Лаборатория акустической океанографии

Номер
2/3
Название отдела
Акустика океана
История

Лаборатория гидрофизики, лаборатория акустических методов исследования океана, лаборатория акустических методов исследования неоднородностей океана, лаборатория акустической океанографии создана в 1962 г.

За время её существования лабораторию возглавляли Гансон П.П., Шевцов В.П, к.ф.-м.н., с.н.с. В настоящее время лабораторией руководит Саломатин А.С., к.ф.-м.н., с.н.с.

Методы исследований

Дистанционные акустические методы исследования водной толщи и дна океана.

Важнейшие результаты

Экспериментально установлено неизвестное ранее явление тонкослойного движения вод открытого океана, заключающееся в том, что в расслоенной по плотности толще вод открытого океана происходит различное по скорости и/или направлению перемещение тонких (порядка 10–30 м) смежных по вертикали слоев воды.

Выявлена крупномасштабная структура поля звукорассеивающих свойств водной толщи в северо-западной части Тихого океана и его окраинных морей. Проведено её районирование по акустическим характеристикам, исследованы региональные особенности. Показано, что в северных районах фоновый уровень рассеяния на частотах десятки кГц мал, характерным для них является наличие тонких звукорассеивающих слоев (ЗРС), тесно связанных с тонкой структурой гидрофизических полей. В южных районах (южнее 40° с.ш.) фоновый уровень рассеяния выше, причём, основной вклад вносят объекты биологического происхождения.

Изучены основные свойства тонких ЗРС, их связь с гидрофизическими характеристиками водной среды. Показано, что важную роль в формировании тонких ЗРС играют такие характерные элементы тонкой структурой гидрофизических полей, как тонкие высоко градиентные прослойки. Установлено, что вероятность появления тонких ЗРС увеличивается с увеличением изопикнического градиента температуры и уменьшается с ростом бароклинности. Разработана модель тонкоструктурных гидрофизических неоднородностей. Расчёты по этой модели энергетических и угловых характеристик рассеяния хорошо соотносятся с данными прямых измерений.

Исследованы звукорассеивающие свойства сезонного термоклина, установлено, что отличительной особенностью в северных районах Тихого океана на частотах десятки кГц является, во-первых высокий уровень рассеяния в области термоклина, а во-вторых – преобладающий вклад в рассеяние микромасштабных неоднородностей гидрофизических полей.

На основании экспериментально полученных данных построена эхолокационная модель глубоководных газовых «факелов», позволяющая оптимизировать исследования. Предложена методика оценки потока метана при неизвестном распределении пузырьков по размерам. Разработан и реализован в морях Восточной Арктики метод количественной экспресс оценки пузырькового потока метана с помощью однолучевых и многолучевых эхолотов. Разработан и реализован метод количественной акустической оценки профиля концентрации растворенного в водной толще метана в областях пузырьковой разгрузки метана. Разработана методика обнаружения источников газовой эманации и выходов газогидратов к поверхности морского дна. Разработан и реализован метод увеличения точности позиционирования источников пузырьковой разгрузки метана на морском дне.

Построена эхолокационная модель баритовой минерализации, позволяющая объяснить основные закономерности эхосигналов и оценить распределение баритовых построек (БП) по высотам. Составлена карта-схема распределения максимальных высот БП в области баритовой минерализации во впадине Дерюгина в Охотском море.

Обнаружено и теоретически обосновано явление аномальной длительности сигнала обратного рассеяния от морского дна. Предложена методика дистанционной акустической высокочастотной донной термометрии и показано, что она согласуется с экспериментальными результатами.

Разработана аппаратура, методика, физические алгоритмы и программы для проведения томографических исследований на квазистационарных трассах с определением взаимного местоположения гидрофонов и излучателей с точностью 0,5 м в реальном масштабе времени. Выполнены исследования по влиянию уровня помехи на максимумы взаимно-корреляционной функции сложных фазоманипулированных сигналов.

Разработанные методы, технические средства, алгоритмы и программы для гидроакустических исследований океана легли в основу более 30 патентов и авторских свидетельств.

