• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
27 мая
Институт прикладной физики РАН
157

В ИПФ РАН разработали метод изучения внутренних волн с помощью сликовых полос

4.4

Геофизики из Института прикладной физики РАН имени А. В. Гапонова-Грехова предложили новый способ отслеживания внутренних волн в морях и океанах. Ученые показали, что характеристики внутренних волн можно определить, наблюдая деформацию сликов на поверхности воды.

море
Геофизики из Института прикладной физики РАН предложили новый способ отслеживания внутренних волн в морях и океанах / © Joseph Barrientos, unsplash.com

Результаты исследования опубликованы в специальном выпуске журнала Remote Sensing. Изучение климата Земли – одна из самых острых тем современной науки. Ученые усердно ищут более точные методы прогнозирования опасных погодных явлений и изменений климата. Один из факторов, влияющих на погоду, – морские и океанические течения, ветер, поверхностные и внутренние волны. Так называют волны в толще воды, распространяющиеся на границе, где происходят резкие изменения характеристик воды (ее температура и соленость). Слики – это полосы поверхностно-активных веществ (ПАВ) на воде, которые бывают искусственного или естественного происхождения. Особое опасение вызывают искусственные слики, возникающие из-за разливов нефти или нефтепродуктов из танкеров.

В 2020 году сотрудники ИПФ РАН выиграли грант на развитие когерентных радиофизических методов измерения параметров приповерхностных динамических процессов в океане. На распространение и форму загрязненных участков поверхности воды могут оказать существенное влияние внутренние волны. В рамках гранта ученые провели исследование того, как изменяется форма сликов под воздействием внутренних волн. Благодаря изучению зависимости формы сликовых полос от характеристик внутренних волн будет возможно более точное прогнозирование распространения поверхностных загрязнений, а также возможное восстановление характеристик внутренних волн.

Исследование ученых ИПФ РАН состояло из двух частей: натурные эксперименты и численное моделирование. Полевые эксперименты проводились в прибрежной зоне Черного моря со стационарной океанографической платформы в мае 2019 года. На поверхности воды ученые создавали искусственные сликовые полосы из растительного масла и наблюдали за их изменениями. Благодаря панорамным радиолокационным изображениям морской поверхности и прямым измерениям течений в толще воды, ученые параллельно отслеживали характеристики внутренних волн и изменения формы сликовой полосы. После они соотносили данные друг с другом.

Геофизики выяснили, что под влиянием внутренних волн изменяется ширина сликовой полосы и направление ее распространения. Для дальнейшего анализа деформации сликов ученые воспользовались численным моделированием. Численное моделирование позволило исследователям рассмотреть развитие формы слика в течение более длинного промежутка времени, а также изучить возможные сценарии динамики в других условиях. В итоге они обнаружили новые эффекты, которые не могли быть исследованы во время полевого эксперимента.

Моделирование показало, что существует три возможных сценария деформации сликовой полосы, которые зависят от того, как скорость внутренней волны соотносится с проекцией скорости фонового морского течения и амплитудой скорости солитонов внутренних волн.

«Говоря простым языком – если на изображении полоса искажается в форме треугольника, движущегося по полосе, то внутренняя волна «захватывает» слик. В случае, когда искажение имеет форму, похожую на неподвижную трапецию, то можно увидеть так называемый «эффект памяти». Это процесс, при котором быстро распространяющийся солитон оставляет деформированный слик позади, а после медленно смещается под действием фонового течения. В третьем варианте скорость внутренней волны меньше скорости фонового течения. Тогда реализуется режим предвестника внутренней волны (как в нашем натурном эксперименте)», – объяснил один из авторов исследования, заместитель заведующего отделом радиофизических методов в гидрофизике ИПФ РАН Иван Капустин.

Однако ученые выяснили, что возможно не только изучать слики через внутренние волны, но и решить обратную задачу. Благодаря данным о форме и распространении сликовых полос можно оценить основные характеристики внутренних волн. Таким образом, ученые смогут получать больше данных о них, а значит делать более точные климатические прогнозы на короткий и длинный промежуток времени.

Дальнейшее развитие темы этого научного исследования позволит строить новые автоматизированные алгоритмы обнаружения и идентификации различных процессов в океане, в том числе, с применением искусственного интеллекта.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
ФИЦ ИПФ РАН — одна из ведущих российских научных организаций, с 2016 года является Федеральным исследовательским центром. Располагается в самом центре Нижнего Новгорода. Ежегодно здесь реализуется более 300 исследований, в том числе по крупным федеральным программам. У нас проводятся исследования по физике плазмы, геофизике, лазерной физике и гидроакустике, а также по рентгеновской оптике, наноматериалам, упрочняющим и ресурсосберегающим технологиям.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 16:57
ПНИПУ

Шаровая молния — выдумка или реальное явление, что такое темная материя и как она влияет на массу Вселенной? Для чего предназначены узоры на кончиках пальцев? Как мы «заражаемся» зевотой и почему мы чихаем, глядя на солнце? Отчего правшей больше, чем левшей и что нужно, чтобы сработал эффект плацебо? Об этом рассказали ученые Пермского Политеха.

Позавчера, 13:00
Сколтех

Ученые из Сколтеха, Цзилиньского университета и Центра передовых исследований в области науки и технологий высокого давления в Пекине (HPSTAR), а также их немецкие коллеги синтезировали и исследовали новый тип сверхпроводника с высоким содержанием водорода — супергидрид лантана типа A15 с формулой La4H23. Новый материал обладает сверхпроводимостью при температуре ниже −168 градусов и давлении в 1,2 миллиона атмосфер.

Вчера, 08:27
Александр Березин

Популярная гипотеза о доставке большого объема легких элементов на древнюю Землю с кометами и астероидами получила существенный удар: «импорт» был весьма невелик. Значит, вода и многое другое, необходимое для возникновения жизни, никогда не исчезали с лица нашей планеты.

Позавчера, 13:00
Сколтех

Ученые из Сколтеха, Цзилиньского университета и Центра передовых исследований в области науки и технологий высокого давления в Пекине (HPSTAR), а также их немецкие коллеги синтезировали и исследовали новый тип сверхпроводника с высоким содержанием водорода — супергидрид лантана типа A15 с формулой La4H23. Новый материал обладает сверхпроводимостью при температуре ниже −168 градусов и давлении в 1,2 миллиона атмосфер.

17 июня
Игорь Байдов

Американские военные планируют разработать психостимулятор, действие которого можно активировать в мозге с помощью ближнего ИК-излучения. Такая технология поможет пилотам ВВС США сохранять бдительность во время длительных боевых вылетов. Привыкания или побочных эффектов препарат вызывать не будет.

Вчера, 16:57
ПНИПУ

Шаровая молния — выдумка или реальное явление, что такое темная материя и как она влияет на массу Вселенной? Для чего предназначены узоры на кончиках пальцев? Как мы «заражаемся» зевотой и почему мы чихаем, глядя на солнце? Отчего правшей больше, чем левшей и что нужно, чтобы сработал эффект плацебо? Об этом рассказали ученые Пермского Политеха.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

10 июня
Александр Березин

Исследователи из США выяснили, что примерно два миллиона лет назад Солнечная система захватила хвост облака холодного межзвездного газа. В результате гелиосфера сильно сжалась, дав галактическим лучам свободно облучать все планеты системы. Это должно было вызвать и серьезные проблемы с климатом.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно