СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ БУКСИРУЕМЫХ ОКЕАНОЛОГИЧЕСКИХ ЗОНДИРУЮЩИХ СИСТЕМ

  • А. Н. Греков Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт природно-технических систем»
  • Н. А. Греков Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт природно-технических систем»
DOI 10.29006/1564-2291.JOR-2025.53(3).10
Ключевые слова методы, буксируемые системы, модели, контактные измерения, погружение, анализ

Аннотация

Статья посвящена анализу современных буксируемых зондирующих систем, используемых для измерения характеристик морской воды in situ в процессе движения судна. Рассмотрены ключевые методы, включая интегральные измерители, гирлянды гидрозондов, системы с автоматическим управлением глубиной и циклическим зондированием. Особое внимание уделено преимуществам буксируемых систем перед автономными устройствами (дрифтеры, глайдеры) и стационарными сетями: высокая мобильность, оперативная передача данных, гибкая адаптация траектории и глубины измерений. На основе экспериментальных данных и авторских разработок проведен сравнительный анализ 8 методов, выделены их технические характеристики, ограничения и области применения. Например, метод циклического изменения глубины (до 1000 м на скорости 15 узлов) обеспечивает высокое разрешение при изучении микроструктурных процессов, а гибридные системы (например, МГИ 4201) совмещают измерения CTD, гидрохимии и турбулентности, сокращая время экспедиций. Результаты представлены в табличной форме, включая оценку методов по критериям: пространственно-временное разрешение, скорость буксировки, комплексность измерений. Практические рекомендации подчеркивают целесообразность комбинирования методов для решения конкретных задач (микроструктурные, мезомасштабные, крупномасштабные исследования). Ключевым выводом является формирование новой парадигмы экспедиционных исследований, основанной на синхронном мультипараметрическом мониторинге в реальном времени. Это позволяет перейти от локальных замеров к динамическому управлению процессом зондирования, что значительно повышает эффективность изучения океанических процессов и оптимизирует ресурсные затраты.

Литература


  1. Гайский В. А., Артемов Ю. Г., Блинков В. А., Ермаков А. Г., Жаров Н. А., Кирсанов И. С., Николаев В. М. Автоматизированные системы с буксируемыми приборами в океанологических исследованиях / Отв. ред. В. А. Гайский; АН УССР, Ин-т биологии южных морей им. А. О. Ковалевского. Киев: Наукова думка, 1987. 176 с.

  2. Греков Н. А. Применение теории распознавания образов в обработке данных измерений комплекса «Шлейф». В кн.: Методы и аппаратура для океанологических исследований: Сборник статей. Севастополь: МГИ АН УССР, 1982. С. 138–144.

  3. Греков Н. А. Буксируемые комплексы с распределенными датчиками температуры для исследования деятельного слоя океана: дис. … канд. техн. наук: 01.04.12. Севастополь: МГИ АН УССР, 1985. 161 с.

  4. Греков Н. А., Иванов А. Ф. Способ измерения вертикальных распределений элементов морской воды на океанологических разрезах: А.с. SU 1191735 A1 (СССР) // Б. И. 1985. № 42. С. 158.

  5. Греков Н. А., Иванов А. Ф., Соловьева Р. Н. Устройство сбрасывания свободнопадающего гидрозонда разового действия: патент SU 1525646 А1 (СССР). Заявлено 12.12.1986. Опубл. 30.11.1989. Бюл. № 44.

  6. Греков Н. А. Устройство для отбора проб жидкости: А.с. 1602165. 22.06.1990.

  7. Греков Н. А., Салтанов Н. В. Измерение вертикальных распределений параметров водной среды с движущегося судна. В кн.: Системы контроля окружающей среды: Сборник научных трудов. Севастополь: МГИ НАН Украины, 2001. С. 71–80.

  8. Греков Н. А., Салтанов Н. В., Авраменко П. Г. Анализ времени торможения и усилий буксируемых зондирующих систем, контролирующих водную среду. В кн.: Системы контроля окружающей среды: Сборник научных трудов. Севастополь: МГИ НАН Украины, 2004. С. 73–76.

