Том 60, № 4 (2024)

В работе представлены результаты анализа влияния регистрируемых содаром в атмосферном пограничном слое субмезомасштабных внутренних гравитационных волн (ВГВ) на измеряемые в приземном слое характеристики турбулентности. Для этого были использованы данные измерений, проводимых в сельской местности в Подмосковье. Посредством визуального анализа содарных эхограмм идентифицировались ВГВ двух классов: внутренние гравитационно-сдвиговые волны (ВГСВ) типа волн Кельвина-Гельмгольца и волны плавучести (ВП). Для 28 эпизодов ВГСВ и 10 эпизодов ВП по данным пульсационных измерений ультразвуковым термометром-анемометром, расположенным на мачте высотой 56 м, были рассчитаны турбулентная кинетическая энергия, а также потоки тепла и импульса. Были исследованы изменения указанных характеристик, сопутствующие прохождению цугов ВГВ, сделаны количественные оценки этих изменений, а также проведено сопоставление степени влияния ВГСВ и ВП.

Южный океан играет ключевую роль в глобальной циркуляции вод Мирового океана. Круговорот Уэдделла, являясь одним из двух круговоротов, определяющих крупномасштабную динамику вод Южного океана, оказывает значительное влияние на глобальную термохалинную циркуляцию. В связи с этим, исследование динамики и структуры вод в море Уэдделла представляется весьма актуальной задачей для улучшения нашего понимания происходящих в Мировом океане процессов. В данной работе на основе собранного из открытого источника (Pangaea) массива данных о скоростях течений с автономных заякоренных буйковых станций изучалась вертикальная структура течений на склоне в западной части моря Уэдделла (северо-западная и южная части). Основным результатом анализа средних значений скоростей является интенсификация течений в придонном слое. По всей видимости, этот эффект является характерной особенностью круговорота Уэдделла как для его западной ветви, так и для южной. Отмечавшееся раннее в отдельных работах увеличение значений скоростей в придонном слое на отдельных буйковых постановках в отдельных локациях, было подтверждено и показано на основе массива данных о скоростях течений по 108 датчикам на 37 заякоренных буйковых станциях для континентального склона в северо-западной и южной части моря Уэдделла.

Выполнено сопоставление результатов анализа долговременных трендов и межгодовых вариаций содержания NO₂ в атмосфере по данным измерений с помощью прибора OMI (Ozone Monitoring Instrument) с борта спутника EOS-Aura в 2004–2020 гг. с результатами аналогичного анализа по данным независимых спектрометрических сумеречных измерений по рассеянному из зенита солнечному излучению на станциях Сети по обнаружению изменений состава атмосферы (Network for the Detection of Atmospheric Composition Change – NDACC). По тем и другим данным получены сезонно-зависимые оценки линейных трендов NO₂ и вариаций содержания NO₂ под действием 11-летнего цикла солнечной активности и крупномасштабных циркуляционных факторов, таких как Арктическое и Антарктическое колебания, вариации температуры поверхности океана в области Ниньо 3.4 и квазидвухлетняя цикличность зонального ветра в экваториальной стратосфере. Для межгодовых вариаций стратосферного содержания NO₂ в среднем по всем станциям получено неплохое соответствие между оценками на основе спутниковых и наземных данных, но соответствие между оценками трендов заметно хуже. Наилучшее соответствие между результатами анализа получено для ст. Звенигород. Для стратосферного содержания NO₂ оно отмечено в 80–90% случаев, а соответствие для тропосферного содержания практически 100%-е.

На основе результатов натурных измерений концентраций метана в воде и его удельных потоков с водной поверхности впервые проведена оценка эмиссии метана в теплый период года из Зейского водохранилища – одного из крупнейших искусственных гидроэнергетических объектов на территории России. Данные были получены в ходе экспедиционных исследований, выполненных в сентябре 2021 г. и в июле 2022 г. Гидролого-гидрохимические съемки позволили получить сведения о термической, кислородной и химической структуре водной толщи водохранилища, а также провести комплексное районирование его акватории. Разработана цифровая модель рельефа ложа Зейского водохранилища, которая вместе с районированием позволила выполнить детализированные вычисления общей эмиссии метана из Зейского водохранилища. Установлено, что для водохранилища основными источниками органического вещества и метана являются заболоченные притоки и сток органического вещества с берегов, который поступает в прибрежные участки акватории. Эти участки аккумулируют аллохтонную органику и характеризуются высокими значениями потоков метана. Общий поток СН₄ с поверхности Зейского водохранилища значительно выше в летний период (когда наблюдается максимальный прогрев мелководий), чем в осенний. Полученные авторами коэффициенты эмиссии СН₄ из Зейского водохранилища (8.6–17.2 кг СН₄/га) соответствуют коэффициентам, представленным в дополнениях к руководящим принципам МГЭИК 2019 года для бореальных водохранилищ.

Исследовано формирование потоков метана в Рыбинском водохранилище, а также изменчивость его содержания в воде на основе несколько полевых кампаний на водоеме в разные сезоны. Рыбинское водохранилище – очень крупное, относительно мелководное, слабопроточное, мезотрофно-эвтрофное, морфологически сложное котловинно-долинное водохранилище многолетнего регулирования стока, созданное на Верхней Волге в 1941 г. Всего выполнен отбор проб воды и воздуха на 71 станциях для определения концентрации метана, который совмещался с зондированием водной толщи. В результате была создана сеть опорных станций, на которых производятся регулярные измерения, а также дополнительные станции на акватории и в устьях рек. Для контроля отбиралась проба воды на гидроагрегатах ГЭС, а также ниже плотины Шекснинской ГЭС в черте г. Рыбинск. В целом для Рыбинского водохранилища характерны относительно невысокие концентрации метана – на большинстве станций среднее содержание растворенного в воде СН₄ не превышает 20 мкл/л. Наименьшие концентрации наблюдались в зимний период. Потоки метана с поверхности Рыбинского водохранилища варьируют в пределах от 4 до 718 мгС–СH₄ м⁻² сут⁻¹. Удельные потоки (УП) в измеренные летний период больше, чем измеренные осенью, также летом пространственная изменчивость измеренных потоков более значительна. Значения потоков зависят от стратификации водоема, содержания кислорода в воде, органического вещества в донных отложениях и других факторов. Дегазация метана через плотину существенно меньше потоков с поверхности.