МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРОСФЕРЫ
(ПРИБОРЫ, МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПР.)

	Бокс-модель экосистемы шельфа Черного моря и результаты моделирования Соловьева Н.В. - Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН (Москва, Россия) - В статье приведено описание математической модели экологической системы шельфа и результаты расчетов для северо-западных и восточных прибрежных акваторий. Полученные результаты сравнивались с имеющимися данными натурных и дистанционных наблюдений. Полученное согласие подтверждает адекватность модели реальному объекту и дает основание для вывода о возможном применении построенной модели для оценки последствий действий стрессоров техногенного и климатического характера на состояние прибрежных и шельфовых экосистем Черного моря. № 1(11) 2024
	Динамика фотосинтетических параметров фитопланктона Черного моря при воздействии меди в экотоксикологическом эксперименте Мошаров С.А., Корсак М.Н. - Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН (Москва, Россия); Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (Москва, Россия)) - Оценка и прогнозирование экологических последствий антропогенного загрязнения морской среды является актуальной задачей и требует эффективных методов. Критические условия для фитопланктона считаются таковыми и для экосистемы в целом. Представлены результаты применения флуоресцентного метода для оценки изменчивости фотосинтетических параметров черноморского фитопланктона под воздействием меди в экотоксикологическом эксперименте. Показано, что время проявления токсического эффекта меди на фотосинтетические параметры для разных ее концентраций различается. № 2(10) 2023
	Частотные спектры горизонтальных скоростей течений на северо-восточном шельфе Черного моря Дивинский Б.В., Куклев С.Б. - Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН (Москва, Россия) - В работе представлена методика восстановления пропусков в исходных данных, что позволило исследовать изменчивость колебаний скоростей морских течений на значительных интервалах времени. Анализ восстановленных непрерывных рядов наблюдений показал, что в прибрежной зоне преобладают высокочастотные колебания скорости течений, возможный источник которых – присутствующие здесь большую часть времени субмезомасштабные вихри. На континентальном склоне, т.е. в глубоководной части моря, доминируют более крупномасштабные процессы, связанные с динамикой мезомасштабных вихрей, меандрированием основного черноморского течения, а также глобальной (в масштабах всего моря) ветровой изменчивостью. № 1(9) 2023
	Цифровая модель «Карбонового полигона в Краснодарском крае» на базе ЮО ИО РАН (г. Геленджик) Куклев С.Б., Кременецкий В.В., Крыленко В.В., Руднев В.И. - Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН (Москва, Россия) - В рамках создания «Карбонового полигона в Краснодарском крае» выполнены аэрофотосъемка опытного участка на массиве Туапхат (участок 6 Га ЮО ИО РАН) и батиметрическая съемка прилегающей к нему акватории. По результатам съемок разработаны цифровые модели рельефа (ЦМР) береговой и морской составляющих полигона. В статье приведены методики проведения работ и графическое представление разработанных ЦМР. № 1(7) 2022
	Влияние спектрального состава света на продукционные характеристики культуры Arthrospira (Spirulina) platensis Клочкова В.С., Богачёва Е.А., Лелеков А.С. - Севастопольский государственный университет (Севастополь, Россия); ФИЦ «Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского РАН» (Севастополь, Россия) - Проведено исследование роста накопительной культуры Arthrospira (Spirulina) platensis при различном спектральном составе светодиодного и люминесцентного излучения в плоскопараллельных фотобиореакторах. В опытах использовали светодиодные лампы LCD Feron LB-213 10 Вт, а также люминесцентные лампы TDM Electric 18 Вт. Показано, что максимальная продуктивность A. platensis не зависит от спектра излучения и составляет 0,25 г СВ·л-1·сут-1 при энергии 45 Вт/м2. На линейной фазе роста рассчитана эффективность преобразования световой энергии (КПД фотобиосинтеза) с учётом того, что культура поглощает 90% падающего света: максимальное значение получено для светодиодного и люминесцентного освещения (23 Вт/м2 и 17 Вт/м2 соответственно), оно оказалось одинаковым и составило около 3,78%. Минимальный КПД (2,69%) получен при люминесцентном освещении при 34 Вт/м2 № 1(6) 2021
	Применение волоконно-оптической линии связи для работы с буксируемыми необитаемыми подводными аппаратами Лесин А.В., Анисимов И.М. - Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН (Москва, Россия) - Использование буксируемых необитаемых аппаратов для исследования рельефа морского дна в реальном времени требует применения технологий, позволяющих осуществлять высокоскоростной стабильный обмен данными между подводным буксируемым телом и судном-носителем. В данной работе рассматриваются технические решения, использованные для обеспечения унифицированной системы связи на основе оптоволоконных технологий для буксируемых аппаратов разработки Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН № 1(6) 20
