Опубликовано: 25 января 2024 г.
Метки: публикация МГИ, теория волн, дистанционные методы исследований, вычислительные технологии и математическое моделирование, гидрофизика шельфа, Юровский Ю.Ю., Фомин В.В., Багаев А.В.
Живописная Круглая бухта на юге Севастополя популярна среди отдыхающих и рыбаков. Однако под спокойной гладью воды могут таиться интересные явления. Как выяснили ученые Морского гидрофизического института РАН (МГИ РАН), в этой бухте могут возбуждаться интенсивные сейшевые колебания – резонансные стоячие волны, возникающие в замкнутых и частично замкнутых водоемах. Для изучения этого явления объединили усилия ученые четырех отделов МГИ РАН: теории волн (к.ф.-м.н. Манилюк Ю.В.), дистанционных методов исследований (к.ф.-м.н. Юровский Ю.Ю.), вычислительных технологий и математического моделирования (д.ф.-м.н. Фомин В.В.) и гидрофизики шельфа (к.ф.-м.н. Багаев А.В.). Результаты уникального исследования опубликованы в авторитетном международном журнале Regional Studies in Marine Science.
«В районе Севастополя находится система связанных бухт, имеющая важное значение для жизни города. Эти бухты остаются еще мало изученными, в том числе и бухта Круглая, входящая в данную систему. Целью нашей работы было изучение сейшевых колебаний в этой бухте с использованием впервые полученных здесь данных прямых наблюдений за уровнем моря и результатов математического моделирования», – рассказывает первый автор статьи младший научный сотрудник отдела теории волн МГИ РАН кандидат физико-математических наук Юрий Манилюк.
Измерения уровня моря выполнялись на автоматизированном гидрофизическом посту. Для проведения длительных наблюдений в Морском гидрофизическом институте разработали специальный прибор – ультразвуковой измеритель уровня моря. «Это прототип простого автономного мареографа. В отличии от промышленных аналогов он недорогой, поскольку собран из широкодоступных комплектующих. Тем не менее, наш прибор показал отличные результаты в ходе полевых испытаний», – делится разработчик измерителя, старший научный сотрудник отдела дистанционных методов исследований и лаборатории прикладной физики МГИ РАН кандидат физико-математических наук Юрий Юровский.
Мареограф был установлен исследователями в 35 м от берега на одной из бетонных опор неиспользуемого пирса на глубине 1.7 метра. Это позволило получить длительный массив данных о колебаниях за период около 2 месяцев. Полученные записи были проанализированы учеными с помощью современных методов спектрального анализа и математического моделирования, проведенного с использованием кластера МГИ РАН.
В ходе исследования ученым удалось выявить резонансные колебания уровня моря в Круглой бухте, вызванные сейшами соседних акваторий Севастопольских бухт. «За счет связи в системе бухт волны из одной бухты могут проникать в соседние. Их в литературе называют «чужими». Интенсивность «чужих» колебаний может значительно превышать интенсивность собственных колебаний конкретной бухты и представлять опасность для судов и береговой инфраструктуры. Мы обнаружили, что в бухте Круглой представлен широкий спектр сейш, включающий в себя колебания, определяемые не только параметрами бухты Круглая, но и моды соседних бухт. При этом главная мода сейш Севастопольской бухты с периодом около 50 мин доминирует над всеми остальными зарегистрированными в бухте Круглая модами», – поясняет Юрий Манилюк.
По мнению ученых, выводы исследования имеют большое практическое значение для обеспечения безопасности пляжного отдыха, мореплавания и использования морского побережья в Круглой бухте.
Исследователи планируют создать сеть датчиков для длительного мониторинга длинноволновых колебаний во всех бухтах Севастополя, изучить волновые режимы и оценить возможные опасности, связанные с сейшами. Это позволит заблаговременно предупреждать об угрозах и принимать необходимые меры безопасности.
Работы проводились в рамках темы госзадания № FNNN-2021-0005 «Комплексные междисциплинарные исследования океанологических процессов, определяющих функционирование и эволюцию экосистем прибрежных зон Черного и Азовского морей».