Сфероидальные собственные колебания Земли ₀S_n, где n — количество узлов колебания вдоль меридиана между полюсами, наблюдаются в сейсмически спокойные периоды. Сейсмометрические исследования этих фоновых собственных колебаний Земли с n = 12—65, возбуждаемых в диапазоне частот 2—7 мГц (периоды ~8—2 мин), показывают, что собственные колебания Земли связаны с процессами в атмосфере. Предлагается следующий механизм возбуждения этих собственных колебаний Земли. При сильных штормах возникают высокие волны, которые, в свою очередь, возбуждают океанические внутренние гравитационные волны. Последние, действуя на морское дно, генерируют собственные колебания Земли. Настоящее исследование посвящено поиску источника возбуждения фонового собственного колебания Земли ₀S_n, которое имеет частоту около 0.3 мГц (период ~54 мин) и является самым низкочастотным. Непрерывные измерения в вертикальном канале сейсмометра STS-2 в Кольмской обсерватории за весь 2002 г. использованы для построения частотных спектров по 5-суточным рядам, последовательно смещаемым во времени с шагом 1 сутки. Величины спектральной интенсивности на частотах мультиплета ₀S₂ и близких к ним частотах сопоставляются с величинами индекса Арктической осцилляции, который характеризует степень динамического возмущения атмосферы северного полушария. Положительные статистически значимые коэффициенты корреляции между указанными величинами впервые показывают, что фоновые собственные колебания Земли 0Sn могут возбуждаться динамическими процессами в атмосфере подобно тому, как это имеет место для высокочастотных собственных колебаний Земли.

Обсуждаются механизмы влияния стратифицированной турбулентности на формирование электрического состояния атмосферного пограничного слоя и вариабельность электрических параметров. В результате натурных наблюдений и численного моделирования установлено, что развитие конвекции в атмосферном пограничном слое приводит к уменьшению электрической проводимости вблизи поверхности земли. Для расчетов использована стохастическая электродинамическая модель, воспроизводящая эволюцию высотных профилей электрической проводимости и напряженности аэроэлектрического поля в невозмущенном осадками и грозовой активностью нижнем слое атмосферы над сушей средних широт. Показано, что связанное с конвекцией усиление генерации турбулентности, сопровождающееся увеличением турбулентной кинетической энергии и дисперсии флуктуаций вертикальной скорости, способствует более интенсивному вертикальному перемешиванию радона и радиоактивных дочерних продуктов. При этом вертикальный перенос радона приводит к более однородному высотному распределению электрической проводимости и увеличению напряженности поля в приземном слое. Выполнены оценки вариабельности электрической проводимости и напряженности аэроэлектрического поля, определяемых эмиссией радона, ионизацией воздуха, разделением зарядов на неоднородностях электрической проводимости, турбулентным транспортом радиоактивных элементов и объемных электрических зарядов. Предполагается, что высотные аэроэлектрические профили могут служить объективными и оперативными параметрами состояния атмосферного пограничного слоя.

Сделан обзор работ, посвящённых моделированию океанологических процессов в Гибралтарском проливе. Это район, в котором поверхностные Атлантические воды поступают в Средиземное море, а вытекающие Средиземноморские воды распространяются на средних глубинах Северной Атлантики, формируя значительную термохалинную аномалию. Кроме среднего водообмена рассматриваются и другие процессы, такие как приливы, внутренние волны высокой амплитуды, субинерциальные колебания, вызванные метеорологическими явлениями синоптического масштаба, перемешивание и широкий спектр пространственно-временных масштабов. Значительный прогресс, достигнутый в понимании и моделировании океанологических процессов в Гибралтарском проливе, позволяет отвечать на новые общественные запросы и ставить новые научные задачи. Одним из социоэкономических требований является увеличивающаяся потребность в оперативной океанографической информации для использования в процессе принятия решений в районе, который является одним из наиболее интенсивных судоходных проливов в мире, и в результате этого подвергается повышенному риску морских происшествий и загрязнения окружающей среды. В статье описывается Оперативная Океанографическая Система для Гибралтарского пролива, отвечающая вышеуказанным требованиям. Новые научные задачи вызывают необходимость в развитии модельных исследований, учитывающих процессы и взаимодействие между разными масштабами. Используя глобальную модель циркуляции океана с регионально увеличенным пространственным разрешением вокруг Иберийского полуострова, мы смогли разрешить процессы локальных масштабов в Гибралтарском проливе и Кадисском заливе, в то же время учитывая процессы происходящие в масштабах всего Атлантического океана. Нами было обнаружено, что вызванные приливами процессы локального масштаба в Гибралтарском проливе и Кадисском заливе оказывают существенный вклад в распределение средиземноморских вод в Атлантическом океане.

