Научные исследования на МЭС «М. Шульца» отряда «Сейсмоакустика» лаборатории физики геосфер (2/1) в период с 1 января по 31 декабря 2016 г.

Year
2016
Expedition type
POI FEB RAS Expeditions
Expedition form
Coastal
Organisator
ТОИ ДВО РАН
Head
Чупин В. А.
Район исследований
МЭС м. Шульца и прилегающий шельф, Уссурийская астрофизическая обсерватория ДВО РАН
Сроки проведения экспедиции
1 января 2016 г. - 31 декабря 2016 г.
Состав экспедиции
  • Будрин Сергей Сергеевич – н.с., к. ф.-м. н.
  • Долгих С.Г. н.с., к. ф.-м. н.
  • Закурко Александр Григорьевич – инженер-электроник
  • Косарев Олег Владимирович – инженер-электроник
  • Овчаренко Владимир Владимирович – с.н.с., к.ф.-м.н.
  • Окунцева Ольга Петровна – вед.инженер
  • Плотников Александр Александрович – с.н.с., к.т.н.
  • Швец Вячеслав Александрович – с.н.с., к.т.н.
  • Яковенко Сергей Владимирович – с.н.с., к.т.н.
Цели экспедиции

Цели экспедиции

  • Создание базы данных вариаций уровня микродеформаций земной коры, микроколебаний атмосферного давления и температуры, направления и скорости ветра, вариаций давления и температуры гидросферы, а также данных о поверхностном волнении за 2016 год.
  • Продолжение изучения пространственно-временных вариаций напряжённо-деформационного поля Земли и исследования зависимости данных вариаций от физических процессов системы «атмосфера-гидросфера-литосфера» в диапазоне «Инфрагравитационный шум Земли» от 5 до 20 минут.
  • Исследование трансформации гидроакустических колебаний и волн в зоне перехода «гидросфера-литосфера» и изучение энергетических характеристик трансформации.
  • Изучение закономерности возникновения, развития и трансформации ветровых морских волн при их распространении по клиновидному шельфу с помощью пространственно разнесённых лазерно-интерференционных гидрофизических приёмных систем и берегового двухкоординатного лазерного деформографа. При этом должна быть изучена природа изменения периодов ветрового волнения, связанная не только с дисперсией, но и с взаимодействием нелинейных ветровых волн с морским дном при их движении по шельфу убывающей глубины, а также с вариациями величины и направления скорости ветра в месте генерации морских ветровых волн.
  • Изучение новых методов томографии морского дна, основанных на применении новейших аппаратно-программных комплексов.

