СОВРЕМЕННЫЕ МОРСКИЕ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЕ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЕ БУИ

  • Д. Г. Левченко Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН
DOI: 10.29006/1564-2291.JOR-2022.51(3).2
Ключевые слова: буй-лонжерон, буй-обращенный маятник, гидродинамические исследования, калибровка системы оптического зондирования океана, система мониторинга движения дна, проект буя из напряженного железобетона

Аннотация

Морские стабилизированные буи в настоящее время являются относительно новой и быстро развивающейся отраслью Глобальной системы наблюдения за океаном (GOOS – Global Ocean Observing System, Strategy GOOS-2030. 2021). Они применяются в ряде актуальных исследований, направленных на решение широкого круга задач, в том числе на изучение медленно протекающих или редких природных явлений, таких как сейсмические и вулканические процессы в зонах субдукции, газообмен между океаном и атмосферой, биооптические наблюдения и др. Предлагаемая статья носит обзорный характер. Рассматриваются два различных вида стабилизированных буев: «лонжерон» со стабилизацией движения по отношению к среднему уровню водной поверхности и «обращенный маятник» с фиксацией по отношению к морскому дну. Приводятся примеры стабилизированного буя типа «лонжерон», используемого для исследования взаимодействия атмосферы и океана, двух буев конструкции «обращенный маятник» в составе системы для калибровки оптических спутниковых датчиков и для мониторинга смещения морского дна в зоне вулканической активности. Описывается проект стабилизированного буя конструкции «лонжерон» из напряженного железобетона, разрабатываемого в ИО РАН. Основные преимущества такого буя по сравнению с металлическими: долговечность, экологичность, относительная дешевизна. Рассматриваются особенности расчета буя железобетонной конструкции.

Литература


  1. Берто Г. О. Океанографические буи. Л.: Судостроение, 1979. 215 с.

  2. Вайсбанд В. Б., Носков Е. П., Подымов И. С. Стабилизированный буй для установки гидрометеорологической аппаратуры // Метеорология и гидрология. 1974. № 7. С. 99–101.

  3. Вайсбанд В. Б. Опыт применения стабилизированных буев в практике отечественных океанологических исследований. М.: Труды ДВНИГМИ, 1980. Вып. 80. С. 127–141.

  4. Грязин Д. Г., Старосельцев Л. П., Белова О. О., Глеб К. А. Волномерный буй «Шторм» с инерциальным микромеханическим измерительным модулем. Результаты разработки и испытаний // Океанология. 2017. Т. 57. № 4. С. 667–674.

  5. Краснодубец Л. А. Современное  состояние  и  перспективы  развития  морских подвижных платформ  сбора  данных  как  основы  глобальных наблюдательных систем // Системы контроля окружающей среды. 2016. Вып. 26. С. 23–32.

  6. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Гидродинамика. М.: Наука, 1988. 735 с.

  7. Лобковский Л. И., Левченко Д. Г., Леонов А. В., Амбросимов А. К. Геоэкологический мониторинг морских нефтегазоносных акваторий. М.: Наука, 2005. 326 с.

  8. Шехватов Б. В. Океанографические буи и буйковые лаборатории. Морская техника и оборудование: Справочник. 2011. (дата обращения: 12.09.2023). http://seatechnics.ru/okeanograficheskie-bui-i-buikovye-laboratorii.

  9. Якубовский Е. Г. Вычисление присоединенной массы. Russika.ru. Научные публикации. Механика. https://web.archive.org/web/20180507123310/http://russika.ru/b.php?br=44 (дата об­ра­щения 08.08.2023).

  10. Antoine D., Guevel P., Deste J. F., Becu G., Louis F., Scott A. J., Bardey P. The “BOUSSOLE” buoy – A new transparent-to-swell taut mooring dedicated to marine optics: Design, tests, and performance at sea // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 2008. Vol. 25 (6). P. 968–989. https://doi.org/10.1175/2007JTECHO563.1.

  11. Badulin S. I., Vershinin V. V., Levchenko D. G., Ivonin D. V., Zatsepin A. G., Ostrovskii A. G., Lobkovsky L. I. A project of concrete stabilized spar buoy as a coastal environmental observation and maritime safety platform // Journal of Ocean Engineering and Marine Energy. 2021. Vol. 7. P. 115–127. https://doi.org/10.1007/s40722-021-00190-2.

  12. Bailey S. W., Werdell P. J. A multi-sensor approach for the on-orbit validation of ocean color satellite data products // Remote Sensing of Environment. 2006. Vol. 102. P. 12–23.

  13. Bevilacqua A., Isaia R., Neri A., Vitale S., Aspinall W. P., Bisson M., Rosi M. Quantifying volcanic hazard at Campi Flegrei caldera (Italy) with uncertainty assessment: 1. Vent opening maps // Journal of Geophysical Research. Solid Earth. 2015. Vol. 120. P. 2309–2329. https://doi.org/10.1002/2014JB011775.

  14. Cavaleri L., Mollo-Christensen E. Wave response of a Unauthenticated spar buoy with and without a damping plate // Ocean Engineering. 1981. Vol. 8. Р. 17–24.

