Экспедиция лаборатории физики геосфер (2/1), январь-декабрь 2018 г.
Полигоны Тихоокеанского океанологического института ДВО РАН «М. Шульца», Уссурийской астрофизической обсерватории, бб. Новик, Витязь (зал. Петра Великого).
01 января - 31 декабря 2018 г.
- Чупин В.А., с.н.с., начальник отряда
- Будрин С.С., н.с; Долгих Г.И., зав. отделом
- Долгих С.Г., с.н.с.
- Косарев О.В., инженер-электроник
- Новикова О.В., инженер
- Овчаренко В.В., с.н.с.
- Окунцева О.П., вед. инженер;
- Плотников А.А., н.с.
- Швец В.А., с.н.с.
- Яковенко С.В., с.н.с.
- Закурко А.Г., вед. инженер-электроник
- Пополнить ранее созданную базу экспериментальных 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 2018 год.
- Исследовать пространственное распространение энергетических характеристик гидроакустических волн и упругие характеристики верхнего слоя морской земной коры с помощью аппаратно-программного комплекса, состоящего из береговых лазерно-интерференционных систем, автономных необитаемых подводных аппаратов, гидроакустических излучателей.
- Изучить новые методы томографии морского дна на основе новейших аппаратно-программных комплексов.
- Разработать технологию определения в оперативном режиме пространственно-частотной трёхмерной структуры водной среды и верхнего слоя морской земной коры на основе применения лазерных деформографов и низкочастотных гидроакустических излучателей.
- Изучить новые методы томографии морского дна на основе новейших аппаратно-программных комплексов.
- Провести полевые испытания нового оборудования, работающего с использованием лазерно-интерференционных методов.
- Исследовать динамику возникновения, развития и трансформации колебаний и волн связанных с:
- а) внутренними морскими волнами;
- б) атмосферными процессами разного масштаба;
- в) процессами подготовки и развития землетрясений;
- г) собственными колебаниями геоблоков земной коры;
- д) инфрагравитационными морскими волнами
и изучить связь с динамикой биологических объектов.
- Проведение профилактических работ береговых лазерных деформографов и лазерных нанобарографов, установленных на заявленных полигонах.
- Выполнение модернизации электронных и оптических частей лазерно-интерференционных систем.
- Установка лазерных измерителей вариаций давления гидросферы, лазерных гидрофонов на шельфе Японского моря вблизи м. Шульца с организацией сбора полученных экспериментальных данных на береговом посту наблюдения.
- Проведение круглогодичных метеорологических наблюдений.
- Испытание новых измерительных устройств.
- Выполнение длительных синхронных измерений вариаций деформаций земной коры, колебаний атмосферного давления на полигонах м. Шульца и УАО с пополнением ранее организованной базы данных.
- Проведение работ по излучению гидроакустических сигналов.
- Проведение сейсмоакустического мониторинга волновых полей системы «атмосфера-гидросфера-литосфера».
- Проведение экспериментов по синхронному приёму гидроакустических сигналов береговыми лазерными деформографами и лазерными измерителями вариаций давления гидросферы.
- Развёртывание дополнительных помещений берегового измерительного комплекса, модернизация существующих подземных и надземных помещений.
- Проведены пуско-наладочные работы на лазерно-интерференционных системах.
- Восстановлены коммуникационные кабели с южной стороны м. Шульца в лабораторные помещения, принадлежащие отряду для получения возможности проводить гидрологические измерения со стороны открытой части залива.
- Выполнены практически непрерывные измерения микродеформаций земной коры лазерными деформографами в пассивном режиме на экспериментальном измерительном полигоне и активном режимах, с использованием гидроакустического излучателя.
- 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 на полигоне МЭС «М. Шульца»; временные измерения лазерным деформографом и лазерным нанобарографом на полигоне Горнотаежной станции.
- Эксперименты в активном режиме с использованием низкочастотных гидроакустических излучателей проведены в различные сезоны года, в том числе и с ледовой поверхности 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 и их связь с динамикой биологических объектов.
- Выполнены синхронные измерения динамики фитопланктона и инфразвуковых колебаний при стационарной постановке комплекса приборов гидробиологического мониторинга.
- Выполнены измерения пространственно-временного распределения поля гидроакустического сигнала с применением автономного необитаемого подводного аппарата (АНПА), в качестве средства обеспечения регистрации гидроакустического сигнала в акватории б. Витязь.
- Выполнены постановки лазерных измерителей вариаций давления гидросферы в бухтах Амурского залива.
Экспедиционные работы проведены в соответствии с проектами при поддержке:
- ДВО РАН;
- Российского научного фонда;
- Российского фонда фундаментальных исследований.
