www.msun.ru


25 января 2004 года
ОТЧЕТ НАУЧНОГО РУКОВОДИТЕЛЯ ЗА ГОД РАБОТЫ В ЭКСПЕДИЦИИ
Увеличить

Сегодня ровно год начала экспедиции, мы встречаем его в часовом поясе Камчатки, "Надежда" медленно разворачивает свой бушприт в сторону родного порта Владивосток. Впереди еще интенсивная программа по исследованию окраинных морей западной части Тихого океана, но уже есть чувство, что работа сделана. Сделана, несмотря на много не использованных возможностей, несмотря на те трудности, которые в большей части были искусственными и субъективными. По разному будут вспоминать эту поистине масштабную экспедицию, подводить ее итоги, один из них - это научные исследования, проведенные более чем за год, в промежуток времени, в который уложится маленькая жизнь.

Первый итог - это огромный объем данных комплексных исследований Мирового океана. Я имею возможность сравнить этот объем с результатами экспедиций, скажем, пятнадцатилетней давности. К сожалению, из жизни океанологов, по крайней мере, Дальневосточного отделения РАН, "выпадает" целое десятилетие эффективной работы, поэтому сравнивать приходится с серединой восьмидесятых прошлого столетия, с периодом, когда научный флот и экспедиционные исследования океана набирали силу. И хотя, по пространственной протяженности и ранее бывали такие экспедиции, но использование современных научных технологий, делает нынешнюю экспедицию просто уникальной по объему проведенных измерений. Сочетание современных технологий исследования Океана с возможностью проведения измерений, пожалуй, в самых интересных районах Мирового океана позволили выйти на передний край научных проблем и подойти к рассмотрению глобальных вопросов. Начиная с 2000 года мы проводим исследования в Охотском и Японском морях на "Надежде" в рамках многих проектов, но стоило пройти Северное море, юго-западную часть Атлантики, выполнить измерения на Тихоокеанском побережье Чили для того, чтобы понять некоторые ключевые особенности функционирования фитопланктонных сообществ в Охотском море и "кухни" воспроизводства органики фитопланктонными сообществами в наших морях. Наука - это практически всегда сравнение, сравнение величин, объектов, процессов. Такие экспедиции заставляют мыслить, в больших масштабах подходить к решению частных задач через призму глобальных проблем. Материалы, полученные в этой экспедиции, будут служить темами научных исследований еще очень длительное время, но уже сейчас, в то время, пока экспедиция продолжается, можно говорить о той отдаче, которую мы получаем от этих исследований. Лично для меня "календарный" год закончился 19 декабря, когда состоялась защита кандидатской диссертации Ильина Алексея. Он участвовал в первом этапе экспедиции на переходе от Владивостока до Санкт-Петербурга и его отсутствие мы очень ощущали на втором этапе. Материалы нашей экспедиции начали работать и в тех статьях, которые мы отправляли в научные журналы прямо с борта судна. Самое главное, что эксперименты проведены и статьи написаны молодыми людьми, а значит, у этой работы есть будущее.

Относительно формы проведения таких проектов надо сказать особо. В настоящее время уже невозможно обеспечить исследования на таком широком "фронте", как это было лет двадцать назад, средства очень ограничены. Приоритетными должны стать либо проблемы, решение которых предоставляют быструю отдачу затрат, либо проблемы, интересующие очень многих, т.е. глобального характера. Фундаментальные проблемы исследования океана относятся ко второму типу и требуют больших затрат. Организация экспедиционных исследований в Океане становится непосильной для решения одного ведомства или министерства, да и в других областях научных исследований наблюдаются интеграционные процессы, по крайней мере, попытки государственных структур организовать такие процессы явно просматриваются. Удачное завершение этой экспедиции, возможно, будет означать новый этап в расширении взаимодействия Министерства транспорта, Министерства образования и Академии наук в постановке и проведении фундаментальных исследований Мирового океана. Экспериментальное и методическое обеспечение такой экспедиции стало возможным только при объединении финансовых и интеллектуальных ресурсов, только при создании совместных структур, таких как Морской физико-технический институт Морского государственного университета.

Задают вопросы о высокой стоимости проекта, хотя в абсолютном измерении эта сумма не вызовет особых затруднений у многих бизнесменов. В первом этапе экспедиции большую часть расходов на проведение научных исследований взял на себя Президиум ДВО РАН. И пользуясь случаем, хотелось бы выразить благодарность академику Валентину Ивановичу Сергиенко за поддержку проекта. Часть средств поступило с правительственных проектов и персональных грантов участников экспедиции. Но, конечно же, основной груз расходов, во втором этапе, пришелся на Морской государственный университет. Средства, вложенные в науку, уже начали давать отдачу. Средства, которые тратит государство на подготовку одного кандидата физико-математических наук, очень зависят от той области, в которой работает данный специалист. Суммы в 200 тыс. долларов за подготовку кандидата наук в области океанологических исследованиях и в 15 тысяч долларов за опубликованную статью в центральном научном журнале не следует считать максимальными. Когда это случается, происходит своеобразный возврат затраченных средств государству. На самом деле, это должно стать самым высокоинтеллектуальным бизнесом для нашего государства. Не надо писать о том, как устраиваются в зарубежных институтах наши молодые кандидаты в области естественных наук и какой у них рейтинг. Вопрос только в том, как государство может вернуть понесенные затраты. Наука - объект сугубо интернациональный, и надо всячески способствовать стажировкам молодых ученых в ведущих научных центрах, их поездкам на конференции, работе по контрактам, но основную отдачу они должны давать здесь, в России. Есть уверенность в том, что это так и будет с теми, кто прошел эту экспедицию, поскольку здесь молодежь почувствовала вкус настоящей "живой" работы, узнала цену настоящих результатов.

Есть и другой аспект этой экспедиции и, возможно, самый важный и самый "дорогостоящий". Это воспитание настоящих граждан России, граждан, знающих свои исторические корни и способных оценить место Россиян в цивилизованном мире и их нишу. Почти две сотни молодых людей прошли эту школу в течение экспедиции, почти двести человек соприкоснулись со своими историческими корнями, именно Российскими. Они своими глазами увидели отношение к России, именно к той России, историю которой делал Крузенштерн и его экспедиция, особенно наглядно это было в Бразилии. Неизвестно, как сложится судьба ребят, сделавших эту экспедицию, но в одном можно быть уверенным: у них будет твердая Российская позиция. Измерить это в рублях невозможно, это просто не имеет цены.

Для тринадцати членов научной экспедиции на первом этапе и семи на втором основная часть проекта подходит к концу. Дальше будут конференции, статьи и диссертации, в основе которых будут лежать результаты, полученные в этом проекте и везде будут звучать слова "результаты получены в кругосветной экспедиции на учебно-научном паруснике "Надежда"".


Научный руководитель кругосветной экспедиции, д. ф.-м. н., профессор Букин О.А.


