Институт Океанологии РАН
Физика океана, морская геология, морская биология, морская техника
English | Russian
Главная arrow Лаборатории геологического направления arrow Лаборатория шельфа и морских берегов им. В.П. Зенковича
Лаборатория шельфа и морских берегов им. В.П. Зенковича Печать E-mail

Руководитель лаборатории - главный научный сотрудник, д.ф-м.н. Кузнецов Сергей Юрьевич.

Лаборатория была основана В.П.Зенковичем в 1946 г. для комплексного изучения динамики морских берегов и прилегающей к ним части акватории. 

  • Лабораторией руководили:
В.П.Зенкович
В.В.Лонгинов
Н.А.Айбулатов
С.М.Анцыферов
С.Ю.Кузнецов

Основные научные направления деятельности лаборатории

  • Теоретические и экспериментальные исследования динамики прибрежно-шельфовой зоны;
  • Геоморфология, палеогеография и геоэкология шельфа и морских берегов.

Основные научные результаты последних лет

увеличить
Рис. 1

Выявлены динамические процессы, ответственные за формирование потоков твердого вещества и изменения рельефа дна в береговой зоне на различных масштабах времени, и предложена усовершенствованная модель морфодинамической системы, в которой параметры контура берега связаны с потоками энергии и твердого вещества.

Рис. 1. Пример прогноза эволюции участка берега в Байдарацкой губе (Карское море) на период 150 лет (размыв берегового бара). Последовательные положения береговых профилей даны с интервалом 25 лет.

увеличить
Рис. 2
На основе анализа многочисленных экспериментальных данных предложена физическая модель формирования и развития нерегулярности (групповой структуры) волнения в береговой зоне. Обнаружено, что на входе в береговую зону групповая структура волн автомодельна и определяется нелинейными свойствами волн.

Рис.2. Автомодельность групповой структуры волн: независимость безразмерной высоты групп волн (GF) и среднего числа волн в группе (NW) от средней частоты волнового спектра и высоты волн.

увеличить
Рис. 3
Предложен механизм формирования аномально высоких волн на глубокой воде, основанный на специфических нелинейных свойствах волнения, формируемых нелинейной неустойчивостью, когда групповая структура волнения, сочетает в себе несколько подструктур, а экстремальные по высоте волны, образуются в моменты сложения максимумов волн этих подструктур.

Рис.3. Типичный пример образования экстремальных волн: а) хронограмма волнения и ее вейвлет преобразование, показывающее, что групповая структура волн имеет сложный перемежающийся характер (т.е. состоит несколько подструктур), а экстремальные волны образованы их сочетанием; б) частотный спектр волнения с ярко выраженными боковыми лепестками, соответствующими частотам нелинейной неустойчивости в) спектр модулей вейвлет-коэффициентов, показывающий, что наблюдаемые подструктуры соответствуют частотам нелинейной неустойчивости и имеют разные периоды изменения.

Создана модель мезомасштабной циркуляции Черного моря и показано ее влияние на перенос взвешенного вещества на шельфе.

Выполнен сравнительный анализ размеров, рельефа и осадков прибрежных зон, расположенных в разных регионах Мирового океана и показана их зависимость от структурно-тектонических особенностей континентальных окраин. Разработана технология перевода в ГИС данных по батиметрии, геоморфологическому картированию, распределению типов осадков на шельфах арктических морей. Разработана детальная классификация типов и форм рельефа прибрежной зоны арктических морей Евразии и Генеральная прогнозная схема ее развития в XXI веке. Составлены новые карты-схемы: «Новейшая тектоника Российской Арктики и «Динамическая стабильность прибрежной зоны Арктики при возможном подъеме уровня моря». Предложен проект Закона «О прибрежном управлении Российской Федерации». Сформулированы задачи нового направления в океанологии - геоэкологии.

Общая схема береговой зоны под воздействием нерегулярных волн

Важнейшие результаты исследований Лаборатории за 2003-2007 год

Создана физическая модель формирования нерегулярности волнения (групповой структуры волн) на глубокой воде и ее эволюции в береговой зоне. На ее основе описаны механизм образования флуктуаций скорости переноса энергии волн и их потенциальной энергии на мелкой воде и механизм образования экстремальных волн на глубокой и мелкой воде, показана статистическая автомодельность групповой структуры волн. Путем численного моделирования показано, что вклад антропогенного фактора в бюджет наносов в береговой зоне моря может на порядок превышать аналогичный вклад природных процессов. Получена эмпирическая зависимость для оценки поперечного потока наносов для побережий Черного, Балтийского и арктических морей. Дан прогноз долговременной эволюции береговой линии в арктической береговой зоне Восточно-Европейской платформы, многие участки которой останутся неизменными на фоне потепления климата и повышения уровня Мирового океана из-за тектонического поднятия. Выявлены и описаны особенности распределения и состава взвеси и потоков осадочного вещества в Баренцевом и Печорском морях. (и.о.зав.лаб. - д.ф-м.н. Кузнецов С.Ю.).

