Возникновение, развитие и трансформация геосферных процессов инфразвукового диапазона

Актуальность проекта определяется необходимостью решения задач, связанных с изучением физики возникновения и развития различных планетарных явлений и процессов, оказывающих существенное влияние на жизнедеятельность человечества, разработки возможных механизмов и технологий, направленных на ликвидацию или уменьшение данного влияния. Различными научными организациями РФ и мира получены значительные результаты по изучению физики возникновения и развития данных явлений, разработана и создана уникальная аппаратура, призванная решать отдельные экспериментальные задачи, но решение вышеуказанных проблем не протекает желаемыми темпами. В целях ускоренного их решения в рамках данного проекта предполагается объединить усилия океанологов, акустиков, физиков, геофизиков для решения поставленных задач на основе использования уникального комплекса, состоящего из лазерных деформографов, лазерных нанобарографов и лазерных измерителей вариаций гидросферного давления. Научная новизна исследований связана, прежде всего, с конкретизацией многопараметрических задач, направленных на комплексное изучение механизмов возникновения, развития и трансформации геосферных процессов в диапазоне периодов от 0.1 с до 20 мин, которая будет решена в основном экспериментально с привлечением некоторых модельных задач, призванных объяснить полученные экспериментальные результаты. Для решения поставленных задач будут использоваться как ранее полученные экспериментальные результаты, помещённые в созданную базу экспериментальных данных с 2000 года, так и экспериментальные результаты, полученные в ходе выполнения проекта. В ходе выполнения проекта планируется определить первоисточники колебаний и волн геосфер в вышеуказанном диапазоне периодов. Данные источники могут находиться как в атмосфере, так и в гидросфере или в земной коре. Частотный состав первоисточников в первую очередь связан с строением атмосферы, земной коры и гидросферы. Будут изучены механизмы образования «прибойного шума» и связь их с более низкочастотными геосферными процессами. Большое внимание будет уделено физики возникновения микросейсм «голоса моря», созданию технологий дистанционного отслеживания перемещения тайфунов/ураганов/циклонов по пеленгу зон образования микросейсм «голоса моря». Пеленгование зон образования «прибойного шума» тесно связано с разработкой технологии дистанционного мониторинга передвижения «генераторов» катастрофических штормов. В более низкочастотном диапазона (1-25 с) нас будут прежде всего интересовать закономерности трансформации энергии гравитационных морских волн в энергию упругих колебаний дна при движении по шельфу монотонно убывающей глубины. Планируемые гидроакустические эксперименты, направленные на изучение закономерностей распространения излучённых гармонических гидроакустических сигналов на частотах 22 и 33 Гц по шельфу убывающей глубины и их трансформации в сейсмоакустические сигналы земной коры, призваны помочь в изучении закономерностей трансформации гидрофизических волновых процессов в сейсмические волновые процессы на границе шельф-дно. Особо интересно нелинейное преобразования основных параметров гравитационных морских волн при их движении по шельфу убывающей глубины, что будет также изучено в ходе выполнения работ по проекту. При выполнении проекта большое внимание будет уделено более низкочастотным геосферным процессам, вопросам возникновения, развития, взаимодействия и трансформации инфрагравитационных волн, внутренних короткопериодных волн, собственных колебаний бухт и отдельных частей морей (Японское и Охотское моря), собственных колебаний геоблоков земной коры, собственных колебаний Земли, а также нелинейному воздействию на более высокочастотные процессы различной природы. В заключении выполнения проекта будут созданы: математические модели распространения низкочастотного звука в условиях сильно нелинейных и фоновых внутренних гидрофизических волн, а также поверхностного волнения; методика определения моментов возникновения и развития экстремальных циклонов на основе деформационного метода, анализа оперативных данных атмосферного ре-анализа и спутниковых данных высокого разрешения; методика пеленгования передвижения тайфунов по зонам образования микросейсм «голоса моря»; обобщенная геоакустическая модель шельфа Японского моря и детализированная модель залива Петра Великого; технология пеленгования и идентификации любых сверхмалых деформационных возмущений инфразвукового диапазона на основе использования полученных данных двухкоординатного и удалённого лазерных деформографов; информационно-вычислительная платформа (цифровая экосистема), включающая в себя базы данных, знаний, системные программные сервисы для их формализации, хранения и управления, а также прикладные программные сервисы анализа и обработки данных и знаний для решения научных и практических задач. Технологии и методики, описанные в последнем предложении, имеют большое фундаментальное значение, частично направленные на решение прикладных задач при соответствующей их доработке.