Отдел турбулентности

История

Отдел турбулентности – один из старейших научных отделов, существующий со дня основания Морского гидрофизического института. Руководителями отдела с 1963 г. были: д-р физ.-мат. наук, проф. А.Г. Колесников; д-р физ.-мат. наук, проф. Н.А. Пантелеев. С 2000 г. отдел возглавляет д-р физ.-мат. наук А.С. Самодуров.

Основные направления исследований

Основное научное направление: построение и развитие теоретических и полуэмпирических моделей процессов перемешивания за счет многообразия физических механизмов (конвекция, сдвиговая неустойчивость и обрушение внутренних волн, двойная диффузия, придонное трение и др.), с целью выявления их вклада в вертикальный и горизонтальный турбулентный обмен в различных областях естественных бассейнов.

Сотрудники отдела участвуют в научно-исследовательских работах Государственной программы развития науки и технологий РФ до 2020 г. по проекту «Фундаментальные исследования океанологических процессов, определяющих состояние и эволюцию морской среды под влиянием естественных и антропогенных факторов, на основе методов наблюдения и моделирования» (шифр «Океанологические процессы»).

Основные задачи:

  • исследование процессов турбулентного обмена теплом, солью, различными химическими и биологическими веществами в глубоководной и шельфовой зонах Черного моря с целью мониторинга и прогноза эволюции его физического и биохимического состояния при изменяющихся природных и антропогенных воздействиях;

  • разработка теоретических и практических основ для создания измерительных приборов; модернизация существующих приборов с использованием новой элементной базы; разработка и совершенствование программных продуктов для приема, обработки и анализа экспериментальных данных;

  • проведение натурных измерений с использованием созданной высокоразрешающей аппаратуры; пополнение базы данных измерений, необходимых для верификации используемых моделей;

  • на основе результатов разработанных моделей и анализа данных натурных измерений создание практических методов расчета потоков тепла, соли и других химических и биологических веществ в исследуемых районах.

Состав отдела

В отделе работают 18 сотрудников следующих должностей:

  • 1 главный научный сотрудник, д-р физ.-мат. наук;

  • 2 ведущих научных сотрудника, д-ра физ.-мат. наук;

  • 1 старший научный сотрудник, канд. физ.-мат. наук;

  • 2 научных сотрудника, канд. физ.-мат. наук;

  • 2 младших научных сотрудника, без степени;

  • 1 ведущий инженер-исследователь;

  • 1 ведущий инженер-программист;

  • 1 ведущий инженер-технолог;

  • 1 старший инженер;

  • 5 инженеров;

  • 1 ст. лаборант.

Заведующий отделом: доктор физ.-мат. наук Анатолий Сергеевич Самодуров

Анатолий Сергеевич Самодуров

Наиболее значимые результаты работ

  • внедрен в практику океанологических исследований ряд надежных методов расчета потоков тепла, соли и других химических веществ для естественных бассейнов на основе анализа данных модернизированного высокоразрешающего измерительного комплекса;

  • построен ряд моделей вертикального турбулентного обмена теплом и солью в различных стратифицированных слоях в бассейне Черного моря для различных районов и для различных временных периодов;

  • создана многомасштабная модель для приповерхностного квазиоднородного слоя моря, учитывающая вклады трех различных механизмов генерации турбулентности – сдвига скорости течения, нелинейных эффектов и обрушений поверхностных волн – в вертикальный обмен;

  • на основе модели, включающей внутренние и захваченные топографические волны, показано, что топографические волны здесь модуляционно неустойчивы и обусловливают интенсивный вертикальный обмен в придонном слое;

  • разработана физическая модель гравитационного потока крупных частиц наносов по нормали к береговой линии, результаты которой сопоставимы с реальными событиями размыва Бакальской косы;

  • построены карты пространственных распределений и произведены оценки временной изменчивости коэффициентов горизонтального обмена и кинетической энергии течений в Черном море для пульсационной, средней и in situ составляющих.

Перечень научных публикаций в изданиях, индексируемых в российских и международных информационно-аналитических системах научного цитирования (Web of Science и SCOPUS, РИНЦ) в 2018 г.

  1. Samodurov A.S., Chukharev A.M. Vertical turbulent exchange features in the layer of seasonal pycnocline in the northwestern part of the Black Sea // Journal of Physics: Conference Series. 2018. Vol. 1128, 012148. DOI: 10.1088/1742-6596/1128/1/012148

  2. Samodurov A.S., Chukharev A.M. The Vertical Turbulent Exchange Features in the Black Sea Active Layer // Physical and Mathematical Modeling of Earth and Environment Processes. Springer, Cham. 2018. P. 148–156. DOI: 10.1007/978-3-319-77788-7_16

  3. Chukharev A.M., Zubov A.G., Pavlenko O.I. Experimental Estimation of the Turbulent Energy Dissipation Rate in the Sea Subsurface Layer at Storm Conditions // Physical Oceanography. 2018. Vol. 25, No 4. P. 305–316. DOI: 10.22449/1573-160X-2018-4-305-316

