Изучение фундаментальных основ возникновения, развития, трансформации и взаимодействия гидроакустических, гидрофизических и геофизических полей Мирового океана

Цель: Исследование фундаментальных основ возникновения, развития, трансформации и взаимодействия гидроакустических, гидрофизических и геофизических полей шельфовых областей Мирового океана. Представлено несколько методов определения направления и местоположения источников колебаний естественного и антропогенного происхождения с помощью систем, состоящих из нескольких лазерных деформографов. При использовании ортогональной системы направленных лазерных деформографов ошибка в определении направления на источник находится в пределах от 0.2% до 16.5%. Пространственно-разнесенные системы лазерных деформографов обладают большей точностью определения местоположения источника, а при использовании большего количества измерительных станций, распределенных в пространстве, точность будет увеличиваться. Рассматриваются результаты обработки синхронных данных по вариациям гидросферного давления и деформации земной коры в микросейсмическом диапазоне (5-15 с), полученных в результате проведения многочисленных экспериментов с применением берегового лазерного деформографа и лазерных измерителей вариаций гидросферного давления, установленных в различных точках шельфа Японского моря. При интерпретации полученных результатов выявлены новые закономерности в динамике поверхностных прогрессивных гравитационных волн, а также их трансформации в первичные микросейсмы при движении волн по шельфу убывающей глубины. Так, например, обнаружено неизохронное поведение прогрессивных волн, проявляющееся в уменьшении периодов гравитационных волн вследствие трансформации части их энергии в энергию первичных микросейсм. Кроме того, при обработке синхронных участков записей лазерных деформографов и лазерных измерителей вариации гидросферного давления выявлены примерные зоны наиболее эффективной трансформации энергии гравитационных прогрессивных волн в энергию первичных микросейсм, которые начинаются с глубин меньше половины длины волны до прибойной зоны. Представлены новые методы исследования взаимодействия гидроакустических сигналов с гидрофизическими полями с использованием лазерных деформографов и низкочастотных гидроакустических систем. Описаны результаты исследований гидрофизических полей, оказывающих влияние на формирование гидроакустических полей в мелководной части морей, предложены технические средства и методики для анализа неоднородностей среды акустическими методами. Исследованы особенности распространения звука в условиях близких к арктическому шельфу, а также было установлено, каким образом происходит движение акустической энергии в вихревых системах. Описаны результаты теоретических исследований распространения среднечастотных акустических сигналов в условиях арктических волноводах. Установлено, что флуктуации неоднородностей дна могут существенно уменьшать потери в арктическом дне. Экспериментально установлено, что акустический вихрь является стоком реактивной энергии, точка стока – узел, совпадает с центром вихря. Предложенные в отчете результаты могут быть использованы для решения задач прикладной гидроакустики, например, особенности формирования звуковых полей на арктическом шельфе. Приводится описание результатов проведенных экспериментов в б. Витязь. Рассматривается развитие метода геоакустической инверсии для относительно мелководных равноглубинных волноводов. Он позволяет определить не только параметры волновода, но и расстояние до источника, используя акустические данные, записанные с помощью одиночного гидрофона. В настоящей работе метод геоакустической инверсии с использованием записи импульсного акустического сигнала одиночным гидрофоном был обобщен на случай нерегулярного волновода. Данное обобщение позволяет учесть при выполнении инверсии плавные неоднородности батиметрии на рассматриваемой акустической трассе. С помощью счетчика корреляций одиночных фотонов разделены по времени вспышки сонолюминесценции и сонофотолюминесценции водного раствора 0.1 М CeCl3. Корреляционным методом определено время жизни люминесценции Ce3+ 33 нс, что соответствует значению, измеренному традиционными методами спектроскопии с временным разрешением. Форма вспышки люминесценции — экспоненциальное затухание — подтверждена численным моделированием корреляционной функции. Экспериментально исследуются сейшевые колебания в северо-западной части залива Петра Великого. Показаны резонансные условия колебаний, а также определены условия и количественные характеристики условий подъема холодных вод. В отчетном периоде разработан экспериментальный стенд позволяющий определять количество метана, доставляемого всплывающими пузырьками в атмосферу в условиях максимально приближенных к естественным. Разработаны и протестированы два метода оценки потока метана, переносимого из донных отложений в водную толщу и атмосферу применимые к однолучевым широкополосным эхолотам и многолучевым эхолотам. Принципиальным различием между ранее используемыми методами и разработанными методами является введение поправок на распространение акустического сигнала в водной среде и растворимость всплывающего пузырька.