Известная и неоднократно упоминаемая в публикациях модель одномерного пограничного слоя атмосферы над волнами была дополнена уравнениями диффузии тепла и влаги, формулами для расчета потока тепла и испарения на границе вязкого подслоя. В модель были введены функции устойчивости для расчета скорости диссипации и коэффициентов турбулентной вязкости и диффузии, а также формулы для расчета волновых потоков тепла и влаги. Описывается численная схема модели, входные параметры, используемый волновой спектр, применяемое вертикальное и спектральное разрешение. Проведена серия экспериментов стратифицированного волнового пограничного слоя, в которых менялись: степень развития волнового поля, метеорологические характеристики (скорость ветра, потенциальная температура, влажность) на верхней границе волнового пограничного слоя. Рассчитанные по полученным результатам коэффициенты сопротивления, тепло- и влагообмена сравниваются с подобными коэффициентами, полученными с использованием широко используемой процедуры расчета турбулентных потоков COARE. Показано, что при небольших и умеренных скоростях ветра существенное влияние на тепло- и влагообмен в волновом пограничном слое оказывает стратификация. Степень развития волнового поля оказывает влияние на обмен импульсом при больших скоростях. Полученные результаты могут быть использованы для построения новых методов расчета потоков на поверхности океана или уточнения уже существующих алгоритмов.

Представлен метод расчета турбулентных напряжений, основанный на использовании пары трехлучевых акустических допплеровских профилографов скорости, c одной или двумя точками пересечения лучей. Для апробации метода был спланирован и проведен специальный натурный эксперимент по измерению температуры воды, уровня подледной облученности и компонент скорости в конвективно-перемешанном слое покрытого льдом небольшого бореального озера. Полученные данные позволяют рассчитать не только интенсивности пульсаций вдоль трех ортогональных осей, но и недиагональные компоненты тензора Рейнольдса. С использованием условия однородности средней скорости по горизонтали получены количественные результаты, описывающие энергетику процессов в период весенней подледной конвекции: рассчитана анизотропия турбулентных пульсаций, изучена корреляция энергии турбулентности с интенсивностью накачки (через поток плавучести). Приведен качественный анализ параметров и динамики энергосодержащих структур, развивающихся в конвективном слое небольших покрытых льдом озер весной.

На основе временных пространственных распределений температуры поверхности воды Ладожского озера и температуры приводного воздуха в период существования весенней фронтальной зоны (термобара) установлены климатические количественные соотношения между температурами воды, воздуха, площадями стратифицированной (T_пов > 4 °C) и изотермической области (T_пов < 4 °C) в Ладожском озере. Эти эмпирические регрессионные модели указывают на устойчивое соотношение между выбранными параметрами и позволяют использовать их при анализе климатических вариаций. Определены климатические величины (нормы) температуры поверхности воды и приводного воздуха и даты их возникновения в период существования весенней термической зоны на Ладожского озера, относительно которых следует оценивать отклонения.
Минимальная температура поверхности воды в глубоководной части Ладожского озера в период возникновения термической фронтальной зоны является своеобразным индикатором («памятью») зимнего состояния озера и значением, с которого начинается прогрев после таянья льда и которое во многом определяет дату исчезновения фронта. Аппроксимация временного хода минимальной температуры поверхности воды в глубоководной зоне озера позволяет оценить дату возникновения первоначальной стратификации всего Ладожского озера. Межгодовые вариации даты исчезновения на поверхности воды 4 °C изотермы изменяются от одной до четырех недель, это связано с различиями год от года минимальной температуры поверхности озера в глубоководной части озера, определяемой зимними условиями, ветровой ситуацией, облачностью и, следовательно, интенсивностью прихода тепла в Ладожское озеро. Скорость увеличения температуры поверхности воды стратифицированной зоны значительно больше скорости нагревания изотермической области.

