Лаборатория гидрологических процессов
Лаборатория сотрудничает с ведущими зарубежными институтами: GEOMAR (Германия), IFREMER (Франция), NIOZ (Нидерланды), AWI (Германия), WHOI (США), UNIS (Норвегия), а также с университетами в Мадриде, Осло, Гетеборге, Буэнос Айресе, Кейптауне, Монтевидео.
На карте указаны города, где сотрудники Лаборатории делали доклады на конференциях.
- Грант РНФ 14-11-00434 Моделирование с применением высокопроизводительных ЭВМ динамики морских течений в Арктике и их воздействий на объекты морской нефтегазовой инфраструктуры (исп. К.П. Беляев).
- Грант РНФ 14-17-00697 (2014-2016) Баланс тепла и массы Мирового океана за последние пять десятилетий: проблемы замыкания и климатическая изменчивость (К.П. Беляев исп.)
- Грант РНФ 16-17-10149 "Структура и распространение антарктических вод в Мировом океане" 2016-2018 (Исп. Е.Г. Морозов, Д.И. Фрей).
- Грант РНФ 14-50-00095 Мировой океан в 21 веке: климат, экосистемы, ресурсы, катастрофы; Климат Мирового океана, его изменения и роль океана в климатической изменчивости Земли (Исп. Е.Г. Морозов, Т.А. Демидова, Д.И. Фрей, М.Н. Писарева).
- Федеральная целевая программа Мировой Океан (2011-2012).
- Программа 17, 23 Президиума РАН 2011-2014 (рук проекта Е.Г. Морозов).
- Программа I 3 П Президиума РАН (рук проекта Е.Г. Морозов).
- Грант РФФИ 14-08-00107 «Потоки в абиссальных каналах и фиордах.» (рук. Е.Г. Морозов).
- Грант РФФИ 14-05-00363 «Региональные и глобальные особенности оперативного и долгосрочного анализа и прогноза состояния Мирового океана на основе модели гидродинамической циркуляции совместно с ассимиляцией натурных данных» (рук. К.П. Беляев).
- Грант Норвежского Исследовательского Фонда 196138/S30 для исследований на Шпицбергене (исп. Е.Г. Морозов).
- Грант РФФИ 15-05-03782-а «Конвекция в субарктической Атлантике: сравнительный анализ мощности верхнего перемешанного слоя в море Лабрадор и море Ирмингера по данным буев Argo» (2015-2017 гг.) (рук. А.С. Фалина).
- Грант РФФИ 11-05-00403-а «Химия анаэробных условий в воде и донных осадках морских бассейнов и океана» (2011-2013 гг.) (исп. А.С. Фалина).
- Грант РФФИ 15-05-02250-а «Циркуляция и перенос вод на 59,5°с.ш. в Северной Атлантике по данным прямых измерений течений» (2015-2017 гг.) (исп. А.С. Фалина).
- Грант РФФИ (13-08-00538-а) Взаимодействие подводных трубопроводов с морской средой (исп. Н.Н. Корчагин, И.Ю. Владимиров).
- Грант РФФИ 11-08-00076 «Потоки в абиссальных каналах и фиордах.» (рук. Е.Г. Морозов).
- Грант РФФИ 12-05-91056-НЦНИ_а «Крупномасштабная циркуляция вод на севере Атлантического океана: среднее состояние и изменчивость» (2012-2014 гг.) (исп. А.А. Сарафанов, А.С. Фалина).
- Грант РФФИ 11-05-00555-а «Межширотная циркуляция вод в субарктической Атлантике: интенсивность, изменчивость и механизмы формирования» (2011-2013 гг.) (исп. А.С. Фалина, А.А. Сарафанов).
- Грант Президента РФ МК-394.2010.5 "Современные и долговременные изменения крупномасштабной циркуляции и термохалинных характеристик вод субарктической Атлантики по данным мониторинга на трансатлантических разрезах и спутниковых наблюдений" (2010-2011 гг.) (рук. А.А. Сарафанов).
