Лаборатория нелинейных волновых процессов

С момента создания в 1985 году до 2013 года Лабораторией руководил академик Владимир Евгеньевич Захаров.

Основными задачами лаборатории являются теоретические исследования основных физических механизмов, определяющих пространственно-временную изменчивость волновых полей (поверхностных, внутренних, капиллярных) в океане и прибрежной зоне.

К числу задач Лаборатории относятся:

• создание физически обоснованной картины нелинейной эволюции волновых полей и математических методов её описания;
• развитие теоретических методов динамики поверхностных волн в контексте задач дистанционного зондирования морской поверхности и разработка на этой основе перспективных численных и экспериментальных методов мониторинга морской поверхности;
• исследование закономерностей формирования и разрушения когерентных вихревых структур - внутритермоклинных вихрей при их взаимодействии с рельефом дна.

За последние годы в Лаборатории были получены новые результаты в теории ветрового волнения, позволяющие в перспективе добиться существенного улучшения прогноза ветрового волнения в Мировом океане. Показано, что рост ветрового волнения принципиальным образом связан с физическими механизмами слаботурбулентных прямого (в короткие волны) и обратного (в длинные волны) каскадов. Классические результаты В.Е. Захарова по теории слабой турбулентности были отмечены в 2003 году медалью Дирака по теоретической физике (см. фото вверху).

В 2007 году теория получила блестящее количественное подтверждение в работе сотрудников Лаборатории при анализе экспериментальных зависимостей роста ветрового волнения, собранных за более чем 50 лет экспериментов в море.

Оказалось, что многообразие этих зависимостей для высоты и среднего периода растущего волнения описывает связь между уровнем волнения и интегральной накачкой волнения ветром.
Отмечена аналогия этого процесса с поведением сильной гидродинамической турбулентности.

Масштабные численные исследования экстремальных морских волн-убийц позволили смоделировать поведение таких волн вплоть до момента обрушения (сравните профиль численного решения и профиль волны с картины Хокусаи, приведенные на рисунке).

В численных экспериментах удалось смоделировать одиночные экстремальные волны, подобные знаменитой Новогодней волне на платформе Draupner в Северном море 1 января 1995 года.

Учёт особенностей нелинейной динамики поверхностных волн на сдвиговом течении позволил создать уникальную экспериментальную методику мониторинга сдвига течений в приповерхностном слое моря (совместно с коллегами Университета Тулон и Вар, Франция).

С помощью однолучевого допплеровского радара удалось измерять сдвиг течения вверхнем метровом слое. Пример распределения скоростей в прибрежной зоне устья реки Рона показан на рисунке.
Лаборатория участвует в программе Президиума РАН «Фундаментальные проблемы нелинейной динамики», ее работы поддерживаются грантами Российского фонда фундаментальных исследований, фонда Европейского фонда INTAS, National Science Foundation (США), других национальных и международных агентств.

Лаборатория сотрудничает с ведущими научными центрами в США, Великобритании, Франции.