Кафедра океанологии
Основным научным направлением в подготовке специалистов и в исследовательской работе на кафедре океанологии СПбГУ всегда была и остаётся физическая океанография.
В исследованиях, проводимых на кафедре, сложилось несколько региональных научных направлений, для которых характерна преемственность в предмете и методах изучения океанологических процессов.
В известном смысле можно говорить о школе полярной океанологии, сформировавшейся на кафедре океанологии СПбГУ. Заведующие кафедрой В.Ю. Визе, проф. В.Х. Буйницкий и академик АН СССР А.Ф. Трешников, были крупными полярными исследователями. Как ученых их объединяет не только общий интерес к проблемам Арктики и Антарктики, но и определенная преемственность в конкретных исследованиях, например в изучении дрейфа морских льдов в Мировом океане. Здесь следует помнить также имена сотрудников кафедры К.Д. Тирона, Ж.А. Дмитраша, В.В. Клепикова. Низкочастотная динамика вод Южного и Северного Ледовитого океанов являлась основным предметом исследования в рамках кандидатской и докторской диссертаций нынешнего заведующего кафедрой – проф. Е. А. Захарчука, который был участником ряда морских арктических экспедиций, в том числе последней советской дрейфующей станции Северный Полюс-31. Активное изучение морских льдов на кафедре ведёт доцент Б. В. Иванов.
Термодинамические и ледовые процессы в Северном Ледовитом и Южном океанах с самого начала их освоения остаются теперь постоянным предметом научных интересов сотрудников кафедры океанологии. На протяжении трех десятков лет они принимают участие в различных морских арктических и антарктических экспедициях. В 2004 году было положено начало посещениям Антарктического континента сотрудниками и студентами кафедры в рамках Договора о творческом сотрудничестве между СПбГУ и РАЭ – Российской Антарктической Экспедицией, возглавляемой выпускником кафедры океанологии В.В. Лукиным. Доцент В. В. Ионов и его ученики – частые участники антарктических рейсов на НЭС «Академик Фёдоров» и НЭС «Академик Трёшников», в которых они изучают фронтальные зоны Южного океана.
С середины 1960-х гг. постоянной областью научных интересов кафедры становятся океанологические исследования северо-западной части Тихого океана и дальневосточных морей – Японского, Охотского и Берингова. Эти исследования проводятся под руководством проф. В. Р. Фукса на основе гидродинамического моделирования и статистического анализа разнообразной контактной и спутниковой информации.
Ещё одно региональное направление научной деятельности сотрудников кафедры океанологии – моря северо-запада России – Балтийское и Белое. Изучение невских наводнений на Балтике, начатое в 1960-е годы проф. Н.А. Лабзовским и выпускниками кафедры - Р.В.Пясковским и К.С. Померанцем, продолжает проф. Е. А. Захарчук. Под его руководством изучаются также причины и механизмы синоптической изменчивости и многолетних колебаний океанологических процессов в Балтийском море. Доцент О. П. Савчук с помощью математического моделирования исследует экологические проблемы Балтики. Ассистент Р. И. Май и ст. преп. Р. Е. Смагин изучают приливные явления в Белом море.
Преподаватели, аспиранты и студенты кафедры океанологии активно занимаются научной работой, которая включает как фундаментальные, так и прикладные исследования в следующих областях физической океанологии:
1. Градиентно-вихревые волны в океане
Фундамент исследований в данной области заложен Почетным профессором кафедры океанологии, Заслуженным деятелем науки, доктором географических наук Виктором Робертовичем Фуксом. Это фундаментальное направление исследований было поддержано несколькими грантами РФФИ, грантами Министерства образования и науки и грантами СПбГУ. В дальнейшем развитие этого направления было продолжено учениками В.Р.Фукса – Т.В. Белоненко и Е.А.Захарчуком, а основные теоретические результаты опубликованы в монографии Т.В. Белоненко, Е.А. Захрчук, В.Р.Фукс «Градиентно-вихревые волны в океане». Издательство Санкт-Петербургского ун-та, 2004, 215 с. В 2007 г. За эту работу коллективу авторов были присуждены Диплом и ведомственная премия «За лучшие научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы» решением научно-технического совета Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (РОСГИДРОМЕТ).
