В последнее время на фоне изменяющегося климата повышается уязвимость экосистем малых бореальных озер. Разработка методов прогноза сезонной изменчивости полей гидрофизических и химико-биологических характеристик, определяющих качество воды в мелководных озерах, необходима для оценки состояния их экосистем. Одним из основных параметров при этом является температура водной толщи озер, определяющая протекание многих химико-биологических процессов. Изучение физических механизмов теплопереноса в водной толще подо льдом и теплового режима в целом имеет ключевое значение для понимания происходящих в озере тепломассообменных процессов, а также прогнозирования динамики функционирования озерной экосистемы. Предметом исследования предлагаемого проекта являются процессы и механизмы теплообмена и теплопереноса для случая малого озера, покрытого льдом. Цель работы – оценка роли гидродинамических процессов в формировании теплообмена и теплопереноса в озере, покрытом льдом. Основными задачами исследования являются: - Изучение физических механизмов генерации и взаимодействия баротропных и бароклинных колебаний. Определение основных характеристик внутренних волн, в первую очередь – амплитуды и всех компонентов волнового вектора. Выявление внешних факторов, определяющих значения этих характеристик. - Статистический анализ вертикальной структуры колебаний, условий возникновения многомодовых структур, расслоения водной толщи на страты. Изучение возможных механизмов селекции волновых чисел. - Оценка вклада колебаний различной природы и частоты в тепломассобменные процессы в целом. Выявление возможной связи процессов взаимодействия и разрушения волн и низкочастотных вариаций тепловых потоков, а также эффектов перемежаемости. Получение количественных оценок среднего теплового потока и его зависимость от внешних факторов. В проекте будут задействованы методы натурных исследований (проведение направленных экспериментов), а также спектральный, корреляционный и вейвлет-анализ полученных данных. Измерения течений будут проводиться с использованием двух высокочувствительных измерителей течений, измерения температуры – с использованием высокочувствительных термологгеров. Термодинамика придонного слоя будет изучена с использованием специально разработанной платформы, позволяющей проводить длительные автономные измерения профиля температуры в придонных слоях воды и грунта (патент RU 153787 U1). Основным результатом планируемых исследований будет количественное описание природы и характерных особенностей пространственно-временных изменений в поле температуры воды, формирующих теплоперенос в водной толще, под воздействием гидродинамических процессов в подледный период (аналогов в мировой литературе нет).

Программа для ЭВМ «Программа расчета структурных функций по данным измерителя течений ADCP», свидетельство о гос. регистрации № 2018661436, дата гос. регистрации в Реестре программ для ЭВМ 7 сентября 2018 г., авторы Волков С.Ю., Богданов С.Р., правообладатель ФГБУН ФИЦ «Карельский научный центр РАН».

Участники проекта

Материалы и публикации по проекту

Конференции