В ИПФ РАН разработали метод изучения внутренних волн с помощью сликовых полос
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.
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.
Telegram 
Дзен 
VK Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Британские палеонтологи установили, что самый первый окаменелый фрагмент динозавра, когда-либо найденный в Антарктиде, принадлежал титанозавру. Эта группа длинношеих ящеров-завроподов включает в себя самых огромных сухопутных существ, когда-либо ходивших по земле.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно