Теоретическое обеспечение исследований аномалий гидрофизических полей оптическими методами

Яковлев, Виктор Александрович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Теоретическое обеспечение исследований аномалий гидрофизических полей оптическими методами
ВАК РФ 25.00.28, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Теоретическое обеспечение исследований аномалий гидрофизических полей оптическими методами"

Министерство образования и науки Российской Федерации

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ П1ДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи УДК 551.463.5; 535.241.6

ЯКОВЛЕВ Виктор Александрович

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ АНОМАЛИЙ ГИДРОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ ОПТИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ

Специальность: 25.00.28 - ОКЕАНОЛОГИЯ

Авторефератдиссертации на соисканиеученой степени доктора физико-математических наук

Санкт-Петербург 2004

Министерство образования и науки Российской Федерации

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи УДК 551.463.5; 535.241.6

ЯКОВЛЕВ Виктор Александрович

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ АНОМАЛИЙ ГИДРОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ ОПТИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ

Специальность: 25.00.28 - ОКЕАНОЛОГИЯ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Санкт-Петербург - 2004 -

Диссертационная работа выполнена во ФГУП «Научно-исследовательский институт физической оптики, оптики лазеров и информационных оптических систем ВНЦ «ГОИ им. СИ. Вавилова»

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Доронин Ю.П.

доктор физико-математических наук Копелевич О.В. доктор физико-математических наук,

профессор Стариков А.Д.

Ведущая организация - Институт прикладной физики РАН (Нижний Новгород).

Защита диссертации состоится «23» декабря 2004 г. в 15 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д212.197.02 в Российском государственном гидрометеорологическом университете по адресу: 195196, Санкт-Петербург, Малоохтинский пр., 98.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского государственного гидрометеорологического университета по адресу: 195196, Санкт-Петербург, Малоохтинский пр., 98.

Автореферат разослан «

2004 г.

Общая характеристика работы

Диссертационная работа базируется на результатах научных исследований, полученных автором в 1974...2004 годах.

Актуальность. Основой оптических методов мониторинга океана является изучение (измерение и анализ) изменчивости характеристик регистрируемых световых полей естественного и искусственного происхождения в результате их взаимодействия со случайно-неоднородной и нестационарной морской средой. При этом как источники, так и приемники оптического излучения могут быть установлены на носителях различного типа.

Трудности более широкого внедрения оптических методов в решение проблем изучения и освоения океана, его защиты от техногенных воздействий во многом связаны с пробелами в необходимом теоретическом обеспечении.

В первую очередь речь идет о том, что обратные задачи оптического зондирования океана являются, как правило, некорректными в математическом смысле. Основной подход к устранению неустойчивости решений обратных задач (существование и единственность решения, непрерывность от исходных данных и т.п.) состоит в использовании априорной информации о точном решении (по сути об исследуемом процессе).

Именно с этих позиций и следует оценивать актуальность настоящей работы, в которой рассматриваются различные аспекты физико-математического моделирования гидрофизических процессов и оптических трасс зондирования морской среды в интересах получения адекватной реальности информации о пространственно-временной изменчивости гидрофизических характеристик по результатам оптических измерений.

Цели и задачи работы. Цель настоящей работы состояла в создании теоретического обеспечения оптических методов зондирования гидросферы при решении широкого круга фундаментальных и прикладных задач (в частности, в интересах океанологии, оперативного мониторинга экологического состояния морской среды и т.д.). При этом были определены и основные проблемы:

- построение физико-математических моделей морской среды и условий функционирования оптико-электронных средств ее контактного и дистанционного зондирования;

- имитационно-информационное моделирование (численное и лабораторное) процессов возникновения, эволюции и вырождения гидрооптических аномалий, методов их идентификации с помощью оптико-электронных приборов;

- разработка концепции мониторинга природных процессов контактными и дистанционными оптическими методами;

- разработка принципов построения и методов расчета параметров аппаратурных оптических средств для изучения морской среды;

- исследование принципов адаптации гидрооптических систем к условиям их эксплуатации и оптимизации параметров аппаратурных средств их реализации.

Для достижения поставленных целей необходимо решить ряд конкретных научно-технических задач, в том числе:

- разработать физико-математические модели распространения оптически активных примесей в различных гидрометеорологических ситуациях на основе анализа, упрощения и приближенного решения полной системы уравнений статистической гидромеханики с соответствующими начальными и граничными условиями;

- построить адекватные реальным морским условиям модели оптических трасс зондирования толщи океана и границы радела океан-атмосфера с учетом специфики используемых в исследованиях оптических устройств и методик проведения экспериментов;

- осуществить оптимизацию аппаратных функций измерительных гидрооптических приборов с целью постановки и решения соответствующих обратных задач оптического зондирования океана.

Научные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Предложен и исследован новый механизм передачи энергии по спектру океанских внутренних волн - рассеяние внутренних волн на локализованных неоднородностях поля плотности - как один из основных механизмов образования долгоживущих аномалий гидрооптических полей.

2. Разработан новый метод решения задачи рассеяния светового поля системой дискретных рассеивателей, взвешенных в непрерывно-неоднородной случайной среде, причем параметры системы характерны для реальных морских условий;

3. Впервые сформулированы и теоретически обоснованы достаточные условия применимости приближения однократного рассеяния света (борнов-ского приближения) средой со случайно-неоднородными флуктуациями диэлектрической проницаемости, в частности, для ансамбля «неборновских» частиц.

4. Впервые теоретически обоснована возможность регистрации акустических колебаний морской среды с учетом флуктуации диэлектрической проницаемости из-за наличия турбулентности и взвеси на основе оптимизации аппаратных функций существующих гидрооптических датчиков.

5. Теоретически исследованы принципы и пути создания оптических приемников звука на основе теневого метода для оптических систем гидроакустических средств. Проведена экспериментальная апробация метода в условиях гидроакустического бассейна.

6. Теоретически обоснована возможность использования оптических методов и средств для решения обратных задач экологического мониторинга природных вод, в частности, по результатам их многоспектрального оптического зондирования.

Основные методы исследований. Физической предпосылкой использования оптических методов для изучения океана является тот факт, что структура световых полей в водной среде определяется как свойствами чистой (дистиллированной) воды, которые хорошо изучены, так и наличием в природной воде примесей, поглощающих и рассеивающих свет. Пространствен -но-временное распределение поглощающих и рассеивающих примесей и их изменчивость, в свою очередь, определяются протекающими в океане природными и антропогенными процессами. Поглощающие и рассеивающие примеси, фактически, являются индикаторами-трассерами, позволяющими оптическими методами исследовать такие процессы в морской среде.

Поэтому методологическая основа настоящей работы - современные аналитические и численные приближенные методы согласованного решения уравнений статистической гидромеханики и распространения светового излучения в случайно-неоднородных средах. При этом главной отличительной особенностью построенных автором физико-математических моделей процессов возникновения, эволюции и вырождения гидрооптических аномалий и их регистрации оптическими методами является сбалансированность между их допустимой «грубостью» и адекватностью современным методам и средствам оптического зондирования океана.

Научная новизна работы заключается в обосновании принципов создания информационно-оптических технологий исследования океана на основе построения обобщенных фоноцелевых моделей оптических трасс зондирования морской среды, оптимизации состава и параметров комплексов многоспектральной оптической аппаратуры, предназначенной для выявления и изучения пространственно-временных аномалий гидрофизических характеристик природного и техногенного происхождения.

Практическая значимость полученных результатов состоит в том, что разработанные и апробированные в работе физико-математические модели пространственно-временной изменчивости гидрофизических параметров, методы решения прямых и обратных задач оптического мониторинга морской среды нашли свое применение как для решения актуальных обще-

физических научно-технических проблем изучения океана (например, задачи оперативного экологического контроля океана и обеспечения его экологической безопасности), так и для целого ряда прикладных задач, имеющих в настоящее время важное практическое значение для народного хозяйства (например, задачи подводной связи, обнаружения и идентификации малоразмерных объектов при проведении морских спасательных работ и т.д.).

В частности, можно отметить результаты по следующим направлениям исследований:

- разработка структуры и математического облика базы оптических данных по оценке и прогнозу развития морской экологической обстановки;

- анализ условий применимости гипотезы Тейлора (гипотезы «заморо-женности») при интерпретации данных натурных экспериментов с учетом специфики используемых оптических устройств;

- обоснование возможности раздельного определения параметров взвеси и турбулентности в реальных морских условиях оптическими датчиками;

- способ определения степени нестационарности и неоднородности флуктуации показателя преломления (плотности) морской среды по результатам оптических измерений;

- метод экспериментального определения (измерения) аппаратных функций оптических измерителей турбулентных флуктуации поля диэлектрической проницаемости по рассеянию на эталонной мелкодисперсной взвеси и т.п.

Реализация результатов работы. Полученные в ходе исследований научно-технические результаты были использованы и востребованы в настоящее время при постановке и проведении НИР и ОКР по проблемам освещения подводной и надводной обстановки, прогнозу ее изменчивости (развития) по результатам обработки многомерной оптической информации о параметрах толщи океана и границы раздела океан-атмосфера.

В первую очередь речь идет о НИР и ОКР, выполненных и ведущихся НИИ ФООЛИОС ВНЦ «ГОИ им. СИ. Вавилова» в настоящее время по государственному заказу под научным руководством диссертанта (НИР «Надежда», «Эхо», «Нокс-НКС», «Пленка», «Станция»).

Достоверность и обоснованность результатов обеспечивается использованием в ходе исследований современных аналитических и численных методов математической физики, подтверждается сопоставлением оригинальных результатов автора с известными теоретическими и экспериментальными данными других исследователей.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и были одобрены на российских и международных конференциях и совещаниях, в частности:

Пленумы Комиссии АН СССР по оптике океана и атмосферы: Ш-ий, пос. Листвянка (оз. Байкал), 1976; V-ый, Калининград, 1978;

- VI-ый, Баку, 1979;

- VII-ой, Таллин, 1980;

- IX-ый, Батуми, 1984;

X-ый, Ростов-на-Дону, 1988;

XI-ый, Красноярск, 1990;

Всесоюзная конференция по проблемам турбулентных потоков жидкости и газа, г. Донецк, 1977;

IV Всесоюзный симпозиум по дифракции и распространению волн, Те-лави, 1985;

III съезд Советских океанологов, Ленинград, 1987;

Всесоюзная конференция «Проблемы стратифицированных течений»,

Юрмала, 1988;

Ocean Optics XII, Берген, Норвегия, 1994; Refractometry, Варшава, Польша, 1994;

Международная конференция «Региональная информатика - 96», Санкт-Петербург, РФ, 1996;

Ocean Optics XIII, Галифакс, Канада, 1996;

Международная конференция «Прикладная оптика», Санкт-Петербург, РФ, 1996;

П-я Международная конференция по морским технологиям, Санкт-Петербург, РФ, 1997;

Научный семинар по оптике природных рассеивающих сред, посвященный 80-летию К.С. Шифрина, Санкт-Петербург, РФ, 1998; Международная конференция «Прикладная оптика», Санкт-Петербург, РФ, 1998;

- Ocean Optics XIV, Орландо, США, 1998;

Международный оптический конгресс «Оптика - XXI век», Санкт-Петербург, РФ, 2000;

Международная конференция «Прикладная оптика», Санкт-Петербург, РФ, 2000;

НТС акад. В.А. Котельникова при Президиуме РАН «Радиофизические методы исследования океанов», Москва, РФ, 2000; 2002; 2003; 2004; Международная конференция «Проблемы оптики природных вод», Санкт-Петербург, РФ, 2001;

Конференция «Экологическая безопасность Санкт-Петербурга», Санкт-Петербург, РФ, 2002;

Седьмая международная конференция «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики», Санкт-Петербург, РФ, 2004 г.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в монографии, 59 научных публикациях в авторитетных научных журналах и научно-технических сборниках (в том числе в «Журнале технической физики», «Оптическом журнале», журналах «Оптика и спектроскопия», «Известия АН СССР», «Прикладная механика и техническая физика» и др.)

Личный вклад автора. Основные научные результаты получены лично автором или под его научным руководством и являются итогом 30-летней научно-технической деятельности по проблемам оптики природных сред. Большой удельный вес научных трудов, написанных в соавторстве, закономерен и объясняется несколькими обстоятельствами.

Во-первых, в основе теоретических результатов лежат результаты натурных и бассейновых гидрооптических экспериментов, в планировании и проведении которых ввиду их сложности и комплексности всегда участвуют большие коллективы научных работников.

Во-вторых, как собственно область исследований, так и сфера возможного применения результатов лежат на стыке ряда научных дисциплин (распространение света в случайно-неоднородных средах, гидромеханика, статистическая физика и т.д.), что естественно увеличивает число научных контактов и совместных исследований со специалистами различного профиля.

И, наконец, детальная проработка ряда предложенных автором концептуальных аспектов настоящей работы была поручена ученикам. Под непосредственным научным руководством автора в разные годы были успешно защищены четыре кандидатские диссертации.

Связь с планами научно-исследовательских работ. Диссертационная

работа является обобщением большого цикла госбюджетных и договорных научно-исследовательских работ, выполненных филиалом гидрооптики и тепловидения ГОИ им. СИ. Вавилова и НИИ ФООЛИОС ВНЦ «ГОИ им. СИ. Вавилова» по различным проблемам оптики океана, где автор являлся научным руководителем работ в целом или самостоятельных разделов, относящихся к периоду 1982...2003 гг. (НИР «Гертруда», «Сток», «Дампинг», «Надежда», «Эхо», «Нокс-НКС», «Пленка», «Станция»).

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4-х разделов, заключения и 2-х приложений, содержит 243 страницы, в том числе 54 рисунка, 18 таблиц, список литературы, включающий 157 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении формулируются основные направления научных исследований, круг решаемых проблем; перечисляются цели и задачи диссертационной работы, излагается ее краткое содержание; приводятся научные положения и результаты, вынесенные на защиту.

В общем случае основное научное направление гидрооптики - создание информационно-оптических технологий исследования океана и границы раздела океан-атмосфера. При этом одним из наиболее важных элементов указанных технологий является теоретическое и метрологическое обеспечение решения различных задач оптического зондирования морской среды. В качестве базовой структуры рассматриваются следующие компоненты в общем цикле исследований:

- создание физико-математических моделей аномалий исследуемых гидрофизических полей, алгоритмов их идентификации;

- лабораторное и численное моделирование;

- научное планирование натурного эксперимента;

- разработка моделей оптических трасс, прямые задачи оптического зондирования;

- оптимизация аппаратных функций оптических устройств, элементы адаптивной оптики;

- обратные задачи оптического зондирования морской среды;

- верификация и калибровка в лабораторных и натурных условиях, метрологическое обеспечение;

- методы представления и обработки многомерной оптической информации, принятие решений;

- уточнение исходных моделей аномалий исследуемых гидрофизических полей и т.д.

В рамках настоящей работы приведены результаты исследований автора практически по всем перечисленным выше направлениям. При этом основной упор делается на исследования аномалий (изменчивости, флуктуации) гидрофизических полей, а не средних значений океанологических параметров, которые достаточно хорошо изучены.

Первый раздел диссертации посвящен рассмотрению различных аспектов физико-математического моделирования гидрофизических процессов, изменчивости свойств морской среды, непосредственно влияющих на структуру световых полей, распространяющихся в океане и регистрируемых оптическими приборами.

Показано, что при использовании оптических приборов в гидрофизических исследованиях решается одна из следующих задач:

восстановление объективных характеристик среды по измеренным параметрам сигнала оптического устройства;

определение характеристик светового поля, регистрируемого оптическим прибором;

задача контроля (суждение об изменчивости условий эксперимента).

Рис. 1.

Обсуждена общая схема (рис. 1) анализируемого в работе класса оптико-электронных приборов - оптических приборов с фотоэлектрической регистрацией, для которых связь светового поля £/(з,?), 3 =\зх,зу\ на. выходной плоскости (см. рис.1) 3 с полем £/(С,/), С = \рх,ру } на входной плоскости 1 для любого момента времени г имеет вид

и(з,Ъ = \А{с,з)и(с,№с , (1)

где А(с,3) - передаточная функция системы 2, а £7 (с,?) - одна из компонент медленно меняющейся по сравнению с частотой светового поля комплексной амплитуды вектора напряженности электрического поля. Под сигналом прибора понимается интегральная интенсивность света Цг), регистрируемая фотоприемником 4 через его апертуру 3

7(0 = Да?с 2Я(с,, с 2 ){/(с, ¡)и\с 2,0 , (2)

где аппаратная функция оптического устройства

Л(с„С2) = |£(З)ДС1,ЗК(С2,З)Л , (3)

а ^ (з ) - функция пропускания по интенсивности апертуры приемника.

Базовая модель оптического датчика (1)-(3) выбрана для упрощения выкладок и в случае необходимости достаточно просто обобщается. Например:

учет поляризации - переход от аппаратной функции к «аппаратному тензору», учет многоспектральности и сканирования - введение зависимости аппаратной функции от длины волны (частоты) света и времени и т.п.

Показано, что в рамках данного подхода основными гидрофизическими процессами - потенциальными объектами исследований оптическими методами - являются мелкомасштабная турбулентность, внутренние и поверхностные волны.

В связи с этим сформулированы концепция и математический облик базы оптических данных по оценке и прогнозу развития аномалий в морской среде. Показано, что для использования при разработке моделей оптических трасс зондирования океана, обсуждаемая база данных должна существенно отличаться от стандартных и сочетать в себе качества как собственно базы данных результатов лабораторных и натурных исследований гидрофизических процессов оптическими методами, так и энциклопедии (справочника) по фундаментальным проблемам физики моря, теории распространения света в случайно-неоднородных средах, современных методов статистической обработки и представления многомерной оптической информации.

В заключительной части раздела дана математическая постановка задачи моделирования (аналитического или численного) изменчивости концентрации поглощающих и рассеивающих свет примесей в океане. Показано, что для большинства практических приложений справедливо предположение о пассивности рассматриваемых примесей, то есть в процессе моделирования распространения примеси случайное поле скорости — заданное внешнее воздействие. Таким образом, речь идет об использовании уравнения полуэмпирической теории турбулентной диффузии

с соответствующими линеиными начальными и граничными условиями, где с{%.,{) - неоднородно распределенное в пространстве и времени эйлерово

поле объемной концентрации примеси, Ом - коэффициент молекулярной

компонента среднего значения случайного поля скорости морской среды, 8ц - символ Кронекера, а по повторяющимся индексам предполагается суммирование.

Показано, что в общем случае поставленная задача, не имея точного аналитического решения, допускает его численное нахождение. Однако ценность подобных численных решений проблематична в связи с трудностями

(4)

диффузии примеси, - тензор турбулентной диффузии, Ук{\,{) - к-!

•я

оценки точности и достоверности конечного результата (мешают, в частности, наличие производных от экспериментально измеренных функций, отсутствие обоснованного выбора пространственно-временной ячейки для численных расчетов и т.д.). В качестве выхода из создавшейся ситуации предлагается построение приближенных аналитических решений (или, как минимум, асимптотик решения задачи по тем или иным параметрам), которые могут являться реперными для обоснования численного моделирования.

Для построения базовых имитационных моделей перераспределения оптически активных примесей обсуждается возможность использования двух апробированных на практике приближенных методов. Первый из них - метод плавных возмущений, успешно используемый в задачах описания взаимодействия внутренних и поверхностных океанских волн, распространения световых полей в случайно-неоднородных средах и т.д. Суть метода состоит в предположении о малости градиентов функций, входящих в задачу, в исследуемых пространственно--временных масштабах вне зоны источников. При этом речь идет о линеаризации по этим малым параметрам как, собственно уравнений, так и граничных условий.

Второй подход - приближение «локальной замороженности» как поля скорости, так и концентрации примеси, область применимости которого относительно полно исследована.

В рамках этих приближений исходная задача принимает достаточно ясный вид. В конце раздела приведены результаты построения функций Грина («размытие» мгновенного точечного выброса конечной массы) для различных гидродинамических ситуаций (см., например, рис.2 и рис.3).

<"<!>> <сп/»«с) СОНСЕНТГМТЮН

Рис.2. Пример построения функции Грина для точечного приповерхностного источника (глубина расположения источника 2„ = 20 м).

На рис.2 слева вверху показан вертикальный профиль модуля вектора скорости течения. Ниже выводятся исходные параметры: Ах = Кх = Ку = (Бт+Охх) = (Ом+Оуу); Кг = прошедшее после выброса время Т = Г -

¡о ; общая масса выброшенного вещества М; координаты источника Х0,У0,Ъ0\

параметр Р характеризует «неконсервативность» примеси. В центре вверху в виде карты псевдоцветов выводятся значения концентрации примеси <с(х,г)> (вертикальное сечение) в мг/м3 (шкала псевдоцветов-концентраций показана справа), внизу в виде карты псевдоцветов выводятся значения концентрации примеси (горизонтальное сечение на горизонте

Таким образом, в первом разделе диссертационной работы очерчен круг рассматриваемых гидрооптических экспериментов и используемых оптических устройств на основе анализа свойств их аппаратных функций.

Обоснованы принципы формирования и выбора оптимальной структуры базы данных по оптическому мониторингу океана, направленному на выявление и исследование пространственно-временных аномалий океанологических полей природного и антропогенного происхождения.

Приведен анализ процессов образования, эволюции и вырождения гидрооптических аномалий на основе приближенных решений уравнений полуэмпирической теории турбулентной диффузии с использованием априорной информации о гидрофизическом состоянии морской среды.

Рис.3. Пример построения функции Грина для точечного придонного источника (глубина расположения источника /о = 100 м).

Из трех рассмотренных в первом разделе диссертации объектов гидрооптических исследований (гравитационные внутренние волны, поверхностное волнение и мелкомасштабная турбулентность) главенствующую роль играют внутренние волны, так как именно они являются наиболее вероятным источником турбулентности и микроструктуры гидрофизических полей в толще океана и во многом определяют процессы формирования и пространственно-временную структуру аномалий морской поверхности.

Во втором разделе диссертационной работы предложен и подробно исследован новый механизм передачи энергии по спектру внутренних волн -рассеяние внутренних волн на неоднородности поля плотности.

Отмечается, что на момент начала исследований по разработке механизма трудности в проведении детальных и представительных измерений распределения энергии внутренних волн между различными модами в различных гидрологических ситуациях сдерживали до некоторой степени развитие правильно аргументированной теории. В частности, по ряду причин считалось, что при достаточно резко выраженном термоклине доминирует низшая мода, поведение которой наиболее подробно и исследовалось. Однако в развитии спектра внутренних волн важную роль играют более высокие моды, характеризующиеся большими значениями поперечного градиента поля скорости, увеличением возможностей локальной неустойчивости и вырождения в турбулентность.

Модовая структура поля внутренних волн формируется в зависимости от изменчивости целого ряда параметров. В частности, рассматривались задачи распространения внутренних волн при наличии горизонтальных неоднород-ностей поля плотности, сдвиговых течений, вертикальной плотностной микроструктуры.

Оказывается, что к существенно новым результатам приводит рассмотрение локализованных неоднородностей поля плотности. При постановке задачи рассматриваются относительно короткопериодные внутренние волны, имеющие характерные периоды порядка часа и длины волн порядка километра.

Предполагается, что в среде, характеризуемой распределением плотности р0 (г) (частота Вяйсяля-Брента N1 {г) =—— , ^ - ускорение сиРо &

лы тяжести и введена декартова система координат г = {х, у, г}, ось 02, направлена вертикально вверх), распространяется фоновая внутренняя с известным дисперсионным соотношением (О = 0)(кф ). Пусть в среде существует неоднородность поля плотности Р] (г), Г £ /). Область й характеризует размеры и форму плотностной неоднородности. Описание рассеяния фо-

новой внутренней волны на такой неоднородности осуществляется путем сохранения в линейных уравнениях внутренних волн нелинейных членов, учитывающих взаимодействие с плотностной неоднородностью (г). Например, исходное уравнение для вертикальной составляющей поля скорости \у(г,/) , описывающее рассеяние фоновой внутренней волны с полем скорости 11ф(г,/) имеет вид:

|^Дн-+^02(2)Л1м; = -ЛГ02(2)Дх(и-в), (5)

от

I \ ' / \ 8 где и^г, ?) - искомое поле скорости, в(г)=---Т7~\ характеризует

Ро Щ{2)

«степень перемешанности» поля плотности, Д, Д ^ - полный и горизонтальный операторы Лапласа соответственно.

Остановимся теперь на задании начальных условий. Строго говоря, ос-редненные уравнения гидродинамики при начальной стратификации плотности, зависящей от горизонтальных координат, могут быть удовлетворены лишь при наличии стационарных течений. В рамках предложенного механизма ими пренебрегается. Основанием к этому могут служить результаты исследований коллапса зон интрузии, доказывающие существование продолжительного периода на завершающем этапе развития неоднородности плотности (заключительная стадия коллапса зоны интрузии), когда внешние течения пренебрежимо малы, а саму неоднородность можно считать покоящейся и не изменяющейся во времени. В этом случае решение уравнения (5) может быть получено с помощью функции Грина путем сведения этого уравнения к интегральному уравнению Фредгольма второго рода, где в качестве свободного члена выступает вертикальная составляющая поля скорости фоновой внутренней волны

- )<1ф1 (2')с(г- г',; - <Мч(г'/)-№№.

где Г ё И, С7(г,*) - функция Грина оператора внутренних волн.

Второе слагаемое в правой части (6) представляет собой собственно рассеянное поле. Известно, что решение интегрального уравнения Фредгольма второго рода может быть построено методом последовательных приближений. Считая |/3(г)|«1 , 01раничимся при решении этого интегрального

уравнения первым приближением, описывающим однократно рассеянное поле. Оно порождено непосредственно взаимодействием первичного поля 11ф(г,/) с плотностной неоднородностью

^Б(г,/)=>Гф(г,/)-

-)dt'\N20 (z')G(r-rV-(пф(r'A р(ф'. (?) о

По аналогии с оптикой решение (7) называется приближением однократного рассеяния или борновским приближением.

В настоящем разделе диссертационной работы анализируются свойства рассеянного поля в борновском приближении для различных моделей океана (безграничный океан с No = const, трехслойная модель океана, учет формы свободной поверхности и дна и т.д.).

Существенно, что независимо от типа модели океана и состава фоновых внутренних волн в результате рассеяния происходит насыщение спектра падающих внутренних волн высокими пространственно-временными частотами. При этом вследствие интерференции различных мод поле течений рассеянной внутренней волны концентрируется в узких зонах и характеризуется значительными по сравнению с исходными градиентами скорости. Характерная структура поля течений рассеянной на неоднородности поля плотности внутренней волны приведена на рис. 4 (модель океана конечной глубины Не No = const в приближении «твердой крышки» на поверхности океана и ровного дна).

Рис.4. Характерная структура поля течений рассеянной на неоднородности

плотности внутренней волны. Н - нижняя граница термоклина, ¿гор и ¿верт - соответственно, горизонтальный и вертикальный масштаб неоднородности поля плотности (^р ~ 0,ЗН; ¿всрт ~ 0,05Н).

В заключительной главе второго раздела (глава 4 диссертации) приводится теоретическое обоснование методики проведения комплексных экспериментов по дистанционному многоспектральному зондированию морской толщи и сопутствующим контактным измерениям в нескольких реперных точках, позволяющей восстанавливать пространственно-временные характеристики перераспределения концентрации оптически активных примесей в поле фоновых и рассеянных внутренних волн с разрешением, определяемым параметрами используемой измерительной аппаратуры.

Обсуждаемая методика решения подобных прямых и обратных задач оптического зондирования строится на основе изложенных выше гидрофизических моделей и результатов моделирования изменчивости оптических трасс зондирования, осуществленного при следующих предположениях:

- изменчивость оптических свойств морской среды обусловлена наличием в чистой морской воде конечного набора примесей в виде взвесей и растворенных веществ;

- при решении используется двухпотоковое приближение теории переноса излучения;

- оптические характеристики морской воды (показатель рассеяния, коэффициент ослабления и т.д.) являются линейными функциями концентраций примесей;

- вертикальное распределение оптических свойств морской воды аппроксимируется кусочно-линейной функцией глубины (в частности, линейной или кусочно-постоянной);

- факторы, искажающие результаты многоспектрального фотометриро-вания (состояние атмосферы, морской поверхности, аппаратные функции и т. п.), неизменны в процессе проведения измерений в исследуемом районе;

- ширины используемых оптических спектральных диапазонов достаточно малы;

- каждый из оптических параметров морской воды может быть представлен в следующем виде:

рп М=рп о (я)+ (Л)ск (г), (6)

к=1

где Р„(Л,г) - п-ый оптический параметр на длине волны Я и глубине г; Р„о(Л-л) - соответствующий параметр чистой морской воды; Сд(г) - концентрация кой примеси на глубине г; Рпк(^-) - вклад к-й примеси в значение и-ого параметра при ее единичной концентрации; К - общее число примесей, учитываемых в модели;

- вертикальные распределения концентраций оптически активных примесей аппроксимируются следующим образом:

ск(г)=ти(2-гм)+7и, 2в[г^], (?)

где / = 1, М+1, 2о = О, 2.М+1 < °° ; М+1 — число слоев в рассматриваемой модели; - глубина залегания нижней границы /-го слоя; Уи - концентрация к- й примеси на горизонте X = Ъи] ; Ти - градиент концентрации к-й примеси в г-м слое;

- измерения (например, коэффициента диффузного отражения ЩХ) или индекса цвета 1=Е(Л/УЩЛ2)) осуществляются в Ь спектральных диапазонах, и являются исходными для построения системы уравнений для нахождения параметров Ты, У и, 2* (Ь > 2К(М+1)+М).

Модель вертикального распределения концентраций оптически активных примесей (7) и модельная схема эксперимента по многоспектральному оптическому зондированию показаны на рис.5.

1 - световое излучение, испытавшее

Рис.5. Модель вертикального распределения концентраций оптически активных примесей.

На рис.6 представлен пример результатов численного моделирования изменчивости коэффициента диффузного отражения ЩХ = 443 ппг) и индекса цвета 1=Щ44Ъ)/11(550) при возмущении верхней границы фотического слоя (^5 м), К0 и /о - исходные значения коэффициента диффузного отражения и

индекса цвета, а на рис.7 - пример восстановления флуктуации верхней границы фотического слоя по значениям 443 пт) с учетом и без учета шумов, обусловленных вкладом в сигнал оптического приемника излучения рассеянного рассеянного в атмосфере и отраженного от морской поверхности.

На рис.7: 71а - значения г/ восстановленные по модельным невозмущенным значениям /?; Z1Ъ - значения ц восстановленные по значениям /?, рассчитанным с учетом шумов обусловленных влиянием атмосферы и морской поверхности; Zlc- значения г/ восстановленные по скорректированным значениям Я.

В заключение главы 4 рассмотрен иной способ регуляризации решений обратных задач гидрооптики без использования дополнительных контактных измерений. Речь идет об использовании теоретических моделей и априорной информации о природе формирования исследуемой аномалии при интерпретации результатов многоспектрального фотометрирования толщи океана.

В качестве примера приведены результаты анализа экспериментального материала, полученного в ходе натурных испытаний 1990 года на морском полигоне ГОИ (Чёрное море). Экспериментальными данными служили сигналы, полученные с помощью многоспектрального фотометра, установленного на самолете АН-12 и регистрирующего восходящие световые потоки диффузно отраженные приповерхностным слоем моря в 4-х спектральных диапазонах: 443,480, 550 и 570 нм.

Цель экспериментов состояла в обнаружении, идентификации и контроле эволюции нестационарных аномалий гидрофизических характеристик толщи океана. Например, обрушения внутренних волн и последующего процесса эволюции и вырождения образовавшихся при этом турбулентных пятен (так называемых зон интрузии). Эксперимент проводился в контролируемых условиях, когда с борта специализированного НИС «Гидрооптик» осуществлялись все необходимые гидрофизические и гидрооптические измерения пространственно-временной изменчивости параметров полигона до и после возникновения аномалии.

Базовой моделью для разработки алгоритмов обработки сигналов служила модель переноса ОАП нестационарными течениями (раздел II, глава 3), вызванными рассеянием внутренних волн на исследуемой зоне интрузии. При этом в данном случае речь шла в основном об определении пространственной структуры вновь образованных неоднородностей и их вырождении. Поэтому упор в теоретических расчетах и собственно обработке сигналов делался на различии степени стационарности и неоднородности в фоновых и возмущённых зонах. Примеры исходных сигналов и результатов их обработки приведены на рис. 8-9. Эффективность использования моделей для разработки алгоритмов сепарации сигналов и идентификации аномалий в толще океана в реальном масштабе времени превзошла все ожидания. Даже приведенный пример показывает, что созданный на основе физико-математической модели аномалии алгоритм, хотя и не позволяет полностью подавить помехи от мощных стационарных гидрооптических аномалий (таких, например, как присутствующая на полигоне граница раздела прибрежных и морских вод), тем не менее радикально увеличивает возможность обнаружения полезного сигнала и позволяет выявить его характерную структуру в возмущённых зонах.

Таким образом, во втором-разделе диссертации подробно исследован процесс рассеяния внутренних волн на локализованных неоднородностях поля плотности как один из механизмов формирования неоднородных и нестационарных оптических трасс.

Приведены примеры построения трехмерных динамических сцен для различных моделей океана.

Обоснована методика постановки и проведения комплексных гидрооптических исследований и осуществлено восстановление параметров неодно-родностей гидрооптических характеристик толщи океана в рамках аналитических и численных имитационных экспериментов.

Основное содержание третьего раздела диссертационной работы составляют вопросы оптимизации параметров гидрооптической аппаратуры для решения задач восстановления статистических характеристик флуктуации случайного поля диэлектрической проницаемости (показателя преломления) толщи океана, вызванных турбулентным перемешиванием стратифицированной по плотности морской среды, наличием взвеси и гидроакустических (звуковых) волн.

В предварительных замечаниях к разделу приводится классификация методов и средств осуществления оптического мониторинга океана с различных пространственных уровней (космические платформы, аэроносители, НИС, подводные аппараты и т.п.).

На примере оценки влияния ветрового волнения на пространственное разрешение авиационного лидара при батиметрировании морской среды обоснована необходимость постановки и проведения комплексных (многоуровневых) гидрооптических экспериментов. Показано, что синхронное многоуровневое оптическое зондирование океана обеспечивает не только получение наиболее полной и достоверной измерительной информации о морской среде, но и возможность осуществления калибровки в реальном масштабе времени оптических систем, размещенных на аэрокосмических носителях (в том числе путем оценки для конкретных типов вод и гидрометеоусловий параметров, необходимых для решения обратных задач дистанционного оптического зондирования).

В пятой главе информационные возможности теневых гидрооптических приборов обсуждаются в рамках борновского приближения задачи рассеяния света на флуктуациях диэлектрической проницаемости морской среды обусловленных наличием турбулентности, взвеси и акустических колебаний. Рассматриваются условия применимости линейных приближений в расчётах сигналов гидрооптических приборов, границы применимости гипотезы замо-роженности гидрооптических измерений с учетом свойств аппаратных функций используемых оптических устройств. Приводятся примеры использования полученных соотношений при интерпретации данных гидрооптических измерений горизонтальной структуры мелкомасштабной турбулентности.

Как и в главе 4 эксперименты проводились в контролируемых условиях Примеры записей сигналов в фоновых и аномальных зонах до и после обработки приведены на рис 10 и 11 В основу применяемых алгоритмов обработки положены модель рассеяния внутренних волн на зоне интрузии и механизм формирования сигнала оптического индикатора в приближении «за-мороженности» флуктуации поля показателя преломления

Для анализа возможности восстановления статистических характеристик случайных гидрофизических полей рассматриваются базовые гидрооптические приборы, общая схема которых представлена на рис.12.

л.

— -

1 4

Рис. 12.

Частично-когерентный монохроматический световой пучок £У0(с) от

осветителя 1 проходит слой анализируемой среды толщиной Ь (ось 2 декартовых координат), расположенной между плоскостями 2 и 3, и попадает на вход оптической системы 4 (плоскость {Х,У}). Оптическая система преобразует световое поле

и(с,1)= С/о(с)ехр{я(с,0+ /5(с,/)},

где случайные фазаи уровень амплитуды ^(с, описывают взаимодействие светового поля с исследуемой средой (т.е. несут информацию о ее параметрах), в сигнал прибора /(?) в соответствии с формулой (2).

Оказывается, что возможность приведения выражений для среднего значения и корреляционной функции сигнала /(?) к виду, удобному для постановки и решения соответствующих обратных задач (например, линейных по пространственным спектрам флуктуации фазы и УРовня амплитуды

Фх(г}) регистрируемого светового поля) существенным образом зависит от

свойств симметрии обобщенной аппаратной функции используемого оптического устройства

р(с„с2)=Л(с1,с2Х/0(с1)=у(с1,с2)+^(с1,с2), г(с1,с2)=у(с2,с1), ^(с1,с2)=-^(с2,с1)-

Именно с этих позиций в диссертации осуществляется классификация оптических приборов (фазовые, амплитудные, смешанные) и анализируются информационные возможности оптических устройств различных типов.

Наиболее перспективными с точки зрения потребительской практики и к настоящему времени достаточно успешно освоенными в натурных условиях являются теневые приборы (рис. 13).

Рис. 13

Здесь исследуемое световое поле попадает на вход теневого прибора (плоскость 1), которая расположена на расстоянии от собирающей линзы 5 с фокусным расстоянием/; позади нее на расстоянии ¿2 в плоскости 6 (теневой плоскости) расположена теневая диафрагма. Прошедший теневую диафрагму свет собирается линзой 7 на фотоприемник 8 через его апертуру.

Можно показать, что при с/; = 0, ¿/г =/, с точностью до несущественных для расчета функции •/?(с1,с2) фазовых множителей, передаточная функция теневых приборов имеет вид

Дс,з) = (Я/Г1Р(с)ехр|-^-.,

где функция зрачка Р(с) = 1 внутри апертуры линзы и Р(с) = 0 - вне.

Таким образом, тип измерительного оптического устройства определяется свойствами симметрии теневой диафрагмы и зондирующего светового пучка.

Для дальнейшего анализа прямой задачи оптического зондирования (построения модели оптической трассы) необходима априорная информация о среде. В общем случае случайное поле диэлектрической проницаемости морской среды в рабочем объеме оптического прибора имеет вид:

£(г,*)=£0 + £т(г,*)+£зв(г»0+

Здесь £0" диэлектрическая проницаемость «невозмущенной» среды; £т(г,^)

- флюктуирующая часть непрерывно-неоднородного случайного поля диэлектрической проницаемости, обусловленная флюктуациями плотности из-за турбулентных флюктуаций температуры и солености; £зв(г,?) - флюктуирующая часть диэлектрической проницаемости, вызванная изменениями плотности жидкости из-за колебаний давления (звуковые волны). Последний член (8) описывает флюктуации е(г,(), обусловленные наличием морской взвеси. При этом морская взвесь представлена в качестве «газа примеси», составленного из N частиц, помещенных в объем Ш ~ М , М - внешний масштаб задачи, £ - ,Гу(/) - диэлектрическая проницаемость и радиус-вектор

_/-й частицы, функция x¥j (г — гу (/),/) характеризует форму и ориентациюу'-й частицы (равна нулю вне и единице внутри частицы). В связи с недостатком данных о функции ¥у для морской взвеси мы ограничимся моделью сферических частиц

где О/ - радиус _/'-й частицы,

к ' [О, х < 0.

В общем случае входящие в формулу (8) случайные функции и величины сложным образом статистически взаимосвязаны. Однако для проведения оценок и обоснования принципов формирования и изменчивости регистрируемых световых полей достаточно использовать простейшую модель («нулевое» приближение): флюктуации £т(г,г), £зв(г,?) и йу,Густатистически независимы.

