Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

07.02 Акустика мелкого моря

 

Аксенов С.П., Кузнецов Г.Н. «Энергетические инварианты в звуковых полях глубокого и мелкого моря» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 507, № 1, с. 9-14 (2022)

Вводится новое определение инварианта гидроакустического поля, основанное на устойчивой оценке – инвариантности – ортогональных проекций градиентов фазы звукового давления на плоскости “расстояние–частота”. Такое определение обобщает понятие инварианта на все существующие зоны мелкого и глубокого моря, в том числе на ближнюю и дальнюю зону освещенности глубокого моря, в которых оценить и применить интерференционный инвариант Чупрова невозможно. В зоне существования инварианта Чупрова его значения практически совпадают с величинами нового инварианта. Ключевые слова: мелкое и глубокое море, звуковое поле, ортогональные проекции градиента фазы на плоскости “расстояние–частота”, инварианты звукового давления

Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 507, № 1, с. 9-14 (2022) | Рубрики: 07.01 07.02

 

Миринец А.К., Бобачев А.А., Миронюк С.Г. «Выделение мерзлых и газонасыщенных грунтов в Обской губе Карского моря по данным донной электротомографии в комплексе с акустическим профилированием и бурением» Геофизика, № 6, с. 35-42 (2022)

Приведены результаты работ методом электротомографии в донной модификации, которые проводились с целью изучения электрических свойств грунтов в верхней части разреза и построения геологических разрезов с привлечением данных бурения инженерно-геологических скважин. В ходе работы получена новая информация о физических свойствах донных отложений. Результаты показали эффективность использования электротомографии в Обской губе Карского моря, так как удалось проследить кровлю многолетнемерзлых пород и проанализировать, как изменяются физические свойства грунта по разрезу до 50 м от донной поверхности, несмотря на наличие газонасыщенных отложений в верхней части разреза. Помимо этого, проведен совместный анализ атрибутов среднеквадратичных амплитуд для методов акустического профилирования и электротомографии для выявления закономерностей в областях распространения газонасыщенных отложений.

Геофизика, № 6, с. 35-42 (2022) | Рубрики: 07.02 07.20

 

Хилько А.И., Смирнов И.П., Мареев Е.А., Сидоров К.А., Коновалов В.Е., Коваленко В.В. «Обнаружение локализованных неоднородностей в рефракционных волноводах при зондировании фокусированными высокочастотными акустическими импульсами» Известия высших учебных заведений. Радиофизика, 65, № 7, с. 544-562 (2022)

В рамках лучевого описания акустического поля исследуются возможности томографического наблюдения малоразмерных тел в рефракционных океанических волноводах. Для повышения пространственного разрешения и чувствительности при решении обратной задачи наблюдения использована адаптированная к волноводу фокусировка принимаемых и излучаемых импульсных сигналов в область предполагаемого расположения наблюдаемого тела. Для ослабления влияния помех, связанных с интерференционной структурой полей в волноводе, предлагается селекция отдельных лучевых томографических проекций с последующим некогерентным накоплением парциальных решений. Строится имитационная модель системы обнаружения с использованием известных физических моделей распространения и рассеяния звуковых волн в акустических волноводах.

Известия высших учебных заведений. Радиофизика, 65, № 7, с. 544-562 (2022) | Рубрики: 07.02 07.16

 

Свергун Е.И., Зимин А.В., Романенков Д.А., Софьина Е.В. «Короткопериодные внутренние волны в шельфовых районах с интенсивной приливной динамикой» Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 58, № 6, с. 690-705 (2022)

Сравниваются характеристики короткопериодных внутренних волн и механизмы их генерации в юго-западной части Баренцева моря и Авачинском заливе Тихого океана на основе данных экспедиционных исследований, спутниковых наблюдений и современной глобальной баротропной приливной модели. Сопоставление результатов контактных измерений позволило выявить, что в Баренцевом море в районе чередующихся неоднородностей рельефа дна со средней глубиной около 100 м в контактных данных доминируют слабо нелинейные короткопериодные колебания с максимальной амплитудой 4 м. В Авачинском заливе, где присутствует узкий мелководный шельф и крутой материковый склон, на фоне полусуточных внутренних волн регистрируются сильно нелинейные интенсивные внутренние волны с амплитудой до 8 м. По спутниковым данным было выявлено, что в Баренцевом море регистрировались более крупные пакеты проявлений короткопериодных волн, чем в Авачинском заливе, как по длине волны, так и по длине лидирующего гребня. Направления распространения проявлений волн в исследуемых районах характеризуются узким диапазоном изменчивости, что может указывать на доминирование одного механизма генерации. Анализ данных атласа TPXO9 показал схожесть пространственной структуры полусуточной приливной волны в Баренцевом море и в Авачинском заливе, но максимальная скорость приливных течений в Баренцевом море более чем в три раза выше, чем в Авачинском заливе. Оценка критериев генерации внутреннего прилива позволила выявить, что в Баренцевом море в окрестностях района контактных измерений короткопериодные внутренние волны генерируются по типу запрепятственных волн, а в Авачинском заливе – при дезинтеграции внутреннего прилива.

Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 58, № 6, с. 690-705 (2022) | Рубрика: 07.02

 

Марчук Е.А., Чунчузов И.П., Репина И.А., Йоханнессен У.М. «Анализ параметров и механизма генерации внутренних волн субмезомасштабным вихрем в районе Мозамбикского пролива» Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 58, № 6, с. 706-719 (2022)

Исследуется возможный механизм возникновения спиралевидных структур вокруг субмезомасштабного вихря (число Россби Ro%∼5), обнаруженного 22 сентября 2017 г. с помощью анализа РСА-снимка (Sentinel-1A) района океана вблизи Мозамбикского пролива в Африке. Приводится модельный расчет формы волновых линий постоянной фазы (гребней) захваченных внутренних волн в устойчиво-стратифицированном слое термоклина океана, генерируемых движущимися турбулентными неоднородностями плотности и скорости течения внутри вихря. Формы расчетных волновых линий постоянной фазы внутренних волн сравниваются с формой спиралевидных полос на снимке вихря для подтверждения гипотезы авторов о том, что вихри могут генерировать внутренние волны. Анализируются также параметры (вариации интенсивности отраженного радиолокационного сигнала, их спектры и горизонтальные периоды) полосатой спиралевидной структуры и для второго субмезомасштабного вихря диаметром порядка 5 км, обнаруженного на снимке от 25 сентября 2017 г. и имеющего противоположное направление циркуляции течения внутри вихря по сравнению с течением внутри вихря на снимке от 22 сентября 2017.

Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 58, № 6, с. 706-719 (2022) | Рубрика: 07.02

 

Касаткин Б.А., Злобина Н.В., Касаткин С.Б. «Идентификация модовой структуры звукового поля в мелком море в инфразвуковом диапазоне частот» Подводные исследования и робототехника, 35, № 1, с. 58-71 (2022)

Продолжены исследования вертикальной структуры звукового поля в мелком море с помощью вертикально ориентированной трёхэлементной комбинированной приёмной антенны. Звуковое поле формировалось дискретными составляющими вально-лопастного звукоряда судна в инфразвуковом диапазоне частот 2–15 Гц. В этом диапазоне частот, заведомо меньших первой критической частоты модельного волновода Пекериса, структура звукового поля становится предельно простой и может быть использована для идентификации нормальных волн, формирующих звуковое поле. Результаты эксперимента, проведенного в августе 2021 года в районе Уссурийского залива, подтверждают ранее сделанный вывод о том, что звуковое поле на предельно низких частотах инфразвукового диапазона сформировано неоднородными волнами Рэлея–Шолте – регулярной и обобщённой. Кроме того, увеличенная апертура антенны позволила разделить вклад этих волн в пространственную структуру звукового поля. С увеличением частоты уменьшается глубина проникновения звуковой волны в донное полупространство и возрастает роль неоднородных волн волновода Пекериса, возбуждаемых комплексным угловым спектром источника. По результатам измерения коэффициентов затухания неоднородных волн на апертуре вертикальной антенны определены эффективная групповая скорость как скорость переноса энергии в инфразвуковом диапазоне частот и её пространственно-частотная зависимость. Идентификация модовой структуры звукового поля согласуется с выполненными модельными расчётами.

Подводные исследования и робототехника, 35, № 1, с. 58-71 (2022) | Рубрики: 07.02 07.07

 

Фершалов М.Ю., Петров П.С., Макаров Д.В. «О фокусировке акустического поля вблизи наклонного дна в мелководном волноводе» Подводные исследования и робототехника, 35, № 2, с. 65-73 (2022)

Рассматривается задача о распространении звука вдоль берегового клина в мелком море. Внимание сосредоточено на эффекте акустического оползня, сопровождающегося усиленной фокусировкой звука вблизи дна, а также засветкой оси подводного звукового канала при выходе акустического пучка в глубокое море. В настоящей работе исследуется влияние профиля скорости звука на эффективность фокусировки вблизи дна. Для измерения степени фокусировки применяется функция Хусими, представляющая собой частный случай сглаженной функции Вигнера и позволяющая проецировать акустическое поле на фазовое пространство лучевых уравнений. Используя функцию Хусими, мы можем одновременно оценивать как фокусировку по глубине, так и сужение углового спектра акустического поля. Показано, что с увеличением глубины термоклина степень фокусировки снижается. Данное обстоятельство связано с сужением придонного звукового канала. С ростом длины звуковой волны эффективность фокусировки падает, что указывает на лучевую природу эффекта оползня. В качестве примера рассмотрена модель акустического волновода вблизи полуострова Гамова в Японском море.