  9. Греков А. Н., Греков Н. А., Сычев Е. Н. Среднечастотные акустические методы и средства для исследования водной среды. Севастополь: ИПТС, 2020. 126 с. ISBN 978-5-6044196-6-3.

  10. Иванов А. Ф., Парамонов А. Н., Греков Н. А. Буксируемый комплекс для исследования изменчивости интегральной температуры верхнего слоя океана // Океанология. 1980. Т. 20. № 5. С. 937–942.

  11. Иванов А. Ф., Парамонов А. Н., Греков Н. А. Восстановление профилей температуры морской воды по данным измерений распределенными датчиками температуры // Морские гидрофизические исследования. Севастополь: МГИ АН УССР, 1980. № 2. С. 157–163.

  12. Колесников А. Г., Пантелеев Н. А., Писарев В. Д., Вакулов П. В. Глубоководный автономный турбулиметр – прибор для регистрации турбулентных флуктуаций скорости и температуры в океане // Океанология. 1963. Т. 3. № 5. С. 911.

  13. Куклев С. Б., Зацепин А. Г., Пака В. Т., Баранов В. И., Куклева О. Н., Подымов О. И., Подуфалов А. П., Корж А. О., Кондрашов А. А., Соловьев Д. М. Опыт одновременных измерений параметров течения и гидрологической структуры вод с борта движущегося судна // Океанология. 2021. T. 61. № 1. С. 147–155.

  14. Лямин Э. А., Науменко М. Ф., Пака В. Т., Чиграков К. И., Шматко М. А. Опыт применения буксируемой гирлянды термисторов для исследования термической структуры моря // Океанология. 1965. Т. 5. № 3. С. 553–557.

  15. Пака В. Т., Корчашкин Н. Н., Нарожный В. В., Шмагин А. Б. Автоматизированная система термопрофилирования верхнего слоя океана // Океанология. 1984. Т. 24. № 1. С. 170–174.

  16. Пака В. Т., Кушников В. В. Об использовании термохалозондов в режиме буксировки // Океанология. 1989. Т. 29. № 1. С. 160–163.

  17. Пака В. Т., Бамбизов Г. А., Голенко H. H., Зарубин Е. П., Маслов В. А., Подуфалов А. П. Сканирующий буксируемый мультизондовый комплекс термохалотрал // Океанология. 1994. Т. 34. № 1. С. 133–138.

  18. Пака В. Т., Баранов В. И., Кондрашов А. А., Корж А. О., Подуфалов А. П. Привязной свободно падающий зонд: патент на полезную модель RU121599U1 (Россия). Заявлено 24.05.2012. Опубл. 27.10.2012. Бюл. № 30.

  19. Салтанов Н. В., Авраменко П. Г., Греков Н. А. Оценка динамических усилий в системе трос-зонд буксируемого комплекса контроля водной среды. В кн.: Системы контроля окружающей среды: Сборник научных трудов. Севастополь: МГИ НАН Украины, 2002. С. 90–93.

  20. Смирнов Г. В. Проектирование модульных систем для автоматизации океанографических экспериментальных исследований: Дис. … д-ра техн. наук: 01.04.12. Севастополь, 1984. 424 с.

  21. Черниченко А. С. Всплывающий зонд для измерения гидрофизических параметров воды: патент SU959010A1 (СССР). Заявлено 14.11.1980. Опубл. 15.09.1982. Бюл. № 34.

  22. Barry D. T., Branham D. W. Towed oceanographic sensor system: Patent US3404565, 1968.

  23. Dever M., Freilich M., Farrar T., Hodges B., Lanagan T., Baron A., Mahadevan A. EcoCTD for profiling oceanic physical–biological properties from an underway ship // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 2020. Vol. 37. No. 5. P. 825–840. https://doi.org/10.1175/JTECH-D-19-0145.1.

  24. Furlong A., Beanlands B., Chin-Yee M. Moving vessel profiler (MVP) real time near vertical data profiles at 12 knots // Oceans’ 97. MTS/IEEE Conference Proceedings. IEEE, 1997. Vol. 1. P. 229–234. https://doi.org/10.1109/OCEANS.1997.634367.

  25. Furlong A., Osier J., Christian H., Cunningham D., Pecknold S. The Moving Vessel Profiler (MVP) – a Rapid Environmental Assessment Tool for the collection of water column profiles and sediment classification // Defense Research and Development Canada. 2006. Vol. 13.

