Опубликовано: 3 август 2023 г.
Метки: Плавучий университет, молодые ученые

30 июля были успешно завершены научные работы 1-ого этапа программы «Плавучий университет-2023» Московского физико-технического института в Карское море и Баренцево море на борту НИС «Дальние Зеленцы». От Морского гидрофизического института в рейсе приняли участие 7 человек, из которых трое представляли отдел дистанционных методов исследования (ОДМИ), а четверо – отдел турбулентности (ОТ). Возвращение участников экспедиции в г. Мурманск ожидается утром 3 августа 2023 года.

В ходе работы команда ФГБУН ФИЦ МГИ совместно с коллегами из Санкт-Петербургского филиала Института океанологии РАН им. П.П. Ширшова (СПбФ ИО РАН) под чутким руководством начальника экспедиции Алексея Вадимовича Зимина (СПбФ ИО РАН) выполнила большой комплекс работ, включавших как вполне традиционные измерения термопрофилемерами, вертикальные CTD-зондирования и измерения характеристик течений на основе ADCP, так и самые современные — развертывание автономной буйковой термопрофилирующей системы из трех буев, оперативно передающей вертикальные профили температуры и свое местоположение на борт судна с помощью спутниковой связи, а также измерения параметров турбулентности на основе современных микроструктурных профилемеров.

Важно отметить, что при планировании и во время выполнения работ самым активным образом использовались как данные спутниковых измерений, круглосуточно поступающих на судно из ФГБУН ФИЦ МГИ, благодаря оперативной работе Дмитрия Соловьева (ОДМИ), так и данные с нескольких беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), запускаемых с борта судна аспирантом ФГБУН ФИЦ МГИ Борисом Новиковым (ОДМИ). Поскольку основной задачей рейса было исследование быстропротекающих процессов верхнего слоя океана (нелинейных внутренних волн и вихревых процессов), использование и быстрое усвоение данных дистанционного зондирования являлось ключевой компонентой для успешного решения поставленной задачи.

В качестве основных и наиболее интересных результатов экспедиции можно отметить следующие. В первую очередь это комплексные исследования поля короткопериодных внутренних волн (КВВ) в проливе Карские Ворота. На основе наблюдений с БПЛА были определены районы частой встречаемости поверхностных проявлений внутренних волн в виде повторяющихся сликовых полос, движущихся в одном и том же направлении. Такие районы выделены в юго-восточной части пролива, а также на выходе из пролива со стороны Карского моря. В свободном дрейфе судна выполнены многократные измерения тонкой вертикальной структуры вод в моменты прохождения внутренних волн различной интенсивности. По данным измерений на основе буйковой термопрофилирующей системы в юго-восточной части пролива были зарегистрированы пакеты интенсивных внутренних волн высотой до 28 м. Сопутствующие измерения позволят в дальнейшем оценить механизмы генерации этих волн, их кинематические характеристики и влияние на вертикальное перемешивание.

Вторым важнейшим результатом экспедиции является выполнение уникальных измерений гидрологической структуры и динамики мезомасштабного антициклонического вихря, наблюдавшегося в остаточных формах льда в северо-западной части Карского моря. В ходе работ было определено, что наблюдаемый вихрь являлся частью вихревого диполя, образованного над северным склоном Новоземельского желоба при взаимодействии более теплых водных масс из центральной части Карского моря с более холодными водами арктического происхождения. Для определения границ вихря и оценки орбитальной скорости его вращения на основе наблюдений за скоростью и направлением дрейфа льда на его периферии было выполнено более 30 вылетов дрона со съемкой в видимом и термическом диапазонах. Примечательно, что в момент проведения измерений 23-24 июля стояла практически безоблачная погода, район работ вместе с судном несколько раз были засняты из космоса с высоким пространственным разрешением. Анализ этих данных в дальнейшем позволит оценить динамические характеристики антициклона и сопоставить их с натурными наблюдениями.

В ходе работ был собран уникальный массив микроструктурных измерений из 230 вертикальных профилей, позволяющий исследовать тонкую вертикальную структуру моря, оценить вертикальные потоки тепла и интенсивность турбулентного перемешивания при прохождении внутренних волн, образовании вихревых структур и линз распресненных вод под воздействием речного стока и таяния льда в прикромочной ледовой зоне. Предварительный анализ измерений показал, что максимальные значения скорости диссипации кинетической энергии турбулентности наблюдались в проливе Карские Ворота при регистрации внутренних волн, а также на верхней границе холодного промежуточного слоя к северу от пролива Карские Ворота.

Традиционно важной составляющей «Плавучего университета» являлся образовательный блок, который предполагает обучение студентов новым практическим навыкам, подкрепляемым теоретическими знаниями во время лекций и мастер-классов. В ходе этого блока молодые ученые ФГБУН ФИЦ МГИ прочитали серию лекций в области дистанционного зондирования океана из космоса и океанской турбулентности. Очень большое внимание и неподдельный интерес слушателей вызвала лекция Бориса Новикова на тему применения БПЛА-измерений в современных океанологических исследованиях с множеством реальным примеров из текущей экспедиции. Завершающим аккордом экспедиции было достижение самой северной точки работ и общее фото в 20 км к югу от архипелага Земля Франца-Иосифа.

Исследования сотрудников ФГБУН ФИЦ МГИ выполнены в рамках гранта РНФ №21-17-00278 «Динамические процессы в Арктике и их влияние на горизонтальный обмен и характеристики ледяного покрова по данным мульти-сенсорных измерений», а также тем государственного задания №FNNN-2021-0010 «Полярные исследования» и №FNNN-2021-0004 «Океанологические процессы».

Игорь Козлов, научный руководитель отряда гидрофизики, зав. Лаборатории морских полярных исследований ФГБУН ФИЦ МГИ, руководитель проекта РНФ №21-17-00278