- Грант Президента РФ МК-5357.2012.5 "Крупномасштабная циркуляция вод на севере Атлантического океана: количественная оценка среднего многолетнего состояния и долговременных изменений по данным наблюдений" - (2012-2013 гг.) (рук. А.А. Сарафанов)
- Грант Президента РФ МК-1636.2011.5 "Механизмы формирования глубинного звена межширотной циркуляции вод Атлантики: каскадинг шельфовых вод в море Ирмингера" (2011-2012 гг.) (рук. А.А. Сарафанов, исп. А.С. Фалина)
Российско-французский проект «Крупномасштабная циркуляции вод на севере Атлантического океана: среднее состояние и изменчивость» («Mean State and Variability of the Large-Scale Oceanic Circulation in the Northern North Atlantic») (исп. А.С. Фалина и А.А. Сарафанов) (2011). - Грант РФФИ 2014-2016 14-05-00890 Потоки энергии и массы океан-атмосфера и климатическая изменчивость океана на различных временных масштабах. (исп. К.П. Беляев ).
- Грант РФФИ 2014-2016 14-07-00037 Вычислительные аспекты и реализация оперативного и долгосрочного модельного прогноза состояния Мирового океана с помощью усвоения данных измерений и численных экспериментов. (исп. К.П. Беляев).
- Грант РФФИ 17-08-00085 Процессы в глубоководных каналах, соединяющих котловины восточной и западной Атлантики
Антарктическая донная вода (ААДВ) формируется около Антарктики за счет охлаждения и ледеобразования на поверхности. Она опускается на дно и распространяется во всех океанах. Стрелки на рисунках показывают генеральное направление ее распространения.
Из моря Уэдделла ААДВ распространяется в море Скотия. Часть ААДВ циркулирует вокруг Антарктики. Из моря Скотия ААДВ перетекает в Аргентинскую котловину. Из Аргентинской котловины ААДВ перетекает в Бразильскую котловину через каналы Вима и Хантер и над плато Сантос. В северной части Бразильской котловины поток делится на две части.
Одна часть переносится на восток через разлому Романш и Чейн на экваторе. Другая течет на северо-запад через Экваториальный канал. Далее этот поток делится еще на две части. Через разлом Вима донная вода течет на восток в котловину Зеленого мыса, а другой поток следует на север в Североамериканскую котловину.
Глубоководный канал Вима
Канал Вима - наиболее глубоководный из существующих путей проникновения Антарктической донной воды на север в районе возвышенности Риу Гранди, и поэтому через этот канал текут наиболее холодные донные воды. Глубины канала Вима превышают 4600м на фоне глубин возвышенности около 4200м.
Длина канала превышает 800 км. Его минимальная ширина около 15 км.
Средний поток донной воды через канал Вима оценен как 3.5Св (1Св = миллион кубометров в секунду.
Средние скорости потока 30см/с, а максимальные 60см/с.
Стандартный разрез через канал Вима по широте 31°12' S выполнялся 23 раза. Ученые ИО РАН работали на этом разрезе 7 раз, начиная с 2002 г. Обычно струя донной воды хорошо перемешана по вертикали в придонном слое 100-150м. За счет экмановских сил трения самое холодное ядро потока обычно прижато к восточной, т.е. правой стенке канала по ходу потока.
Разлом Романш в Срединно-Атлантическом хребте
Экваториальные разломы Романш и Чейн обеспечивают приток холодных донных вод из западной Атлантики в восточные бассейны экваториальной зоны. Затем, эта вода распространяется на юг в Ангольскую котловину. Вода, прошедшая через разломы Романш и Чейн распространяется также на север через проход Кейн.
Разлом Романш - это глубокий проход в Срединно-Атлантическом хребте, глубина которого составляет 4500-5000 м. Длина разлома около 800 км, а его ширина меняется от 10 до 40 км. Самое глубокое место разлома - впадина Вима глубиной 7850 м.