В рамках темы «Моделирование динамических процессов береговой зоны и шельфа, разработка физических основ седиментации» осуществлено развитие представлений о динамических процессах, ответственных за формирование потоков твердого вещества и изменения рельефа дна в береговой зоне на различных масштабах времени (трансформация волнения, формирование прибрежных течений и системы водообмена, взаимодействие потоков с дном и берегами) и предложены усовершенствованные модели динамических процессов. Итогом развития теории контура берега и определения его влияния на прибрежную морфологию явилась модель морфодинамической системы, в которой параметры контура берега связаны с потоками энергии и твердого вещества. Показано, что в некоторых реальных ситуациях вклад антропогенного фактора в бюджет наносов может на порядок превышать аналогичный вклад природных процессов. ( рук.работ – д.ф.-м.н. Анцыферов С.М.).

В рамках темы «Разработка теории морфолитогенеза и прогноза развития прибрежных зон Мирового океана» выполнен сравнительный анализ размеров, рельефа и осадков прибрежных зон, расположенных в разных регионах Мирового океана и показана их зависимость от структурно-тектонических особенностей континентальных окраин. В морях Северного Ледовитого океана формирование прибрежной зоны позднечетвертичного возраста было связано с воздействием покровных и шельфовых ледников, а также с формированием особого ландшафта арктических равнин в тех местах, где осушенный во время регрессии шельф не был подвержен оледенению. В Атлантическом океане формирование прибрежных зон происходило в тектонически спокойной обстановке. Это привело к тому, что в окраинной зоне океана, протянувшегося от Арктики до Антарктики, отчетливо выражена климатическая зональность процессов осадкообразования и морфогенеза. В геодинамическом отношении континентальные окраины Индийского океана относятся как к активному, так и пассивному типам. Это нашло свое отражение в особенностях формирования прибрежных зон, принадлежащих районам с различной тектонической историей. Акватория Тихого океана почти со всех сторон обрамлена активными континентальными окраинами. Поэтому самые протяженные прибрежные зоны в этом океане отличаются большим морфологическим разнообразием, что отражается и на разнообразии отложений. ( рук. работ – д.ф.-м.н. Анцыферов С.М.).

Разработана Генеральная прогнозная схема развития прибрежной зоны арктических морей Евразии в XXI веке, в которой рассмотрены закономерности в изменении динамики и морфологии прибрежной зоны этих морей. Созданы модели (в т.ч. математические) развития берегов в ближайшее столетие. Установлено, что в связи с потеплением климата и повышением уровня Мирового океана значительно повысится скорость термоабразии берегов и, как следствие, увеличится снос с суши в море вещества из тундровой зоны Севера Евразии. (рук. работ – д.ф-м.н. Анцыферов С.М.).

Проведен анализ хозяйственной и оборонной деятельности России в прибрежной зоне своих морей и возникающих в связи с этим проблем экологии. Для каждой отрасли выделены экологические проблемы и намечены пути их решения. Предложен проект Закона «О прибрежном управлении», который позволил бы закрыть «белое пятно» в действующем законодательстве, где нет правового акта, трактующего прибрежную зону как единое целое (полосу суши и моря, тесно связанную между собой природными, экономическими, экологическими и социальными факторами). (рук. работ – д.ф-м.н. Анцыферов С.М.).

Разработана концепция составления прогноза прибрежной зоны Арктики на XXI век с учетом ее хозяйственного освоения, оценен вклад антропогенного фактора в трансформацию абиотической составляющей экосистемы, выделены участки транзита и аккумуляции техногенных потоков. Произведена оценка динамической стабильности прибрежной зоны восточного и западного секторов Российской Арктики с учетом возможного подъема уровня моря и потепления климата. Составлена новая карта-схема новейшей тектоники Российской Арктики, карта-схема "Динамическая стабильность прибрежной зоны Арктики при возможном подъеме уровня моря". (руководитель - проф. Айбулатов Н.А.).

По результатам работ, проведенных в рамках темы "Создание генеральной прогнозной схемы эволюции шельфа арктических морей РФ, необходимой для экологического обоснования хозяйственной деятельности" с помощью математического моделирования установлено, что к концу XXI века скорости термоабразии в арктических морях России могут возрасти в 1.5-2.5 раза по сравнению с современными. Разработана модель повышения уровня океана для первой половины третьего тысячелетия, основанная на детальных исследованиях изменения уровня в Северной Атлантике за прошедшие 1500 лет. Установлено, что только к 2500 г. уровень океана должен приблизиться к отметке 1,5 м выше современного и возможно на этом уровне стабилизируется на некоторое время ( отв.исп. - д.г.н. Павлидис Ю.А.).

Выполнен анализ степени воздействия морской деятельности на природу прибрежной зоны морей России, намечены пути минимизации ущерба от этой деятельности, предложен проект Закона "О прибрежном управлении Российской Федерации", который в течение 2005 г. через соответствующий Комитет Госдумы РФ будет предложен для рассмотрения. Сформулированы задачи нового направления в океанологии - геоэкологии. (руководитель - проф. Айбулатов Н.А.).

Разработана технология перевода в ГИС данных по батиметрии, геоморфологическому картированию, распределению типов осадков на шельфах арктических морей. Разработана детальная классификация типов и форм рельефа прибрежной зоны арктических морей. Установлено, что наиболее значительные изменения при возможном глобальном потеплении произойдут в особо ледовитых морях Северного Ледовитого океана, где будет существенно уменьшаться площадь ледово руководитель го покрова и увеличиваться время безледного периода. ( руководитель - проф. Айбулатов Н.А.).

 
Российская академия наук
Почтовая система Ocean Институт Океанологии РАН Проект OceanDB