Волновые процессы, явления переноса и биогеохимические циклы в морях и океанах: исследование формирующих механизмов на основе физико-математического моделирования и натурных экспериментальных работ

Объектом исследования являлись ключевые гидрофизические процессы и формируемые ими структуры полей гидрофизических и биохимических характеристик в океане и окраинных морях. Целью работы было установление основных механизмов изменчивости полей в широком диапазоне пространственно-временных масштабов и создание методической основы для их прогнозирования. Основными методами исследований являлись численное моделирование гидрофизических процессов и оценка их роли в формировании полей температуры, солености, плотности, течений и биогеохимических циклов. Необходимым дополнением к этому было выполнение специализированных наблюдений в море, анализ спутниковой информации для проверки и совершенствования моделей. Исследования выполнялись по четырем направлениям, по которым получены следующие основные результаты; Установлены приливные изменения регионального климата Карского моря; создана модель экстремальных негидростатических процессов для областей с крутым подводным рельефом; установлена степень влияния негидростатической длинноволновой динамики на гидротехнические сооружения, которая оказалась существенной в случае катастрофических событий, что должно учитываться при моделировании соответствующих процессов. На основе сценарных расчетов будущего климата оценены возможные изменения биогеохимических циклов в Балтийском море и их неопределенности. Дан прогноз возможных изменений гидрологических и биогеохимических характеристик в Ладожском озере до 2040 г. при эволюции изменении климата заданному сценарию. В рамках трехмерной модели Финского залива показано, что эстуарный тип циркуляции в заливе сильно модифицируется ветром и за счет геострофических эффектов. На основе модели POM проанализировано распространение поступающих из Невы частиц микропластика. Выполнена уникальная авиационная лидарная батиметрическая съёмка акватории Бечевинской бухты (п-ов Камчатка) в диапазоневысот полета 500–1200 м. Выполнены теоретические оценки энергии зондирующего импульса, требуемой для локации дна с разных высот. Впервые сформулирована одномерная модель пограничного слоя над волнами. Модель предназначена для объединения атмосферных и океанических моделей с моделями поверхностных волн. Разработана оригинальная методика обработки данных о полях температуры поверхности моря, позволившая описать динамику основных фронтов Карского моря. Выполнено обобщение поверхностных проявлений субмезомасштабных вихрей в Баренцевом, Карском и Белом морях на основе анализа спутниковых радиолокационных изображений в безледный период с 2007 по 2012 гг. Показано, что частая встречаемость вихрей преимущественно отмечается вблизи и внутри областей изменчивости фронтальных зон, а также в районах со значительными неровностями дна.