16 октября 2003 г. из Лондона
Фото 2,

Идем на отрезке от Ла Манша до Канарских островов практически день в день с экспедицией Крузенштерна с той лишь разницей, что прибываем на острова 16 октября, а не 21, как это было 200 лет назад. По пути опять проходим над горой Ампер, делаем акустические измерения и исследование биооптических характеристик в приповерхностном слое, аппаратура работает непрерывно, размерено идут вахты.

На рис. 1 показаны результаты акустического зондирования, проведенного над горой Ампер (рис.1а - разрез вдоль, рис. 1б - поперек горы Ампер). Словно пика вырастает она с более чем четырех километровой глубины, поперечный размер вершины составляет всего 2,5 км на глубине 300 метров (измерения провели П.Н. Попов и В.П. Наливайко). Одновременно с работами "Надежда" сменила паруса (фото 2, "Надежда" в новых парусах).

Утверждение, что каждый океан имеет свой характерный цвет, справедливо в некоторой степени. Цвет формируется в основном в результате биологической деятельности в верхнем слое океана и в результате деградации органического вещества. В основном биологические циклы фитопланктонного сообщества определяют содержание органических веществ в океане. Природа везде работает одинаково, однако темпы развития планктона, его деградация и процессы распада органики различны и зависят от многих факторов. Выявить факторы, характерные для формирования цвета в различных климатических и географических зонах - одна из задач второго этапа экспедиции. Классификация вод, предложенная нами, находит свое подтверждение. На рис. 3 приведены 3D-спектры характерные для вод Северного моря (результаты предоставил Салюк П.А.).

Рис. 1a. Рис. 1b. Рис. 3.

Впереди термический экватор Атлантического океана (он расположен на 5-100 севернее географического экватора, здесь самые теплые воды, со средней температурой около 270С), первые наблюдения этого факта были сделаны в экспедиции Крузенштерна.

Сама экспедиция, помимо того, что имела огромное научное значение, дала мощный толчок последующим исследованиям Атлантического океана и Российским океанографическим исследованиям. Участник экспедиции - молодой мичман Фадей Беленсгаузен составлял карты и прокладывал маршрут для Крузенштерна, а уже в 1820 году проводит вместе с Лазаревым знаменитую Антарктическую экспедицию.

В кругосветном плавании на "Надежде" участвовали юнги - кадеты сухопутного корпуса братья Коцебу, "попали в экспедицию благодаря хлопотам своего известного в то время отца и высочайшему разрешению". А уже в 1815 - 1818 г.г. один из них - Отто Коцебу руководит экспедициями на судах "Рюрик" и "Предприятие". Делает кругосветку, в которой участвуют известные ученые Э.Х. Ленц и Е.И. Паррот. Считается, что в этой экспедиции впервые в практике исследования океана проводятся комплексные гидрофизические исследования - измерения прозрачности морских вод и впервые - измерение температуры на глубине. Академик Э.Х. Ленц, участвовавший во второй экспедиции высказывает гипотезу о глубинной циркуляции вод Атлантики в меридиональном направлении. Так была заложена теория, впоследствии подтвержденная многочисленными исследованиями, о глубинной циркуляции вод Атлантики между теплыми экваториальными и холодными полярными районами. Вместе с академиком Е.И. Парротом, принявшим участие в этой экспедиции, удалось показать, что глубинные воды могут охлаждаться до температур ниже +4С, это новое по тем временам представление.

Ленц во время этой экспедиции впервые использовал для измерения глубины гидростатический глубомер. Именно этот принцип использовал впоследствии Томсон для измерения больших глубин в океане.

Атлантический океан является наиболее изученным по сравнению с остальными океанами, поскольку на его берегах находятся наиболее развитые и продвинутые в научном плане государства. Тем не менее, присутствие Российской науки в этом районе было заметным всегда, так в 1960 году в экспедиции на судне "Михаил Ломоносов" было открыто мощное подповерхностное течение, названное именем Ломоносова.

Впереди много интересных районов, предстоит большая и напряженная работа.


Научный руководитель кругосветной экспедиции, д. ф.-м. н., профессор Букин О.А.


8 октября 2003 г. из Лондона

Работы начались уже на выходе из пролива Скагеррак, мы торопились запустить аппаратуру, чтобы провести повторные измерения в одном из богатейших районов Мирового океана - Северном море. Мы сделали разрезы в разных районах Северного моря и в разные периоды развития планктона, это позволяет нам не только исследовать экологические характеристики, но и отследить динамику вод (Рис.1, черная линия маршрут первого этапа, красная - второй этап).

Рис. 1. Фото 2a. Фото 2b.

Состав научной экспедиции сильно изменился по сравнению с первым этапом. Сейчас более половины - это аспиранты и молодые ученые. (см. фото 2 а, б). Огромные запасы углеводородного сырья в этом море сочетаются с высокой биопродуктивностью района. Это связанные вещи, поскольку выбросы органики со дна моря приводят к интенсивному развитию планктона. Еще на первом этапе мы наблюдали огромное количество газовых "факелов" (фото 3), выходящих со дна моря. Фото 3.

За один день можно было наблюдать десяток вышек, они повсеместно стоят в Северном море. Хрупкое равновесие между интересами нефтедобывающих компаний и хорошим состоянием экосистем Северного моря требует больших затрат и постоянного контроля. Поражает чистота Северного моря, воды бурые, но это от изобилия планктона и растворенной органики. Темза тоже не чистая река, но надо иметь в виду какое население проживает в Лондоне. Признаки явного загрязнения вод отсутствуют, да и предварительный анализ данных лазерной флюорометрии позволяет говорить о том, что растворенная органика имеет только природное происхождение. Информация об экологическом состоянии вод доступна и постоянно обсуждается научными и общественными организациями. Четко налажена служба береговой охраны, мы сами убедились в этом: как только на поверхности моря появился посторонний предмет, так сразу же прибыл вертолет береговой охраны и завис над ним.

В связи с этим, хотелось бы вспомнить наш первый экологический рейс в район Сахалинского шельфа в 2000 году, когда уже за 200 миль от места расположения буровой Малекпак (расположенной в заливе Пильтун) мы начали регистрировать присутствие бария в морской воде. Вскоре мы выяснили и источники поступления его в море - это сброс технических вод с буровых платформ. Мы обсуждали тогда эту ситуацию с губернатором Сахалинской области Фарахутдиновым и представляем себе, какой пласт экологических проблем необходимо решать на Сахалине.

Во второй половине дня в пятницу 3 октября, пришвартовались к пирсу порта Тилбери - он находится примерно в 50 километрах от центра Лондона. За время стоянки на борту судна побывало более 200 человек, нам приходилось оставлять в лаборатории дежурных, чтобы принимать посетителей и рассказывать о задачах экспедиции, хотя всем хотелось провести больше времени в "столице мира" (это, по мнению самих англичан, хотя во многом с ними надо согласиться). Вот только несколько снимков, которые хоть как-то смогут передать атмосферу этого города. Мост через Темзу Tower Bridge (фото 4), смена почетного караула у резиденции английской королевы - Букингемского дворца (фото 5), вид цента Лондона с обзорного колеса (фото 6), Биг Бэн и Вестминстер (фото 7). Очень интересной была экскурсия по городу с посещением Гринвича и Морского музея (фото 8 и 9 - курсанты МГУ на нулевом меридиане в Гринвиче, экскурсия по Морскому музею).