Представлена модель массопереноса в Куйбышевском водохранилище, разработанная на основе системы уравнений «мелкой воды», модели конвективно-диффузионного переноса растворенного вещества, а также аналитических формул для расчета общего расхода наносов и мутности воды. Модель была использована для оценки геоэкологического состояния Куйбышевского водохранилища в части качества воды. Оценка параметров модели выполнена с применением данных натурных изменений в пунктах мониторинга. Проведена серия имитационных расчетов течений в акватории водохранилища, распространения шлейфов вод притоков и переноса взвешенных частиц при различных гидрометеорологических ситуациях в условиях средней водности. Показано, что скорости и траектории распространения речных водных масс зависят как от наличия ветровой циркуляции течений, так и от режима стока в акватории. Формирование пространственной конфигурации шлейфов речных вод в плёсовых районах водохранилища определяется скоростью и направленностью циркуляционных ветровых течений. Значения удельного расхода наносов в водохранилище при сильных ветрах меняются на порядок. В результате решения поставленной задачи продемонстрированы возможности представленной модели и дана оценка распространения растворенной примеси (возможно загрязненной), а также транспорта и переотложения речных наносов в различных точках акватории при различных гидрометеорологических условиях.

Задача о возбуждении волн на поверхности воды от неподвижного осциллирующего подводного источника рассматривается в связи с проблемой дистанционного обнаружения таких источников. Показано, что затухание импульса низкочастотного источника с глубиной может в значительной степени компенсироваться усилением параметрически возбуждаемой поверхностной волны гравитационно-капиллярного (ГК) диапазона, причём ширина области возбуждения возрастает при увеличении амплитуды вибрационной мембраны. Согласно имеющейся модели, учёт вязкости приводит к оценке порога возбуждения порядка ξ₀ ~ 10^–2см по амплитуде поверхностной (возбуждающей) волны, и этот порог максимален в центре ГК области, при длине возбуждаемой ГК волны L₀ = 1.74 см. Сама же область возбуждения перемещается по спектру в соответствии с частотой вибратора, и наиболее эффективен случай удвоенной частоты вибратора по отношению к частоте возбуждаемой волны F₀ = 13.5 Гц. Полученные модельные результаты важны для задач, связанных с радиолокацией морской поверхности. Для их проверки создана лабораторная экспериментальная установка и проведены измерения рассеяния электромагнитных волн сантиметрового диапазона от области кольцевых бегущих волн, возбуждаемых вокруг пятна над вибрирующей мембраной, где возникают стоячие волны («рябь Фарадея»). Осциллограммы и спектры на выходе фазового детектора радара, работающего в режиме диффузно-резонансного (брэгговского) рассеяния, были получены и сравнивались для двух типов вибраторов — приповерхностного и донного, и эти исследования будут продолжены. Продемонстрированы перспективы использования изучаемого эффекта для обнаружения источников низкочастотных волн сейсмического происхождения и их радиолокационного мониторинга.

Рассмотрены физико-математические принципы формирования голограммы в океанической среде на фоне интенсивных внутренних волн, вызывающих взаимодействие мод. В основе представленного исследования лежит анализ частотно-временной интерференционной картины (интерферограммы), формируемой широкополосным источником звука и ее двумерное фурье-преобразование (голограмма). В работе получена связь структуры интерферограммы и голограммы с характеристиками невозмущенного и рассеянного полей. Спектральная плотность голограммы концентрируется в двух непересекающихся областях, соответствующих рассеянному и невозмущенному полям. Фильтрация этих областей дает возможность передавать неискаженную информацию через неоднородную океаническую среду. Представлены и проанализированы результаты численного моделирования интерферограмм и голограмм в присутствии интенсивных внутренних волн. Оценена относительная ошибка восстановления интерферограммы невозмущенного поля. Предложен подход адаптации полученных результатов к задаче передачи неискаженной информации на фоне океанических неоднородностей.

