Акустический доплеровский профилометр течений как элемент комплексной системы оперативного контроля состояния водной среды в прибрежной зоне моря

А.Н. Морозов, В.А. Иванов, С.А. Шутов, В.В. Зима, Д.В. Дерюшкин, С.В. Федоров, А.С. Кузнецов, Л.В. Вержевская, Е.В. Маньковская

Морской гидрофизический институт РАН, г. Севастополь

Аннотация

Обсуждаются результаты ADCP-измерений скорости течений, выполненных по специальной методике в прибрежно-шельфовых водах Гераклейского п-ова в сентябре 2016 г. Прибор использовался на ходу судна как профилометр течений и как высокочастотный эхолот. Рассмотрены методические аспекты проведения измерений. В прибрежных водах в слое глубин 15 – 25 м хорошо выражены неоднородности распределения поперечного сечения обратного рассеяния звука с характерными горизонтальными масштабами 100 – 200 м. Вдольбереговое течение проявляет относительное усиление скорости на горизонтальных масштабах 100 – 200 м в окрестности изобаты 45 м. Нормальная берегу составляющая скорости имеет слоистую вертикальную структуру. В шельфовых водах на горизонте около 40 м обнаруживается хорошо выраженный звукорассеивающий слой биологического происхождения. В верхнем 20-ти метровом слое выявлены неоднородности распределения поперечного сечения обратного рассеяния звука, которые, предположительно, имеют антропогенное происхождение.

Ключевые слова

пространственная структура течений, поперечное сечение обратного рассеяния звука, прибрежно-шельфовые воды, ADCP, Гераклейский п-ов

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания по теме No 0827-2014-0010 и поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 – 2020 гг.» (уникальный номер проекта RFMEFI557714X0110).

