогидроакустических систем, использующих в качестве датчиков распределенные по контролируемой акватории радиогидроакустические буи. Выполнен анализ традиционного для радиогидроакустических систем метода контроля подводной обстановки на основе одиночных обнаружителей, а также представлен перспективный для авиационных противолодочных комплексов метод контроля подводной обстановки на основе распределённого обнаружителя, при котором датчики (буи) рассматриваются как пространственно-распределенная измерительная сеть с взаимной обработкой первичной информации от них. Универсальность данного метода по видам гидрофизических параметров и способам их измерения позволяет реализовать на его основе мультипараметрическую систему первичного обнаружения подводных объектов, внедрение которой в авиационные противолодочные комплексы сделает их локальным узлом морской сетецентрической войны.

Статья посвящена важной проблеме подводного наблюдения, в связи с которой констатируется устойчивое развитие и эффективность распределенных сетевых сенсорных систем. Формулируются задачи противодействия таким системам и обеспечения их безопасности. Описываются различные виды атак на сетевые сенсорные системы с акустической подводной связью, а также способы защиты от них. Подчеркиваются специфические особенности подводных сетей, отличающие их от беспроводных наземных сетей. Делается вывод о необходимости создания средств борьбы с подводными сетями как целостными образованиями, использующими акустическую связь. Другой вывод сводится к необходимости создания средств их защиты на основе отмеченных в статье приемов.

Рассматривается структура радиолокационной станции коротковолнового диапазона с вынесенным приемом, в которой предполагается комплексировать несколько приемных и передающих позиций. Дальность действия вынесенного приемника составляет до 400 км, при этом наблюдаемые объекты могут находиться за горизонтом. Освещен вопрос о современном состоянии исследований в области разработок радиолокационных станций с вынесенным приемом. Представленная концепция позволит существенно повысить эффективность освещения морской обстановки над и за пределами РФ, и как автономный элемент может быть интегрирована в единую систему освещения обстановки при создании глобального информационного энергетического пространства РФ.

Исследуется возможность применения шумов дыхания легководолазов для их контроля. В мелководной бухте размещенными на дне гидрофонами зарегистрированы всплески гидроакустического шума, соответствующие вдохам и выдохам легководолаза, совершающего под водой различные маневры. Проведен спектральный анализ записи шумов легководолаза с аквалангом, удаляющегося от гидрофонов. Зарегистрированы сигналы с гидрофонов, когда легководолаз с дыхательным аппаратом замкнутого цикла (ребризером) подплывает и ложится на один из них, а затем уплывает. Квазипериодические составляющие дыхательных шумов легководолаза можно использовать для оценки таких его физиологических параметров как средняя частота дыхания и вариабельность частоты дыхания, а также принятия решения о необходимости прекращения погружения.

Рассмотрены исследования Института химии силикатов им. И. В. Гребенщикова в области разработки защитных покрытий. Наибольшее внимание уделено описанию нового подхода при разработке экологически безопасных противообрастательных покрытий для корпусов кораблей и судов, позиционных стационарных гидроакустических и гидрофизических средств и другой морской подводной техники.

Предметом обсуждения в работе являются результаты наблюдений (мониторинга) субмезомасштабных явлений (внутренних волн и вихрей) в Белом море и оценка влияния изменчивости гидрофизических полей на распространение гидроакустических сигналов. Спутниковые наблюдения, как часть системы наблюдения, позволяют определить характерные районы, в которых встречаемость субмезомасштабных явлений высока. В выделенных районах моря выполняются судовые наблюдения, которые в сочетании с моделированием распространения гидроакустических сигналов позволяют определять характер их изменчивости под влиянием среды. Показано широкое распространение короткопериодных внутренних волн и субмезомасштабных вихревых структур на акватории Белого моря, установлено их влияние на локальные изменения рефракции гидроакустических волн и соответственно на вариативность уровней принимаемых гидроакустических сигналов.