	Оценки экологического риска для контрастных экосистем шельфа Арктики Соловьева Н.В. - Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН (Москва, Россия) - В статье приведены оценки экологического риска для двух типов контрастных экосистем шельфа Арктики: высокопродуктивных и низкопродуктивных. Расчеты проводились по вероятностной модели риска с вариациями воздействия на экосистему со стороны стрессоров с учетом рисков со стороны технологических процессов добычи и перевозки минеральных ресурсов шельфа. Сравнение результатов моделирования риска для высокопродуктивных и низкопродуктивных экосистем показали, что в силу низкой продуктивности морских экосистем не следует снижать надежностные требования к технологическим процессам, обеспечивающим безопасность освоения ресурсов. Полученный нетривиальный вывод подтверждает нелинейность отклика экосистемы на воздействия, что обосновывает привлечение не только экспертных оценок, но и всех имеющихся методов, включая моделирование, для минимизации рисков освоения ресурсов Арктики № 1(6) 2021
	Циркуляция атмосферы и изменчивость метеорологических элементов в причерноморском регионе Титов В.Б., Кузеванова Н.И. - Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН (Москва, Россия) - Рассмотрено влияние солнечного излучения и циркуляции атмосферы на изменчивость температуры воздуха, атмосферного давления и осадков в причерноморском регионе. Установлена роль широтного положения траектории движения циклонов и антициклонов и их повторяемости в сезонной изменчивости метеорологических элементов. Определены три фактора, влияющие на широтное положение траектории движения циклонов и антициклонов: температура воздуха (годовой цикл), Северо-Атлантическое колебание и приливообразующие силы Луны. Оценена сезонная повторяемость циклонов и антициклонов, проходящих по южной и северной трассам, и связанная с этим изменчивость атмосферного давления и осадков № 1(6) 2021
	Моделирование световых кривых фотосинтеза линейными сплайнами Лелеков А.С., Тренкеншу Р.П. - ФИЦ «Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского РАН» (Севастополь, Россия) - В работе приведён пример использования линейных сплайнов для описания световых кривых фотосинтеза культур микроводорослей. Перечислены основные математические модели, которые применяются при моделировании зависимости скорости фотосинтеза от облучённости культуры. На основе сформулированных ранее базовых принципов моделирования фотобиосинтеза микроводорослей, предложена математическая модель, которая описывает зависимость ассимиляционного числа хлорофилла а от величины светового потока линейными сплайнами. Достоинством предлагаемого подхода является чёткое определение точки смены лимитирующего фактора. Показано, что в области лимитирования скорость фотосинтеза определяется не только внешней облучённостью, но и концентрацией хлорофилла а. В свою очередь максимальная скорость зависит от количества ключевого ферментного комплекса, который ограничивает скорость энергообменных реакций в клетке. Проведена верификация предлагаемой модели на примере диатомовой микроводоросли Skeletonema costatum. Показано, что чем выше степень адаптации клеток культуры к высокой облучённости, тем лучше фотосинтетическая кривая описывается линейными сплайнами. Если клетки S. costatum адаптированы к низкой облучённости, то наблюдаются отклонения экспериментальных данных от идеализированной ломаной, которые вызваны изменениями пигментного состава. Показано, что при нормировке экспериментальных данных фактор адаптации клеток сокращается, и все точки описываются одной ломаной, что свидетельствует об универсальности предлагаемого подхода № 2(4) 2019
	Динамика макромолекулярного состава биомассы микроводорослей в утренние часы в условиях естественного освещения. Модель Лелеков А.С., Ширяев А. В. - ФИЦ «Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского РАН» (Севастополь, Россия) - В работе приведён пример использования линейных сплайнов для описания световых кривых фотосинтеза культур микроводорослей. Перечислены основные математические модели, которые применяются при моделировании зависимости скорости фотосинтеза от облучённости культуры. На основе сформулированных ранее базовых принципов моделирования фотобиосинтеза микроводорослей, предложена математическая модель, которая описывает зависимость ассимиляционного числа хлорофилла а от величины светового потока линейными сплайнами. Достоинством предлагаемого подхода является чёткое определение точки смены лимитирующего фактора. Показано, что в области лимитирования скорость фотосинтеза определяется не только внешней облучённостью, но и концентрацией хлорофилла а. В свою очередь максимальная скорость зависит от количества ключевого ферментного комплекса, который ограничивает скорость энергообменных реакций в клетке. Проведена верификация предлагаемой модели на примере диатомовой микроводоросли Skeletonema costatum. Показано, что чем выше степень адаптации клеток культуры к высокой облучённости, тем лучше фотосинтетическая кривая описывается линейными сплайнами. Если клетки S. costatum адаптированы к низкой облучённости, то наблюдаются отклонения экспериментальных данных от идеализированной ломаной, которые вызваны изменениями пигментного состава. Показано, что при нормировке экспериментальных данных фактор адаптации клеток сокращается, и все точки описываются одной ломаной, что свидетельствует об универсальности предлагаемого подхода № 1(5) 2020