В акватории б. Новик в Амурском заливе были выполнены несколько суточных постановок лазерного измерителя вариаций давления гидросферы (ЛИВДГ) для получения информации о инфразвуковых колебаниях и высокочастотных колебаниях внутри бухты и накопления статистических данных для дальнейшей обработки и сравнения с теоретическими моделями рассчитывающих диапазон сейшевых колебаний в бухтах. При работе с ЛИВДГ, лазерными гидрофонами и другими подводными лазерно-интерференционными устройствами, передача показаний прибора на береговую станцию по кабельной линии удобна лишь при небольших дистанциях от берега, подготовленной инфраструктуре, береговой черте без крутых склонов и скал. При проведении измерений вблизи береговой черты использование кабельных линий вполне оправдано отсутствием ограничений по энергопотреблению, продолжительности времени работы, возможности мгновенного получения любого объема информации, регистрируемой датчиками, упрощением телеметрии.
Чтобы сохранить все эти преимущества и обеспечить возможность работы как с использованием кабельной линии, так и без нее, был разработан универсальный контейнер автономизации гидрофизических приборов. Несмотря на то, что данное устройство разрабатывалось для работы совместно с ЛИВДГ, лазерным гидрофоном и подобными приборами, универсальность технических решений, заложенных при проектировании, позволит использовать его для широкого круга задач, связанных с внедрением функции автономности или увеличения времени автономной работы. В связи с этим, в данный момент происходит процесс оформления патента на устройство.
На территории Горнотаежной станции ДВО РАН, удаленной от морского побережья на 50 км, проводились периодические измерения вариаций деформаций земной коры 18-метровым лазерным деформографом. Параллельно выполнялись измерения вариаций атмосферного давления с помощью лазерного нанобарографа. По окончанию осеннего сезона работ оборудование было демонтировано и вывезено на склад института во Владивостоке.
В начале года были проведены профилактические мероприятия всех лазерно-интерференционных систем береговых лазерных деформографов.
Проверены крепления юстировочных узлов, источников излучения, уголковых отражателя.
Проведены работы по проверке креплений и смазке стоек лучевода, состоящего из герметичных металлических труб Выполнена настройка и калибровка систем регистрации при механическом внешнем воздействии на фундамент деформографов. По результатам проведенных работ сделаны выводы об удовлетворительном состоянии системы.
Выполнены мероприятия по проверке оптической части интерферометров.
Проведена модернизация 17,5-метрового берегового лазерного деформографа с направлением измерительного плеча «запад-восток».
Работы, связанные с установкой и проверкой новых оптических схем и элементов, регистрирующих систем лазерных деформографов проводились в период с апреля по декабрь.
- Первоначально была произведена подготовка инструментов, измерительной техники, периферии компьютеров. Составлен список необходимых запчастей и электронных компонентов. Выполнена оценка состояния компоненты «запад-восток» лазерно-интерференционного комплекса. Подготовлен план работ по замене оптических и электронных блоков деформографа «запад восток», которые проводились с апреля по июнь 2018.
- Произведен демонтаж интерферометра Майкельсона и системы регистрации. Установлена новая оптическая схема интерферометра без компенсационной пьезокерамики. Запуск деформографа был осуществлен, но процесс записи не начат из-за некорректной работы фазового детектора. Регистрирующая система была доставлена в институт для отладки (27 июля – 1 августа 2018 г.).
- Переустановлена регистрирующая система после произведенной отладки. Осуществлен запуск регистрации микродеформаций земной коры на деформографе «запад-восток» (8-10 августа 2018 г.).
- Запись данных, подготовка крепления под GPS-антенну часов точного времени, подстройка регистрирующей системы (сентябрь-октябрь 2018 г.)
- Переустановка оптических элементов и электронных компонент в деформографе «запад-восток», тестовые работы по получению данных системы на базе интерферометра Майкельсона с регистрацией квадратурных сигналов (декабрь 2018 г.).
С использованием полученных данных лазерно-интерференционных измерителей вариаций давления гидросферы установленных вблизи прибойной зоны изучались закономерности изменения периода морских ветровых волн (причины изменения периода, передача энергии ветровых волн микросейсмам).
В бухте Витязь залива Посьета проведен эксперимент по исследованию распределения давления гидроакустического поля в толще воды от поверхности до дна бухты Витязь.
В результате получены экспериментальные данные длительных синхронных измерений вариаций деформаций земной коры, колебаний атмосферного и гидросферного давлений на полигонах Тихоокеанского океанологического института ДВО РАН «м. Шульца», Уссурийской астрофизической обсерватории и в некоторых бухтах залива Петра Великого за 2018 г.
