Лаборатория исследования взаимодействия океана и атмосферы

Номер
9/2
Научные направления
Физика океана и атмосферы
Название отдела
Спутниковая океанология

Лаборатория создана в отделе термики и динамики океана (с 1991 г. отдел общей океанологии) Института осенью 1981 г. по инициативе академика Ильичева В.И., который предложил возглавить ее к.ф.-м.н. Протасову С.Н., работавшего до этого (1976-1981 гг.) заведующим кафедрой океанологии геофизического факультета ДВГУ. 

Основные задачи лаборатории, сформулированные при ее создании – это экспериментальные и теоретические исследования процессов взаимодействия верхнего слоя океана и атмосферы на синоптических и климатических масштабах.

В 1984 г. лаборатория объединилась с большой лабораторией аэрокосмической океанологии ТОИ ДВНЦ АН СССР (ЛАКО, организована в 1976 г., заведующий лабораторией к.т.н. Прокопчук А.А.). В тематику лаборатории вошли и научные направления, уже развиваемые в ЛАКО: изучение тропических циклонов и синоптических вихрей северо-западной части Тихого океана, развитие оптических, инфракрасных и микроволновых дистанционных методов оценки состояния и основных характеристик поверхности океана.

В 1995 г. заведующим лабораторией становится к.ф.-м.н. Пермяков М.С., а в 1996 г. лаборатория входит в отдел спутниковой океанологии с заведующим отделом д.ф.-м.н. Митником Л.М. 

Сотрудниками лаборатории в свое время были: к.г.н. Сергиенко А.А. (1991-2010 гг., а с 2010 по 2015 г – ученый секретарь Института, ведущий научный сотрудник); к.г.н. Лобанов В.Б. (1995-2015 гг. – заместитель директора по научной работе, 2015-2021 гг. – директор Института); д.ф.-м.н. Кильматов Т.Р. (2013-2018 гг. – заведующий кафедрой океанологии и гидрометеорологии ДВФУ); д.ф.-м.н. Митник Л.М. (заведующий отделом); д.г.н. Рогачев К.А.; к.г.н. Шлык Н.В. (с 2022 г. – ученый секретарь Института).

Методы исследований

Экспериментальные методы исследований реализуются с использованием данных, полученных в натурных условиях с помощью стандартных приборов и аппаратно-программных комплексов, разработанных в лаборатории. Для анализа процессов мезо- и синоптического масштабов над океанами и морями широко используются данные дистанционного зондирования Земли, методы математического моделирования процессов взаимодействия океана и атмосферы как с использованием простых моделей отдельных процессов, так и с помощью вычислительного комплекса региональной мезомасштабной модели атмосферы высокого разрешения WRF. Для исследований структуры мощной конвекции в погодных системах над морями и океаном используются данные глобальной и региональных сетей локализации молний. 

Оборудование

Многофункциональный поляризационный комплекс для оценки характеристик взволнованной поверхности океана и гидрооптических параметров морской воды методами поляризационной спектрофотометрии. Комплекс позволяет оценивать основные характеристики волнения морской поверхности и степень шероховатости по результатам анализа поляризационной видеопоследовательности изображений морской поверхности. Кроме этого, аппаратурный комплекс позволяет контролировать динамику сликов на прилегающей акватории и проводить инструментальные измерения распределения уклонов элементов поверхности с борта судна. Комплекс установлен на морской экспериментальной станции ТОИ ДВО РАН «м. Шульца».

Станция (приемник радиоволн диапазона очень низких частот (ОНЧ)) с GPS-приемником и выходом в Интернет для связи с центром обработки глобальной сети World Wide Lightning Location Network (WWLLN), установленная в 2014 г. в рамках проекта CRDF-14-007 № 16983. 

Аппаратно-программный комплекс грозопеленгационной системы (АПК ГПС) «Алвес», включающий 10 индикаторов (приемники ОНЧ), центральный сервер и сервер базы данных. АПК ГПС «Алвес» приобретен в 2022 г. в рамках проекта «Развитие передовой инфраструктуры для проведения исследований и разработок в Российской Федерации» национального проекта «Наука». На основе АПК ГПС «Алвес» создана исследовательская сеть, позволяющая определять с достаточно высокой точностью координаты и время возникновения грозовых разрядов, а также их параметры путем обработки данных, полученных на территориально разнесенных (на расстояние от 50 до 500 км) пунктах приема. АПК ГПС «Алвес» позволяет накапливать данные о молниях на сервере базы данных комплекса, а также предоставлять множественный пользовательский доступ. 