Сегодня, утром 8 октября, мы покидаем Лондон и уходим Английским проливом в Атлантику. (проводы в Тилбери - фото 10).

Фото 4. Фото 5. Фото 6.
Фото 7. Фото 8. Фото 9.
Фото 10.


Научный руководитель кругосветной экспедиции, д. ф.-м. н., профессор Букин О.А.


12 мая 2003 г.

Отчет руководителя группы акустического мониторинга от 12 мая 2003 года


Результаты акустического зондирования, полученные в Атлантическом океане после выхода из Гибралтара.


Нас интересовали несколько районов, очень привлекательных для их изучения акустическими методами и отшлифовки собственно этих методов. Это, прежде всего, Гибралтар - пролив, в котором мощные противоположно направленные течения атлантической и средиземноморской воды создают уникальные возможности для развития мощной турбулентности. Рис. 1.

На рис.1 представлен акустический разрез через Гибралтар, который визуализирует структуру толщи морской среды. Горизонтальная темная полоса отмечает 50 м. Темно-красная линия показывает морское дно (ниже эта линия многократно повторяется из-за наличия кратных отражений звука между поверхностью и дном). Хорошо видна генерация мощных внутренних волн. Размах колебаний в этих волнах достигает 150 метров при длине волны около 1,5 км. Отчетливо видна также фронтальная зона смешения средиземноморских и атлантических водных масс, отмеченная стрелкой. Из данных рассеяния звука следует, что атлантические воды легко проникают на большую глубину - до 350 - 400 метров. Рис. 2.

На рис.2 представлен акустический разрез на выходе из Гибралтара и показано формирование океанической структуры. Вблизи дна со стороны Средиземного моря хорошо различается подводное течение, визуализируемое вследствие рассеяния звука, имеющего турбулентное происхождение. Но особенно ярко выделен мощный приповерхностный слой, интенсивно рассеивающий звук и связанный с наличием большого количества планктона. Толщина этого слоя сильно изменяется при прохождении пролива. Видно, что со стороны Средиземного моря практически весь водный слой от поверхности до дна заполнен планктоном. Но особенно благоприятные условия для расцвета жизни планктонного сообщества наблюдаются в самом мелком месте, где идет интенсивное смешение средиземноморской и атлантической воды. Это хорошо показано как на рис.1, так и на рис.2.

Далее при продвижении в Атлантический океан наблюдается, как происходит формирование типичного океанического звукорассеивающего слоя. Главными его особенностями являются наличие ярко выраженного приповерхностного слоя толщиной до 100 метров (днем) и наличие глубоководного слоя, располагающегося на глубинах около 400 метров. Природа этих слоев имеет биологическое происхождение, поэтому в дальнейшем мы постараемся оценить распределение биомассы в верхнем деятельном слое океана вдоль всего маршрута следования экспедиции. Рис. 3.

Обращаясь к данным акустического зондирования, представленным выше на рис. 1, 2, и другим, имеющимся в архивах экспедиции, следует также отметить своеобразную пятнистость пространственного распределения планктона. Так, из рис. 2 для коэффициента рассеяния и из рис. 3 для силы слоя толщиной 250 метров (интеграл от коэффициента рассеяния по глубине) видно начальное формирование пространственной горизонтальной структуры протяженностью около 10-20 км, а также около 50-70 км. Такая же картина отмечается и в спектральной области. Следует обратить внимание на то, что характерный масштаб L в 70 км близок масштабу синоптических вихрей в океане.

Представленная выше картина отличается от своеобразной картины распределения звукорассеивающих слоев, обусловленных модуляцией их внутренними волнами, которые играют основную роль на меньших пространственных масштабах от сотен метров до 1,5 - 2 км.

Причина возникновения промежуточного масштаба около 10-20 км в настоящее время не ясна. Возможно, она связана с неизвестным нам еще масштабом динамических процессов, протекающих в верхнем слое океана. Существуют также стохастические нелинейные модели взаимодействия фито- и зоопланктонного сообществ, типа "хищник-жертва", опубликованные, в том числе, и в солидных физических журналах, например, "Успехи физических наук", в которых на основе новых математических методов даются универсальные самоподобные законы распределения взаимодействующих структур. Такие автомодельные распределения связаны с новым математическим объектом, носящим название фрактал. Оказывается, этот объект удобным образом описывает то многообразие форм, встречающихся в природе, которое никоим образом не сводится к тривиальному набору простых геометрических фигур вроде шара, куба и т.п. В природе все формы более сложны, и понятие фрактала позволяет навести хоть какой-то порядок в описании этого многообразия. Вот и в пространственном распределении планктона также на первый взгляд царит хаос, но даже примитивный спектральный анализ показывает, что существуют характерные пространственные масштабы. Другой вопрос, как они эволюционируют и взаимодействуют. На этот вопрос ответов пока нет.

Далее нас привлекли особенности структуры водных масс вблизи подводной горы Ампер, о которой Олег Букин уже сообщал. В дополнение к общей структуре, сложившейся на основе гидрологических и гидрооптических наблюдений, хотелось бы сделать некоторое дополнение, полученное методом обратного рассеяния звука.

Так на рис. 9 в сообщении Олега Алексеевича представлена картина пространственного распределения во втором галсе Н03 около горы Ампер от 17 до 22 часов, когда мы делали замеры различных гидрофизических параметров. В дополнение к этому на рис. 4 показана картина звукорассеивающих слоев на первом разрезе Н02 через подводную гору Ампер, полученная ранее от 12:30 до 17 часов. Видно, насколько мощное и локализованное в определенных местах наблюдается рассеяние звука на планктонных сообществах и рыбах.

Рис. 9. Рис. 4.

Следует отметить, что суммарное рассеяние звука в слое или так называемая сила слоя, как любая интегральная характеристика, имеет несколько иное пространственное распределение, чем коэффициент рассеяния звука.

Рис. 5. Рис. 6.
Так, на рис. 5 и 6 изображены пространственные распределения силы слоя различной толщины, полученные на разрезе Н02, картина которого уже приводилась выше на рис. 4. Наконец, на рис. 7 для завершенности приводим также аналогичную картину, но для другого разреза Н03. Рис. 7.

Также хотелось бы подчеркнуть, что все приведенные выше характеристики - сила слоя и коэффициент рассеяния на шельфе около горы Ампер, - по крайней мере, на порядок превышают соответствующие значения для открытого океана вдали от горы. Рис. 8.

Кроме задач акустического мониторинга верхнего слоя океана мы посвятили достаточно много времени акустическому зондированию придонных слоев с целью обнаружения мест истечения газов из дна моря, имеющих различное происхождение, начиная от выделения вулканических газов и заканчивая выделениями метана из газогидратных месторождений. Для иллюстрации этого на рис. 8 показано изображение типичного подводного газового факела, обнаруженного при входе в Суэцкий залив в районе расположения нефтедобывающих платформ.