Для решения многих задач мониторинга Мирового океана число спектральных каналов современных многоспектральных и гиперспектральных оптико-электронных систем дистанционного зондирования избыточно и требует минимизации. Целью такой оптимизации является формирование выборки снимков, полученных в различных наиболее информативных спектральных каналах, которая при размерности, существенно более низкой, чем число каналов гиперспектральной системы, обеспечивает решение задачи тематической обработки. Математически задача выбора наиболее информативных спектральных каналов гиперспектральной съемки для пикселя гиперспектрального датчика сформулирована как задача обнаружения координат изменения свойств зарегистрированного или эталонного дискретного спектрального образа, описываемого совокупностью спектральных составляющих. Совокупность составляющих дискретного спектрального образа в области анализа рассматривается как последовательность независимых случайных гауссовских величин с дисперсией и кусочно-постоянным средним, которое скачкообразно изменяется при переходе от одной дискретной координаты к другой. Представлен алгоритм решения поставленной задачи с использованием методов статистического оценивания в виде решающей статистики для обнаружения и оценки максимального правдоподобия координаты (спектрального канала) изменения свойств (скачков) анализируемого процесса. Последовательное применение данного алгоритма к выборке значений спектральных составляющих позволяет определить номера наиболее информативных спектральных каналов. Рассмотрен вопрос выбора (настройки) параметров синтезированного алгоритма выбора наиболее информативных спектральных каналов. Основными настраиваемыми параметрами являются величина порога и размер скользящего окна. В соответствии с рассмотренным алгоритмом, программно реализованным в среде программирования MatLab, приведен пример выбора наиболее информативных спектральных каналов для спектрального образа полученного из пикселя гиперспектрального изображения прибрежной территории поросшей водорослями.

Период мая—июля 2012 года характеризовался массовым развитием в водах Черного моря одноклеточных водорослей Emiliania huxleyi (кокколитофорид), что привело к возрастанию восходящей яркости вследствие рассеяния света на минеральной взвеси, которая является продуктом жизнедеятельности данного вида водорослей. Увеличение яркости моря оказалось настолько сильным, что автоматические программы обработки спутниковых данных распознавали район цветения как облачность, что показало необходимость проведения контактных измерений яркости моря. Целью работы было исследование биооптических характеристик морской воды во время цветения кокколитофорид для дальнейшего применения к дистанционному зондированию. В статье рассматриваются результаты натурных измерений спектрального коэффициента яркости моря в июле 2012 г. Измерения зафиксировали значения коэффициента яркости моря, завышенные в 3—4 раза по сравнению с характерными для данного сезона, однако форма спектров оставалась практически неизменной. С использованием разработанного ранее аналитического алгоритма рассчитаны концентрации пигментов фитопланктона и минеральной взвеси (кокколитов). Полученное содержание взвеси составляет в среднем 1.2∙1011 м–3. Сделан вывод, что наблюдавшееся цветение являлось одним из самых массовых за последние годы.

Обосновывается целесообразность и возможность использования боевых ракетных комплексов для вывода малых космических аппаратов для мониторинга Мирового океана. Показано, что современный уровень развития электроники и других областей науки и техники дает возможность использования малых космических аппаратов для решения достаточно сложных научных и прикладных задач. Рассматриваются основные аспекты применения в качестве ракетоносителей конверсионных баллистических ракет, снимаемых с боевого дежурства.

В статье представлены результаты экспериментов по обнаружению и локализации источников низкочастотных гидроакустических сигналов размещенными на берегу лазерными деформографами. Описываются состав и измерительные характеристики двухосевого лазерного деформографа, включая его чувствительность и направленные свойства. Приведены примеры регистрации деформографом шумов проходящих судов различного водоизмещения, в том числе с большим удалением от места размещения прибора. Оценены его возможности по определению направления на источник низкочастотных гидроакустических сигналов по величине амплитуды регистрируемого сигнала в измерительных плечах прибора. По результатам эксперимента с использованием в качестве источника низкочастотных гидроакустических излучателей подтверждено, что с понижением частоты излучаемых сигналов доля гидроакустической энергии, трансформированной в сейсмоакустическую энергию растет нелинейно. Анализ приведенных в статье результатов показывает, что размещенный на берегу двухосевой лазерный деформограф позволяет уверенно регистрировать сигналы низкочастотного первичного гидроакустического поля различных судов, выделять классификационные признаки и определять направление на их источники. Предложены варианты применения лазерных деформографов в системе контроля подводной и надводной обстановки, учитывающие особенности их работы. Определены направления дальнейших фундаментальных и прикладных исследований.

Рассмотрены результаты теоретических исследований низкочастотных (1—100 Гц) шумов, возникающих при буксировке кабельной антенны в воде. Исследована возможность приема акустических (сейсмических) сигналов с использованием кабельной низкочастотной радиоантенны. Показано, что при приеме радиосигналов доминируют электродные шумы, возникающие из-за влияния пульсаций турбулентного давления на параметры двойного электрического слоя на поверхности электрода. Рассмотрены причины и оценен уровень трибоэлектрического шума. Предложены пути повышения отношения сигнал/ шум, основанные на новых решениях по конструкции элементов кабеля и электродов.