Разлом Чейн расположен южнее экватора в 200-300 км к югу от разлома Романш. Поток донной воды в каэдом из разломов оценен как 0.5 Св. Средние скорости течения находятся в пределах 10-20 см/с.
При вытекании донной воды из разломов в котловину Сьерра-Леоне образуется водопад с заглублением воды на 400-500 м. При втекании донной воды в разлом Романш также образуется водопад. Российские исследования потока донных вод в экваториальных разломах проводятся с 2005 г.
Поток донной воды в проходе Кейн
Проход Кейн расположен вблизи Африки. Он соединяет котловины Сьерра-Леоне и Зеленого мыса. Глубина седловины 4500 м. Перенос донной воды в обоих направлениях оценен как 0.16 Св, а средний перенос за год нулевой. Буй в проходе работал с октября 2010 по октябрь 2011 г.
Генерация инерционных колебаний тайфунами и распространение колебаний вглубь океана
Инерционные колебания генерируются как отклик океана на прохождение тайфуна. Сильные ветры возбуждают возмущения на поверхности и внутренние волны с периодами, близкими к инерционному, медленно распространяются вглубь океана до дна. Их вертикальная скорость оценивается как 2-30 м/час. Инерционные колебания, возбужденные тайфуном, продолжаются 12-20 дней.
На основании многолетних измерений на буях в экспедициях ИОРАН и модельных расчетов показано, что основным источником генерации внутренних приливных волн является взаимодействие баротропного прилива с подводными хребтами, в отличие от ранее существовавшего мнения, что основная генерация происходит на континентальных склонах. Впервые построена карта амплитуд приливных внутренних волн в океане.
Замкнут балланс энергии баротропного прилива. Показано, что баротропный прилив теряет около четверти энергии при генерации прилдивных внутренних волн на подводных хребтах. Ранее считалось, что баротропный прилив, в основном, диссипирует на мелководье.
Обнаружены районы, в которых потери энергии баротропного прилива максимальны, и соответственно, генерируются большие приливные внутренние волны. Такими районами являются Маскаренский хребет, Срединный хребет в Южной Атлантике, хребет Кюсю-Палау, Гибралтарский пролив.
Статья:
Е.Г. Морозова Semidiurnal internal wave global field, опубликованная в журнале Deep-Sea Research, vol. 42, № 1, 1995, 135-148, цитировалась более 100 раз, в том числе такими всемирно известными океанологами как W. Munk, С. Wunsch, D. Cartwright.
Наблюдения внутренних волн в проливе Карские ворота, судовые наблюдения, радарные наблюдения и моделирование
CTD-зонд буксировался через пролив Карские ворота в режиме сканирования (периодический подъем и опускание прибора во время движения судна в проливе). Зарегистрирован внутренний прилив с амплитудой до 20 м, распространяющийся в сторону Баренцева моря из пролива. Хорошо выражен внутренний бор и пакет короткопериодных волн, который следует за бором. Внутренние волны усиливаются за счет встречного течения из Баренцева в Карское море. На северо-восточной стороне пролива обнаружен гидравлический скачок с резким заглублением изотерм и изопикн на 70 м.
Проявление внутренних волн на поверхности и моделирование
Внутренние волны проявляются на поверхности как полосы бликов темного и светлого оттенков. Возмущения поля скорости распространяются от подводных склонов вглубь океана и к поверхности вдоль характеристических кривых траекторий, соответствующих результатам моделирования.
Впервые получены оценки расходов течений во всей толще вод в открытом океане от восточного побережья Гренландии до берегов Северной Европы. Главный механизм преобразования теплых поверхностных вод Северо-Атлантического течения в холодные плотные субарктические воды - постепенное охлаждение вод по мере их распространения на север в Северо-Восточной Атлантике. Ранее считалось, что главную роль в формировании нижнего звена циркуляции вод в Северной Атлантике играет зимняя конвекция в море Лабрадор. Наши данные наблюдений последних лет на разрезе по широте 59°30' N, а также в Датском и Фареро-Шетландском проливах привели к пересмотру этого положения.