В Северном море программа исследований была продолжена, полученные результаты сейчас обрабатываются. Картина придонных слоев, связанных с медленным просачиванием газа, там достаточно своеобразна и сильно отличается по структуре от типичного газового факела, представленного выше на рис. 8 (вертикальную ось глубин следует умножать на 5). Надеемся в дальнейшем оценить суммарное объемное выделение газа из указанных областей.


Руководитель группы акустического мониторинга научной экспедиции д.ф.-м.н., профессор Буланов В.А.


05 мая 2003 г. Из Гданьска.

После почти полуторамесячного перехода мы заходим в Гибралтар - кусочек Британской метрополии, площадью всего 6 кв. км. - город на скале (фото 1). Но, несмотря на такие размеры, четыре дня стоянки пролетели очень быстро, посмотреть и познакомиться тут есть с чем (фото 2, 3, 4).


Фото 1. Фото 2.
Фото 3. Фото 4.

Наш путь лежит через пролив Гибралтар в Атлантический океан. Вначале мы идем на запад. Цель - гора Ампер, которая возвышается в океане, ее максимальная высота над океанским дном более 4 километров. Этот район Атлантического океана интересен именно тем, что здесь расположено несколько таких гор (рис. 5). Рельеф дна создает очень редкие и интересные гидрофизические ситуации, которые способствуют развитию специфических биосистем в данном районе. Вообще этот район окутан мифами, считается (и не без основания), что, если и была древняя Атлантида, то погрузилась она в морские пучины именно в этом месте. Но мы не имеем соответствующего оборудования, чтобы проверять подобные гипотезы, наша цель другая - провести гидрологические и гидрофизические измерения, попытаться исследовать особенности функционирования планктонного сообщества в столь специфических условиях. С погодой нам явно повезло, в течение всего дня, пока мы курсировали над вершиной горы, выполняя станции и проводя измерения, была отличная погода. Здесь мы увидели действительно много интересного, это своеобразный оазис в океане. Несмотря на сильное поверхностное течение и течения над вершиной, вызванные приливами, над горой фиксируется очень высокая концентрация хлорофилла А и растворенного органического вещества. Планктонные облака словно вцепились в вершину горы и постоянно парят над ней. Распределение концентрации хлорофилла А и растворенной органики, восстановленное по спектрам лазерной индуцированной флюоресценции можно наблюдать на рис.6.

Несколько часов было затрачено на гидрологические исследование подводной горы (рис.7), где было сделано 5 гидрологических станции. Особенно "удачными" оказались станции 52 и 56, совпавшие с разными фазами прилива (рис. 8), где мы зафиксировали крупномасштабные внутренние волны полусуточного периода.


Рис. 5. Рис. 6. Рис. 7. Рис. 8.
Приливоотливные колебания рассчитывались для ближайшего пункта, расположенного в Порто-Санто на островах Мадейра. Вертикальное смещение обнаруженных внутренних волн составляет 45 м, что в два раза больше колебаний, замеренных в предыдущих экспедициях. По-видимому, эти различия связаны с фазой луны, которая во время проведения нашего эксперимента составляла величину 0.81 (полная - 1). Акустический мониторинг проводится непрерывно, он чутко фиксирует все неоднородности, встречающиеся над горой. На мониторе рисуется своеобразный портрет распределения биологических объектов над вершиной горы. Портрет действительно своеобразный, руководитель работ по акустическому мониторингу профессор Рис. 9. Буланов говорит, что он впервые видит подобные распределения звукорассеивающих слоев, они очень "плотные" и имеют необычную структуру (рис. 9).

Здесь с нами происходит случай, действительно подтверждающий, что на горе Ампер могут происходить необъяснимые вещи. На одной из последних гидрологических станций у нас зависает зонд на глубине 40 метров. Александр Карнаухов срочно дает команду на подъем зонда, ведь судно дрейфует, и мы можем потерять зонд, если он оказался на дне. Быстро поднимаем зонд, внимательно его осматриваем, нет, все нормально. Идем и смотрим на эхолот, глубина порядка 120 метров, как и до погружения. Второй раз делать станцию в этом месте мы не рискнули. Дальше нам опять не повезло, планировали остаться на горе и сделать ночную станцию, чтобы провести лазерное зондирование верхнего слоя океана и лазерную батиметрию вершины горы. Начали монтировать систему для проведения этих работ на борту "Надежды", но к вечеру, когда опустили систему, волнение резко возросло. Пришлось сниматься и уходить от циклона, отложив работы по лазерному зондированию до лучших времен. Но циклон все-таки догнал нас, да не один, а сразу три. К ночи мы были в центре шторма силой до 7 баллов, "Надежда" развивала скорость более 16 узлов, крен доходил до 30 градусов (фото 10, 11, 12). В таком шторме мы находились практически четверо суток.


Фото 10. Фото 11. Фото 12.

Но нет худа без добра, мы идем не в Ла Манш, а вокруг островов Ирландия и Великобритания (фото 13). Редкая возможность провести измерения в одном из самых биопродуктивных районов мира. Наши надежды оправдались, мы сделали очень интересный разрез, включая и Северное море. Концентрация хлорофилла А превышала 10 мкг/л, такую ситуацию по соотношению концентрации хлорофилла А и растворенного органического вещества мы наблюдали только однажды, в Курильских проливах, во время экспедиции на "Надежде" в прошлом году. Северное море известно богатыми месторождениями нефти и газа, здесь создано хрупкое равновесие между крупнейшей добычей нефти и экологически чистыми, богатейшими биоресурсами, водными акваториями. Такие нефтяные вышки можно наблюдать повсеместно в Северном море (фото 14).


Фото 13. Фото 14. Фото 15.

Наконец, шторм успокоился, и мы имеем возможность выполнить запланированные работы по лазерному зондированию верхнего слоя океана (фото 15). Работы носят методический характер, нам важно отработать все детали установки гидролидара на борту "Надежды". Планируется, что в недалеком будущем мы установим систему для проведения лазерного зондирования непрерывно и по ходу судна, параллельно с акустическим зондированием. Пройдя через три океана и восемь морей, проливы Скагеррак и Каттегат, миновав замок принца Датского - Кронбург (фото 16) мы оказываемся в Балтийском море, последнем море в первом этапе нашей кругосветки, впереди Гданьск - родная гавань нашей "Надежды".

Рис. 9.

Научный руководитель кругосветной экспедиции, д. ф.-м. н., профессор Букин О.А.


15 апреля 2003 г.

Переход получился очень длинный. Без заходов 45 суток, это для всех нас нагрузка, а для молодежи тем более. Поэтому пришлось в Средиземном море уменьшить объем работы, идем по сокращенной программе. Флюориметр работает только в дневную смену, станций делаем поменьше, идем в Средиземном море практически полностью под парусами.