2. Изучение синоптической изменчивости океанологических процессов и полей
Эти исследования производятся на основе анализа разнообразной контактной и спутниковой гидрометеорологической информации, а также аналитического и численного гидродинамического моделирования. В качестве интерпретации механизмов синоптической изменчивости изучается сравнительный вклад в крупномасштабную динамику океана ветровых течений, сгонно-нагонных колебаний уровня, планетарных волн, топографических волн Россби, в частности, - шельфовых волн, а также синоптических вихрей. Выделен новый тип квазигеострофических волновых движений - струйные волны, изучаются их свойства на основе обширного эмпирического материала для Антарктического циркумполярного течения. Особое внимание уделяется исследованию локального и глобального воздействия на океан перемещающихся анемобарических образований типа циклонов и антициклонов. В частности, в синоптическом диапазоне пространственно-временных масштабов изучаются свойства передаточной функции динамической системы океан – атмосфера, оцениваются механизмы возникновения зон прибрежного апвеллинга, ветрового и конвективного перемешивания, особенности водообмена океанов и морей с соседними акваториями.
3. Спутниковая океанология
На кафедре океанологии в научных исследованиях активно используются данные дистанционного зондирования морской поверхности, в частности, спутниковые альтиметрические измерения. В 2012 г. сотрудники кафедры В.Р.Фукс, Д.К.Старицын, А.В.Колдунов за эти работы были награждены «Почетной грамотой «За научные труды» Санкт-Петербургского государственного университета», а в 2014 г. – Дипломом лауреатов Университетской премии Санкт-Петербургского государственного университета «За фундаментальные достижения в науке» за цикл работ, посвященных изменчивости уровня северо-западной части Тихого океана по направлению «Спутниковая океанология».
4. Промысловая океанология
На основе связей с научно - промысловыми организациями интенсивно развивались исследования в области промысловой океанографии, чему способствовал большой опыт работы в этой области преподавателей и сотрудников кафедры и связи с научными институтами рыбного хозяйства и океанографии России: ТИНРО (Владивосток) и его дальневосточными филиалами в Южно-Сахалинске, Магадане, КамчатНИРО (Петропавловске–Камчатском), ПИНРО (Мурманск), АтлантНИРО (Калининград). Сотрудники кафедры являются участниками многих рейсов промысловой разведки. Основное внимание в исследованиях уделяется разработке вероятностных моделей океанологических процессов, определяющих биологическую и промысловую продуктивность морей России; выбору и испытанию гидрометеорологических предикторов для промысловых прогнозов по северо-западной части Тихого океана; исследованию сопряженности гидрометеорологических полей как критериев оценки изменчивости рыбопромысловой обстановки (на примере основных промысловых районов северо-западной части Тихого океана); изучении реакции океана на крупномасштабные возмущения в атмосфере. Многие научные публикации преподавателей и сотрудников кафедры посвящены научному обеспечению промысла дальневосточной сардины, кальмара и сайры и другим промысловым гидробионтам.
5. Статистическая океанология
Идейным вдохновителем этого научного направления на кафедре является доктор физико-математических наук, профессор В.А. Рожков. Под его руководством разрабатываются методы статистического анализа скалярных и векторных гидрометеорологических процессов и полей. Так, разработана статистическая модель наибольших высот волн, штормовых нагонов, скоростей ветра и морских течений. Исследованы отметки уровня во время невских наводнений с 1703 по 1995 гг. и предложена модель на основе теории выбросов случайного процесса, позволяющая вычислить уровни моря, возможные m-раз в n-лет. Разработаны вероятностные модели экстремумов годовой ритмики гидрометеорологических процессов, учитывающие время наступления экстремума и его величину. Построена вероятностная модель синоптической изменчивости ветрового волнения в виде импульсного случайного процесса, модулированного периодически коррелированным случайным процессом. Применение на практике разработанных статистических методов позволяет более правильно интерпретировать анализируемую гидрометеорологическую информацию.