	Оценки экологического риска для экосистемы Каспийского шельфа на основе моделирования Соловьева Н.В. - Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН (Москва, Россия) - На основе экоскрининговых моделей, результатов динамического (экосистемного) моделирования и данных натурных наблюдений рассчитаны оценки экологического риска для экосистемы шельфа Северного Каспия. Предложенный метод эффективен при оценках риска от совместного действия естественных, антропогенных и инвазивных факторов в условиях разработки нефтяных ресурсов шельфовых акваторий. Расчеты экологического риска и допустимой вероятности воздействия для экосистемы проводились для трех диапазонов частоты антропогенных воздействий типа «аварии технической системы» в период весенней вспышки фитопланктона с учетом естественной и пониженной освещенности акватории Северного Каспия. Полученные результаты для весенних и летне-осенних максимумов биомассы фитопланктона различной длительности выявили диапазоны практически безопасного, с вероятностью допустимого воздействия от 80 до 100%, состояния экосистемы и крайне опасные, с вероятностью допустимого воздействия меньше 5%. Полученные результаты показали нетривиальность выводов об уязвимости экосистем в условиях интенсивной антропогенной нагрузки и необходимость первичности расчета экологического риска с последующей оценкой допустимой вероятности воздействия. Предложенный подход важен для преодоления трудностей в практическом согласовании экологических и экономических требований безопасного освоения ресурсов шельфа № 1(5) 2020
	Синтез динамического и экоскринингового подходов в моделировании для оценки экологического риска Соловьева Н.В. - Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН (Москва, Россия) - В работе предложен метод математического моделирования и оценки экологического риска для морских экологических систем при совместном действии естественных, антропогенных и климатических факторов. Метод основан на использовании данных наблюдений, динамических моделях состояния экосистемы и вероятностных экоскрининговых оценках риска. Главная идея и новизна метода состоит в учете внутригодовых вариаций экологического риска; обосновывается первичность определения величины допустимого риска экологических систем, а затем уже допустимой интенсивности антропогенного воздействия. Расчеты с помощью предложенного метода открывают возможность рассчитывать риск при аварийных ситуациях различных объемов. Использование предложенного метода для конкретных экосистем поможет согласовать эколого-экономические требования для обеспечения экологической безопасности освоения ресурсов шельфа № 1(3) 2019
	Статистические характеристики и многолетняя изменчивость атмосферных осадков на северо-восточном побережье Черного моря Титов В.Б., Кузеванова Н.И. - Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Южное отделение (Геленджик, Россия) - Выполнен статистический анализ многолетней изменчивости средних месячных и средних годовых сумм осадков. Для статистической оценки изменчивости годовых сумм осадков разработана шкала отклонений от средней многолетней суммы (норма). Разработана эмпирическая модель многолетней изменчивости осадков. Проведена верификация модели и сделан прогностический расчет ежемесячных сумм осадков на перспективу до 2060 г. № 1(3) 2019
	Формирование аномально теплых и холодных зимних и летних атмосферных термических условий на черноморском побережье Титов В.Б., Кузеванова Н.И. - Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Южное отделение (Геленджик, Россия) - Выполнен анализ формирования нормальных, аномально холодных и аномально теплых зимних и летних атмосферных термических условий в зависимости от ветрового режима. Вычислены повторяемости ветра разных направлений (по 16 румбам) и соответствующая им средняя температура воздуха. Установлена качественная взаимосвязь между повторяемостью ветра разных направлений и температурой воздуха № 2(4) 2019
	Применение метода оптимального многопараметрического анализа для оценки распределения водных масс на примере измерений в Баренцевом море летом 2017 года Якубенко В.Г., Чульцова А.Л. - Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Южное отделение (Геленджик, Россия); Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Северо-Западное отделение (Архангельск, Россия) - Идентификация водных масс в районах со сложной динамикой вод представляет не простую задачу, которая обычно решается методом экспертных оценок. В настоящей работе предлагается использовать формальную процедуру, основанную на применении метода оптимального многопараметрического анализа (ОМР-анализ). В качестве материала для исследований используются данные натурных измерений, полученные в 68-м рейсе НИС «Академик Мстислав Келдыш» летом 2017 г. в Баренцевом море по распределению температуры, солености, концентрации кислорода, кремния, азота и фосфора. Сравнение полученных результатов с данными о распределении водных масс в литературных источниках, основанных на экспертных оценках (Oziel et al., 2017), позволяют сделать вывод об их близком структурном сходстве. Некоторые отличия связаны с пространственными и временными сдвигами измерений. Это указывает на целесообразность использования методики ОМР-анализа в океанологических исследованиях для получения количественных данных о пространственном распределении различных водных масс № 2(4) 2019