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

В процессе работы проводились экспериментальные и теоретические исследования гидрофизических, гидроакустических и сейсмоакустических полей. Созданы методики восстановления гидрофизических полей по точечным измерениям. Анализируются результаты обработки экспериментальных данных по исследованию закономерностей распространения и трансформации низкочастотных гармонических сигналов на границе системы «море-суша-море». Гармонические сигналы на несущей частоте 33 Гц, сгенерированные низкочастотным гидроакустическим излучателем в бухте Витязь, пройдя по шельфу убывающей глубины и трансформировавшись в сейсмоакустические сигналы верхнего слоя земной коры и коренных пород м. Шульца, возбудили в водах шельфа открытой части Японского моря гидроакустические сигналы на соответствующей частоте. При обработке результатов эксперимента получены вертикальные распределения поля давления, создаваемого проходящим через верхний слой земной коры акустическим низкочастотным сигналом. Приведены распределения гидроакустической и сейсмоакустической энергий. Произведено сравнение полученных экспериментальных данных с моделью, построенной строго по схеме эксперимента с учетом геологической структуры акваторий. В обсуждении полученных результатов объясняется вероятный механизм распространения акустической энергии и характер формирования вертикальных распределений поля давления. Объектом исследования являются акустические волны, формируемые различными источниками и особенности их распространения. Обнаружено и объяснено существенное изменение структуры спектров сонолюминесценции водных растворов хлоридов Ca и Na при повышении концентрации соли в растворе. Проведена оценка степени ионизации Ca при СЛ. Результаты позволяют глубже понять динамику условий в отдельных пузырьках и кавитационном облаке в целом. Экспериментально и теоретически исследованы нестационарные нелинейные гидрофизические процессы в шельфовой зоне Японского моря. Нелинейные уравнения многослойной мелкой воды в приближении Буссинеска применены для моделирования сильно нелинейных внутренних волн (ВВ). Полученные расчетные схемы и алгоритмы позволяют восстанавливать поле температуры (а значит и поле скорости звука) между донными станциями. Методом статистического моделирования рассматривается задача о распространении звукового сигнала в неоднородном волноводе со случайным дном и шероховатой границей вода–осадки. Исследованы процессы трансформации гидроакустических сигналов в сейсмические колебания после прохождения сигналов через границу вода–осадки. Предложенные в отчете результаты могут быть использованы для решения задач прикладной гидроакустики, например, особенности формирования звуковых полей на арктическом шельфе. Значимость проведенной работы заключается в следующем. Разработка новых экспериментальных методик для решения задач прикладной гидроакустики. Прежде всего, сюда относятся исследования акустических свойств морского дна и реконструкция поля скорости звука. Той же цели служат новые теоретические наработки по распространению звука в условиях флуктуирующих и сильно поглощающих осадков. Представлен акустический метод измерения потока метана переносимого всплывающими пузырьками, адаптированный к мелководным зонам пузырьковой разгрузки метана. Проведена оценка его точности, рассмотрены факторы, влияющие на неё. Приведены предварительные результаты поиска и исследования мелководных зон пузырьковой разгрузки метана, полученные в 90 рейсе НИС «Академик Мстислав Келдыш» дистанционными акустическими методами в Карском и Печерском морях. В процессе работы создана математическая модель, основанная на модовом подходе к решению широкоугольном параболического уравнения. Были рассмотрены в модельных условиях особенности формирования эффекта «оползня». Проанализированы условия формирования явления апвеллинга, на основе многолетних исследований на северо-восточном шельфе о. Сахалин. В результате работы создана математическая модель, реализованная в виде программы AMPLE. Результаты модельных расчетов показали высокое соответствие экспериментальным данным. Проведен модельный эксперимент, показавший, при каких условиях формируется эффект «оползня» и как его можно описать с помощью функции Хусими. Используя данные из различных источников: спутниковых и инструментальных наблюдений, а также результаты численного моделирования проведен анализ влияния термохалинной стратификации на развитие прибрежного апвеллинга в северо-восточной части шельфа о. Сахалин в августе с 2008 по 2017 гг.