Учет структурной неоднородности воды при расчете световых полей в море: Вип. 21, 2010

На основе анализа экспериментальных данных, полученных в подспутниковых экспериментах, предлагается полуэмпирическая теория переноса излучения в структурированной среде. Получена система уравнений переноса, учитывающая структурную неоднородность воды. Показано, что предлагаемая теория позволяет устранить противоречия между экспериментально измеренными характеристиками светового поля и константами поглощения морской воды.

Упрощенный метод расчета спектрального диффузного коэффициента ослабления света в верхнем слое Черного моря на основе спутниковых данных: Вип. 22, 2010

Описана упрощенная модель (SM модель) восстановления спектрального диффузного коэффициента ослабления света <$E K sub d ( lambda ,~z)> в верхнем слое Черного моря <$E z~symbol Г~50> м. В качестве входного параметра SM модели используется стандартный спутниковый продукт - диффузный коэффициент ослабления света на длине волны 490 нм <$E K sub d>(490). SM модель основана на ряде предположений относительно оптических свойств черноморской воды. Суть этих предположений состоит в том, что основным фактором, влияющим на проникновение солнечного света в верхний слой Черного моря, является концентрация окрашенной компоненты растворенного органического вещества как функция пространственных координат и времени. Сравнение результатов расчетов <$E K sub d ( lambda ,~z)> по SM модели с расчетами, полученными с использованием "точных" региональных связей между первичными оптическими характеристиками и стандартными спутниковыми продуктами, дало удовлетворительные результаты. Получена формула для оценки глубины зоны фотосинтеза как функция <$E K sub d>(490).

Форма частотного спектра ветровых волн и оптимальный способ его расчета: Вип. 21, 2010

На основании расчета большого числа частотных спектров ветровых волн, выполненных различными методами и для различных ветро-волновых условий их образования, сделаны следующие заключения: оптимальным методом расчета одномерных спектров волн является метод авторегрессии; частотные спектры ветровых волн всегда имеют регулярное распределение достоверных локальных максимумов в области частот, превышающих частоту максимума спектра и, как правило, расположенных на частотах, близких к кратным частотам главного пика; причина появления отмеченных локальных максимумов обусловлена нелинейной природой гравитационных волн; среднеквадратичные наклоны спектров в области высоких частот не проявляют строгой принадлежности к закону "-4" или "-5" и могут существенно варьировать в силу целого ряда физических причин.

Характеристики волновых течений в Каламитском заливе: Вип. 23, 2010

Представлены результаты численного моделирования и натурных измерений волновых течений в Каламитском заливе. Обсуждены их качественные и количественные характеристики, определяемые изменениями поля ветрового волнения. Рассмотрено движение донных наносов, связанное с волновыми течениями.

Характеристики внутреннего пограничного слоя над морем при ветре с берега, имеющего горный рельеф: Вип. 21, 2010

Изучена структура приводного слоя атмосферы после резкого изменения характеристик поверхности в прибрежной зоне Черного моря. Для анализа использовались данные измерений характеристик турбулентности в слое 1 - 21 м над поверхностью моря и ветровых волн на разгоне около 1 км при ветре с берега, имеющего горный рельеф. Показано, что профили средней скорости ветра и интенсивность турбулентности существенно отличаются от характеристик пограничного слоя, типичного для условий открытого моря или прибрежных зон с ровным рельефом береговой линии. Экспериментальные данные позволяют оценить развитие внутреннего пограничного слоя, адаптированного к морской поверхности. Высота этого слоя определяется точкой перегиба профиля скорости и изменяется в пределах 1/300 - 1/150 от расстояния до берега. В случае берегового бриза воздушный поток подобен струйному течению устойчиво стратифицированного холодного воздуха над теплым морем с максимумом скорости на высоте около 6 м. При умеренном и сильном ветре высота внутреннего пограничного слоя увеличивается от 2 до 6 м с ростом интенсивности турбулентности независимо от скорости ветра и локальной стратификации над морем. Полученные оценки более чем на порядок меньше традиционных представлений о высоте внутреннего пограничного слоя (~ 1/10 от разгона), основанных только на изменении шероховатости поверхности между сушей и морем.

Степан Осипович Макаров и исследования глубин Черного моря: Вип. 23, 2010

Представлена значимость работ С. О. Макарова в Босфоре, после которых прошло 130 лет. В связи с этим раскрыты вопросы: как было сделано открытие нижнего течения в Босфоре, какие обстоятельства благоприятствовали этому, какое значение имело это открытие в развитии океанографической науки. Связаны идеи С. О. Макарова и работы последующих поколений ученых, и тем самым показана преемственность в исследованиях Черного моря - с 1881 до 2010 гг.

