Представлены результаты исследования процесса взаимодействия погружающегося термика с окружающей его однородной водой. Анализ лабораторных течений в гидролотке позволил выделить основные черты и особенности смешения термика и окружающей воды, заключающихся в присутствии множества высокоградиентных слоев в поле плотности, сохраняющихся на всем этапе активного погружения термика. Выделена промежуточная стадия трансформации вод термика, суть которой заключается в адвективно-вращательном характере смешения различных по плотности вод. Детализация обнаруженных особенностей эволюции плотностной структуры течения выполнена при помощи расчетных течений на 2d-нелинейной модели динамики неоднородной по плотности жидкости. Особенности плотностной структуры выявлены с использованием значений локальных градиентов плотности для внутренних узлов расчетной сетки. Кроме обычно используемых вертикальных и горизонтальных градиентов были рассчитаны градиенты плотности вдоль и поперек линий тока. Количественные оценки повторяемости высокоградиентных слоев показали значительную изменчивость в поле плотности течения, возникающую в результате сочетания малой скорости погружения термика (~0,3 см/с) и вихревого, адвективно-вращательного характера смешения его воды с окружающей. Выполнен анализ потенциальной устойчивости выбранных локальных областей течения. Расчет значений чисел Рейнольдса (Re) и Ричардсона (Ri) позволил предполагать ламинарный характер течения за исключением двух небольших зон в тыловой части погружающегося термика. Показана роль бароклинного механизма порождения завихренности как фактора взаимопроникновения вод термика и окружающей воды в процессе адвективно-вихревого движения.

Одним из факторов проявления влияния ветровых волн на вертикальное распределение параметров в турбулентном приводном слое атмосферы является создаваемый волнами дополнительный поток импульса. В известных исследованиях, связанных с моделированием и анализом проявлений волнового потока импульса, волновая поверхность считается динамически шероховатой, так что эффектами молекулярной вязкости пренебрегается. В настоящей работе выполнена оценка проявления волновых потоков импульса при скоростях ветра, при которых волновая поверхность океана может считаться как динамически гладкая. Используются некоторые известные теоретические положения и экспериментальные результаты работ, связанных с изучением структуры потока над динамически гладкой поверхностью. Анализируется и устанавливается связь между безразмерной толщиной вязкого слоя и безразмерной шероховатостью гладкой поверхности. Формируются уравнения движения с учётом проявления трёх факторов: молекулярных, турбулентных и волновых потоков импульса. Описываются модели, основанные на данных уравнениях. Обсуждается выбор постоянных коэффициентов, которые задаются в расчетах с данной моделью. Приводятся отдельные результаты расчётов и анализ вертикальных профилей скорости ветра и зависимости коэффициента трения от скорости ветра при различных условиях ветрового волнения.

Исследованы траектории и средние скорости оседания и дрейфа частиц микропластика под воздействием поверхностных гравитационных волн и течения в жидкости конечной глубины. Эксперименты проводились в линейном ветроволновом канале, в котором создавались различные условия волнопродуктором и воздействием воздушного потока на поверхность воды. Использовались частицы различной формы (изометрические, плоские, сферические). В работе приводится краткое описание основанных на анализе размерностей подходов, применяемых при исследовании переноса микропластика в условиях поверхностного волнения. На основе этого дается характеристика режимов волнения и наборов экспериментальных частиц. Частицы имеют конечные скорости оседания в неподвижной жидкости в диапазоне 1,0–3,8 см/с. Значения конечных скоростей оседания в неподвижной жидкости получены экспериментально и могут представлять самостоятельный интерес. Получены и проанализированы траектории оседания 13-ти типов частиц в четырех режимах волнения. Средняя скорость оседания частиц в присутствии волн слабо отличается (по t-критерию Уэлча с условием p < 0,05) от конечной скорости оседания в неподвижной жидкости, что согласуется с другими работами. Результаты указывают на то, что средняя горизонтальная скорость (дрейфа) следует средней скорости течения. Присутствие ветра усиливает горизонтальный перенос из-за усиления дрейфового течения и резко увеличивает дисперсию частиц.