Подводные исследования и робототехника, 35, № 2, с. 65-73 (2022) | Рубрики: 07.02 07.03

 

Щуров В.А. «Фазовый механизм устойчивости вихря вектора акустической интенсивности в мелком море» Подводные исследования и робототехника, 35, № 3, с. 79-91 (2022)

На примере реального вихря вектора акустической интенсивности показана динамика самосогласованной перестройки разности фаз между компонентами акустического поля внутри вихря в условиях мелкого моря. Вводится выражение динамической характеристики – собственного момента импульса вихря. Установлено: устойчивость вихря обусловлена вращением вектора колебательной скорости частиц среды, которое создает собственный момент импульса вихря и компенсирует внешнее воздействие на вихрь со стороны области конструктивной интерференции; вертикальная реактивная компонента плотности энергии достигает в потенциальной яме вихря максимального значения. Диаметр вихря соизмерим с длиной волны звука, частота излучения 88 Гц.

Подводные исследования и робототехника, 35, № 3, с. 79-91 (2022) | Рубрика: 07.02

 

Чупин В.А., Долгих Г.И., Долгих С.Г., Овчаренко В.В., Пивоваров А.А., Самченко А.Н., Швец В.А., Швырев А.Н., Яковенко С.В., Ярощук И.О. «Регистрация источников гидроакустического излучения системой пространственно-разнесенных лазерных деформографов» Подводные исследования и робототехника, 35, № 4, с. 62-70 (2022)

Исследование возможности регистрации источника гидроакустического возмущения системой пространственно-разнесенных береговых лазерных деформографов (ЛД) является актуальной задачей, решение которой позволяет установить характеристики низкочастотных гидроакустических сигналов, регистрируемых ЛД. Приведены состав и характеристики отдельных устройств экспериментального комплекса, созданного на полуострове Гамова. В экспериментальный комплекс вошли береговые лазерные деформографы стационарного и мобильного вариантов исполнения и низкочастотные гидроакустические излучающие системы Описана методика проведения экспериментальных работ, позволяющая исследовать возможность приема сигнала на разном удалении от приемных систем, в том числе и при перекрытии трассы распространения сигнала сушей. По результатам эксперимента подтверждено, что лазерные деформографы стабильно регистрируют сигналы от источников гидроакустических колебаний. Приведены сравнительные результаты регистрации сигналов, принятых лазерными деформографами при работе излучателя на каждой из станций. Полученные результаты показывают возможность контроля источника гидроакустического излучения при его перемещении по контролируемой акватории. При этом контроль может осуществляться совмещением двух разных методов измерения: пространственно-разнесёнными ЛД и амплитудной модуляцией сигнала разнонаправленных компонент ЛД. Полученные результаты показали перспективность применения системы ЛД для регистрации источников низкочастотного гидроакустического излучения вдоль побережья шельфовых зон.

Подводные исследования и робототехника, 35, № 4, с. 62-70 (2022) | Рубрики: 07.02 07.14 14.01 14.02

 

Касаткин Б.А., Злобина Н.В., Касаткин С.Б. «Резонансные явления в клиновидном волноводе и их верификация в мелком море в инфразвуковом диапазоне частот» Подводные исследования и робототехника, 35, № 4, с. 71-83 (2022)

При формировании звуковых полей в нерегулярных волноводах типа берегового клина важную роль играет процесс возбуждения нормальных волн, захваченных волноводом. Сам процесс захвата имеет различное описание в различных модельных постановках, что может служить дополнительным признаком верификации самих модельных решений. Наилучшие условия для экспериментального наблюдения процесса захвата нормальных волн волноводом реализуются в условиях мелкого моря переменной глубины в инфразвуковом диапазоне частот. В этом диапазоне частот наиболее подходящим источником являются дискретные составляющие вально-лопастного звукоряда (ВЛЗР) движущегося судна, в качестве которого использовалось НИС «Юрий Молоков». В качестве приёмной системы использована вертикальная антенна, оснащённая комбинированными приёмниками. В диапазоне частот, больших первой критической частоты модельного волновода, выполнен спектральный анализ потоков мощности в каналах комбинированного приёмника. По результатам спектрального анализа определён набор резонансных частот волновода переменной глубины, возбуждаемых дискретными составляющими вально-лопастного звукоряда шумового источника. Большая часть обнаруженных резонансов хорошо соответствуют модельному описанию, а экспериментальные данные в совокупности однозначно подтверждают предпочтительность обобщённого решения.

Подводные исследования и робототехника, 35, № 4, с. 71-83 (2022) | Рубрика: 07.02