ГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ И БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОЛЯ И ПРОЦЕССЫ
На основе трехмерной эко-гидродинамической модели воспроизведены физические и биогеохимические характеристики океана в районе Центрально-111 ёуы3уквосточной Атлантики, включающем область Канарского апвеллинга, для периода 1958-2006 гг. С помощью модели были выявлены две особенности в распределении характеристик экосистемы: существование области пониженных значений поверхностной концентрации хлорофилла «а» и интегральной первичной продукции в прибрежной зоне, а также наличие подповерхностного максимума в вертикальном распределении концентрации хлорофилла «а», расположенного глубже границы, доступной для дистанционного зондирования.
Излагаются основные этапы в подготовке и проведении экспедиции, а также полученные результаты в ходе камеральной обработки на борту ледокола и на берегу. Показано, что впервые в мире в данной части Северного Ледовитого океана пробурены коренные породы палеозойского возраста отечественным буровым станком донного базирования, а также выполнены глубинные сейсмические исследования с помощью донных станций на широтах более 77°с.ш. (оба типа оборудования были произведены в ОАО «Севморгео»). Впервые в России для обнаружения эскарпов дне были использованы научно-исследовательские подводные лодки ВМФ.
На основе трехмерной σ-модели циркуляции океана, разработанной в Институте вычислительной математики РАН, получены оценки влияния изменений в циркуляции на распространение пассивных гидробионтов (икры и личинок основных промысловых рыб) в районе Канарского апвеллинга. Согласно расчетам, весной 1995 г. в верхнем 75-метровом слое океана в этом районе концентрация икры и личинок рыб только за счет усиленной циркуляции была заметно выше, чем в тот же период 1997 г. В свою очередь, интенсификация циркуляции, включая апвеллинг, в 1995 г. вызвана более сильными ветрами.
Трехмерная гидродинамическая модель Невской губы и восточной части Финского залива использована для воспроизведения штормовых нагонов в Невской губе в ноябре-декабре 2011 г., когда для предотвращения наводнения в Санкт-Петербурге потребовалось закрытие створов Комплекса защитных сооружений. Сравнение результатов расчетов с данными измерения уровня воды на гидрометеорологических станциях «Кронштадт» и «Горный институт» и скорости течений на автоматической донной станции у маяка «Толбухин» показало, что модель адекватно работает в экстремальных гидрометеорологических условиях.
Трехмерная модель Невской губы, описывающая процессы взмучивания донных и переноса взвешенных осадков, дополнена включением в нее переменной скорости гравитационного опускания взвешенных частиц и новой методики расчета суммарного придонного напряжения за счет течений и ветровых волн. При расчете критического придонного напряжения учитываются эффекты когезии. Ветровое волнение рассчитывается по модели SWAN. Наилучшее соответствие между спутниковыми и модельными данными о концентрации взвешенных частиц достигается при задании коэффициента поправки на когезию донных иловых осадков, равного 1.5, а также нулевого и 10 %- ного содержания глины соответственно в песчаных и иловых осадках.
На основе разработанной трехмерной гидродинамической модели циркуляции воды и эволюции ледяного покрова получены оценки влияния сбросов теплых вод работающего и строящегося энергоблоков Белоярской АЭС на гидротермический режим Белоярского водохранилища. Эффект сброса теплых вод сильнее всего проявляется в окрестности выходов сбросных каналов энергоблоков, где в зимний период образуются полыньи. Рост температуры (до 8°С) в зимний период вблизи водовыпусков при совместной эксплуатации обоих энергоблоков в будущем может неблагоприятно сказаться на функционировании водной экосистемы.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ГИДРОФИЗИКА
В тестовом режиме в оперативную систему Финского залива GULFOOS встроен модуль трехмерной ассимиляции данных по температуре и солености воды. Для этого была адаптирована трехмерная вариационная ассимиляционная схема (3D-VAR). Тестирование адаптированной системы проводилось с использованием данных зондирования по температуре и солености, полученных во время летней океанографической съемки в 2011 г. в восточной части Финского залива. Выполнена оценка качества ассимилированных гидрофизических полей на независимых данных.
ИСТОРИЯ НАУКИ И ТЕХНИКИ В ОБЛАСТИ ГИДРОФИЗИКИ
Гидрофизика в работах академика А.Н.Крылова (к 150-летию со дня рождения) Статья посвящена 150-летнему юбилею со дня рождения выдающегося российского ученого академика А.Н.Крылова. В работе дан обзор его работ, оказавших влияние на развитие гидрофизики.
ISSN 2782-5221 (Online)