При моделировании процессов в океане неизбежно встает вопрос об описании турбулентного обмена. На сегодняшний день существует множество способов задания параметризации турбулентности в верхнем слое океана. Рассматриваются наиболее распространенные и утвердившие методы замыкания уравнений гидродинамики через введение кинетической энергии турбулентности и турбулентного пути смешения, и приводится формулировка модели общей циркуляции океана. Проведен ряд экспериментов, в каждом из которых использовались разные комбинации уравнений для параметризации турбулентности, в которых также использовались данные реанализаTheCopernicusGlobal 1/12° OceanicandSeaIce GLORYS12 Reanalysis и HYCOM + NCODA Global 1/12° Reanalysis для описанияадвективных слагаемых в уравнениях для скалярных величин. Сравнение модельных данных проводилось с данными наблюдений, полученными с автоматических морских станций Тихоокеанской морской лаборатории окружающей среды. Показано, что использование более сложных форм записи уравнения кинетической энергии турбулентности, а также дополнительных уравнений для расчета турбулентного пути смешения не приводит к однозначному улучшению результатов. Также показано, что одни и те же комбинации уравнений, могут давать противоположные, с точки зрения качества, результаты.

Временные серии температуры и электропроводности воды, полученные за три года непрерывных измерений на семи автономных буйковых станциях к северу от архипелага Северная Земля в Арктическом бассейне Северного Ледовитого океана, проанализированы совместно с данными численного моделирования с целью изучения пространственно-временной изменчивости температуры и солености в промежуточном слое вод атлантического происхождения, распространяющихся вдоль континентального склона Евразии в потоке Арктического пограничного течения. В пределах 85-ти км от бровки шельфа выделено три ветви переноса атлантической воды, каждая из которых характеризуется своей предысторией, определяющей изменчивость их термохалинных параметров. Наиболее энергоемкая мода временной изменчивости на всех автономных буйковых станциях определяется колебаниями с периодом около 12 мес., амплитуда которых уменьшается по мере удаления от бровки шельфа, а фаза различна в разных ветвях атлантической воды. Данные численного моделирования показали, что в районе постановки автономных буйковых станций зависимость фазы колебаний от расстояния до пролива Фрама, характерная для западной части бассейна Нансена, нарушается массированным поступлением охлажденной/распресненной воды через желоб Св. Анны.

Приведены результаты океанографических наблюдений, выполненных с борта НИС «Дальние Зеленцы» на разрезе Кольский меридиан в 2017–2023 гг. Основной акцент сделан на оценках характеристик фронтальных разделов в области северной части Полярной фронтальной зоны Баренцева моря в осенний, зимний и весенний периоды. Для оценки аномалий ледовитости использовались данные Мирового центра данных по морскому льду (AARI WDC Sea-Ice). Выполнено сравнение результатов наблюдений в северной части разреза вблизи прикромочной ледовой зоны с характеристиками температуры и солености из глобальных океанологических баз. Для сравнения привлекались продукты MERCATOR PSY4QV3R1, CMEMS GLORYS12v1 и TOPAZ5. На всех разрезах были обнаружены высокоградиентные зоны, выраженные в поле температуры и солености, на разном расстоянии от кромки ледового поля. Было подтверждено, что в западном районе Баренцева моря отмечается устойчивый тренд к сокращению площади ледового покрова последние три десятилетия. Показано, что самый северный из фронтальных разделов Полярной фронтальной зоны Баренцева моря на оси разреза Кольский меридиан находилcя на расстоянии от 48 до 290 км от кромки ледовых полей, градиенты температуры варьировались от 0,10 до 0,20 °C/км, солености — от 0,012 до 0,025 епс/км, ширина фронтальной зоны не превышала 55 км. Наилучшее соответствие результатам измерений отмечено с данными продукта MERCATOR PSY4QV3R1