Современные изменения в концепции трехмерной циркуляции субарктической Атлантики, основанные на наших результатах. Сплошные линии - пути распространения плотных вод арктического происхождения; штриховые линии -пути распространения плотных вод, формирующихся в море Лабрадор. Цилиндры со стрелками показывают очаги глубокой конвекции. Цифрами показаны механизмы, вклад которых в формирование нижнего звена циркуляции до недавнего времени не учитывался: (1) трансформация приповерхностных вод в Северо-Восточной Атлантике (конвекция до глубин —500 м), (2) каскадинг шельфовых вод в северной части моря Ирмингера и (3) глубокая конвекция в море Ирмингера (до глубин более 1000 м).
В 2003 г. сотрудники Лаборатории начали исследования Антарктического циркумполярного течения в проливе Дрейка. Разрез из гидрологических станций с зондированиями прибором CTD и LADCP (профилографы температуры, солености и течений) показал наличие нескольких струй течения. Впоследствии измерения в проливе Дрейка стали проводиться в ИОРАН ежегодно
Сотрудники Лаборатории проводят исследования в Арктике с различных судов (включая ледоколы и суда ИОРАН), а также с дрейфующих ледовых баз и автоматических станций и с научных баз Университета UNIS на Шпицбергене.
Исследовано содержание пресной воды в Арктическом бассейне (определяемое как интеграл по глубине разницы между соленостью на конкретном горизонте и 35 единиц в слое от поверхности до изохалины 34 единицы). С 1992-1999 по 2006-2008 гг. в Арктическом бассейне содержание пресной воды увеличилось на 8400 км3, что равно годовому экспорту пресной воды (в жидком виде и в виде льда) из бассейна.
Результаты измерений и моделирования показывают, что в одних районах бассейна изменения произошли за счет заглубления холодного халоклина (изохалина 34) в результате усиления Экмановской накачки, а в других, из-за уменьшения солености выше халоклина за счет таянья льда и большего поступления вод сибирских рек в центральную Арктику. В целом, по Арктическому бассейну общее опреснение в слое выше халоклина является доминирующим фактором.
(а) 1990-1999 гг., (Ь) 2006-2008 гг., (с) разница между вторым и первым периодами.
https://ioran.ocean.ru/index.php/scientific-directions/fizicheskoe-napravlenie/item/706-raboty-laboratorii-gidrologicheskikh-protsessov#sigProIdd2fe583624
Зарегистрирована волна цунами высотой 30 см и длиной волны 1800 м, генерированная подвижкой ледника. Это аналог оползневого цунами. Период волны 93 с. Волна зарегистрирована датчиком давления на дне на фоне двухметрового прилива 17.02.2011 г.
В зимнее время обнаружена переохлажденная вода около ледника. Талая пресная вода вытекает из ледника в море при температуре около нуля. Эта пресная вода попадает в окружающую среду с температурой -1.9°С, и поднимаясь вверх, охлаждается до температуры замерзания и ниже за счет контакта с окружающей морской водой. Эта температура близка к точке замерзания морской воды при солености около 33 и заведомо ниже температуры замерзания пресной воды.
https://ioran.ocean.ru/index.php/scientific-directions/fizicheskoe-napravlenie/item/706-raboty-laboratorii-gidrologicheskikh-protsessov#sigProId58de4f0ce7
Экологический мониторинг около нефтяной платформы Д6. Разведка по трассе будущего Северо-западного газопровода. Работы в Слупском желобе с парусного судна "Крузенштерн".
https://ioran.ocean.ru/index.php/scientific-directions/fizicheskoe-napravlenie/item/706-raboty-laboratorii-gidrologicheskikh-protsessov#sigProId11ca3db87e