Патенты и технологии
  • Научное открытие "Явление тонкослойного движения вод открытого океана" № 240 от 23 мая 1972 г.
  • Более 30 патентов и авторских свидетельств
Основные публикации
  1. Шевцов В. П., Варлатый Е. П. О методике измерения тонкой структуры поля скорости звука в океане.- Океанология, 1976, т. XVI, № 2, с. 351-357.
  2. Саломатин А.С., Шевцов В.П., Юсупов В.И. Рассеяние звука на тонкой структуре гидрофизических полей в океане // Акустический журнал. 1985. Т. 31. № 6. С. 768-775.
  3. Шевцов В.П., Саломатин А.С., Юсупов В.И. Исследование объемного рассеяния звука частоты 12 и 30 кгц в Тихом океане // Известия Академии наук СССР. Физика атмосферы и океана. 1985. Т. 21. № 6. С. 638-647.
  4. Саломатин А.С., Шевцов В.П., Юсупов В.И. Аппаратурный комплекс для исследования гидрофизических полей методом дистанционного акустического зондирования // Океанология. 1985. Т. 25. № 4. С. 697-702.
  5. Шевцов В.П., Саломатин А.С., Юсупов В.И. Крупномасштабная структура поля объемного рассеяния звука в Тихом океане // Океанология. 1988. Т. 28. № 3. С. 376-386.
  6. Малкина И.Г., Шевцов В.П. Исследование стабильности интерференционной структуры акустического поля в мелком море // Акустический журнал. 1989. Т. 35. № 5. С. 870-876.
  7. Шевцов В.П., Саломатин А.С. Влияние бароклинности на звукорассеивающие свойства тонкой структуры гидрофизических полей в океане // Океанология. 1992. Т. 32. № 4. С. 661-666.
  8. Юсупов В.И., Лобанов В.Б., Мартынов А.В. Влияние синоптических вихрей курило камчатского района на акустическое рассеяние // Океанология. 1992. Т. 32. № 5. С. 837-843.
  9. Рогачев К.А., Саломатин А.С., Юсупов В.И., Кармак Э.К. Внутренняя структура антициклонических вихрей курильского течения // Океанология. 1996. Т. 36. № 3. С. 347-354.
  10. Саломатин А.С., Юсупов В.И. Акустическая оценка проявлений баритовой минерализации в Охотском море // Океанология. - 2009. - Т. 49. - № 3. - С. 474-477
  11. Юсупов В.И., Салюк А.Н., Карнаух В.Н., Семилетов И.П., Шахова Н.Е. Обнаружение областей пузырьковой разгрузки метана на шельфе моря Лаптевых в восточной Арктике // Доклады Академии наук. 2010. Т. 430. № 6. С. 820-823.
  12. Shakhova N., Semiletov I., Salyuk A., Yusupov V., Kosmach D., Gustafsson O. Extensive methane venting to the atmosphere from sediments of the east siberian Arctic shelf // Science (New York, N.Y.). 2010. Т. 327. № 2010. С. 1246.
  13. Саломатин А.С., Юсупов В.И. Акустические исследования газовых “факелов” Охотского моря // Океанология. - 2011. - Т. 51. - № 5. - С. 911-919
  14. Сергиенко В.И., Лобковский Л.И., Семилетов И.П., Дударев О.В., Дмитревский Н.Н., Шахова Н.Е., Романовский Н.Н., Космач Д.А., Никольский Д.Н., Никифоров С.Л., Саломатин А.С., Ананьев Р.А., Росляков А.Г., Салюк А.Н., Карнаух В.Н., Черных Д.Б., Тумской В.Е., Юсупов В.И., Куриленко А.В., Чувилин Е.М., Буханов Б.А. Деградация подводной мерзлоты и разрушение гидратов шельфа морей Восточной Арктики как возможная причина «метановой катастрофы»: некоторые результаты комплексных исследований 2011 года // Доклады Академии наук. - 2012. - Т. 446. - № 3. - С. 330-335
  15. Maksimov A.O., Burov B.A., Salomatin A.S., Chernykh D.V. Sounds of marine seeps: A study of bubble activity near a rigid boundary // Journal of the Acoustical Society of America. - 2014. - Т. 136. - № 3. - С. 1065-1076. - DOI 10.1121/1.4892753
  16. Саломатин А.С., Юсупов В.И., Верещагина О.Ф., Черных Д.В. Акустическая оценка концентрации метана в водной толще в областях его пузырьковой разгрузки // Акустический журнал. - 2014. - Т. 60. - № 5. - С. 638-644
  17. Shakhova N., Semiletov I., Sergienko V., Lobkovsky L., Yusupov V., Salyuk A., Salomatin A., Chernykh D., Kosmach D., Panteleev G., Nicolsky D., Samarkin V., Joye S., Charkin A., Dudarev O., Meluzov A., Gustafsson Ö. The East Siberian Arctic Shelf: towards further assessment of permafrost-related methane fluxes and role of sea ice // Philosophical Transactions A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. - 2015. - Т. 373. - № 2052. - Art.no. 20140451. - DOI 10.1098/rsta.2014.0451
