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

Год
2016
Тип экспедиции
Экспедиции ТОИ ДВО РАН
Вид экспедиции
Береговая экспедиция
Организатор экспедиции
ТОИ ДВО РАН
Начальник экспедиции
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.