Летняя научно-производственная практика студентов кафедры физики моря и вод суши

В августе 2016 г. студенты кафедры физики моря и вод суши физического факультета МГУ проходили практику в Институте морских биологических исследований им. А.О. Ковалевского РАН г. Севастополя. Нам было предложено совместно с сотрудниками этого института исследовать влияние сипов Севастопольских бухт на стратифицированные потоки, а именно, воздействие струйных сипов метана на стратификацию окружающей толщи воды. Сипами называются газовые высачивания (seeping) из донных осадков. Они впервые были обнаружены лишь в восьмидесятых годах прошлого столетия и в настоящее время изучены недостаточно полно. Название «холодные сипы» носит условный характер, поскольку температура газовых флюидов, как правило, превышает температуру придонной воды. Исследования струйных выходов природного газа из морского дна имеют важное значение как экологическое (оценка его вклада в природные источники парниковых газов в процессы глобального потепления) так и практическое (альтернативного источника топлива).

Cтуденты и преподаватели кафедры физики моря и вод суши в Институте морских биологических исследований им. А.О. Ковалевского РАН г. Севастополя

Студенты кафедры принимали участие в моделировании эксперимента, прослушали ознакомительные лекции об исследовании и способах обнаружения газовых сипов, ознакомились с работой ведущих лабораторий Института морских биологических исследований.

Увидеть действующие сипы и лично произвести их подводные съемки студенты смогли в бухте Ласпи.

Бухта Ласпи. Стрелкой указан действующий метановый сип

На фотографии слева от RCM-9 виден струйный метановый сип, в виде пузырьков газа, поднимающихся от дна до самой поверхности. Глубина залива в этом месте всего 2,5 метра, поэтому пузырьки метана не успевают раствориться в воде. Т.к. измерения проводились после длительного периода жаркой погоды, то вода в заливе на такой глубине была равномерно прогрета. Сильные течения здесь не наблюдаются, поэтому какая-либо стратификация на момент измерений отсутствовала. Измерения вертикальных профилей температуры и растворенного кислорода в течение нескольких периодов (3 часа и 12 часов) с помощью RCM-9 максимально близко к работающему сипу и в отдалении, от него не показали каких-либо сильных изменений параметров воды, которые могли бы быть обусловлены воздействием выхода метана.

Перед отъездом из Севастополя участники практики посетили Морской Гидрофизический институт РАН, увидели современные дистанционные методы исследования водной поверхности. Так же мы были на экскурсии в музее института, где узнали много интересного об его истории, открытиях, сделанных его сотрудниками, посмотрели на приборы, которые используются для исследований.

Вторым полигоном для прохождения практики студентами кафедры этим летом был Черноморский гидрофизический полигоне РАН в поселке Кацивели. Одной из задач, поставленных перед студентами во время практики, было изучение стратификации водных масс в районе стационарной океанографической платформы этого полигона. Исследования динамики стратифицированных потоков связаны с решением задач геофизической гидродинамики, а также экологических проблем транспорта примесей в озерах и водохранилищах.

Стационарная океанографическая платформа является уникальным сооружением, предназначенным для проведения научных натурных исследований морской среды. Работы по подготовке к созданию платформы начались в середине 1970-х годов. Окончательно было сдана в эксплуатацию в мае 1980 года. Максимальная высота платформы составляет 21 метр, длина и ширина 25 метров, крен 5 градусов на северо-восточный фронт. На высоте 5 метров над уровнем моря смонтирована рабочая палуба для размещения приборов и научного оборудования. Верхняя палуба расположена на высоте 12 метров над уровнем моря.

Измерения проводились со стационарной платформы студентами каждый час в течение 24 часов. Одновременно с зондированиями (по всей глубине) измерялись метеорологические параметры, такие как скорость и направление ветра, температура, давление и влажность воздуха.

После обработки данных были получены вертикальные профили скорости, температуры и электропроводности воды, на которых видны суточные изменения. Студенты самостоятельно строили и анализировали графики, на которых показаны эволюции полей модуля скорости течения U, температуры T, и удельной теплопроводности C по глубине от времени в течение 24 часов. Колебания верхней границы придонного термоклина носят волновой характер. Во второй половине измерений скорость течения U резко увеличилась. Это сопровождалось поднятием более холодной и менее соленой воды к поверхности и заглублением верхней границы придонного термоклина. По данным метеостанции, расположенной на платформе, скорость ветра в это время увеличивалась с 3 м/сек до 6-7 м/сек и меняла свое направление с северо-западного на северное. Было предположено, что причиной кратковременного апвелинга были ветер и течение, расположенное на глубине 5-15 м.

Эволюция полей модуля скорости течения U (а), температуры Т (b), электропроводности С (с) по глубине от времени

Кроме измерений, во время практики в Кацивели ребята ознакомились с научной работой, которую ведут сотрудники Черноморского гидрофизического полигона, изучили историю основания и развития этого научного центра академиком Шулейкиным Василием Владимировичем.

С методами измерений ветровых волн ребят знакомит сотрудник Черноморского гидрофизического полигона

В целом, летняя научная практика студентов кафедры физики моря и вод суши прошла интересно и познавательно, дала возможность познакомиться с новыми людьми и узнать много из истории научной работы на Черном море.

С.н.с кафедры физики моря и вод суши Иванова И.Н., студентка 430 группы Полубояринова Е.М.

Назад