6. Приливные явления
Приливы изучаются на кафедре с самого начала её образования. Эти работы велись известными учеными В.В. Тимоновым, А.А. Дмитриевой, В.Б. Ржнонсницким. Сегодня их исследование продолжают проф. В. Р. Фукс и его ученики - доцент И. Л. Башмачников и ассистент Р. И. Май. Кандидатская диссертация И. Л. Башмачникова называется "Баротропная и бароклинная составляющие приливного потока в различных районах Мирового океана и их роль в динамике экосистем". Многие работы проф. В. Р. Фукса посвящены внутренним приливным волнам. В последнее время научные интересы В. Р. Фукса и его учеников сосредоточены на нелинейных приливных явлениях. Так, кандидатская диссертация Р. И. Мая посвящена исследованию нелинейных баротропных и бароклинных приливных явлений в морях Европейской Арктики.
7. Экология океанов и морей
Научным руководителем этих работ на кафедре является доцент О. П. Савчук. Оценка экологического состояния морских акваторий производится на основе анализа судовых измерений гидрофизических, гидрохимических и гидробиологических характеристик. Изучение механизмов наблюдающихся естественных и антропогенных изменений в природной среде морей осуществляется с помощью математического моделирования круговорота вещества в морских экосистемах.
8. Ветровое волнение
Научные исследования в этой области ведёт профессор Л. И. Лопатухин с учениками. В связи с интенсивным освоением природных ресурсов шельфа Мирового океана в последнее десятилетие на кафедре особое внимание уделяется климатическим изменениям характеристик ветровых волн морей России. Разработан современный подход к ветро-волновому климату океанов и морей как ансамблю состояний атмосферы и океана с учётом их синоптической, сезонной и межгодовой изменчивости. Успешно реализуется концепция обеспечения волновой информации, необходимой для освоения ресурсов Мирового океана. Получены оценки экстремальных волн на основных месторождениях нефти и газа на морях России. Изучаются причины образования необычных волн (волн-убийц), их статистика и вероятность появления на акватории Мирового океана. На кафедре океанологии подготовлены и Российским морским регистром судостроения опубликованы 5 томов фундаментального справочника по режиму ветра и волнения на морях. Справочные данные по режиму ветра и волнения содержат методику расчетов и сведения, необходимые для правильной классификации судов по районам плаваний при разработке норм и правил Российского Морского Регистра Судоходства, для проектирования судов и сооружений, оценки условий плавания, планирования работ в открытом море и на шельфе, а также для решения других вопросов, связанных с судоходством.
Проекты последних лет, которые дают представление о спектре научных интересов сотрудников кафедры:
- Изменчивость уровня Норвежского, Гренландского и Баренцева морей по данным спутниковых измерений.
- Разработка методов анализа и интерпретации спутниковой океанологической информации работ по направлению «Океанология».
- Организация экспедиции по проведению подспутниковых экспериментов в Японском море.
- Создание новой технологии «Определение зон повышенной биологической и промысловой продуктивности в морях и океанах на основе спутниковой информации».
- Океанологические подспутниковые экспедиционные исследования в Белом и Японском морях.
- Исследование механизмов современных изменений гидрологических процессов в открытой Балтике и Финском заливе на основе контактных, спутниковых измерений и численных экспериментов на гидродинамической модели.
- Watermass transformation processes and vortex dynamics in the Lofoten Basin of the Norwegian Sea (ProVoLo).
- Спутниковый гидрометеорологический мониторинг биологической и промысловой продуктивности морских акваторий.
- Исследование механизмов формирования региональных особенностей колебаний уровня Северо-Западной части Тихого океана на основе спутниковых измерений.
- Анализ ветрового волнения для зимних условий в Каспийском море в XX-XXI вв.
- Ис-фьорд – прошлый и современный климат.
- Исследования океанографического режима фьордов Шпицбергена на примере заливов Грен-фьорд и Билле-фьорд (часть II).
Результаты исследований сотрудников кафедры обобщены в более чем 800 научных публикациях, в том числе в монографиях и тематических сборниках. Многочисленные морские экспедиции способствовали развитию и пополнению баз данных, разработке современных методов измерения и анализа океанографической информации.