В настоящей работе представлена реализация численной конечно-объемной региональной модели FESOM–С для предвычисления баротропной приливной динамики в тихоокеанских водах, прилегающих к юго-востоку п-ва Камчатка. Динамика воспроизводится для отдельных гармоник полусуточного M2 и суточного K1 диапазона приливного спектра, а также для суммарного прилива из 12-ти составляющих. Результаты расчетов, полученные на детальной неструктурированной сетке, интерпретируются в рамках волнового подхода. Региональная модель выявила изменчивость гармонических постоянных приливных колебаний уровня и характеристик течений на шельфе и изрезанном каньонами континентальном склоне из-за топографического рассеивания приливных волн. Оценены максимальные течения и вихревые структуры, связанные с остаточной приливной циркуляцией на шельфе и континентальном склоне. Выполнены эксперименты по чувствительности численного решения к заданию условий на открытых границах, взятых из двух современных глобальных приливных моделей FES2014 и TPXO9. Решение в региональной модели слабо зависит от этого выбора и хорошо согласуется с имеющимися немногочисленными данными по приливам. Однако оказалось, что решения самих глобальных моделей значимо отличаются между собой в поле приливных течений. Дополнительно было сделано сравнение точности решений глобальных приливных моделей для региона, включающего Охотское море и тихоокеанские воды вдоль островов Курильской гряды и п-ва Камчатка. Это сравнение было выполнено для верифицированной базы гармонических постоянных приливного уровня из советских и британских таблиц приливов. Хотя в среднем по области ошибки расчета приливного уровня малы и близки к официально заявленным, в отдельных районах региона ошибки глобальных моделей были весьма значимы. Их географическая привязка зависит от конкретной модели и сравниваемой приливной гармоники. Это означает, что к использованию результатов глобальных приливных моделей на региональном масштабе следует относиться с осторожностью, а актуальность развития регионального моделирования приливной динамики сохраняется.

С использованием данных GLODAP v.2021 и реанализа Global Ocean Biogeochremistry Hidcast GOBH по параметру рН проведены численные оценки динамики подкисления вод Арктического региона (60–90° с.ш.) за период 1993– 2021 гг. и выявлены тенденции подкисления океана (ПО) в свете проекций климата Арктики до конца 2100 года. Будущие тенденции ПО были рассчитаны по моделям CMIP6 для четырех сценариев Shared Socioeconomic Pathways (SSP), в которых представлены разные уровни социально-экономического и сельскохозяйственного развития и эмиссии парниковых газов: SSP1–2.6, SSP2–4.5, SSP3–7.0 и SSP5–8.5.

Тенденции снижения рН, определенные по in situ данным GLODAP за период 1993–2019 гг. и по данным реанализа за 1993–2021 гг., составили, соответственно: –0,9% (от 8,18–8,11) и –0,7% (от 8,10–8,05). Таким образом, годовая скорость подкисления, оцененная по обоим источникам данных, составила –0,03%.

На основе метода перцентилей сравнены исторические сценарии pH моделей CMIP6 с данными реанализа, и на этой базе установлены четыре лучшие модели: MPI-ESM1–2-LR, NorESM2-MM, NorESM2-LM и CMCC-ESM2. Результаты прогнозирования указывают на то, что подкисление вод Арктики будет продолжаться до конца этого столетия. Наибольшие темпы снижения рН (–4,9% и –6,2%) соответствуют сценариям SSP3–7.0 и SSP5–8.5, предполагающих повышение средней глобальной температуры на 3,6 °C и 4,4 °C соответственно. Сопоставление полученных результатов с численными оценками динамики рН других авторов свидетельствует, что к концу текущего столетия скорость подкисления (т. е. снижения рН) в Арктике следует ожидать выше, чем в среднем по Мировому океану: разница между каждым из SSP сценариев оказалась равной –0,1.

Цель работы состояла в изучении свойств вертикальных профилей интенсивности флуоресценции пигментов фитопланктона (хлорофилла-a, фикоцианина, фикоэритрина и бета-каротина) с привлечением данных о видовом составе фитопланктона, полученных в 114 рейсе НИС «Профессор Водяницкий». Проведённый анализ ковариационных матриц профилей ИФ пигментов фитопланктона в верхнем 50-метровом слое Чёрного моря указывает, что с глубиной происходит изменение пигментного состава фитопланктона, что может быть связано со сменой его видового состава. В то же время, изменчивость профилей ИФ пигментов фитопланктона на уровне 80 % в верхнем 20-метровом слое описывается первым собственным вектором, что хорошо согласуется с прямыми наблюдениями видового состава фитопланктона, свидетельствующие о доминировании одного отдела фитопланктона в 20-метровом слое. Кроме того, имеют место региональные особенности, в частности, средние значения ИФ пигментов фитопланктона в Азовском море существенно выше, чем в Чёрном море, что связано с более высокой концентрацией фитопланктона в Азовском море.