  4. Vorotnikov D.I., Slepyshev A.A. Vertical Momentum Fluxes Induced by Weakly Nonlinear Internal Waves on the Shelf // Fluid Dynamics. 2018. Vol. 53, No 1. P. 21–33. DOI: 10.1134/S0015462818010160

  5. Slepyshev A.A., Vorotnikov D.I. Vertical Mass Transport by Weakly Nonlinear Inertia-Gravity Internal Waves // Physical and Mathematical Modeling of Earth and Environment Processes. Springer, Cham. 2018. P. 99–111. DOI: 10.1007/978-3-319-77788-7_12

  6. Воротников Д.И., Слепышев А.А. Вертикальные потоки импульса, обусловленные слабонелинейными внутренними волнами на шельфе // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2018. № 1. С. 23–35. DOI: 10.7868/S0568528118010036

  7. Чухарев А.М., Зубов А.Г., Павленко О.И. Экспериментальная оценка скорости диссипации турбулентной энергии в подповерхностном слое моря в штормовых условиях // Морской гидрофизический журнал. 2018. Т. 34, № 4. С. 329–342. DOI: 10.22449/0233-7584-2018-4-329-342

  8. Бондур В.Г., Иванов В.А., Дулов В.А., Горячкин Ю.Н., Замшин В.В., Кондратьев С.И., Ли М.Е., Муханов В.С., Совга Е.Е., Чухарев А.М. Структура и происхождение подводного плюма вблизи Севастополя // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2018. Т. 11, № 4. С. 42–54

  9. Чухарев А.М., Репина И.А. Динамическое взаимодействие в сопряженных слоях атмосферы и моря на малых и субмезомасштабах // Турбулентность, динамика атмосферы и климата. Международная конференция, посвященная столетию со дня рождения академика Александра Михайловича Обухова. Сборник тезисов докладов. 2018. С. 197

  10. Самодуров А.С., Чухарев А.М. Особенности вертикального турбулентного обмена в слое сезонного пикноклина в северо-западной части Черного моря // Теплофизика и физическая гидродинамика. Тезисы докладов III Всероссийской научной конференции с элементами школы молодых ученых. 2018. С. 269

  11. Самодуров А.С., Чухарев А.М. Пространственная и временная изменчивость интенсивности турбулентного обмена в стратифицированных слоях Черного моря // Физическое и математическое моделирование процессов в геосредах. Четвертая международная школа молодых ученых: сборник материалов школы. 2018. С. 210–212

  12. Слепышев А.А., Воротников Д.И. Генерация вертикальной тонкой структуры слабонелинейными инерционно-гравитационными внутренними волнами // Физическое и математическое моделирование процессов в геосредах. Четвертая международная школа молодых ученых: сборник материалов школы. 2018. С. 214–216

  13. Зубов А.Г., Крыль М.В. Изучение пространственных особенностей вертикального обмена в глубоководной части Черного моря // Физическое и математическое моделирование процессов в геосредах. Четвертая международная школа молодых ученых: сборник материалов школы. 2018. С. 150–152

  14. Воротников Д.И., Слепышев А.А. О генерации вертикальной тонкой структуры инерционно-гравитационными внутренними волнами в двумерном потоке // XXIX Крымская Осенняя Математическая Школа-симпозиум по спектральным и эволюционным задачам: сборник материалов международной конференции. 2018. С. 101–103

  15. Слепышев А.А., Воротников Д.И., Носова А.В., Лактионова Н.В. О генерации вертикальной тонкой структуры инерционно-гравитационными внутренними волнами // Моря России: методы, средства и результаты исследований. Тезисы докладов научной конференции. 2018. С. 89–90

  16. Чухарев А.М. Применение нестационарной модели для расчета характеристик турбулентности в приповерхностном слое моря // Моря России: методы, средства и результаты исследований. Тезисы докладов научной конференции. 2018. С. 100–101

  17. Ефремов О.И., Чухарев А.М. Вихревая составляющая в ветровых волнах по измерениям на океанографической платформе // Моря России: методы, средства и результаты исследований. Тезисы докладов научной конференции. 2018. С. 135–137

  18. Погребной А.Е. Районирование и сезонная изменчивость напряжения трения ветра и его завихренности над Черным морем // Моря России: методы, средства и результаты исследований. Тезисы докладов научной конференции. 2018. С. 276–278

Участие отдела в грантах 2016 – 2019 гг.

  • 2016 – 2017 гг. «Параметризация турбулентного взаимодействия атмосферы и моря на малых масштабах в прибрежной зоне» (грант РФФИ) – руководитель Чухарев А.М.

  • 2018 – 2019 гг. «Физические механизмы формирования пространственно-временных структурных особенностей гидрохимических характеристик в различных районах деятельного слоя Черного моря» (программа Президиума РАН № 1.2.49 «Взаимодействие физических, химических и биологических процессов в Мировом океане») – руководитель Самодуров А.С.

Контактная информация:

Отдел турбулентности
ФГБУН ФИЦ МГИ,
2, Капитанская ул.
299011, Севастополь
Российская Федерация

Самодуров Анатолий Сергеевич
электронная почта: turb@mhi-ras.ru