ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ГИДРОФИЗИКИ
В работе излагаются результаты численных экспериментов с трехмерной негидростатической моделью вода–воздух с использованием метода крупных вихрей (Large Eddy Simulation – LES) для осреднения полной системы уравнений Навье–Стокса и метода конечного объема жидкости (Volume of Fluid – VOF) для описания поверхности раздела и взаимодействия вода–воздух. Результаты численного эксперимента по обтеканию подводного препятствия сопоставлены с данными лабораторного эксперимента. Приведены предварительные результаты эксперимента по генерации внутренней волны поверхностной и их дальнейшему взаимодействию.
Выдвигается гипотеза о том, что в океане доминируют не поступательные, а стояче-поступательные градиентно-вихревые волны типа волн Россби. Эти волны выделяются при анализе спутниковых альтиметрических карт в виде системы узловых линий, где уровень океана не меняется, а фаза колебаний уровня скачкообразно меняется на противоположную. Узловые линии образуют систему ячеек, поступательные волны типа волн Россби распространяются между узлами этих ячеек. По массиву альтиметрических измерений для северо-западной части Тихого океана за 1992–2009 гг. получены оценки параметров исследуемых волн: длина, период, фазовая скорость волн, распространяющихся между узлами, а также расстояние между последними.
ГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ И БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОЛЯ И ПРОЦЕССЫ
Существующие модели воспроизводят противоречивую картину приливов в районе архипелагов Земля Франца-Иосифа (ЗФИ) и Шпицберген. Для ее уточнения мы воспользовались трехмерной конечно-элементной гидростатической моделью QUODDY-4. Интересующий нас район изучался не изолированно, а как элемент приливной динамики Баренцева моря. Показано, что в этом районе нет никаких других амфидромий, кроме вырожденной амфидромии с центром на о.Зап.Шпицберген. Еще две специфические для данного района особенности: наличие локального антициклонального круговорота баротропной приливной энергии вокруг арх.Шпицберген и преобладание (примерно на порядок величины) значений этого приливного круговорота в районе арх.Шпицберген по сравнению с приведенными значениями в районе арх.ЗФИ.
Обсуждается межгодовая изменчивость теплосодержания Мирового океана (ТМО) с середины XX столетия по настоящее время с использованием данных разных авторов. Средний тренд ТМО составляет 0.22·1022 Дж/год и описывает 75 % дисперсии исходного ряда. С помощью вейвлет-разложения на всем рассматриваемом временнóм интервале было выявлено мощное колебание с периодом 23 года. По данным реанализа и спутников о поверхностной температуре океана построены статистические модели, с высокой точностью описывающие изменения ТМО. Показано, что начиная с 2003 г. отмечается определенная стабилизация в колебаниях ТМО.
В работе сделана попытка исследования многолетней изменчивости среднего уровня моря и ряда гидрометеорологических характеристик в восточной части Финского залива Балтийского моря. В качестве исходных данных были использованы временные серии наблюдений за период с 1958 по 2009 г., проведенные на морских гидрометеорологических станциях. Результаты анализа наблюдений показали, что температура воздуха в зимний период увеличилась на 2.80С, в то время как летняя температура возросла на 1.20С. Температура поверхности воды за последние 20 лет повысилась на 1.60С, а продолжительность покрытия льдом в восточной части Финского залива уменьшилась на 15 сут. При этом рост уровня моря за 50 лет составил 5 мм. Наибольшие аномалии параметров были зафиксированы в период 1991-2005 гг.
Выполненные натурные исследования волновых процессов в прибрежной зоне вблизи пос. Взморье (о. Сахалин) позволили получить цифровую запись экстремального ветро-вогосгона редкой повторяемости, наблюдавшегося при прохождении циклона над се-верной частью острова. Проведен анализ метеорологических условий возникновения сгонной волны и ее спектральных характеристик. Рассмотрена динамика ветрового волнения и зыби. Установлено, что при сгоне наблюдается существенное уменьшение амплитуд волнения, вплоть до окончания сгона, после чего заметен даже некоторый подъем.
ГИДРОАКУСТИКА
В настоящей статье рассматриваются особенности разрешения слабых сигналов алгоритмами с учетом совокупности факторов, возникающих при их конкретной реализации: размеров и параметров антенн; интервала временного спектрального анализа; применения фокусирующих матриц для коррекции выборок на различных частотах; необходимого объема выборки для адаптации; технологических разбросов параметров приемных трактов; параметров и вида используемых алгоритмов, включая классические адаптивные алгоритмы (MUSIC, Джонсона) и нормированные модификации собственноструктурных и проекционных алгоритмов.
В статье проведен анализ помеховой ситуации при наличии в сильных мешающих сигналах существенной рассеянной компоненты. Оценивается порядок величин интервала частотной корреляции флюктуаций в морских условиях. Проводятся имитационные исследования пеленгационных рельефов адаптивных алгоритмов (классических и на основе ортогонального проектора с нормированием сильных сигналов) с целью выделения слабых сигналов, маскируемых сигналами сильных локальных источников, при наличии в их составе рассеянной компоненты. Исследуется влияние как физических параметров акустического поля (интервал частотной корреляции флюктуаций), так и параметров приемных трактов.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ГИДРОФИЗИКА
Предложено два варианта новой модификации гидростатического метода измерения плотности морской воды в натурных условиях. Первый вариант основан на совместной обработке сигналов трех дифференциальных датчиков давления, входы которых расположены на трех, в общем случае неортогональных, осях, второй – на совместной обработке сигналов четырех жестко связанных недифференциальных датчиков давления. В обоих вариантах выходной сигнал системы датчиков давления после совместной обработки нечувствителен к наклону системы в исследуемой морской среде, что повышает точность определения плотности воды в реальных условиях.
ISSN 2782-5221 (Online)