Стационарные внутренние волны в сдвиговом течении двухслойной жидкости бесконечной глубины: Вип. 23, 2010

Рассмотрена плоская задача о свободных внутренних гравитационных волнах в горизонтальном течении двухслойной жидкости с вертикальным сдвигом скорости. Глубина нижнего слоя бесконечна. В линейной постановке нахождение параметров волн сведено к решению краевой задачи относительно волнового числа волны. Для двух модельных вертикальных распределений скорости течения найдены аналитические решения задачи. Показано, что внутренние волны могут существовать только для определенных диапазонов параметров сдвигового течения и двухслойной плотностной стратификации. Исследована зависимость условий существования волн, длин волн и вертикальной структуры волнового поля от характеристик модели.

Структура и сезонная изменчивость термохалинного поля в Балаклавской бухте и прилегающей акватории Черного моря по данным контактных и спутниковых наблюдений: Вип. 23, 2010

На базе массивов стандартных океанографических наблюдений и спутниковых снимков в инфракрасном диапазоне рассмотрены закономерности структуры поля температуры и солености вод в Балаклавской бухте и на акватории смежного с ней залива Мегало-Яло. Проанализированы вариации элементов структуры термохалинного поля, обусловленные сезонными факторами.

Тридцать лет исследований внутренних волн с океанографической платформы морского гидрофизического института НАН Украины: Вип. 21, 2010

Представлен обзор экспериментальных исследований внутренних волн, проведенных с океанографической платформы Морского гидрофизического института НАН Украины со дня ее ввода в эксплуатацию до настоящего времени.

Течения в Керченском проливе по данным ADCP наблюдений 2008 - 2009 гг.: Вип. 22, 2010

Систематизированы ADCP данные пяти экспедиций, выполненных в районе Керченского пролива в различные сезоны 2008 - 2009 гг. Рассмотрены методические вопросы проведения измерений. Приведены значения транспорта вод через различные сечения пролива. Рассмотрены основные особенности горизионтального и вертикального строения поля скорости течений в различных частях пролива.

Численное моделирование атмосферы в районе платформы в Кацивели для планирования и интерпретации натурных экспериментов: Вип. 21, 2010

Освещена возможность использования численных моделей атмосферы для планирования и интерпретации натурных экспериментов на платформе в Кацивели. Описаны атмосферные модели двух типов, освоенные в МГИ НАН Украины и адаптированные к региону Черного моря: мезомасштабные модели ММ5 и WRF и модель больших вихрей LESNIC. Приведены результаты сравнения расчетов мезомасштабных моделей с измерениями. Описаны результаты тестирования модели LESNIC.

Реанализ гидрофизических полей Черного моря на базе ассимиляции в sigma-координатной модели ежемесячных массивов данных измерений температуры и солености для периода 1971 - 1993 гг. посредством алгоритма адаптивной статистики: Вип. 24, 2011

При решении задачи реанализа гидрофизических полей Черного моря в период 1971 - 1993 гг. для ассимиляции данных гидрологических съемок по температуре и солености в <$E sigma>-координатной модели впервые использован алгоритм адаптивной статистики ошибок прогноза. В зимний период наблюдается корреляция между полями коэффициента вертикального турбулентного обмена и дисперсий ошибок прогноза. Среднегодовые профили вертикальной скорости в глубоководной области Черного моря (1050 << H << 2000 м) количественно восстанавливаются лучше. Сопоставление междесятилетних (со сдвигом 1 год) изменений средних по горизонтам значений температуры и солености с кривыми междесятилетней изменчивости средней температуры и солености на тех же горизонтах показало довольно хорошее качественное и количественное соответствие.

Методика восстановления гидрофизических полей Черного моря в период 2007 - 2008 гг. на основе ассимиляции в модели данных измерений буев-профилемеров: Вип. 24, 2011

Подробно описана методика формирования среднемесячных полей псевдонаблюдений на базе принципа автомодельности гидрофизических полей. Анализ среднемесячных полей псевдонаблюдений температуры и солености в 2007 - 2008 гг. показал заметные количественные отличия от соответствующих климатических полей. На основе ассимиляции псевдонаблюдений в модели было проведено восстановление гидрофизических полей Черного моря для этого периода. Сопоставление профилей температуры и солености, восстановленных посредством ассимиляции, с профилями, измеренными буями, показало более близкое по характеру и по количественным значениям поведение с глубиной, чем при гидродинамическом прогнозе. Предложенная процедура экстраполяции данных наблюдений может быть использована с целью проведения реанализа гидрофизических полей Черного моря в период 1994 - 2010 гг.