Представлены результаты океанографических исследований в прикромочной (арктической) фронтальной зоне Баренцева моря у границы ледового покрова, выполнявшихся с борта НИС «Дальние Зеленцы» с 27 апреля по 6 мая 2023 г. Рассматривается положение фронтальной зоны, зафиксированной по данным контактных наблюдений на гидрологических меридиональных разрезах вдоль 33°30′, 40°, 45° и 50° в.д. Разрезы выполнялись от полей мелкобитого однолетнего льда на юг, в сторону открытой акватории Баренцева моря. На всех разрезах были обнаружены высокоградиентные зоны, выраженные в поле температуры и солености, на разном расстоянии от кромки ледового поля. Было установлено, что в период исследования фронтальная зона находилась на расстоянии от 25 до 180 км от кромки ледовых полей, градиенты температуры варьировали от 0,02 до 0,07 °C/км, солености — от 0,002 до 0,08 епс/км, ширина фронтальной зоны не превышала 28 км. В области границы фронтальной зоны наблюдались максимальные значения хлорофилла-а и растворенного кислорода.

В статье приводится решение задачи о фазовом переходе гидрат метана — метан-газ+лед в пористых гидратсодержащих осадках при отрицательной по Цельсию температуре в среде. Численное решение полученной системы дифференциальных уравнений пьезои теплопроводности позволяет эффективно моделировать изменение давления и температуры во времени и пространстве в среде любой размерности при ее нагреве или декомпрессии. При этом гидратсодержащая среда не подразделяется на области с разными фазовыми состояниями гидрата метана, а рассматривается как единая с характеризующими ее физическими параметрами, изменяющимися по величине в процессе фазового превращения гидратов. На примере решения задачи о термобарическом режиме сферической каверны в массиве газонепроницаемого подземного льда, заполненной гидратом, льдом и свободным метаном-газом, показано, что даже при значительном повышении температуры на поверхности сферы разложение гидрата происходит в крайне тонкой оболочке непосредственно между этой поверхностью и смещенной внутрь сферы фазовой границей. Со временем условия стабильности гидрата устанавливаются заново, но уже при бо́льших давлении газа и температуре среды. Это явление сильно ограниченного разложения гидрата в замкнутом газоизолированном пространстве, тем не менее приводящего к повышению в нем давления, является, по-видимому, основным процессом, обеспечивающим «самоконсервацию» гидратов метана.

Выполнена лидарная съемка западной части Карского моря. Съемка проводилась в сентябре 2022 г. Использован судовой радиометрический (профилирующий) лидар ПЛД-1. Оптический блок лидара располагался на 8-й палубе НИС «Академик Мстислав Келдыш» на высоте 15 м над поверхностью воды. Лидарное зондирование проводилось на станциях и на ходу судна. Маршрут судна проходил через акватории, характеризующиеся широким диапазоном изменений гидрооптических характеристик. Лидарные измерения сопровождались комплексом сопутствующих измерений гидрооптических и гидрологических характеристик. Сопутствующие измерения выполнялись на станциях с использованием погружаемых приборов, а также на ходу судна с помощью проточного измерительного комплекса. Однородность вертикального распределения гидрооптических характеристик на ходу судна в верхнем десятиметровом слое контролировалась дистанционным методом по лидарным данным. Продемонстрировано хорошее согласие пространственных распределений параметров лидарных эхо-сигналов, гидрооптических и гидрологических характеристик (совпадение пространственных положений различных особенностей распределения, локальных максимумов, минимумов и фронтальных зон). Получен большой объем данных измерений, позволяющих в дальнейшем провести их статистическую обработку с целью нахождения связей между параметрами лидарных эхо-сигналов и гидрооптическими характеристиками, зарегистрированными контактными методами.

Дано описание основных оптических характеристик фитопланктона и окрашенного растворённого органического вещества. Обоснована необходимость одновременной регистрации флюоресценции пигментов фитопланктона и окрашенного растворённого органического вещества в морской воде in situ. Рассмотрены коммерческие приборы регистрации, осуществляющие регистрацию сигналов интенсивности флюоресценции фитопланктона in situ. В данной работе представлен разработанный экспериментальный зондирующий автономный многоканальный измеритель флюоресценции и рассеяния света в морской воде (ФР‑1). В работе представлена функциональная схема разработанного измерителя, дано описание его основных узлов и принципов его работы. Разработанный измеритель позволяет квазиодновременно регистрировать большой набор параметров: спектры возбуждения флюоресценции фитопланктона, интенсивности флюоресценции пигментов фитопланктона (хлорофилл-а, фикоэритрина, фикоцианина, β-каротина), а также интенсивность флюоресценции окрашенного растворённого органического вещества и спектры показателя рассеяния света под углом 90°. Регистрация всех указанных параметров осуществляется из одного измерительного объёма, где в процессе зондирования в каждый конкретный момент времени находится одна и та же композиция взвешенного вещества. Представлены результаты апробации разработанного измерителя и предложено направление дальнейших исследований с его использованием.