В среду 6 декабря 2023 в 12:00, в Малом конференц-зале ИО РАН (возможно онлайн подключение) - семинар Лаборатории морских течений под руководством чл.-корр. РАН Жмура В.В.

Повестка дня:

Доклад:
Соколов В.А.
Физический анализ используемых в океанографии методов обработки морских гидрологических полей и их полученных результатов.

Докладчик:
Соколов Владимир Анатольевич, к.ф.-м.н., ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией Федерального государственного бюджетного учреждения «Государственный океанографический институт имени Н.Н. Зубова».

Аннотация:

Развитие океанографии пришлось на начало прошлого века, когда к изучению процессов в природных системах стали привлекаться положения и выводы теории равновесной термодинамики (ТРТ) [1]. Они основывались на описании статистики полей исследуемых сред одно модальным симметричным распределением по типу нормального ( гауссовского ) закона [2]. Введение такой гипотезы обеспечивало совпадение их средних и модальных значений, что обосновало физический смысл средних значений морских гидрологических полей (МГП). Оно позволяло проводить исследование закономерностей эволюции характеристик морских вод (МВ) по результатам анализа их средних значений. Накопление массивов натурных наблюдений температуры Т и солёности S морских вод и их анализ выявили существование в морских водах (МВ) устойчивых во времени и пространстве масштабных структурных образований, получивших название водных масс (ВМ) [7,8]. Каждой такой ВМ в морских водах соответствовала своя статистическая мода [9-13], а присутствие нескольких ВМ в исследуемом морском регионе обеспечивало существование в статистике МВ такого региона многомодальности статистики их Т, S полей, в условиях которой их средние значения могли не иметь физического смысла. Последнее лишало обоснования рассмотрений средних значений морских полей в качестве их модальных величин. В современной океанографии отсутствует объяснение ряда значимых для неё явлений и фактов. Их объяснение отсутствует в рамках существующих представлений о физике процессов в МВ, основанных на ТРТ [1] . В работе показано, что применение ТНТ позволяет разрешить все отмеченные в ней неопределённости, а так же указывает на необходимость пересмотра результатов анализа МГП, в которых их природная статистика противоречит постулируемой статистике МГП [3,15,18]. А так же, предлагается объяснение, на основе закона сохранения момента количества движения сплошной среды [11,19], эффекта бароклинности и рельефа дна (СЭБИР), открытого А.С. Саркисяном [3], но, до сих пор, не получившего своего физического объяснения.

Показывается, что в основе появления отмеченных неопределённостей, лежит существующая парадигма (комплекс используемых в обработке МГП гипотез и расчётных технологий) предполагающая, что статистика исследуемых полей имеет одно- модальную, симметричную форму, в которой средние и модальные (наиболее вероятные) значения совпадают, что позволяет по анализу средних значений МГП изучать их эволюцию во времени и пространстве. Приводится доказательство соответствие морских вод ТНТ. Показывается, что замена в используемой парадигме гауссовской статистики на ТНТ позволяет исключить все перечисленные неопределённости и получить обоснование ТS-анализа не на основе выявленных в МГП эмпирических устойчивостей, а с позиции современной физики, использующей анализ изменений траекторий эволюции МГП в фазовом пространстве. Последние обладают максимальной устойчивостью, что позволяет использовать TS-анализ при верификации рассчитанных значений МГП во времени и пространстве, и повышает его физическую обоснованность [4,11].

Литература:

1. Егоров Н.И. Физическая океанография. Л.1974, Гидрометеоиздат, 455с.
2. Венцель Е. С. Теория вероятности. М. Высшая школа, 1999, 578 с.
3. Саркисян А.С. Численный анализ и прогноз морских течений Л.:Гидрометеоиздат, 1977, 188 с.
4. Мамаев О.И. Термохалинный анализ вод Мирового океана. Л.:Гидрометеоиздат, 1987 , 296 с.
5. Добровольский А. Д. Об определении водных масс–Океанология, 1961, т.1. вып. 1. с. 12-24.
6. Гленсдорф П., Пригожин И. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций. М.:Мир, 1973, 280 с.
7. Пригожин И. Введение в термодинамику необратимых процессов. M, 2001, с. 127.
8. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах: от диссипативных структур к упорядоченности через флуктуации. - М.: Мир, 1979, 512 с.
9. И. Пригожин, И. Стренгерс. Порядок из хаоса. М. 1986, 432 с.
10. Пригожин И., Кондипуди Д. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипативных структур. Москва, Мир, 2002, 461 с.
11. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика, в 10 томах М. Наука, 1988.
12. Белокопытов В.Н. Климатическая изменчивость гидрологического режима Чёрного моря. Диссертация на соискание учёной степени доктора географических наук по специальности 25.00.28-океанология, Севастополь-2017.
13. Гандин Л.С. Метод оптимальной интерполяции метеорологических полей. Л.: Гидрометеоиздат,1963 – 283 с.
14. Фортус М.И. Метод эмпирических ортогональных функций и его применение в метеорологии. Метеорология и гидрология, 1980, №4, с.113-119.
15. В.М. Грузинов. Гидрология фронтальных зон Мирового океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1986, 272 с.
16. Соколов В.А., Апухтина С.П., Показеев К.В. Учёт эмпирической статистики морских вод в расчётах климатических изменений гидрологических полей в поверхностном слое Чёрного моря. Процессы в геосредах, вып. 2. 2020 г. с. 723-731.
17. Levitus S. and T. Boyer. World Ocean Atlas, Vol.4 Temperature. U.S. Gov. Printing Office, Washington D. C. -1994.
18. Дианский Н.А. Моделирование циркуляции океана, М.: Физматлит, 2013, 271 с.
19. Гилл А. Динамика атмосферы и океана. В двух томах. М.:Мир.1986.

Семинар будет проводиться в очно-удалённом режиме.
Для подключения к «Семинару» – ссылка для входа: https://meet.ocean.ru/b/233-atv-fdr