  26. Garau B., Ruiz S., Zhang W. G., Pascual A., Heslop E., Kerfoot J., Tintoré J. Thermal lag correction on Slocum CTD glider data // J. Atmos. Oceanic Technol. 2011. Vol. 28. No. 9. P. 1065–1071. https://doi.org/10.1175/JTECH-D-10-05030.1.

  27. Gardiner J., Slade I. Rapid Sound Speed Profiling in Plymouth Sound (Part 1) // Soundings. 2016. No. 67. P. 23.

  28. Gregg M. C., Hess W. C. Dynamic response calibration of Sea-Bird temperature and conductivity probes // J. Atmos. Oceanic Technol. 1985. Vol. 2. No. 3. P. 304–313. https://doi.org/10.1175/1520-0426(1985)002,0304.

  29. Hanawa K., Rual P., Bailey R., Sy A., Szabados M. A new depth-time equation for Sippican or TSK T-7, T-6 and T-4 expendable bathythermographs (XBT) // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 1995. Vol. 42. No. 8. P. 1423–1451. https://doi.org/10.1016/0967-0637(95)97154-Z.

  30. Klinke J. UCTD – A new tool for underway soundspeed profiling // OCEANS 2009-EUROPE. IEEE. 2009. P. 1–4. https://doi.org/10.1109/OCEANSE.2009.5278112.

  31. Kock T., Baschek B., Wobbe F., Heineke M., Riethmueller R., Deschner S. C., Seidel G., Calil P. An advanced towed CTD chain for physical-biological high resolution in situ upper ocean measurements // Frontiers in Marine Science. 2023. Vol. 10. P. 1183061. https://doi.org/10.3389/fmars.2023.1183061.

  32. Martin J. B., Thomas R. G., Hartl K. M. An inexpensive, automatic, submersible water sampler // Limnology and Oceanography: Methods. 2004. Vol. 2. No. 12. P. 398–405. https://doi.org/10.4319/lom.2004.2.398.

  33. Nomoto Masao. Automatic lifting gear of underwater towed body: Patent JPS5543960B2. Publication of 10.11.1980.

  34. Paka V. T., Nabatov V. N., Lozovatsky I. D., Dillon T. M. Oceanic microstructure measurements by BAKLAN and GRIF // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 1999. Vol. 16. No. 11. Part 1. P. 1519–1532.

  35. Reseghetti F., Borghini M., Manzella G. M. R. Factors affecting the quality of XBT data–results of analyses on profiles from the Western Mediterranean Sea // Ocean Science. 2007. Vol. 3. No. 1. P. 59–75. https://hal.science/hal-00298314v1.

  36. Rudnick D. L., Klinke J. The Underway Conductivity-Temperature-Depth Instrument // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 2007. Vol. 24. No. 11. P. 1910–1923. https://doi.org/10.1175/JTECH2100.1.

  37. Song X., Li H., Lin X., Chen X., Guo X., Tian J. Sea experiments of the Underway Conductivity-Temperature-Depth prototype made in China // Journal of Ocean University of China. 2009. Vol. 8. P. 409–415. https://doi.org/10.1007/s11802-009-0409-x.

  38. Ullman D. S., Hebert D. Processing of underway CTD data // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 2014. Vol. 31. No. 4. P. 984–998. https://doi.org/10.1175/JTECH-D-13-00200.1.

  39. https://rocklandscientific.com/wp-content/uploads/2025/04/VMP-6000.pdf.(дата обращения: 04.03.2025).

  40. https://naeco.ru/measurement_equipment/vrgp/.(дата обращения: 20.02.2025).

  41. https://rbr-global.com/wp-content/uploads/2023/12/RBRglissando-Underway-Profiling-Winch-Guide-0015437revA.pdf.(дата обращения: 05.03.2025).

Опубликован
2025-09-21
Выпуск
Том 53 № 3 (2025): Океанологические исследования
Раздел
Морская техника и приборы

Передача авторских прав происходит на основании лицензионного договора между Автором и Федеральным государственным бюджетным учреждением науки Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук (ИО РАН)