Приемники электромагнитного излучения в диапазоне ОНЧ установлены на морской экспедиционной станции «м. Шульца» и во Владивостоке на здании ТОИ ДВО РАН. Регистратор детектирует электромагнитные импульсы, записывает их параметры и передает через Интернет на компьютеры лаборатории. Лицензированные приборы для настройки и калибровки приемников сигналов диапазона ОНЧ: осциллограф цифровой запоминающий АКИП 4115/1А – 25 Мгц; генератор сигналов специальной формы АКИП 3408/1 – 5 Мгц.

Участие в программах

INTAS2003-51-4987 Slicks as Indicators of Marine Processes (SIMP), Novel Tools for Marine Remote Sensing of the Coastal Zone, 2004-2007. 

Гранты РФФИ

  • РФФИ 08-05-99109-р_офи «Технологии мониторинга прибрежной зоны дальневосточных морей с использованием спутниковой информации высокого и среднего разрешения», 2008-2009.
  • РФФИ 03-05-65219-а «Условия формирования тропических циклонов в фоновом геострофическом потоке», 2003.
  • РФФИ 95-05-15217-а «Тропические циклоны Тихого океана», 1995.

Участие сотрудников в грантах в качестве исполнителей

  • РФФИ, №18-05-80011 «Мониторинг, анализ и прогнозирование опасных атмосферных и морских явлений и катастроф на основе применения современных технологий», 2018-2020.
  • РФФИ 14-05-00017-а «Хаотический транспорт и перемешивание вихревыми структурами океана, взаимодействующими с неоднородными внешними потоками океана», 2013-2015.
  • РФФИ 12-05-00715-а «Сильно нелинейные случайные внутренние волны в прибрежной зоне океана», 2012-2014.
  • РФФИ 11-05-98505-р_восток_а «Исследование переноса и перемешивания вихревыми и волновыми структурами в Японском море», 2011-2013.
  • РФФИ 11-05-10024-к «Организация и проведение экспедиционных работ по изучению физических процессов в морях Тихого и Северного Ледовитого океанов», 2011.
  • РФФИ 11-05-00025-а «Хаотическая адвекции в полях скоростей индуцированных распределенными и сингулярными вихревыми структурами», 2011-2013.
  • РФФИ 10-05-00770-а «Исследование переноса завихренности и перемешивания консервативной примеси краевыми нелинейными волнами океана», 2010-2011.
  • РФФИ 08-05-00061-а «Эффекты хаотической адвекции в связанных и свободных вихревых структурах геофизической гидродинамики», 2008-2010.
  • РФФИ 96-01-00184а «Дистанционные исследования тропических циклонов», 1996.
  1. Предложены методы оперативной оценки основных характеристик облачной стены глаза тайфунов (координаты центра, радиус, радиус глаза и ширина) по данным глобальной сети локализации молний World Wide Lightning Location Network (WWLLN).
  2. По данным стандартных наблюдений на метеорологических станциях и глобальной сети локализации молний (WWLLN) проведен статистический анализ грозовой активности на Дальнем Востоке России и в Приморском крае за период 2009-2018 гг. По этим данным получены оценки оптимальных радиусов области выборки данных WWLLN, которые дают наилучшую согласованность числа дней с грозой, рассчитываемых по данным визуальных наблюдений и данными WWLLN.
  3. Исследованы эффекты нелинейного трения на структуру вихрей в обобщенном баротропном уравнении эволюции завихренности, в котором, наряду с эффектами нелинейного трения, связанного с экмановским пограничным слоем, учитывается еще и горизонтальная изменчивость его интегральных параметров.
  4. По спутниковым данным радиометров и скаттерометров исследованы связи аномалий температуры поверхности океана и приводного ветра для района с экстремальными значениями аномалий температуры поверхности океана в дальневосточных морях – района банки Кашеварова. Обнаружено систематическое значительное снижение приводного ветра над холодным пятном над банкой в период с мая по ноябрь.
  5. Получены условия формирования и развития тропических циклонов в виде соотношения безразмерных параметров, характеризующих стратификацию и влажность атмосферы, географическую широту, интенсивность и размеры циклонов. 