Интерпретация результатов оптических измерений в рамках рассматриваемого класса приборов существенно упрощается, если при постановке и решении соответствующей обратной задачи распространение светового поля в среде можно описывать посредством простых аналитических выражений.

В работе получены достаточные условия применимости (в пространстве непрерывных функций) борновского приближения задачи рассеяния света системой дискретных рассеивателей, взвешенных в непрерывно-

неоднородной случайной среде. Оказалось, что при достаточно малых концентрациях дискретных рассеивателей использование приближения однократного рассеяния правомочно даже в случае, когда применение борновско-го приближения для описания рассеяния на каждой из частиц ансамбля несправедливо.

Тем не менее, полученные условия применимости борновского приближения излишне жестко ограничивают длину трассы Ь зондирующего излучения. Поэтому с целью получения приемлемых соотношений для постановки и решения соответствующих обратных задач необходимо осуществлять упрощение (линеаризацию) выражений, связывающих статистические характеристики регистрируемого светового поля и диэлектрической проницаемости анализируемой среды, на основе более общего метода решения задачи рассеяния адекватного реальным морским условиям с учетом свойств аппаратных функций.

В рамках данной диссертационной работы удалось сформулировать и исследовать новый метод решения задачи рассеяния света системой «взвесь-турбулентность», Речь идет о новом способе построения асимптотических решений уравнений Максвелла с граничными условиями, соответствующими рассеянию электромагнитных волн на объемных неоднородностях диэлектрической проницаемости. При этом даже первый асимптотический член разложения является новым решением задачи рассеяния света, которое в соответствии со своей физической природой названо модифицированным приближением аномальной дифракции (МПАД).

Изложим кратко суть метода на примере решения уравнения Гельмголь-

ца

ДИ(г)+А:2«(Г)=-&2£1(Г)И(Г) , (9)

где скалярная функция к(г,/) - одна из компонент медленно меняющейся по сравнению с частотой светового поля компонентой амплитуды вектора

напряженности электрического поля, £1(г,^)= [е(г,/)— - флуктуирующая часть диэлектрической проницаемости (8), к2 = ^о = > к0 - волновое число в вакууме, а угло-

вые скобки обозначают усреднение по ансамблю реализаций случайной среды. Для безграничной среды с соответствующими условиями на бесконечности решение уравнения (9) эквивалентно решению системы уравнений

и(г,*)=и0(г)-£2/е(гУ>(г^Мг'>'}Л-', (10)

у(г,*)=ехр[<р(г,*)], (П)

+ + Аг2£г1(г,^)= 0 , (12)

где

, л 1 ехр(г£|г-г1)

Сг(г, Г ) =---:-—- - функция Грина уравнения Гельмгольца.

Ак |Г - г |

Построение новых аппроксимаций осуществляется путем приближенного решения уравнения (11) и «правильного» распространения полученного поля оператором (10). Например, в рамках метода плавных возмуще-

ний первое приближение имеет вид фазы Рытова

ф1)=-кЦ0{гУ)^\£1{г^г', (13)

ио\г)

откуда получаем первое приближение МПАД

"мпадМ = ИоСО-^/^^г'Хг'^КИехр^р^Ок'. (14)

которое является обобщением модифицированного борновского приближения, метода Хюлста (аномальной дифракции) и т.д.

На рис. 14-15, в качестве примера, приведены результаты сравнения интенсивности рассеяния света на угол И сферической частицей радиуса

а (Ра = ^ и относительным показателем преломления т = 1.15+

/0.1, вычисленных по точным формулам Ми (5//), в борновском приближении (Яив) и в МПАД (^/./лО- Таким образом, за счет учета объемного пространственного расположения осцилляторов и амплитудно-фазового искажения возбуждающих колебаний исходного светового поля достигнуто значительное расширение области применимости приближенного решения (особенно с учетом поглощения).

Весь последующий анализ работы рассматриваемого класса оптических устройств, оптимизации их параметров осуществляется в рамках данного приближения, что позволило получить ряд новых результатов, детально рассмотренных в настоящем разделе:

- обоснован выбор параметров регистрирующего оптического устройства для расширения пределов применимости линеаризованных по пространственному спектру оптических неоднородностей среднего значения и корреляционной функции сигнала прибора;

- выведены условия применимости лучевого приближения, используемого экспериментаторами для инженерных оценок при анализе работы теневых приборов;

- оценены вклады турбулентности и взвеси в сигнал используемого оптического прибора в зависимости от его параметров;

- доказана возможность определения характеристик турбулентных флуктуации диэлектрической проницаемости морской среды оптическими методами при наличии в ней взвешенных частиц;

- определены условия применимости гипотезы «замороженности» в оптических измерениях с учетом свойств аппаратных функций используемых устройств;

- оценено соотношение вкладов и доказана возможность раздельного определения статистических характеристик флуктуации диэлектрической проницаемости морской среды, вызванных турбулентностью и акустическими волнами на основе оптимизации аппаратных функций используемых гидрооптических устройств.

Таким образом, в третьем разделе диссертации дан детальный анализ работы базовых гидрооптических приборов, предназначенных для регистрации и измерения статистических характеристик случайных световых полей, прошедших слой исследуемой среды, для получения информации о ее параметрах.

Исследованы требования к параметрам гидрооптических датчиков, объему и качеству априорной информации, при выполнении которых соотношения между статистическими характеристиками сигнала оптического прибора и анализируемой среды пригодны для постановки и решения соответствующих обратных задач.

В рамках модели случайного поля диэлектрической проницаемости морской среды (система дискретных рассеивателей, взвешенных в непрерывно-неоднородной случайной среде) построено новое решение задачи распространения светового поля, с областью применимости адекватной реальным морским условиям и рассматриваемому классу экспериментов.

Четвертый раздел диссертации посвящен рассмотрению различных частных аспектов практического использования полученных результатов для решения актуальных фундаментальных и прикладных задач гидрооптики в интересах народного хозяйства.

Одна из фундаментальных проблем оптики природных сред - метрологическое обеспечение оптических методов их зондирования. В рамках настоящей работы удалось обосновать метод измерения аппаратных функций оптических устройств, предназначенных для исследования флуктуации диэлектрической проницаемости (показателя преломления) морской среды, обусловленных турбулентными и акустическими волнами. Суть метода экспериментального определения аппаратных функций таких оптических приборов состоит в выборе в качестве эталонной среды мелкодисперсной взвеси, пространственный спектр флуктуации показателя преломления которой

Ф(кг) близок к «белому шуму» в достаточно широком диапазоне частот. Например для мелкодисперсной взвеси, состоящей из частиц размера а, концентрации п и дисперсии флуктуации диэлектрической проницаемости <Г£

пагеа6

Обсужденный метод особенно важен, поскольку к настоящему времени уже существуют подходы к корректной замене коллоидных растворов твердотельными носителями, что делает предложенный метод аттестации и калибровки оптических устройств еще более технологичными.

Важным элементом исследований с точки зрения практического использования явились разработанная методика и проведенные инженерные расчеты диаграмм направленности оптико-электронных приемников акустических колебаний в морской среде на основе теневого метода. Так для двухканаль-ного теневого прибора с ножом Фуко (оптические оси и кромки «ножей» взаимно перпендикулярны) характеристика направленности имеет вид:

Учитывая хорошие перспективы создания оптико-электронных приемников звука для антенных систем гидроакустических средств, в ходе исследований была разработана и реализована методика бассейновых испытаний оптико-

акустического приемника с целью проверки основных теоретических положений. Предварительные испытания оптического приемника на измерительном стенде в условиях заглушённого гидроакустического бассейна подтвердили основные принципы и направления необходимых исследований и разработок по созданию оптических приемников звука (см., например, рис. 18).

Рис.18. Теоретическая и экспериментальная характеристика направленности электронно-оптического приемника на частоте 27 кГц.