В статье исследуется влияние строительства яхтенного порта на литодинамические процессы в Геленджикской бухте — закрытой акватории со сложным балансом наносов. Исторически бухта представляла собой замкнутую систему, однако активное гидротехническое строительство (искусственные пляжи, портовые сооружения) нарушило естественную морфодинамику. Для оценки последствий антропогенного воздействия применен комплексный подход, сочетающий численное (модели SWAN, Wave Watch III) и физическое моделирование в масштабе 1:100.
Физическое моделирование показало, что сооружения порта формируют локальные зоны эрозии/аккумуляции наносов. Результаты экспериментальных исследований качественно подтверждают выводы численного моделирования. Несмотря на локальные изменения, порт не оказывает существенного влияния на общий транспорт наносов. Исследование подчеркивает необходимость комплексного подхода к моделированию литодинамических процессов.

Развитие физических основ дистанционной диагностики областей пластикового загрязнения водоемов приобрело в настоящее время высокую актуальность в связи с ростом антропогенного загрязнения Мирового океана. Значительный вклад в такое загрязнение связан с полиэтиленовыми (ПЭ-) пленками, которые приводят к изменчивости сигнала радиолокационного рассеяния при зондировании морской поверхности, что может быть использовано для диагностики пластикового мусора. ПЭ-пленки при этом часто находятся в приповерхностных слоях воды, а не плавают на поверхности, несмотря на то, что их плотность обычно меньше, чем плотность воды. В работе проведено численное моделирование динамики плавучей ПЭ-пленки в поле поверхностных волн. В качестве инструмента численного моделирования использовалось программное обеспечение с открытым исходным кодом «OpenFOAM». Обнаружено, что всплывающая в отсутствие волн пленка может притапливаться, всплывать или находиться в равновесии на определенной глубине при наличии волн. Обнаруженный эффект указывает на возникновение дополнительной средней силы в осциллирующем поле волн, которая направлена против сил плавучести и зависит от крутизны волны и глубины начального расположения пленки.

Исследуется возможность повышения эффективности пространственной обработки тональных сигналов в акустических волноводах со взволнованной поверхностью. Показано, что предварительная частотная фильтрация сигнала в узкой полосе в сочетании с известными алгоритмами пространственной обработки позволяет значительно увеличить коэффициент усиления горизонтальной антенной решетки. Основной идеей предлагаемой пространственно-времен ной обработки сигналов является подавление некогерентной компоненты акустического поля при частотной фильтрации сигнала. Предложен алгоритм расчета корреляционной матрицы сигнала на основе уравнения переноса для пространственно-временных функций когерентности комплексных амплитуд акустических мод. Получены результаты численного моделирования коэффициентов усиления при различных алгоритмах обработки сигнала в звуковом канале с гидрологией зимнего типа. Проанализированы зависимости коэффициентов усиления от дистанции, скорости ветра, параметров дна, модели шума и ориентации антенной решетки. Основное внимание уделяется сравнению результатов с частотной фильтрацией и без нее.

Для оценки дальности и глубины шумящих источников рекомендуется применять вертикальные антенны и алгоритмы обработки, учитывающие свойства волновода. Ниже установлено, что вертикальная антенна даже с небольшой апертурой может оценивать дальность и глубину источника в глубоком море на достаточно большом интервале расстояний и в случае, когда полная информация о модели сигнала не используется, но обрабатывается информация одновременно с применением двух дополняющих друг друга алгоритмов, учитывающих в вертикальной плоскости углы прихода лучевых сигналов и интерференцию звукового давления на апертуре антенны. Показано, что в зимних условиях оценка дальности и глубины источника может производиться и в зоне тени, а летом — преимущественно в ближней зоне акустической освещенности.