Лидарное зондирование провели сразу по выходу из Суэцкого канала и за Сицилией. В Средиземном море резко похолодало до 8-10 градусов с сильным ветром. Часто штормило. После о. Сардиния были очень плотные и низкие облака, потом они рассеялись. Наблюдали истекание лавы с вулкана Стромболи (см. группу Липарских островов севернее Сицилии), к сожалению, выброса пепла уже не было, не застали. Хотя одна из причин прохода через Мессинский пролив в Тирренское море была именно эта, вторая - поработать на полигоне. При проходе через Суэц встретили американскую дивизию, которая шла в Ирак из Турции (их не пропустили через Турцию) на фото есть несколько военных судов, сфотографированных в Суэце. Вследствие этого существенно ограничили работу лидаром в Средиземном море.

В целом программа сделана, осталась Атлантика, там хотим завернуть на гору Ампер - это миль двести от Гибралтара и провести там полигон. Считают, что именно в этом месте Атлантида ушла в пучины (если она, конечно, была), а три горы, резко выделяющиеся на 5 км глубине - это ее остатки. Там очень удачное место, чтобы провести гидролидарное зондирование океана (будем разворачивать лидар в воду и работать синхронно с акустиками). В этом районе очень высокая прозрачность, да и лидаром надеемся прописать рельеф горы более подробно, чем эхолотом. Работы гидролидаром были запланированы в Северном море, но, скорее всего, погода там будет скверная, надеемся, что в Атлантике нам повезет с погодой.

На сегодняшний день большая часть программы выполнена, проведено 50 гидрологических станций, где одновременно были сделаны заборы проб воды с разных горизонтов, проведено измерение гидрологии верхнего слоя и акустическое зондирование с погружных приборов. Рис 1. На рис. 1 представлен общий маршрут судна до 12 апреля. Лазерная флюорометрия верхнего слоя океана, акустическое зондирование, метеоизмерения проводились практически непрерывно по всему маршруту.

Несмотря на то, что Красное море объявлено районом боевых действий там была выполнена большая программа научных исследований. Это море очень интересно тем, что является практически замкнутым, так как водообмен со Средиземным морем и Индийским океаном сильно ограничен, а находится оно большей частью в тропиках и окружено со всех сторон пустынями. Это приводит к тому, что соленость вод очень большая, в некоторых местах до 41 промилле, а в глубоководных впадинах Красного моря сравнительно недавно были открыты источники чрезмерно соленых и горячих вод. При температуре воды до 70 С соленость доходит до 400 промилле (если выпарить 1 литр такой воды, то можно получить почти 400 грамм соли), кроме того, это район с высокой биопродуктивностью. Даже сейчас, в период, можно сказать "зимний" для планктонного сообщества, мы наблюдали здесь высокие значения концентрации фитопланктона. Этому, как ни странно, способствует близость пустынных районов. Частые песчаные бури, приходящие в основном с Аравийского полуострова, приносят на акваторию Красного моря большое количество минеральных веществ. Примерно такая же ситуация имеет место в Атлантике, когда наблюдаются буквально вспышки возрастания концентрации хлорофилла А, после песчаных бурь в пустыне Сахара, которые выносят громадное количество аэрозоля вглубь Атлантического океана. Или локальные увеличения концентрации фитопланктона в Японском и Охотском морях после песчаных бурь в пустыне Гоби. В Красном море эти явления происходят гораздо чаще, хотя и не носят столь глобальных масштабов. Нам удалось наблюдать последствия песчаной бури, бушевавшей над Ираком, во время нашего прохождения через Красное море. Мы находились довольно далеко от эпицентра бури, но в Южной части Красного моря в Баб эль Мандебском проливе начали регистрировать большое содержание аэрозоля в атмосфере, который переносился с Аравийского полуострова на Африканский континент. Интересно отметить, что мелкая фракция аэрозоля переносилась в очень тонком и приподнятом слое, где он был зарегистрирован при лидарном зондировании, которое мы провели в этом месте. Рис 2. На рис. 2 показан один из результатов лидарных измерений. Шкала высот в километрах приведена слева, четко отслеживается тонкий слой на высоте 2,5 км, где сосредоточена мелкая фракция аэрозоля. Здесь нам явно повезло, редкий случай оказаться свидетелем такой ситуации, да еще иметь возможность провести лазерное зондирование атмосферы. Утром палуба фрегата покрылась очень тонким слоем песчаной пудры. Комплексные измерения, проводимые на "Надежде" позволят провести детальный анализ, как динамики атмосферного аэрозоля, так и его влияния на биооптические параметры тех районов Красного моря, где наблюдалась песчаная буря.

При прохождении Суэцкого канала мы получили небольшую передышку. Практически весь день находились на палубе, на всем протяжении от города Суэц до конечного пункта канала - города Порт Саид наблюдали красивые Египетские пейзажи на левом берегу (фото 1), пустыню, блок посты и памятники на правом (фото 2, 3). За блок постами - Синайский полуостров и места недавних военных действий.

Фото 1. Фото 2. Фото 3.

Война в Ираке и здесь напомнила о себе, навстречу нам шел караван американских военных судов, перевозивший дивизию морских пехотинцев, которая не была пропущена в Ирак через Турцию (один из кораблей можно наблюдать на фото 4 и 5).

Фото 4. Фото 5.
День выдался очень хороший, плюс ко всему, бригада арабов электриков, севшая к нам в Суэце, устроила шоу с продажей сувениров на палубе, развернув настоящий базар и сразу же забыв о том единственном прожекторе, что они принесли на "Надежду" (фото 6 и 7).
Фото 6. Фото 7.

В Средиземном море работы были продолжены, программа работ была немного скорректирована с учетом того, что мы вышли в субтропики. В основном это коснулось метеоизмерений. Немного изменив маршрут, мы прошли Мессинским проливом в Тирренское море. Здесь в группе вулканов, расположенных на Липарских островах, заработал вулкан Стромболи (см. фото 8).
Фото 8. За два дня до нашего визита он выбрасывал в атмосферу 500 метровый столб пепла. С нашим приходом его активность упала, но ночью еще можно было наблюдать потоки раскаленной лавы, сходящие с его кратера. Атмосфера над Средиземным морем часто подвергается атакам, как со стороны действующих вулканов, так и со стороны пустыни Сахара. Лидарные исследования аэрозоля представляют здесь особый интерес.

В целом нужно отметить новые и уникальные результаты, полученные за прошедший период кругосветной экспедиции. Результаты очень интересные и их много. Наиболее важными являются результаты лазерных лидарных исследований, среди которых следует выделить следующие:

- впервые с помощью лидара зарегистрировали высотные аэрозольные слои в тропиках на высоте 40 и 90 км и отследили их динамику; - регистрировали пылевую бурю в Красном море, наблюдали каналы переноса аэрозоля в атмосфере во время бури, исследовали динамику "релаксации" атмосферы после пылевой бури;
- измерили параметры процессов конвекции, в тропической и субтропической зоне.

Все эти лидарные измерения выполнены в комплексе с метеорологическими, лазерными флюорометрическими и гидрологическими измерениями, поэтому кроме чисто лидарных задач - это задел к решению комплексных проблем с выходом на глобальные атмосферные процессы и процессы в верхнем слое океана, включая исследование влияния аэрозоля на биопродуктивность. Также получено большое количество результатов по акустике и лазерной флюорометрии.