Сопоставление результатов моделирования термохалинных полей Черного моря с данными буев-профилемеров ARGO: Вип. 24, 2011

Проведено сравнение результатов численных расчетов циркуляции и термохалинной структуры Черного моря на синоптическом и сезонном масштабах и данных всплывающих буев-профилемеров ARGO. Трехмерная гидродинамическая модель характеризуется самым современным уровнем физического наполнения, максимально учитывает реальное атмосферное воздействие, потоки солнечной радиации и соли. В ней ассимилируются спутниковые данные об уровне моря и поверхностной температуре. Описаны специализированные методика валидации и программное обеспечение для анализа и визуализации итогов сопоставления. Показано, что модель в целом достаточно хорошо воспроизводит натурные данные. Максимальные расхождения отмечаются в позиционировании постоянного галоклина и сезонного термоклина в районах со сложной топографией дна и/или находящихся под непосредственным влиянием пресноводного стока.

Моделирование долговременной изменчивости экосистемы Черного моря: Вип. 24, 2011

Изучается эволюция экосистемы Черного моря на протяжении трех десятилетий - с начала семидесятых годов прошлого столетия по начало нынешнего века. За это время морская экосистема претерпела существенные изменения от предэвтрофикационного состояния до стадии эвтрофикации в восьмидесятых - первой половине девяностых. Помимо количественных вариаций объема биологической продукции в верхнем слое моря эти изменения наблюдались также в составе компонентов экосистемы и их сезонном цикле. Изучение эволюции экосистемы Черного моря проводится на основе трехмерной численной междисциплинарной модели, состоящей из модели циркуляции и биогеохимического блока.

Сравнение климатических расчетов модели CSIRO с данными наблюдений температуры в Черноморском регионе: Вип. 24, 2011

Рассмотрены особенности трендов и годового хода температуры за период 1882 - 2006 гг., получаемых в процессе прогностического расчета по модели CSIRO с данными наблюдений приземной температуры для Севастополя. Получено соответствие между среднемесячными величинами модельной и наблюдаемой температур. Найдено количественное соотношение между модельными и наблюдаемыми амплитудами годового хода температуры. Даны рекомендации применимости климатических расчетов модели к региону Черного моря.

Электронный атлас "Показатель ослабления направленного света в глубоководной части Черного моря": Вип. 22, 2010

Описана структура электронного атласа, созданного на основании данных многолетних (1978 - 1995 гг.) наблюдений показателя ослабления направленного света в глубоководной части Черного моря с использованием набора из семи его характерных значений, учитывающих основные особенности вертикальной оптической структуры вод Черного моря. Атлас содержит карты пространственного распределения характерных значений показателя ослабления света, построенные по данным наблюдений в отдельных съемках и осредненным данным в весенний, летний и осенний сезоны.

Экологический мониторинг ЮгНИРО в районах добычи углеводородов Азово-Черноморского бассейна: Вип. 22, 2010

Представлены результаты многолетнего мониторинга Южным научно-исследовательским институтом морского рыбного хозяйства и океанографии районов морской добычи углеводородов Азово-Черноморского бассейна. Показана динамика уровня загрязненности тяжелыми металлами, нефтепродуктами и хлорорганическими соединениями водной среды и донных отложений.

Measurement of directional wave spectra using a Wave Acquisition Stereo System: a pilot experiment: Вип. 21, 2010

The capabilities of a Wave Acquisition Stereo System (WASS) are tested for the measurement of wave spectra. A first experiment with relatively low resolution cameras (2 megapixels) at 12 m height above the sea was conducted on the Marine Hydrophysical Institute platform in the Black Sea in October 2010. The acquisition of a few hours of data allowed testing the performance of the system in moderate wave conditions. The stereo video data is processed using an epipolar method into maps of the sea surface elevation every 0,1 s. The retrieved sea surface appears consistent for scales larger than 1 m, and suffers from various processing and discretization errors for the shorter scales. Although the field of view is only about 40 by 40 meters, the analysis of the direction of longer waves can be performed thanks to the linearity of these waves using classical array analysis techniques.

Сопоставление результатов реанализа гидрофизических полей Черного моря, выполненного по моделям в sigma- и z-координатах: Вип. 24, 2011

Проведено сравнение результатов ретроспективного анализа гидрофизических полей Черного моря за период 1971 - 1993 гг., выполненного по <$E sigma>- и z-координатным моделям с ассимиляцией в моделях среднемесячных данных измерений температуры и солености. Сопоставление, в основном, выполнено для интегральных термохалинных и динамических характеристик. Осредненные по горизонтам и за весь период профили солености, температуры и кинетической энергии качественно близки между собою. Мало различаются в качественном отношении горизонтальные течения. Вертикальная скорость качественно и количественно лучше восстанавливается по модели в z-координатах. Количественные различия обусловлены особенностями расчетов по разным моделям, худшим разрешением по вертикали и горизонтали в <$E sigma>-модели, относительно высокими ошибками интерполяции параметров моря с <$E sigma>-поверхностей на z-горизонты, а также отличием методик расчета вертикальной скорости.