На основе численного моделирования рассчитана интегральная циркуляция вод Южно-Китайского моря в зоне прибрежного Вьетнамского течения в переходный весенний период (май 1999 г.). Южно-Китайское море оказывает существенное влияние на климатический режим стран Юго-Восточной Азии, включая Дальний Восток России. Здесь развиваются тропические циклоны разрушительной силы, приходящие с западной части Тихого океана или зарождающиеся в самом Южно-Китайском море. Указанный год выбран в связи с проведением в этот период крупномасштабной международной экспедиции Рыболовной Ассоциации стран Юго-Восточной Азии и Японии, данные которой представлены вьетнамскими коллегами. Весенний сезон использован как пример перехода от зимнего периода к летнему в силу своей малой изученности. Синоптические процессы в данном регионе значимо влияют на сезонный характер Вьетнамского течения. Зимой под воздействием северо-восточного муссона это течение направлено с севера на юг, вследствие чего формируется циклоническая циркуляция вод; летом при юго-западном муссоне течение направлено в обратную сторону, формируя антициклоническую циркуляцию. Расчеты выполнены для синоптической ситуации, которая характеризуется наличием тропического циклона в южной части Южно-Китайского моря. Результаты моделирования показали, что в указанный период здесь существуют два антициклонических и разделяющий их циклонический круговороты. Вследствие этого в пределах Вьетнамского течения образуются две зоны различной модификации вод: в его северной и южной частях водные массы переносятся с юга на север (летний режим), а в центральной части — с севера на юг (зимний режим). На этом основании сделан вывод о переходном характере выбранного временного интервала, когда сказывается влияние еще не ушедшего зимнего и уже наступающего летнего муссонов.

Проанализированы материалы масштабного эксперимента, включавшего постановку пяти автономных буйковых станций в северной части заливе Анива, расположенного на юге о. Сахалин. Четыре акустических доплеровских измерителя течений были установлены в прибрежной зоне в июне 2003 г. и подняты поздней осенью. Профилограф течений был размещен в глубоководной части бассейна в районе точки сброса грунтов, измерения производились в течение двух месяцев. В теплый период года, под действием характерных для него ветров Ю-ЮЗ румбов, в прибрежной зоне залива формируется циклоническая циркуляция. После перестройки поля ветра к зимнему муссону с характерными ветрами СЗ румба прибрежные течения меняют свое направление. В точке дампинга выявлены интенсивные антициклональные инерционные течения с амплитудой около 20 см/с и периодом около 16.6 ч (наблюдавшиеся трижды, в течение 3—5 сут), наиболее выраженные в промежуточном слое и слабее вблизи поверхности и дна. Во второй декаде июля эти течения, а также течения с периодом около 2 недель, возникли при прохождении над районом измерений атмосферного возмущения, с антициклональной завихренностью ветра. Специальные исследования донного грунта не выявили существенных изменений его характеристик в процессе дампинга.

В ходе экспедиционных работ летом 2012 г. в Белом море в юго-восточной части Горла и Западной и Восточной Соловецких Салмах были выполнены экспериментальные исследования короткопериодной изменчивости поля температуры, имеющей характерные свойства внутренних волн с временными масштабами менее часа. Для кусочно-постоянных и кусочно-экспоненциальных аппроксимаций распределения плотности с глубиной найдены аналитические решения краевой задачи и соответствующие дисперсионные зависимости для внутренних волн. Вычисление собственных функций численным и аналитическим методом произведено для трех моделей распределения плотности: экспоненциальной (линейной), двухслойной и трехслойной. Определены характеристики волн, а также их вертикальные структуры путем вычисления собственных функций для плотностных моделей и численного расчета собственных функций для произвольного распределения плотности. Наименьшее расхождение между численными и аналитическими оценками относится к Восточной Соловецкой Салме. Дисперсионные характеристики внутренних волн для района Горла, полученные аналитическим путем, сильно зависят от оценки частоты Вяйсяля—Брента. Установлено, что волнами, называемыми нехарактерными, охвачены приповерхностная толща вод в Горле и область в районе слоя скачка плотности в Западной Соловецкой Салме.

