Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

07.03 Взаимодействие звука с внутренними волнами и течениями

 

Серебряный А.Н., Тарасов Л.Л. «ADCP как мощный инструмент акустической океанологии: 15-летний опыт исследований различных процессов и явлений на морских шельфах» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 366-371 (2023)

Пятнадцатилетний опыт работы с ADCP «Rio Grande 600 kHz» в шельфовых зонах морей позволил нам собрать большой массив данных о происходящих там процессах, а также зарегистрировать ряд необычных явлений, описанию которых посвящена эта работа. Показано разнообразие изученных процессов и зарегистрированных аномальных явлений, наблюдавшихся в разных районах Черного и Японского морей. Помимо площадных съемок, которые дают представление о направлении и силе течений на шельфе морей, что является решением традиционной задачи для прибора, будет показано использование прибора для изучения внутренних волн и сопровождающих их процессов. Это обнаружение нового механизма генерации внутренних волн при столкновении течений. Регистрация внутренних волн рекордных амплитуд в Черном море и необычно долгое сопровождение их на шельфе косяком рыб. Доказательные данные о воздействии проходящего над морем шквала на характер течения в поверхностном слое моря. Также приведены примеры необычных гидродинамических явлений для идентификации которых требуется проводить дополнительный анализ.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 366-371 (2023) | Рубрики: 07.02 07.03 07.13 07.18 07.20

 

Макаров Д.В., Петров П.С., Улейский М.Ю. «Метод матричного пропагатора для рассеяния звука на статистических неровностях дна» Подводные исследования и робототехника, 36, № 3, с. 73-82 (2023)

Рассматривается задача о распространении звука мелком море в присутствии случайных неровностей дна. В модовом представлении эволюция акустического поля может быть описана с помощью матричного пропагатора. В работе предложен метод расчета случайных матриц пропагатора, основанный на теории возмущений для матричных операторов и адаптированный для мелкого моря. За основу взята модель двумерного распространения звука, описываемого широкоугольным параболическим уравнением. В рамках предлагаемого метода влияние мод, распространяющихся внутри осадочного слоя, учитывается с помощью добавок к модовым коэффициентам затухания. Рассмотрена модель неоднородности, описываемая случайным процессом Орнштейна–Уленбека, и получены аналитические оценки для матричных элементов пропагатора. В качестве примера для численного моделирования рассмотрена модель мелководного акустического волновода с придонным звуковым каналом. Проведен статистический анализ распространения тональных звуковых сигналов с частотами 100, 200 и 400 Гц. Получены статистические оценки горизонтальных вариаций модового спектра и индекса мерцания отдельных мод акустического поля. Исследована зависимость рассеяния звука от радиуса корреляций неровности. Показано, что обусловленное рассеянием межмодовое взаимодействие на сравнительно малых расстояниях увеличивает затухание мод, а на больших – способствует замедлению затухания и отклонению от экспоненциального закона спадания интенсивности. Индекс мерцания демонстрирует быстрый нелинейный рост на малых расстояниях, который в дальнейшем сопровождается достижением насыщения.

Подводные исследования и робототехника, 36, № 3, с. 73-82 (2023) | Рубрики: 07.02 07.03 07.05

 

Слепышев А.А., Анкудинов Н.О. «Генерация вертикальной тонкой структуры внутренними волнами на сдвиговом течении» Морской гидрофизический журнал, 40, № 2, с. 180-197 (2024)

Цель. Исследование волнового механизма генерации тонкой структуры. Определение вертикальных волновых потоков массы – цель настоящей работы. Методы и результаты. В отличие от применявшегося ранее механизма образования тонкой структуры внутренними волнами за счет обрушений предложен новый подход, основанный на определении вертикальных волновых потоков массы в поле инерционно-гравитационной внутренней волны без обрушений. Рассматриваются инерционно-гравитационные внутренние волны на северо-западном шельфе Черного моря на течении с вертикальным сдвигом скорости. Течение предполагается геострофически сбалансированным, вертикальные сдвиги скорости скомпенсированы горизонтальным градиентом плотности. Используется приближение f-плоскости. Таким образом, применима классическая схема описания волнового поля уравнениями гидродинамики при учете нелинейных эффектов. Применяется слабонелинейный подход. В линейном приближении собственная функция и дисперсионное соотношение находятся путем численного решения краевой задачи, определяющей вертикальную структуру моды при наличии среднего течения. При этом частота волны комплексная, так как коэффициенты в дифференциальном уравнении указанной краевой задачи комплексные. В зависимости от периода волны и номера моды возможно, как слабое затухание, так и слабое усиление волны. Собственная функция внутренних волн тоже комплексная. Поэтому вертикальные волновые потоки массы и вертикальная составляющая скорости стоксова дрейфа отличны от нуля и приводят к генерации вертикальной тонкой структуры, имеющей необратимый характер. Выводы. Учет горизонтальной неоднородности поля средней плотности усиливает эффект генерации вертикальной тонкой структуры инерционно-гравитационными внутренними волнами при наличии двумерного сдвигового течения. Вертикальные волновые потоки массы также увеличиваются. Указанные потоки и генерируемая тонкая структура для волн разных частот близки, и эффект усиливается при наличии волн разных частот.

Морской гидрофизический журнал, 40, № 2, с. 180-197 (2024) | Рубрики: 07.03 07.04

 

Пересёлков С.А., Кузькин В.М., Казначеева Е.С., Ткаченко С.А., Рыбянец П.В. «Голографическая структура источника звука на стационарной акустической трассе в присутствии внутренних волн» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 316-321 (2023)

Рассмотрены физико-математические принципы формирования голограммы в океанической среде на фоне интенсивных внутренних волн, вызывающих взаимодействие мод. Показано, что спектральная плотность голограммы концентрируется в двух непересекающихся областях, соответствующих рассеянному и невозмущенному полям. Фильтрация этих областей дает возможность передавать неискаженную информацию через неоднородную океаническую среду.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 316-321 (2023) | Рубрики: 04.11 07.03 12.06