Задачи экспедиции

  1. Проведение профилактических работ лазерных деформографов и лазерных нанобарографов, установленных на полигонах.
  2. Установка лазерного измерителя вариаций давления гидросферы (или лазерного гидрофона) на шельфе Японского моря вблизи м. Шульца с организацией сбора полученных экспериментальных данных на береговом посту наблюдения.
  3. Выполнение длительных синхронных измерений вариаций деформаций земной коры, колебаний атмосферного давления на полигонах м. Шульца и УАО с пополнением ранее организованной базы данных.
  4. Проведение сейсмоакустического мониторинга волновых полей системы «атмосфера-гидросфера-литосфера» и изучение закономерностей возникновения, развития и трансформации колебаний и волн диапазона «Инфрагравитационный шум Земли» (1-15 мин), вызванных гидросферными, атмосферными и литосферными процессами, определения скоростей планетарных деформационных возмущений и волн исследуемого диапазона (1-15 мин).
  5. Измерение и исследование вариаций собственных колебаний бухт залива Петра Великого с помощью лазерных измерителей вариаций давления гидросферы.
  6. Проведение экспериментов по совместному приёму гидроакустических сигналов береговыми лазерными деформографами и лазерными измерителями вариаций давления гидросферы.
  7. Развёртывание дополнительных помещений берегового измерительного комплекса и работы по введению их в эксплуатацию.
Выполненные работы и исследования
Восстановлены коммуникационные кабели с южной стороны м. Шульца в принадлежащие отряду лабораторные помещения с целью получения возможности проводить гидрологические измерения со стороны открытой части залива. Проведены измерения лазерными деформографами в пассивном и активном режимах. Эксперимент в пассивном режиме включает в себя постоянную регистрацию вариаций микродеформаций земной коры тремя лазерными деформографами, микроколебаний атмосферного и гидросферного давлений в частотном диапазоне от 0 до 1000 Гц, вариаций температуры в прибрежной части во время работы измерителей вариаций давления гидросферы, метеорологических параметров с пополнением ранее созданного банка экспериментальных данных. Эксперименты в активном режиме с использованием низкочастотных гидроакустических излучателей проведены в различные сезоны года, с целью выполнения работ по изучению распространения гидроакустических волн в шельфовой области, трансформации их в сейсмические волны, взаимодействия с гидрофизическими возмущениями различной природы. Проведены экспериментальные исследования по изучению природы пространственно-временных вариаций основных параметров шельфовых морских волн диапазона приливов, внутренних волн, инфрагравитационных волн, ветровых волн, захваченных и излучённых шельфовых волн, гидроакустических колебаний и волн широкого диапазона частот при их движении по клиновидному шельфу. Приёмные гидрофизические системы вместе с лазерными гидрофонами устанавливались в различных точках залива Посьет стационарно на длительное время. Проведены эксперименты по долговременной работе низкочастотного сейсмоакустического излучателя, регистрации создаваемых им колебаний двухкоординатным лазерным деформографом, восстановление распределения акустических полей создаваемых им в гидросфере.
Финансирование
  • проекты при поддержке ДВО РАН:
    • 16-МНТ-002 «Изучение природы донных сейсмических сигналов глубокого и мелкого моря»
    • 15-I-1-019 «Разработка технологии определения в оперативном режиме пространственно-частотной трехмерной структуры водной среды и верхнего слоя морской земной коры, а также их энергетических и упругих характеристик с помощью аппаратно-программного комплекса, состоящего из береговых лазерно-интерференционных систем, необитаемых подводных и надводных аппаратов, гидроакустических излучателей»
    • 15-I-1-015 «Изучение строения и структуры морского дна для акваторий, в том числе покрытых льдом без его разрушения, на основе применения сложных гидроакустических сигналов и береговых лазерных деформографов»
    • 16-I-1-055э «Организация и проведение комплексной экспедиции на п-ове Гамова и территории Горнотаежной станции ДВО РАН в Приморском крае»
  • грант Российского научного фонда 14-17-00041 «Изучение физики возникновения, динамики, трансформации и пространственно-временной структуры геосферных процессов инфразвукового диапазона»
  • хоздоговоры
Предварительные научные результаты
На берегу м. Шульца и прилегающем шельфе проведены измерения с использованием приборной базы сейсмоакустико-гидрофизического комплекса. Лазерный гидрофон и лазерный измеритель вариаций давления гидросферы, которые измеряют вариации гидросферного давления (ветровые волны, приливные и сейшевые колебания и т.д.)с точностью 1 мПа в частотном диапазоне от 0 (условно) до 1000 Гц, береговыми лазерными деформографами c длинами плеч 52,5 и 17,5 метров с ориентацией измерительных плеч «север-юг» и «запад-восток», 52,5 метровым маятниковым лазерным деформографом, сейсмоакустическим излучателем (частота излучения 12 Гц) и гидроакустическими излучателями (частоты излучения 33 Гц и 22 Гц), тремя гидрологическими зондами, которые измеряют вариации температуры, солёности, давления, величину и направление скорости течений, метеостанцией. На рис. 1 показана схема расположения измерительных приборов на полигоне. На территории Уссурийской астрофизической обсерватории ДВО РАН были проведены обслуживание и установка на поверхности лазерного деформографа, созданного на основе неравноплечего интерферометра Майкельсона с длиной измерительного плеча 18 м. Оптическая часть и система регистрации поверхностного лазерного деформографа аналогичны устройству лазерного деформографа, установленного на морской экспериментальной станции “м. Шульца” ТОИ ДВО РАН. В здании коронографа астрофизической обсерватории был установлен лазерный нанобарограф. В течение всего года на МЭС «м. Шульца» выполнялось дежурство членами отряда «Сейсмоакустика» для обеспечения непрерывного режима измерения всеми береговыми приборами комплекса.