Список литературы

  1. Рыбак С.А., Серебряный А.Н. Нелинейные внутренние волны над наклонным дном: наблюдение акустическим профилометром // Акустический журнал.– 2011.– т.57, № 1.– С.85-91.
  2. Сабинин К.Д., Серебряный А.Н. Применение акустических допплеровских профилометров течений для изучения пространственной структуры морской среды // Акустический журнал.– 2012.– т.58, № 5.– С.639-648.
  3. Зимин А.В. Внутренние волны на шельфе Белого моря по данным натурных наблюдений // Океанология.– 2012.– т.52, № 1.– С.16-25.
  4. Зацепин А.Г., Пиотух В.Б., Корж А.О., Куклева О.Н., Соловьев Д.М. Изменчивость течений в прибрежной зоне Черного моря по измерениям донной станции ADCP // Океанология.– 2012.– т.52, № 5.– С.629-642.
  5. Иванов В.А., Кузнецов А.С., Серебряный А.Н., Химченко Е.Е. Исследования внутренних волн / Мониторинг прибрежной зоны на Черноморском экспериментальном подспутниковом полигоне / Под ред. Иванова В.А., Дулова В.А.– Севастополь, 2014.– С.401-424.
  6. Зацепин А.Г., Баранов В.И., Кондрашов А.А., Корж А.О., Кременецкий В.В., Островский А.Г., Соловьев Д.М. Субмезомасштабные вихри на кавказском шельфе Черного моря и порождающие их механизмы // Океанология.– 2011.– т.51, № 4.– С.592-605.
  7. Серебряный А.Н. Слико- и сулоеобразующие явления в море. Фронты различного происхождения // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса.– 2012.– т.9, № 5.– С.231-240.
  8. Gartner J. Estimating suspended solids concentrations from backscatter intensity measured by acoustic Doppler current profiler in San Francisco Bay // California: Marine Geology.– 2004.– v.211.– P.169-187.
  9. Wall G.R., Nystrom E.A., Litten S. Use of an ADCP to compute suspended-sediment discharge in the tidal Hudson River.– NY: U.S. Geological Survey Scientific Investigations Report 2006-5055, 2006.– 16 p.
  10. Flagg C.N., Smith S.L. On the use of the acoustic Doppler current profiler to measure zooplankton abundance // Deep Sea Res.– 1989.– v.36, № 3.– P.455-474.
  11. Cisewski B., Strass V.H., Rhein M., Kragefsky S. Seasonal variation of the diel vertical migration of zooplankton from ADCP backscatter time series data in the Lasarev Sea, Antarctica // Deep Sea Res.– 2010.– v.57, № 1.– P.78-94.
  12. Ostrovskii A., Zatsepin A. Short-term hydrophysical and biological variability over the northeastern Black Sea continental slope as inferred from multiparametric tethered profiler surveys // Ocean Dynamics.– 2011.– v.61, № 6.– P.797-806.
  13. Кузнецов А.С., Бондур В.Г., Иванов В.А., Морозов А.Н., Шаповалов Ю.И. Исследование мелкомасштабной динамики вод в прибрежной зоне Крыма // Окружающая среда и человек. Современные проблемы генетики, селекции и биотехнологии / Материалы международной конференции и молодежной научной конференции памяти член-корр. РАН Д.Г. Матишова (г. Ростов-на-Дону, 5-8 сентября 2016 г.).– Ростов н/Д: Изд-во ЮНЦ РАН, 2016.– С.199-202.
  14. Gordon R.L. Acoustic Doppler Current Profiler Principles of Operation: A Practical Primer // RD Instruments, 1996.– 54 p.
  15. Морозов А.Н., Лемешко Е.М., Иванов В.А., Шутов С.А., Зима В.В. Течения в Керченском проливе по данным ADCP наблюдений 2008 – 2009 гг. // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа.– Севастополь, 2010.– вып.22.– С.253-267.
  16. Морозов А.Н., Павлов В.К. Коррекция данных VMADCP // Системы контроля окружающей среды.– 2012.– вып.18.– С.7-10.
  17. Deines K.L. Backscatter estimation using broadband acoustic Doppler current profiler // Proceeding IEEE/OES 6th Working Conference on Current Measurement Technology, 1999.– P.259-264.
  18. Морозов А.Н., Лемешко Е.М. Оценка концентрации взвеси по данным ADCP WHM1200 // Системы контроля окружающей среды.– 2010.– вып.14.– С.42-46.
  19. Дулов В.А., Юровская М.В., Козлов И.Е. Прибрежная зона Севастополя на спутниковых снимках высокого разрешения // Морской гидрофизический журнал.– 2015.– № 6.– С.43-60.
  20. Овсяный Е.И., Романов А.С., Миньковская Р.Я., Красновид И.И., Озюменко Б.А., Цымбал И.М. Основные источники загрязнения морской среды Севастопольского региона // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа.– Севастополь, 2001.– вып.2.– С.138-152.
  21. Парамонов А.Н., Кушнир В.М., Забурдаев В.И. Современные методы и средства измерения гидрологических параметров океана.– Киев: Наукова думка, 1979.– 248 с.
  22. Морозов А.Н., Лемешко Е.М. Характеристики звукорассеивающего слоя Черного моря по данным LADCP-наблюдений // Морской гидрофизический журнал. – 2013.– № 4.– С.41-50.
  23. Goodman L. Acoustic Scattering From Oceanic Microstructure // J. Geophys. Res.– 1990.– v.95 (C7).– P.11557-11573.
  24. Seim H.E., Gregg M.C., Miyamoto R.T. Acoustic Backscatter from Turbulent Microstructure // J. Atm. and Ocean. Tech.– 1995.– v.12, № 2.– P.367-380.
  25. Ross T., Lueck R. Sound scattering from oceanic turbulence // Geophys. Res. Letters. – 2003.– v.30, № 6.– 1343, doi: 10.1029/2002GL016733.– 4 p.
  26. Морозов А.Н., Иванов В.А., Шутов С.А., Зима В.В., Дерюшкин Д.В., Лемешко Е.М. Пространственная структура течений у Гераклейского полуострова по данным ADCP-наблюдений 2015 г. // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря.– Севастополь, 2016.– вып.1.– С.73-79.
  27. Морозов А.Н., Лемешко Е.М., Ролик В.В. Звукорассеивающие слои глубоководной части Черного моря, прилегающей к Крымскому полуострову, ADCP-наблюдения 2007 и 2008 гг. // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа.– Севастополь, 2012.– вып.26, т.1.– С.275-283.
  28. Иванов В.А., Морозов А.Н., Ролик В.В. Звукорассеивающие слои Черного моря по данным ADCP-наблюдений 2004 – 2008 гг. // 3-й междунар. научно-практ. конф. «Проблемы, методы и средства исследований Мирового океана». 14-15 мая 2013 г.– Запорожье: Научно-технический центр панорамных акустических систем НАН Украины, 2013.– С.120-132.

Скачать статью в PDF-формате