Цель работы состоит в изучении взаимодействия поверхностных полусуточных приливов в системе Баренцева и Карского морей и области его влияния. Для достижения этой цели используется трехмерная конечно-элементная гидростатическая модель QUODDY-4. С ее помощью выполнены два численных эксперимента. В первом из них считается, что приливы в Баренцевом и Карском морях свободно взаимодействуют друг с другом, во втором — что взаимодействия приливов в этих морях нет (на открытой границе между ними ставится непроницаемая твердая стенка, предотвращающая горизонтальный волновой перенос баротропной приливной энергии от одного моря к другому). Установлено, что взаимодействие приливов не приводит к качественной перестройке их пространственной структуры, хотя количественные изменения последней проявляются достаточно заметно. Область взаимодействия приливов охватывает только северо-восточную часть Баренцева моря, тогда как за ее пределами усредненная (за приливный цикл) средняя квадратическая абсолютная векторная разность приливных колебаний уровня, полученных с учетом и без учета взаимодействия приливов, почти всюду меньше соответствующей погрешности предвычисления приливов, т.е. она находится в шуме модели.

Трехмерная математическая экосистемная модель объединена с циркуляционной и ледовой моделями Баренцева моря. Экосистемная модель описывает взаимодействие фитопланктона, зоопланктона, растворенного неорганического азота, суммарного неорганического углерода, щелочности, органических и неорганических частей детрита. В работе приводятся результаты расчетов концентрации хлорофилла-а в период максимального весеннего цветения фитопланктона в Баренцевом море, а также результаты расчетов потока CO2 между атмосферой и морем при различных условиях. Показано соответствие между зонами интенсивного роста фитопланктона в период цветения и положением Полярного фронта. Выполнена оценка интенсивности обмена СО2 между океаном и атмосферой при наличии и отсутствии биологического стока СО2. Для случая без учета океанического биологического стока углекислого газа получено, что максимальные значения потока CO2 из атмосферы в океан наблюдаются непосредственно в районах кромки льда. Для случая учета влияния морской экосистемы на обмен СО₂ между океаном и атмосферой показано соответствие зон максимальных значений потока углекислого газа из атмосферы в океан и зон повышенных значений первичной продукции. Основываясь на полученных результатах, сделан вывод, что пространственная изменчивость потока углекислого газа между океаном и атмосферой обусловлена пространственной изменчивостью первичной продукции гораздо в большей степени, чем изменчивостью поверхностной температуры воды.

В работе на основе данных учащенных измерений скоростей течения, выполненных в проливных зонах Белого моря, произведен расчет коэффициентов горизонтального турбулентной вязкости и их изменчивость с глубиной в зависимости от периода осреднения скоростей течения. Для устранения упорядоченных движений в поле скоростей применялась методика скользящего осреднения, а выделение локальных эффектов производилось на основе вейвлет-анализа. Полученные результаты указали на возможность выделения в Белом море интервалов временных масштабов притока энергии от упорядоченных энергосодержащих движений (колебания с приливными частотами M2, M4 и M6, механизм регулярной перестройки течений, придонное трение) и нестационарных внешних источников (бароклинные течения, дезинтеграция внутреннего прилива, короткопериодные внутренние волны). Установлено, что анизотропия возрастает с увеличением периода осреднения. При определенных масштабах сглаживания скоростей течения, преимущественно для центральных областей потока, поле пульсаций горизонтального вектора скорости изотропно. С учетом исключения влияния внешних источников энергии на структуру потока и поверхностных ветро-волновых процессов порядок значений коэффициентов турбулентной вязкости вдоль течения составил 102—105 см2⁄с, а в направлении, нормальном к потоку, коэффициент обмена в 1—3 раза меньше.

5 февраля 2017 года исполнилось 125 лет со дня рождения Владимира Николаевича Тюлина