В заключительной части раздела обсуждаются возможности гидрЛопти-ческих методов по оценке и прогнозу развития морской экологической обстановки. Главной задачей при оценке экологической обстановки является нормирование качества воды и экологической нагрузки на водоем как по содержанию приоритетных загрязнителей, так и по результатам их интегрального воздействия на экосистему в целом. Поэтому организация эффективного комплексного экологического мониторинга природных вод с использованием информационно-оптических технологий включает выбор:

- объектов наблюдения (источников антропогенного загрязнения, факторов антропогенного воздействия, экологического состояния природных экосистем);

- уровней наблюдения (глобального, государственного, регионального, локального);

- критериев оценки экологического состояния объекта наблюдения (санитарных, экосистемных и т.д.);

- контролируемых оптических показателей состояния среды (прозрачности, облученности, яркости и т.д.);

- методов исследования (прямых, косвенных);

- видов используемой оптической аппаратуры (дистанционной, контактной, аналитической);

- режимов измерения (натурных, лабораторных);

- носителей оптической аппаратуры (аэрокосмические платформы, НИС, буи и т.д.);

- методов математического моделирования природных и антропогенных процессов в водной среде и способов обработки и представления оптической информации.

Именно с этих позиций в работе показано, что гидрооптические методы позволяют резко повысить эффективность экологического контроля состояния природных водных экосистем, обеспечивая труднодостижимые другими способами оперативность и репрезентативность получаемой экологической информации.

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы:

3. Впервые сформулированы и теоретически обоснованы достаточные условия применимости приближения однократного рассеяния света (борновского приближения) средой со случайно-неоднородными флуктуациями диэлектрической проницаемости, в частности, для ансамбля «неборновских» частиц.

На основании полученных результатов сделан вывод о том, что диссертация представляет собой законченное исследование по актуальным вопросам использования информационно-оптических технологий зондирования океана и является решением крупной научной проблемы, имеющей важное значение для народного хозяйства - разработки теоретического обеспечения оптических методов изучения океана.

Автор выражает искреннюю благодарность всем сотрудникам ГОИ им. СИ. Вавилова, коллегам из других организаций, оказавшим содействие и помощь при выполнении диссертационной работы.

Публикации по теме работы.

Основные результаты диссертации отражены в следующих научных публикациях:

1. Копилевич Ю.И., Тибилов А.С., Яковлев В.А. Определение спектра локально изотропной турбулентности из оптических измерений // Оптика и спектроскопия. - 1978. - Т.44, вып. 2. - С. 366 - 369.

2. Кузнецов В.И., Тибилов А.С., Яковлев В.А. Использование тепловых меток при измерении оптическими средствами характеристик мелкомасштабной турбулентности // В кн.: «Оптические методы изучения океанов и внутренних водоемов». - Новосибирск: Наука, 1979. - С. 205 - 212.

3. Тибилов А.С., Яковлев В.А. Восстановление статистических характеристик случайного светового поля в условиях многократного рассеяния. // Оптика и спектроскопия. - 1981. - Т.51, вып. 1. - С. 154 - 159.

4. Копилевич Ю.И., Тибилов А.С., Яковлев В.А. Линейные приближения в расчетах статистических характеристик сигналов оптических измерителей турбулентности // Оптика и спектроскопия. - 1981. -Т.51, вып. 5. - С. 915 - 923.

5. Яковлев В.А. Теоретические вопросы восстановления статистических характеристик случайных гидрофизических полей из оптических измерений // Автореферат кандидатской диссертации. - 1982. Л.: ГОИ им. СИ. Вавилова.

6. Кузнецов В.И., Тибилов А.С., Яковлев В.А. Определение аппаратных функций оптических приборов // В кн.: «Оптика моря» / Под ред. Шифрина К.С. - М.: Наука, 1983. - С. 63 - 71.

7. Тибилов А.С, Яковлев В.А. Метод решения задачи рассеяния света системой «взвесь-турбулентность» // В кн. «Оптика океана и атмосферы». -Баку. Изд. «Элм», 1983. - С .279 - 284.

8. Зурабян А.З., Тибилов А.С., Яковлев В.А. Определение статистических характеристик поверхности методом оптической локации. // Оптика и спектроскопия. - 1984, Т.57, вып. 6. - С 1066 - 1069.

9. Буданов С П., Тибилов А. С, Яковлев В. А. Борновское приближение решения задачи рассеяния внутренних волн. // Журнал прикладной механики и технической физики. - 1984, №2. - С. 88 - 94.

10. Буданов С. П., Григорьев П. Л., Яковлев В. А. Об одном представлении фундаментального решения уравнения внутренних волн // Изв. АН СССР.ФАО.- 1985,№5.-С.553-555.

11. Григорьев П.Л., Тибилов АС., Яковлев В. А. Приближение однократного рассеяния внутренних волн на неоднородности поля плотности // Изв. АН СССР. ФАО. - 1985. - Т.21, №3. - С.321-324.

12. Яковлев В .А. О пространственном спектре случайного поля диэлектрической проницаемости морской среды // Изв. АН СССР. ФАО. - 1985. -Т.21, №5.- С. 669-671.

13. Григорьев П.Л., Тибилов А.С., Яковлев В.А. Рассеяние внутренних волн на слабонеоднородном возмущении поля плотности с учетом формы свободной поверхности и дна // Изв. АН СССР. ФАО. - 1986. - Т.22, №9. -С.948 - 952.

14. Алешин И.В., Софийский А.В., Тибилов АС., Яковлев ВА Рассеяние света свободной поверхностью жидкости в области ее сильного собственного поглощения // Опхика и спектроскопия. - 1986. - Т.60, вып. 2. - С. 219 - 222.

15. Григорьев П.Л., Яковлев В.А. К решению задачи Коши уравнения внутренних волн в среде с жесткими границами // Журнал технической физики. - 1986. - Т.56, вып. 11. - С. 2087 - 2090.

16. Буданов С. П., Тибилов А. С, Яковлев В. А. Задача Коши рассеяния внутренних волн на неоднородностях поля плотности // Журнал прикладной механики и технической физики. - 1987, №2. - С. 89 - 93.

17. Григорьев П.Л., Тибилов АС., Яковлев В.А. Задача рассеяния внутренних волн на слабонеоднородном возмущении поля плотности в трехслойной модели океана // Изв. АН СССР. ФАО. - 1987. - Т.23, №11. - С.1193 - 1197.

18. Качурин В.К., Яковлев ВА Борновское приближение в задаче рассеяния света ансамблем жестких частиц // Оптика и спектроскопия. - 1987. -Т. 62,вып.5.- С. 1170-1172.

19. Качурин В.К., Яковлев В.А. О возможности определения характеристик турбулентных флуктуации диэлектрической проницаемости среды оптическими методами при наличии в ней взвеси // Оптика и спектроскопия. -1988. - Т. 65, вып.2. - С. 388 - 392.

20. Зурабян А.З., Качурин В.К., Тибилов А.С., Яковлев ВА К теории определения пространственных характеристик статистически неровных поверхностей из оптических измерений // Оптика и спектроскопия. - 1988. -Т.65,вып.1.- С. 117-121.

21. Журенков А.Г., Яковлев В.А. О решении задачи рассеяния света частицами морской взвеси в приближении аномальной дифракции // Изв. АН СССР. ФАО.- 1990.- Т. 26,№8.- С. 891-894.

22. Егоров Е.В., Тибилов А.С., Яковлев В.А. Рассеяние внутренних волн в пикноклине с локальными параметрами стратификации // Изв. АН СССР. ФАО. - 1990. - Т.24, №4. - С.403 -411.

23. Alekseev N.V., Yakovlev V.A., Kopilevich Yu. I., Kurasov B.V. Diagnostics of sea-water refractive turbulence // SPIE Proceedings. - 1994. - Vol. 2208. Warsaw, Poland. - P. 35 - 43.

24. Zhurenkov A.G., Yakovlev V.A. Problem of ocean hydrophysical parameters valuation from multispectral optical sensing data // SPIE Proceedings. - 1994. - Vol. 2258. Bergen, Norway. P. 812 - 814.

25. Алешин И.В., Семенов Ю.Н., Яковлев В.А. Проблемы защиты океана от антропогенного загрязнения // Мониторинг и безопасность жизнедеятельности. - 1995. - №3. - С. 8 - 10.

26. Алешин И.В., Цветков Е.А., Яковлев В.А. Оптические методы в экологическом мониторинге природных вод // Оптический журнал. - 1997. -Т.64,№3.- С. 82-86.