Акустическое загрязнение является опасной антропогенной нагрузкой на экосистемы Мирового океана. В настоящее время гидроакустические излучатели широко используются для решения разнообразных научных и прикладных задач, уже не ограничиваясь традиционными задачами дальней звукоподводной связи, телеуправления, освещения подводной обстановки, акустической термометрии океанского климата, мониторинга подводных объектов, геолого-, сейсмо- и рыбопромысловой разведки. Во многих из перечисленных приложений, в частности в задачах обеспечения дальней звукоподводной связи, а также при проведении геолого- и сейсморазведки, необходимы мощные источники низкочастотных гидроакустических полей. Создаваемое такими гидроакустическими излучателями звуковое давление достигает нескольких тысяч, а в некоторых случаях — десятков тысяч Па (приведённых к 1 м). Воздействие звуковых полей такой интенсивности на гидробионтов практически не изучено. Основной проблемой подобных исследований является сложность регистрации результатов воздействия мощных акустических полей на морские экосистемы. Настоящая работа посвящена разработке методики проведения исследований влияния мощных низкочастотных звуковых полей на светящиеся планктонные морские организмы. Методика основана на определении параметров биолюминесценции, являющейся одним из важнейших индикаторов функционального состояния гидробионтов.

Настоящая работа посвящена разработке и применению системы измерения полей скорости течения методом Particle Image Velocimetry (PIV) (Анемометрии по Изображениям Частиц) в исследованиях турбулентного пограничного слоя в модернизированном гидродинамическом лотке Атлантического отделения Института океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук. Работы проводились в рамках подготовки лабораторной установки к экспериментам по взмучиванию частиц микропластика со дна, покрытого естественным донным осадком. Эксперименты выполнялись при трех типах покрытия дна: крупный песок (1–1.5 мм), зёрна янтаря (3–4 мм), галька (1–2 см). Разработанная система PIV-измерений базируется на использовании цифровой камеры средней производительности и непрерывной лазерной подсветки. Эксперименты выполнялись в широком диапазоне скоростей потока (до 2 м/с), задаваемых частотой вращения насоса и положением регулирующей заслонки. Выполнены измерения профилей средней скорости, по наклону логарифмической части которых вычислялась динамическая скорость, которая, вместе с масштабом шероховатости дна, является одной из основных характеристик при исследовании процессов седиментации/ взмучивания. Динамические скорости для песка и янтаря оказались близкими друг к другу, и значительно меньше, чем для гальки. Масштаб шероховатости для гальки, как и ожидалось, оказался максимальным. Янтарь в экспериментах не только моделировал дно промежуточной шероховатости, но также, из-за своей относительно малой плотности (1.07 г/см3), позволил наблюдать начало движения частиц при небольших скоростях потока — меньших, чем необходимо для начала движения песка. Сравнение результатов наблюдений с известными данными А. Шильдса о пороге взмучивания янтаря показывают их хорошее согласие. Одним из основных преимуществ PIV-измерений в последующих экспериментах по исследованию динамики МП, можно считать возможность практически мгновенного измерения характеристик течения в пограничном слое с одновременным отслеживанием динамики добавленных на поверхность дна частиц МП.

При проведении подводных хозяйственных работ (геологоразведка, рыболовство, экологический контроль трубопровода «Северный поток») в Балтийском море возникает специфическая проблема, связанная с наличием на дне Борнхольмской котловины массового скопления трофейных химических боеприпасов, затопленных после Второй мировой войны.
Институтом океанологии им. П.П. Ширшова РАН периодически проводятся экспедиции по обследованию подводных потенциально опасных объектов с использованием судовых геофизических и геохимических средств. В статье проанализированы особенности проведения подводных хозяйственных работ в ряде акваторий Балтийского моря, связанных с наличием затопленных химических боеприпасов. Приведены теоретические аспекты поиска подводных потенциально опасных объектов в мелководных акваториях.
В процессе поисковых работ выяснилась возможность классификации подводных потенциально опасных объектов по их магнитограммам. Анализ магнитограмм обнаруженного подводного объекта позволяет классифицировать его как «совокупность химических боеприпасов» или как «затонувшее судно». Разработаны практические рекомендации по комплексному использованию гидроакустических и магнитометрических средств обнаружения химбоеприпасов с учетом специфики рельефа дна и характеристик грунта.
Согласно концепции экологического мониторинга, места затопления кораблей и судов, а также захоронения боевых отравляющих веществ — химических боеприпасов, рассматриваются как зоны особо опасных природно-техногенных комплексов на дне Балтийского моря.