Фундаментальной особенностью гидроакустического поля является сложная зависимость закона распространения сигнала от текущих гидроакустических условий в районе работы, поэтому алгоритмы решения большинства практических задач гидроакустики, которые, как правило, являются обратными задачами, должны учитывать текущие гидроакустические условия, т. е. должны быть согласованными со средой распространения гидроакустических сигналов и помех. В зарубежной литературе по гидроакустике под алгоритмами, согласованными со средой, понимается весьма узкий класс алгоритмов определения координат источника на основе фокусировки вертикально развитой антенны в конкретную точку пространства. Тем не менее, этот класс алгоритмов прочно закрепил за собой название Matched Field Processing, семантически подразумевающее существенно более широкий класс алгоритмов. Целью работы является обзор наиболее известных практических приложений гидроакустики, которые базируются на использовании алгоритмов, согласованных со средой. Приводится краткое описание алгоритмов, лежащих в основе приложений. Показано, что эти алгоритмы объединяет то, что на их вход, кроме параметров входных сигналов, измеренных на выходе приёмной гидроакустической антенны, поступает модель передаточной характеристики канала распространения сигнала, сформированная с использованием параметров текущих гидроакустических условий, измеренных с применением специальных технических средств (глубина моря, вертикальное распределение скорости звука, волнение поверхности, толщина ледового покрова) либо считанных с цифровых морских карт (рельеф дна), либо загруженных из баз гидрологических данных (коэффициенты затухания, отражения, рассеяния).

Задача определения гидрофизических характеристик морской среды по зафиксированным значениям известных излученных и принятых отражённых акустических сигналов от естественных рассеивателей без непосредственного измерения самих характеристик корабельными погружающимися зондами является в настоящее время актуальной. Оценка влияния вертикального распределения скорости звука от поверхности до дна в морском волноводе производится непосредственно перед использованием различной корабельной гидроакустической аппаратуры. Возможность использования информации о гидрофизических характеристиках волновода распространения гидроакустических сигналов при обнаружении подводной цели может значительно повысить эффективность использования судовой гидроакустической аппаратуры. Рассматривается алгоритм решения обратной задачи восстановления вертикального распределения скорости звука при зондировании с судна акустических рассеивателей звука в водной среде естественного происхождения, находящихся в объёме, ограниченном характеристиками направленности судовых антенн, поверхностью моря и дном. Скорость звука на различных горизонтах определяется разностью времён распространения излученных акустических сигналов, ее значения находят по разнице фаз принятых сигналов с различными частотами. Проведенные морские испытания разработанной экспериментальной аппаратуры позволили сделать вывод о возможности построения вертикального распределения скорости звука с судна при скорости его движения до пяти узлов.

Проведено исследование особенностей формирования лидарных изображений нелинейных внутренних волн в условиях, приближенных к реальным. Выполнен анализ зависимости структуры изображения внутренних волн от характера стратификации показателя ослабления света (приповерхностный и придонный мутные слои, линейная стратификация, тонкая структура показателя ослабления). Показано, что в прибрежных районах Баренцева моря имеются условия для получения контрастных изображений нелинейных внутренних волн. Относительные изменения интенсивности эхо-сигнала, возникающие под влиянием внутренней волны, могут достигать десяти децибел. Максимальное изменение эхо-сигнала наблюдается при наличии слоя мутности в районе пикноклина, при этом в лидарном изображении хорошо отображаются вертикальные перемещения слоя мутности под влиянием внутренней волны. При существенном различии прозрачности воды над пикноклином и под ним формируется теневое изображение внутренней волны, знак контраста которого зависит от полярности солитона и того, какой из слоев верхний или нижний является более мутным. В жидкости с линейной стратификацией показателя ослабления пространственные вариации мощности эхо-сигнала почти линейно воспроизводят поле вертикальных смещений жидкости во внутренней волне. Полученные результаты могут быть использованы для решения задач дистанционной диагностики внутренних волн.

Рассмотрено применение современной модели магнитного поля Земли для обеспечения автономной корреляционно-экстремальной навигации в Мировом океане. Проведена количественная оценка информативности и качества модели магнитного поля Земли с целью получения представления о его навигационной информативности и возможностей применения для автономной навигации в океанах. Рассчитаны показатели информативности модуля вектора магнитного поля Земли, в качестве которых использованы статистические характеристики его аномалий на контрольном интервале в скользящем режиме. Представлены результаты оценки навигационной информативности модуля вектора магнитного поля Земли по данным модели Санкт-Петербургского филиала Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн эпохи 2015 г. на примере экспериментальных акваторий Атлантического океана. На основе проведенного исследования показано, что более высокой информативностью обладает совокупная навигационная информативность магнитного поля Земли в виде дисперсии, интервала корреляции и градиентного индекса. Для повышения насыщенности навигационными ориентирами магнитного поля Земли с целью определения текущего местоположения предлагается районирование Мирового океана в зависимости от специфики зон спрединга, что обеспечит значимость параметров навигационной информативности магнитного поля для автономной корреляционно-экстремальной навигации в океанических бассейнах.