  18. Шакиров Р.Б., Обжиров А.И., Саломатин А.С., Макаров М.М. Новые данные о линеаментном контроле современных очагов метановой дегазации морей Восточной Азии // Доклады Академии наук. - 2017. - Т. 477. - № 3. - С. 327-330
  19. Буров Б.А., Обжиров А.И., Гресов А.И., Саломатин А.С., Мальцева Е.В., Телегин Ю.А., Югай И.Г., Яцук А.В. К вопросу о формировании аномалий концентрации метана и электромагнитного поля в юго-западной части залива Петра Великого (Японское море) // Геология и геофизика. - 2018. - Т. 59. - № 9. - С. 1469-1480. - DOI 10.15372/GiG20180911
  20. Черных Д.В., Юсупов В.И., Саломатин А.С., Космач Д.А., Константинов А.В., Силионов В.И., Мазуров А.К., Салюк А.Н., Шахова Н.Е., Густафсон О., Колюбакин А.А., Гершелис Е.В., Лобковский Л.И., Семилетов И.П. Новый акустический метод количественной оценки пузырькового потока метана в системе донные отложения – водная толща и его реализация на примере моря Лаптевых, Северный ледовитый океан // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 2018. - Т. 329. - № 11. - С. 153-167
  21. Шакиров Р.Б., Валитов М.Г., Сырбу Н.С., Яцук А.В., Обжиров А.И., Мишуков В.Ф., Лифанский Е.В., Мишукова О.В., Саломатин А.С. Потоки метана на границе вода-атмосфера в южной части Татарского пролива Японского моря: особенности распределения и изменчивости // Геология и геофизика. - 2020. - Т. 61. - № 9. - С. 1215-1230. - DOI 10.15372/GiG2019184
  22. Chernykh D., Yusupov V., Salomatin A., Kosmach D., Shakhova N., Gershelis E., Konstantinov A., Grinko A., Chuvilin E., Dudarev O., Koshurnikov A., Semiletov I. Sonar estimation of methane bubble flux from thawing subsea permafrost: A case study from the Laptev sea shelf // Geosciences. - 2020. - Т. 10. - № 10. - С. 1-14. - DOI 10.3390/geosciences10100411
  23. Obzhirov A.I., Telegin Y.A., Shakirov R.B., Salomatin A.S., Derkachev A.N., Syrbu N.S., Li N.S., Ponomareva A.L., Es’kova A.I. Methane Flows and Gas Hydrates in the Transition Zone between the Western Slope of the Kuril Basin and Offshore from Sakhalin Island // Russian Journal of Pacific Geology. - 2020. - Т. 14. - № 6. - С. 591-600. - DOI 10.1134/S1819714020060081
  24. Черных Д.В., Саломатин А.С., Юсупов В.И., Шахова Н.Е., Космач Д.А., Дударев О.В., Гершелис Е.В., Силионов В.И., Ананьев Р.А., Гринько А.А., Семилетов И.П. Акустические исследования глубоководных газовых факелов Охотского моря // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 2021. - Т. 332. - № 10. - С. 57-68. - DOI 10.18799/24131830/2021/2/3045
Состав лаборатории
  • Саломатин Александр Сергеевич – заведующий лабораторией, к.ф.-м.н., с.н.с., тел. 231-23-67
  • Черных Денис Вячеславович – с.н.с., к.т.н.
  • Доманюк Анна Витальевна – ст. инженер
  • Масленников Евгений Александрович – инженер-электроник
Направления исследований
  • Дистанционные акустические исследования водной толщи и дна океана
  • Акустическая томография с применением сложных сигналов на квазистационарных трассах
  • Поиск и исследование зон разгрузки метана в дальневосточных морях России
  • Оценка потоков метана, вызванных всплывающими газовыми пузырями, в водную толщу и атмосферу
  • Акустическая оценка запасов баритов, находящихся на поверхности морского дна
  • Разработка методов, технических средств, алгоритмов и программ для гидроакустических исследований океана

Объекты исследований

  • Микроструктура и тонкая структура гидрофизических полей, фронтальные разделы, синоптические вихри, внутренние волны, течения; газовые пузырьки
  • Морские организмы, тонкая структура верхнего слоя осадков, рельеф дна, субаквальная мерзлота, эманации морского дна, интерференционная структура акустического поля в мелком море
Сотрудники