  6. Создан архив гидрологических данных по следам тайфунов в Тихом океане и Японском море. Изучены структура и характеристики термодинамических и динамических возмущений верхнего слоя океана, связанных с прохождением тропических циклонов. Показано заметное влияние тайфунов на сезонные характеристики верхнего слоя океана.
  7. Разработан ряд приборов и аппаратно-программных комплексов для дистанционной поляризационной съемки, позволяющих оценить характеристики взволнованной поверхности, биооптические характеристики и уровень загрязнения приповерхностных морских вод.
Патенты и технологии
  1. Измеритель коэффициента спектральной яркости поверхности моря: а.с. SU 854129 A1 / Константинов О.Г., Нелепа А.А., Прокопчук А.А., Цой В.- з. № 2902976, заявл. 28.03.2000. опубл. 15.06.1981.
  2. Инфракрасный радиометр: а.с. SU 1235305 A1 / Константинов О.Г., Нелепа А.А., Прокопчук А.А., Цой В.-. з. № 3791312/25, заявл. 20.09.1984, опубл. 10.03.2000, Бюл. № 7.
  3. Поляризационный спектрометр для измерения оптических характеристик морской поверхности: а.с. SU 1153656 A1 / Константинов О.Г., Прокопчук А.А. – з. № 3688990/25, заявл. 09.01.1984, опубл. 10.03.2000, Бюл.7.
  4. Способ дистанционного измерения характеристик волнения водных поверхностей: а.с. SU 1549310 A1 / Алексеев И.Ф., Бугрова Т.Б., Константинов О.Г., Пискун И.И. – з. № 4379154/25, заявл. 18.02.1988, опубл. 27.02.1989, Бюл.№ 6
  5. Способ измерения концентрации аэрозольных частиц в атмосфере: Пат. RU 2672188 C1 / Зубко Е.С., Павлов А.Н., Константинов О.Г. – з. № 2017146632, заявл. 28.12.2017, опубл. 12.11.2018, Бюл. № 32. 
  6. Способ измерения оптических характеристик атмосферы: Пат. RU 2674560 C1 / Зубко Е.С., Павлов А.Н., Константинов О.Г. –з. № 2017146634, заявл. 28.12.2017, опубл. 11.12.2018, Бюл.№ 35. 
  7. Способ оценки состояния пациента и устройство для осуществления способа: Пат. RU 2311113 C1 / Обыденникова Т.Н., Усов В.В., Константинов О.Г., Павлов А.Н. – з. № 2006107172/14, заявл. 07.03.2006, опубл. 27.11.2007, Бюл. № 33.
  8. Устройство для конъюнктивальной микроскопии: Пат. RU 58020 U1 / Константинов О.Г., Павлов А.Н., Обыденникова Т.Н., Усов В.В.- з. № 2006100363/22, заявл. 10.01.2006, опубл. 10.11.2006, Бюл. № 31.
Состав лаборатории
  • Пермяков Михаил Степанович – заведующий лабораторией, д.ф.-м.н., с.н.с., тел. 231-21-58
  • Константинов Олег Григорьевич – в.н.с., к.ф.-м.н.
  • Клещёва Татьяна Игоревна – с.н.с., к.г.н.
  • Поталова Екатерина Юрьевна – с.н.с., к.г.н.
  • Лешневский Юрий Феликсович – вед. инженер-программист
  • Маликова Наталья Петровна – вед. инженер
  • Крохин Владимир Валерьевич – вед. инженер
  • Журавлёв Павел Викторович – ст. инженер
  • Капач Светлана Сергеевна – ст. инженер

Основные направления исследований лаборатории – экспериментальные и теоретические исследования процессов взаимодействия верхнего слоя океана и атмосферы на синоптических и климатических масштабах.

Тематика исследований: 

  • тропические циклоны северо-западной части Тихого океана: структура и условия зарождения, формирование и развитие, влияние на структуру вод дальневосточных морей и верхнего слоя океана;
  • развитие методик использования данных пассивного и активного зондирования атмосферы и океана для изучения структуры погодных систем над океаном и морями, для исследования характеристик пространственно-временной изменчивости океанологических полей в верхнем слое океана и влияния на них синоптических и мезомасштабных погодных систем;
  • изучение эффектов взаимодействия пограничного слоя атмосферы и потоков в свободной атмосфере на эволюцию вихревых образований атмосферы и формирование интенсивных мезомасштабных вихрей и циклонов;
  • разработка оптических методов и аппаратуры для оценки характеристик взволнованной поверхности океана и гидрооптических параметров морской воды методами поляризационной спектрофотометрии.
Сотрудники