На основе численных методов динамики вязкой жидкости определены гидродинамические и гидроакустические характеристики машущего крыла как основного конструктивного элемента плавникового движителя. Для верификации расчетной модели и последующего анализа плавниковых движителей более сложных конструктивных схем проведено сопоставление численных результатов с соответствующими аналитическими решениями и экспериментальными данными. Гидродинамические характеристики определялись на основе численного решения уравнений Навье—Стокса, осредненных по Рейнольдсу, замкнутых k-ε Realizable моделью турбулентности. Для обеспечения вращения крыла в потоке использовался реализованный во многих расчетных комплексах механики жидкости и газа механизм «скользящих вычислительных сеток». Описан гибридный подход к построению математических моделей для определения шума плавникового движителя в дальнем поле с использованием уравнения Фокс Вильямса—Хоукингса. Верификация данного метода осуществлена на основе сопоставления вычислительных результатов с экспериментальными значениями уровней звукового давления при обтекании цилиндра потоком вязкого газа. Проведено сопоставление расчетных значений амплитуд пульсаций давления в дальнем поле при колебаниях крыла с аналитическими оценками, полученными в рамках модели воздействия на жидкость сосредоточенной пульсирующей силы как излучателя первого порядка. Предложенные вычислительные подходы могут применяться при проектировании перспективных пропульсивных систем, в основе которых используется машущее крыло.

Оптимальная частота играет важную роль при проектировании и применении гидроакустических средств различного назначения. Для простоты расчет оптимальной частоты для конкретного гидроакустических средства принято выполнять с использованием упрощенных формул, не учитывающих особенности распространения сигналов и шумов моря в конкретном районе Мирового океана, что приводит к определенным ошибкам в выборе оптимальной частоты. Целью работы является исследование оптимальной частоты шумопеленгования и гидролокации с учетом всех влияющих факторов, в том числе частотной зависимости аномалии распространения сигнала и вертикальной анизотропии шумов моря. Проведенное исследование показало, что в реальном океаническом волноводе оптимальные частоты всегда ниже рассчитанных без учета частотной зависимости аномалии распространения акустического сигнала. Причем величина этого расхождения в результатах расчета зависит от гидроакустических условий в районе. Наибольшее расхождение имеет место в условиях положительной рефракции, когда акустическая энергия распространяется путем отражения от поверхности моря. В этих условиях на величину оптимальной частоты существенное влияние оказывает волнение поверхности моря: чем волнение больше, тем оптимальная частота ниже. Наибольшее влияние аномалии распространения сигнала наблюдается на дистанциях 3—30 км. Это объясняется тем, что на меньших дистанциях гидроакустические условия слабо влияют на распространение сигнала, а на бóльших дистанциях основное влияние на оптимальную частоту оказывает пространственное затухание сигнала.

Задача определения характеристик морской среды по зафиксированным значениям излученных и принятых отраженных акустических сигналов от различных рассеивателей без непосредственного измерения самих характеристик корабельными погружающимися зондами является актуальной и востребованной. Оценка влияния вертикального распределения скорости звука от поверхности до дна в морском волноводе производится непосредственно перед использованием различной гидроакустической аппаратуры. Возможность использования информации, заложенной в принятом отраженном от цели акустическом сигнале, для получения характеристик о морской среде может значительно упростить характер эффективного использования судовой гидроакустической аппаратуры. В работе рассматриваются алгоритмы решения обратных задач восстановления вертикального распределения скорости звука при зондировании с судна акустических рассеивателей звука в водной среде естественного происхождения, относительно крупных одиночных или многочисленных мелких, находящихся в объеме, ограниченном характеристиками направленности судовых антенн, поверхностью моря и дном. Показано, что наиболее приемлемым для практического использования является алгоритм восстановления вертикального распределения скорости звука способом линеаризации при зондировании в водной среде с судна одиночных рассеивателей звука, имеющих размеры более одной длины волны излучаемого сигнала.