  15. Chadwick W. Jr., Nooner S. L., Butterfield D. A., Lilley M. D. Seafloor deformation and forecasts of the April 2011 eruption at Axial Seamount // Nature Geosciences. 2012. Vol. 5 No. 7. Р. 474–477. https://doi.org/10.1038/NGEO1464.

  16. Chierici F., Iannaccone G., Pignagnoli L., Guardato S., Locritani M., Embriaco D., Beranzoli L. A new method to assess long-term sea-bottom vertical displacement in shallow water using a bottom pressure sensor: Application to Campi Flegrei, southern Italy // Journal of Geophysical Research. Solid Earth. 2016. Vol. 121. P. 7775–7789. https://doi.org/10.1002/2016JB013459.

  17. Clark D. K., Gordon H. R., Voss K. J., Broenkow Y. W., Trees C. Validation of atmospheric correction over the oceans // Journal of Geophysical Research. 1997. Vol. 102. Р. 17209–17217.

  18. De Martino P., Guardato S., Tammaro U., Vassallo M., Iannaccone G. A first GPS measurement of vertical seafloor displacement in the Campi Flegrei caldera (Italy) // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2014. Vol. 276. P. 145–151. https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2014.03.003.

  19. Fisher F. H., Spiess F. N. FLIP Floating Instrument Platform // Journal of the Acoustical So­ciety of America. 1963. Vol. 35. Р. 1633–1644.

  20. Gordon H. R. Atmospheric correction of ocean color imagery in the Earth Observing System era // Journal of Geophysical Research. 1997. Vol. 102. Р. 17081–17106.

  21. Graber H. C., Terray E. A. Donelan M. A., Drennan W. M., Vanleer D. B., Peters J. C. ASIS – A New Air–Sea Interaction Spar Buoy: Design and Performance at Sea // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 2000. Vol. 17. P. 708–720.

  22. Gregg W. E. Ocean-colour data merging. Rep. Int. Ocean Color Coord. Group 6, IOCCG. Dartmouth, Canada, 2007. 68 p.

  23. Livingston L., Roten R., Haas G., Mueller R. Remote ocean environmental data acquisition. In: Proc. OCEANS-77 Conference Record. Los-Angeles. 1977. P. 1–10. https://doi.org/10.1109/OCEANS.1977.115442.

  24. Halkyard J., Horton E. H. Spar platforms for deep water oil and gas fields // Marine Technology Society Journal. 1996. Vol. 30. Р. 3–12.

  25. Hellan Q., Leira B., Barrholm R., Erling Heggelund S., Lie H. Expert evaluation of Boussole buoy design // Marintek Report. 700203.00:01. Trondheim. Norway, 2002. 46 p.

  26. Iannaccone G., Guardato S., Donnarumma G. P., De Martino P., Dolce M., Macedonio G., Beranzoli L. Measurement of seafloor deformation in the marine sector of the Campi Flegrei caldera (Italy) // Journal of Geophysical Research. Solid Earth. 2018. Vol. 123. P. 66–83. https://doi.org/10.1002/2017JB014852.

  27. McClain C. R., Hooker G., Feldman C., Bontempi P. Satellite data for ocean biology, biogeochemistry and climate research // Eos. Transactions American Geophysical Union. 2006. Vol. 87. Р. 337–343.

  28. Meindi, A. Guide to moored buoys and other ocean data acquisition systems // IOP UNESCO. DBCP Techn. Doc. No. 8. 1996. 87 p.

  29. Mollo-Christensen E., Dorman C. A buoy system for air-sea interaction studies: Buoy design and operation // Mass. Inst. Techn. MITSG72. 25 p.

  30. Newman J. N. The motions of a spar buoy in a regular waves // Dep. Navy. Dav. Tayl. Model. Bas. 1963. Research Report. 1499. 30 p.

  31. Pinkerton M., Aiken J. Calibration and validation of remotely sensed observations of ocean color from a moored data buoy // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 1999. Vol. 16. Р. 915–923.

  32. Sathyendranath S. [Ed.] Remote sensing of ocean colour in coastal, and other optically-complex, waters // Rep. Int. Ocean Color Coordinating Group 3, IOCCG. Dartmouth, Canada, 2000. 140 p.

  33. Strategy. GOOS-2030. 2021. https://www.goosocean.org/index.php?option=com_content&view=article&id=280&Itemid=419

  34. Trombetti T., Burigana C., De Martino P., Guardato S., Macedonio G., Iannaccone G., Chierici1 F. On the seafloor horizontal displacement from cGPS and compass data in the Campi Flegrei caldera // Journal of Geodesy. 2023. Vol. 97. Article 62. https://doi.org/10.1007/s00190-023-01751-z.

  35. Zaneveld J. R., Boss E., Barnard A. Influence of surface waves on measured and modeled irradiance profiles // Applied Optics. 2001. Vol. 40. Р. 1442–1449.

  36. Zibordi G. A network of standardized ocean color validation measurements // Eos. Transactions American Geophysical Union. 2006. Vol. 87. Р. 293–304.
Опубликован
2023-11-10
Выпуск
Том 51 № 3 (2023): 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)