Выход из Гибралтара запланирован на 17 апреля, и нам остается выполнить заключительную часть нашей научной программы на переходе до Санкт-Петербурга в Атлантическом океане, Северном море и Балтике. Наряду с теми работами, которые мы проводили ранее, запланирована двухсуточная станция, где будет выполняться лазерное зондирование верхнего слоя океана.

Научный руководитель кругосветной экспедиции, д. ф.-м. н., профессор Букин О.А.

4 апреля 2003 г.
Фото 1. Анатолий Анатольевич Дмитриев среди провожающих Фото 2 Фото 3

Сингапур. Снимаемся с причала у гостеприимного яхт-клуба Rafles marine, особенно приятно увидеть среди провожающих знакомое лицо (см. фото 1). Его появление дает нам уверенность, что нас еще помнят и ждут. Курсанты в тропической форме и готовы подняться на реи для прощальной процедуры (фото 2). Ставим паруса и уходим водами Малаккского пролива в Индийский океан (фото 3).

Фото 4. Александр Майор в который раз запускает регистрирующую аппаратуру буксируемых датчиков

Но на самом деле мы еще плохо себе представляем, какой трудный переход нас ждет, трудный во всех отношениях – это и изнурительная жара, когда, несмотря на кондиционеры, аппаратура отказывается работать, поскольку превышены все разумные нормы по температурному режиму и влажности. И приходится непрерывно буквально бороться за ее работоспособность (на фото 4). Это режимы экономии воды и круглосуточные вахты на аппаратных комплексах. Но все с избытком компенсируется теми результатами, которые мы получаем при анализе данных с научных приборов. А интересного в тропиках очень много. Вопреки ожиданиям, мы регистрируем несколько аэрозольных слоев на различных высотах в атмосфере. Это, прежде всего, слой на высоте тропопаузы, далее – довольно регулярный слой на высотах от 30 до 40 км и очень слабый и довольно редко появляющийся слой в верхней атмосфере от 80 до 90 км. На рис. 1 и 2 приведены изображения регулярного слоя на высоте порядка 30 км, даже на необработанных изображениях этот слой легко выделяется из фона (слой указан стрелкой). Нам удалось проследить динамику этого слоя практически на всем разрезе через Индийский океан.
Рис. 1 Рис. 2

Динамику в нижней атмосфере можно наблюдать, как говорится, невооруженным глазом. Вот некоторые снимки, которые нам удалось сделать. На фото 5 приведено вихревое образование в атмосфере в районе Никобарских островов. Или многочисленные грозовые разряды, которые наблюдались в самом “грозовом” районе на земном шаре (по числу гроз в году) около острова Суматра (на фото 6 приведена редкая фотография молнии). Фантастические пейзажи можно наблюдать в атмосфере на закате (фото 7). На переднем плане низкие тропические облака, отмечающие нижнюю границу конвекции, измерение параметров которой является одной из задач лидарного зондирования.
Фото 5 Фото 6 Фото 7

Остальные измерения так же идут своим чередом, получен очень интересный материал на проточном лазерном флюорометре. Вот один из таких результатов: предложенная нами оптическая классификация поверхностных вод, хорошо работающая для вод Японского и Охотского морей (эти результаты были получены в рамках экспедиций трех плавучих университетов в 2000–2002 годах), подтверждается в Восточно-Китайском и Южно-Китайском морях, а так же для некоторых районов Индийского океана. Это позволяет значительно продвинуться в решении ряда задач оптики океана, и в исследовании влияния различных процессов, протекающих в верхнем слое океана на формирование и развитие планктонного сообщества. Рис. 3 Решение таких задач, где необходима обработка колоссального числа измерений, а их только на флюориметре с начала рейса сделано более десяти тысяч, невозможно без разработки специальных аппаратно-программных комплексов, каковым является геоинформационная система “Дальневосточные моря”, разработанная исключительно в МГУ им. Г.И. Невельского для парусника “Надежда” и той аппаратуры, которая на нем установлена. Привязка всех измерений к координатам в сочетании со специальными программами обработки позволяют ставить и решать качественно новые задачи исследования океана. На рис. 3 показаны наш маршрут и интерфейс, дающий возможность выводить результаты анализа практически всех измерений, осуществляемых в нашем рейсе.

Ну а кругом жара, жара ..., жарко в лаборатории (фото 8), жарко и на палубе (фото 9).
Фото 8 Фото 9

Под парусами “Надежда” идет практически без шума, иногда к нам довольно близко подходят “гости” (фото 10, фото 11).
Фото 10. Кит подошел практически к борту судна Фото 11. Дельфины загоняют стаю тунцов и устраивают пиршество

Однако здесь чувствуется определенная напряженность, в Коломбо при швартовке нас встречают ... (фото 12 и 13).
Фото 12 Фото 13

Ну а в Аденском заливе мы попадаем в зону интересов антииракской коалиции, нас изучают морские разведчики “Орионы” (фото 14, 15).
Фото 14 Фото 15

Сейчас самыми интересными для лидарных исследований являются Красное море и восточная часть Средиземного моря. Эти районы становятся интересными вдвойне после начала войны. Аэрозоль от пожаров на нефтяных вышках должен появиться над Красным морем, по нашим расчетам, дней через пять, и как раз будет над нами. Мы будем, пожалуй, единственным научным судном, которое находится сейчас в этом районе. Есть возможность напрямую наблюдать и мерить лидаром происходящую там экологическую катастрофу.

Научный руководитель кругосветной экспедиции, д. ф.-м. н., профессор Букин О.А.

Репортаж руководителя группы акустического мониторинга от 4 апреля 2003 года

У группы акустического зондирования получилась очень интересной работа вдоль трассы следования в северной части Индийского океана, в Аравийском море, сразу после выхода из Коломбо и вплоть до входа в Аденский залив вблизи острова Сокотра. Как и в Бенгальском заливе, удалось прописать все суточные вариации звукорассеивающие слои (ЗРС), а также крупномасштабные изменения расположения термоклина вдоль всей трассы протяженностью около 1200 км. Все это представлено на рис. 1. Как и для трассы в Бенгальском заливе, темно-красным подчеркнуты ЗРС в ночной период. Рис 1. Видно, насколько контрастно в этот период усиливается рассеяние звука. Напоминаю, что природа этого эффекта до конца нераскрыта. Виден также глубоководный ЗРС, который залегает на глубине около 300-400 метров. В дополнение ко всему сказанному следует подчеркнуть, что цвет, определяющий коэффициент объемного рассеяния звука и связанный с концентрацией планктона, существенно меняется вдоль всей трассы следования судна. Надеюсь, что в дальнейшем нам удастся состыковать данные акустического зондирования и данные, полученные с применением лазерного флуориметра.