Целью статьи является количественный анализ влияния взаимосвязи физических параметров рассеяния интенсивных мешающих сигналов с параметрами «быстрых» алгоритмов на разрешающую способность при обнаружении слабых сигналов. Исследование проводится с использованием модельных данных, передаточная функция среды для мешающего источника содержит случайную составляющую, параметры которой описываются коэффициентом когерентности, интервалами корреляции в пространстве, по частоте и по времени. В модельном эксперименте параметры генерируемых рассеянных полей известны, что позволяет контролировать взаимосвязь между параметрами поля и параметрами «быстрых» алгоритмов, используемых при разрешении слабых сигналов. Приведены результаты измерения параметров компонент входной смеси, выделенных первыми и вторыми собственными числами и собственными векторами. Также приведены пеленгационные рельефы и построены траектории, выявляющие факт обнаружения слабого сигнала, пересекающего траекторию сильного сигнала, в зависимости от числа корректируемых собственных чисел. В качестве критерия качества используются уровень рассеянной компоненты и угловая зона маскировки слабого сигнала после корректировки одного или нескольких собственных чисел. Анализ шести вариантов исходных данных показал, что при использовании элементов выборки, различающихся по частоте, возможность разрешения слабых сигналов зависит от соотношения интервала адаптации и интервала корреляции (ранга) матрицы искажений по частоте.

Проанализированы основные направления развития Северного морского пути на период до 2035 года. Представлены результаты анализа судоходства крупнотоннажных судов в период летней навигации на трассах Северного морского пути, а также параметры боковых отклонений от рекомендованных маршрутов и ширины полосы их движения. Рассмотрены состояние и перспективы развития отечественной орбитальной группировки космических аппаратов, решающих задачи дистанционного зондирования Земли в Арктике. Выполнен прогноз ожидаемых результатов применения существующих и перспективных космических систем при решении задач наблюдения за судоходством на Северном морском пути.

Цель исследования — разработка методики оценки средней глубины озера на основе дистанционной информации о ледовых условиях с использованием методов моделирования термогидродинамических процессов в замерзающем водоеме. Основным инструментом достижения поставленной цели является гидрофизическая модель озера FLake. С использованием модели и метеоданных реанализа семейства ERA5 для координат выбранной точки расположения объекта рассчитывается время ледостава на водоеме при различных значениях его средней глубины. По данным дистанционного зондирования Земли оценивается дата или интервал времени замерзания акватории водоема. При наличии данных за несколько лет, глубина водоема уточняется осреднением значений для каждого года. При дискретности спутниковых снимков с интервалом в несколько суток определяется диапазон средних глубин озера, соответствующий промежутку времени между пролетами спутника над водоемом. Информация о начале ледовых явлений — результаты тематического дешифрирования спутниковых снимков Sentinel‑2, Landsat‑7, 8, 9 за период с 2016 по 2023 годы. Методика апробирована на четырех группах морфометрически исследованных озер на многолетнемерзлых почвах Восточной Сибири в Республике Бурятия и Забайкальском крае. Результаты апробации показали удовлетворительное соответствие рассчитанных и измеренных значений средней глубины рассматриваемых озер. Точность предложенной методики ограничена качеством и количеством спутниковых снимков в регионе исследований. Перспективы методики заключаются в возможности полностью дистанционной оценки водных ресурсов малоизученных регионов страны.

Натурные измерения характеристик отраженного от дна эхо-сигнала выполнены в акватории Бечевинской бухты. При проведении исследований использован авиационный поляризационный лидар АПЛ‑3 (энергия зондирующего импульса 45 мДж, диаметр приемной оптической системы 100 мм, длительность импульсной характеристики лидара по уровню 0,5–10,8 нс). Диапазон изменения глубин при проведении исследований составил от 3 до 22 м, высота полета менялась от 500 до 1200 м. Оценка гидрооптических характеристик вод бухты проводилась по данным лидарного зондирования. Результаты натурных экспериментов показали, что зависимость величины и формы лидарного эхо-сигнала от протяженности трассы зондирования при регистрации слоев воды и морского дна имеет более сложный вид, чем это следует из общепринятой формы записи лидарного уравнения. Введение дополнительного члена в лидарное уравнение, определяющего дисперсию распределения освещенности в поперечном сечении бесконечно узкого пучка света, прошедшего через водный слой заданной толщины, позволило более точно описать полученные экспериментальные зависимости. Зарегистрированный эффект необходимо учитывать при проектировании лидарных комплексов, а также при обработке и анализе данных лидарной съемки.