Кроме исследований рассеяния звука в верхнем деятельном слое океана с целью решения обратных задач и создания методов акустического мониторинга океана, мы начали проводить еще исследования затухания (поглощения) звука и так называемого параметра акустической нелинейности в деятельном слое моря. Здесь мы столкнулись с совершенно неожиданными результатами. Уместно заметить, что измерения указанных параметров в океане сопряжено с большими трудностями и в научной литературе практически отсутствует информация об их распределении в деятельном слое океана. Существуют лишь отрывочные данные, причем это в основном относится к линейному параметру - поглощению звука. Исследования нелинейности морской воды, да еще на различных глубинах, проводились буквально в единичных экземплярах и при этом в достаточно идеальных условиях. Нам удалось преодолеть ряд экспериментальных трудностей и на основе разработанных в предыдущих экспедиционных рейсах "Надежды" методиках получить новые результаты, о которых будет сказано ниже. Представленные ниже результаты, конечно, только предварительные. Тем не менее, они повторялись на целом ряде станций на протяжении всей трассы в Индийском океане достаточно слаженно. Но все по порядку.

На рис. 2-4 содержатся результаты зондирования нелинейного параметра до глубины 80 метров. Как видно, на определенной глубине происходит резкое увеличение нелинейного параметра примерно в среднем в полтора раза по сравнению с величиной нелинейного параметра для поверхности моря. Это очень большое увеличение, достаточно упомянуть, что имеющиеся в литературе данные по нелинейному акустическому параметру при преобразовании во вторую гармонику составляют буквально считанные проценты. При этом весь эффект влияния микронеоднородностей морской среды заключался в увеличении флуктуационной компоненты нелинейного параметра. Рис 2. Рис 3. Рис 4. Здесь же мы, наряду с увеличением флуктуаций нелинейного параметра в местах расположения ЗРС, наблюдаем и резкие изменения его средних значений. Следует подчеркнуть одно важное обстоятельство - мы проводим измерения нелинейного параметра не на второй гармонике, а на разностной частоте, когда нелинейное взаимодействие двух близко расположенных по частоте высокочастотных сигналов приводит к резкому усилению на частоте разности указанных сигналов. Оказывается, этот метод регистрации усиления на разностной частоте очень чувствителен к наличию микронеоднородностей в воде. Таким образом, применение этого нелинейного метода позволяет получить новые данные.

Следует отметить, что вариации нелинейного параметра по глубине достаточно сильно меняются вдоль трассы и, вероятно, существенно зависят от типа планктона в море. Так, на рис. 5 можно увидеть сильные вариации нелинейного параметра, но при этом наблюдается обратная картина - резкое его занижение с глубиной. В природе этого явления еще предстоит разбираться.

Рис 5. Рис 6. Рис 7.

Рис. 6 и 7 содержат данные по зондированию при попытке получить результаты по поглощению и коэффициенту рассеяния. Оказалось, что вначале происходит постепенное уменьшение поглощения звука по сравнению с величиной на поверхности моря и в области скачка параметра нелинейности также происходит резкое уменьшение коэффициента поглощения звука. Что касается коэффициента объемного рассеяния - вариации в местах аномалий также имеются, но сказать, что они уж так значительны, представляется затруднительным. Тем не менее, определенная привязка данных существует.

Руководитель группы акустического мониторинга научной экспедиции д.ф.-м.н., профессор Буланов В.А.

5 марта 2003 г. Из Коломбо.
Рис. 1. Схема размещения измерительной аппаратуры

Сразу после Сингапура начались работы, все измерительные комплексы, установленные на "Надежде" исправно выдают информацию о параметрах океана и атмосферы. Объем измеряемой информации просто колоссальный, это и не удивительно, поскольку "Надежда" представляет собой плавучий исследовательский институт. Глядя на схему размещения измерительных комплексов (см. рис. 1), можно легко в этом убедиться – от верха мачт до ватерлинии расположены датчики и измерительная аппаратура. Рис.2.

Конечно, при таком объеме комплексных измерений основные результаты будут получены после их анализа и обработки, однако, некоторые интересные моменты можно отметить уже сейчас. Использование новейших научных технологий позволило зарегистрировать те процессы, которые ранее не возможно было наблюдать. Одна из основных задач нашей экспедиции состояла в исследовании динамики аэрозольных образований в верхней и средней атмосфере, это доступно только лазерным методам зондирования атмосферы. Еще в Южно-Китайском море судовым лидаром были зарегистрированы слабые аэрозольные слои в районе тропопаузы (на высотах от 12 до 14 км) и только в Бискайском заливе нам удалось четко наблюдать устойчивые слои атмосферного аэрозоля на высотах порядка 14 км. На рис. 2 можно наблюдать этот слой так, как он выглядит после обработки сигналов лидарного зондирования. Рис. 3.

По вертикальной оси отложена высота в километрах, по горизонтальной оси время в часах (слой расположен на высоте порядка 13,5 км, вся горизонтальная ось соответствует 7 часам). Это действительно новые и очень уникальные научные результаты, мы надеемся отследить динамику этого слоя, выяснить причины его образования, а так же влияние аэрозольных слоев, образующихся в верхней атмосфере, на климат нашей планеты. Причины подобных явлений над океаном надо искать в процессах взаимодействия океана и атмосферы. М. Пермяков Этим и занимается команда исследователей под руководством М.С. Пермякова, которая практически непрерывно проводит измерение метеопараметров атмосферы, параметров верхнего слоя океана. Чрезвычайно полезную информацию о процессах взаимодействия океана и атмосферы дают лидарные измерения. Зондирование на нижних высотах позволяет выявить каналы поставки океанического аэрозоля в атмосферу. На рис. 3 показана одна из ночных лидарных записей динамики аэрозоля в нижних слоях атмосферы над океаном (длительность записи 20 минут). А. Ильин

Высота по вертикали порядка 6 км, основной слой аэрозоля сосредотачивается на высотах 1,5 км, плотные, но пока еще прозрачные аэрозольные образования, в последующем становятся источниками облаков. Необходимо отметить, что такие результаты можно получить только при наличии высококвалифицированной команды. А. Майор Лидарные измерения обеспечиваются Алексеем Ильиным и Александром Майором, ну а с теми огромными объемами информации, которые поступают в центр ГИС со всех сторон, может справиться только такой специалист, как Егор Подопригора. Е. Подопригора Я уже не могу сосчитать, какое количество программ ему пришлось написать, и сколько интерфейсов к измерительным приборам он сделал. Физически крепкий и очень доброжелательный, Егор всегда выручает, когда необходимо провести гидрологическую станцию или залезть на самый топ грот мачты, чтобы провести профилактику измерительных датчиков. С. Голик

Для тех, кто работает на проточном лазерном флюориметре, наступили действительно черные дни, необходимо обеспечить круглосуточную работу прибора в тропической жаре. Помещение сильно прогревается за день, так что кондиционеры не в состоянии обеспечить нормальную температуру, приходиться терпеть. Кто это может, ну, конечно же, аспиранты, Сергей Голик возглавляет команду. Пока, я постучал по дереву, им все удается, а для нас это действительно важная часть работы, ведь эти измерения – это основной материал для исследований влияния различных динамических процессов на функционирование и развитие планктонного сообщества. О. Букин







Научный руководитель кругосветной экспедициид.ф.-м.н., профессор Букин О.А.





5 марта 2003 г. Из Коломбо.

Мы в основном продолжаем те работы, которые выполняли в рейсах плавучего университета на борту ПУС "Надежда". Только здесь, естественно, проявились и определенные географические особенности. Все это в итоге привело к появлению новых результатов, которые оказались интересными как раз не только с чисто географической стороны.

Все по порядку. С самого начала рейса от Владивостока исследовали рассеяние звука в верхнем деятельном слое моря с целью решения обратных задач и создания методов акустического мониторинга моря. Это у нас основная задача.

Кроме этой задачи в рейсе мы начали проводить еще и измерения зависимости коэффициента затухания (поглощения) и параметра нелинейности от глубины. Здесь мы расширили частотный диапазон, что позволило нам, пусть только на станциях, но проводить более детальное изучение верхнего слоя моря.

Много работали везде: и в Японском, и в Восточно-Китайском, и в Южно-Китайском морях. Даже в связи с пересечением экватора сделали одну станцию по существу уже в одном из проливов в Индонезии. Хотелось, в первую очередь, отработать основную программу в морях дальневосточного региона. Рис. а1.

Прежде всего, зарегистрировали переход через фронтальную зону в Японском море. Фронт здесь плохо выражен, тем не менее, на рис. а1 можно видеть характерное резкое расширение по глубине рассеяния звука на планктоне, которое свидетельствует о заглублении термоклина при переходе через фронтальную зону. Как известно, планктон выполняет роль меток, собираясь в местах наибольших градиентов гидрофизических полей. Рис. а2.

Далее на рис. а2 представлена визуализация картины придонной турбулентности в Восточно-Китайском море. Здесь практически отсутствовала стратификация во время проведения наших работ. Более того она была инверсной, т.е. на поверхности вода была холоднее (самый верхний узкий приповерхностный слой), а на глубине вода была немного теплее. Это создавало условия для возникновения сильных гидродинамических неустойчивостей, которые и удалось зарегистрировать с помощью рассеяния звука. Рис. а3.

Далее на рис. а3 представлена интересная запись рассеяния звука в переходной зоне от глубокого моря к шельфу, полученная в Южно-Китайском море. Виден процесс формирования придонных течений. Рис. а4. Аналогичные придонные течения видны также на рис. а4, характерном для Малакского пролива. Следует отметить также звукорассеивающую аномалию, располагающуюся на расстоянии 47 км от начала трассы. Нам представляется, что это была аномалия типа "газового факела" – именно в этом районе мы проходили буровую вышку, располагающуюся с Индонезийской стороны пролива. Рис. а5.

Наконец, интересной сложилась работа в Бенгальском заливе. Удалось прописать все суточные вариации звукорассеивающих слоев (ЗРС), а также крупномасштабные изменения расположения термоклина вдоль трассы протяженностью около 1200 км. Все это представлено на рис. а5. Здесь красным подчеркнуты ЗРС в ночной период. Именно в этот период многократно усиливается рассеяние звука, природа которого до конца непонятна. Следует подчеркнуть, что простым всплытием планктона и увеличением концентрации данное обстоятельство объяснить не удается.

Ну, а что касается поглощения звука и нелинейного параметра, – нами также получены интересные результаты. Но пока что для нас здесь больше вопросов, чем ответов. В. Буланов





Руководитель группы акустического мониторинга научной экспедиции д.ф.-м.н., профессор Буланов В.А.





21февраля 2003 г.
Маршрут экспедиции

Измерения начались практически сразу после выхода из порта Владивосток. К настоящему времени работают все аппаратные комплексы, установленные на борту ПУС "Надежда", начаты комплексные исследования динамических процессов, протекающих в верхнем слое океана и их влияние на формирование и функционирование планктонного сообщества. Практически это продолжение тех работ, которые были начаты и проводились в рамках плавучего университета с 2000 года.

Лидар, установленный на борту

Наиболее интересная и большая по объему измерений часть работ, связана с лазерным зондированием атмосферы. Уже пошли первые измерения. На судовом лидаре, представляющем собой разработку Тихоокеанского океанологического института имени В.И. Ильичева ДВО РАН и Морского государственного университета имени адмирала Г.И. Невельского с использованием французской лазерной техники, проводится исследование аэрозольных слоев средней и верхней атмосферы. Проводится лидарное зондирование Уже получены интересные результаты, так удалось зарегистрировать и измерить параметры развития конвективных потоков влаги в тропических широтах, измерить высоты развития процесса и исследовать структуры облачных образований. Эти результаты, в комплексе с пассивным зондированием, проводимым со спутников, помогут глубже понять погодные изменения в тропической зоне. Использование современных лазерных технологий в исследовании атмосферы позволяют ставить и решать принципиально новые задачи при исследовании факторов, влияющих на климат нашей планеты. Речь идет о регистрации и измерении динамики аэрозольных слоев в стратосфере и ионосфере. Данные, которые мы сейчас получаем, могут изменить наше представление об их роли в формировании климата на планете. Эти исследования проводятся синхронно с измерениями параметров ионосферы, проводящимися в Институте космофизики и распространения радиоволн ДВО РАН на Камчатке, а так же с измерениями на лидарных станциях в городах Владивостоке и Томске.

Проводится гидрологическое зондирование

Наряду с лидарным зондированием проводятся стандартные гидрологические станции, они выполнены в Восточно-Китайском и Южно-Китайском морях, стандартные измерения параметров атмосферы и датчиков, размещенных на мачтах ПУС "Надежды".
Работа на вычислительном центре, идет процесс обработки данных


Все измерения проводятся синхронно и накапливаются в базе данных ГИС.




Ночная вахта на комплексе акустического зондирования океана

Необходимо отметить, что опыт работ на ПУС "Надежда", приобретенный в плавучих университетах, хорошо помогает нам, аппаратура хорошо адаптирована для парусника и, за исключением гидрологических станций, все работы проводятся на ходу, так что движение судна под парусом проходит в естественном режиме. Большой объем работ выполняется молодыми учеными, основное желание у них сейчас – это выспаться, времени на сон очень мало, работы идут круглосуточно, параллельно на нескольких аппаратных комплексах – лидаре, комплексе акустического зондирования, лазерном флюориметре и аппаратном комплексе измерения атмосферных параметров.

Основная задача сейчас получить как можно больше данных, ведь районы очень интересные, а впереди Индийский океан и Красное море, где давно уже не проводились научные экспедиции. Совершается крещение начальника рейса




Прошли экватор, и естественно, совершили все положенные обряды, обряд прошли все не исключая вождей. Курсанты при полном параде на торжественном построении




И, наконец, заход в Сингапур, нас встречают на пирсе в Raffless Marine. Курсанты при полном параде на торжественном построении.

Митинг на месте гибели нашей эскадры




Митинг на месте гибели нашей эскадры в Цусиме.





Научный руководитель кругосветной экспедиции д.ф.-м.н., профессор Букин О.А.

© 2003-2004 МГУ имени адм. Г.И. Невельского