27. Алешин И.В., Журенков А.Г., Зурабян А.З., Яковлев В.А. Расчет характеристик морской среды по результатам оптических измерений // Оптический журнал. - 1997. - Т.64, №8. - С. 82 - 86.

28. Журенков А.Г., Зурабян А.З., Тибилов А.С., Яковлев В.А. Корабельный оптический индикатор нефтяных загрязнений водной поверхности // Оптический журнал. - 1997. - Т.64, №8. - С. 87 - 89.

29. Журенков А.Г., Зурабян А.З., Качурин В.К., Яковлев В.А. Влияние ветрового волнения на пространственное разрешение авиационного лидара при батиметрировании морской среды//Оптический журнал. - 1997.- Т.64, №8. - С. 95 - 96.

30. Белоусов Ю.И., Борткевич А.В., Журенков А.Г., Зурабян А.З., Крюков С.Н., Хохлов В.Н., Яковлев В.А. Проблемы теоретического обеспечения исследований океана и атмосферы оптическими методами // Оптический журнал. - 1998. - Т.65, №12. - С. 182 - 186.

31. Алешин И.В., Журенков А.Г., Зурабян А.З., Яковлев В.А. Использование оптических методов при решении обратных задач экологического мониторинга природных вод // Оптический журнал. - 1998. - Т.65, №5. - С.34 - 39.

32. Алешин И.В., Вицинский С.А., Журенков А.Г., Ловчий И.Л., Матвеев В.Ю., Яковлев В.А. Теоретические проблемы исследований природных и антропогенных процессов в океане оптическими методами // Оптический журнал. - 1999. - Т. 66, №11. - С. 71 - 77.

33. Алешин И.В., Журенков А.Г., Вицинский С.А., Матвеев В.Ю., Яковлев В.А. Модель оптической трассы многоспектрального зондирования морской среды // Оптика атмосферы и океана. - 2000. - Т. 13, №5. - С. 543 - 546.

34. Алешин И.В., Журенков А.Г., Вицинский С.А., Матвеев В.Ю., Яковлев В.А. Восстановление интегральных экологических характеристик морской среды по результатам ее многоспектрального оптического зондирования // Оптика атмосферы и океана. 2000.Т.13. №9. С.842-846.

35. Алешин И.В., Мохов С.Г., Яковлев В.А., Бобров Б.Д., Вицинский С.А., Шеволдин В.А. Экологическое состояние природных вод в местах интенсивных техногенных воздействий: оптические методы контроля / Научно технический сборник «Экология и атомная энергетика» - г. Сосновый Бор. Изд. ЛАЭС. 2000, вып.2. - С. 90 - 97.

36. Vitsinsky S.A., Alechin I.V., Zhurenkov A.G., Yakovlev V.A. (Russia), Scott A. (Great Britain) Evaluation and prédiction of marine ecological situation using the database of hydrooptical characteristics // Proceedings of the international conference «Current Problems in Optics of Natural Waters», St. Petersburg, Russia. - 2001. - P.390 - 395.

37. Вицинский С.А., Журенков А. Г., Яковлев В.А. Решение задачи рассеяния света на мелкомасштабных неоднородностях морской среды методом модифицированного приближения аномальной дифракции //.Оптика атмосферы и океана. - 2002. - Т.15, №2. - С. 147 - 151.

38. Алешин И.В., Владимиров М.В., Журенков А.Г., Холмянский М.А., Яковлев В.А. Геофизические методы изучения химических отравляющих веществ, затопленных на балтийском шельфе // Российский геофизический журнал. - 2002. - №25 - 26. - С.95-107.

39. Гольдин И.Д., Зурабян А.З., Яковлев В.А. Использование современных информационно-оптических технологий в задачах обнаружения и идентификации нефтепродуктов // Экологическая безопасность Санкт-Петербурга. - СПб. 2002. - С. 72 - 83.

40. Алешин И.В., Яковлев В.А. Современные информационно-оптические технологии оперативного контроля экологического состояния морской среды // Морской вестник. - 2003. - №3(7). - С. 83 - 87.

41. Журенков А.Г., Яковлев В.А. Обнаружение гидроакустических волн теневыми приборами на фоне турбулентности и взвеси. // Оптический журнал. - 2004. - Т.71, №4. - С. 28 - 33.

42. Буданов СП., Гончаров Э.Г., Мартинсон Б.М., Журенков А.Г., Яковлев В.А. Диаграмма направленности гидрооптического приемника акустических колебаний. // Оптический журнал. - 2004. - Т.71, №4. - С. 34 - 38.

43. Яковлев В.А. Прямые и обратные задачи в гидрооптике. Теоретические аспекты. Изд. РГГМУ, СПб. 2004. 127 с.

44. Ицыксон М.Б., Яковлев В.А., Сергеев В.А. Новый тип гидроакустического приёмника, основанного на взаимодействии оптических и звуковых волн. // В сб. докладов седьмой международной конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики», Санкт-Петербург, РФ, 2004 г. С. 431.

Результаты диссертационной работы доложены и опубликованы в тезисах докладов российских и международных конгрессов, конференций и совещаний: порядка 20 тезисов за период 1976...2004 г., 2 авторских свидетельства.

ЯКОВЛЕВ Виктор Александрович

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ АНОМАЛИЙ ГИДРОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ ОПТИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ

Подписано в печать 12.11.04. Формат 60x90 1/16. Гарнитура Times New Roman. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл.-печ л. 1,8. Уч.-изд л. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ № 34 РГГМУ, 195196, Санкт-Петербург, Малоохтинский пр., 98. ЗАО «Лека», 195112, Санкт-Петербург, Малоохтинский пр., 68.

»2283t

Содержание диссертации, доктора физико-математических наук, Яковлев, Виктор Александрович

СОДЕРЖАНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

Раздел I. Базовый физико-математический полигон для отработки теоретического обеспечения решения задач оптического зондирования.

Предварительные замечания.

Глава 1. Оптические приборы с фотоэлектрической регистрацией как измерители характеристик случайных световых полей.

1.1. Описание класса гидрооптических приборов.

1.2. Слабые флуктуации светового поля. Симметрия аппаратных функций оптических устройств.

1.3. О роли априорной информации. Гипотеза «замороженности».

Глава 2. Концепция и математический облик базы оптических данных по оценке состояния и прогнозу развития аномалий гидрофизических полей.

Предварительные замечания.

2.1. Постановка задачи.

2.2. Классификация оптических и гидрофизических параметров в структуре базы данных.

2.3. Постановка задачи моделирования изменчивости концентраций оптически активных примесей в океане.

2.4. Гидродинамические процессы, влияющие на формирование распределения оптически активных примесей.

Выводы по разделу 1.

Раздел II. Анализ механизмов образования и оптических методов идентификации гидрофизических аномалий, вызванных внутренними волнами.

Предварительные замечания.

Глава 3. Рассеяние океанских внутренних волн на локализованных неоднородностях поля плотности.

3.1. Постановка задачи.

3.2. Функция Грина оператора внутренних волн.

3.3. Модель безграничного океана.

3.4. Трехслойная модель океана.

3.5. Учет формы свободной поверхности.

Глава 4. Определение концентрации примеси по результатам многоспектрального оптического мониторинга океана.

Предварительные замечания.

4.1. Пространственная схема многоуровневого комплексного гидрооптического эксперимента.

4.2. Моделирование изменчивости оптических трасс пассивного многоспектрального зондирования океана.

4.3. Восстановление параметров гидрофизических полей по результатам многоспектрального фотометрирования поверхности моря.

Выводы по разделу II

Раздел (II. Теоретические вопросы восстановления статистических характеристик флуктуаций случайного поля показателя преломления толщи морской среды из оптических измерений.

Предварительные замечания.

Глава 5. Анализ информационных возможностей теневых гидрооптических приборов в рамках борцовского приближения задачи рассеяния света.

5.1. Модель случайного поля диэлектрической проницаемости толщи морской среды.

5.2. Базовые гидрооптические приборы.

5.3. Линейные приближения в расчетах сигналов гидрооптических измерителей флуктуаций показателя преломления.

5.4. Границы применимости гипотезы «замороженности» в гидрооптических измерениях с учетом свойств аппаратных функций используемых устройств.

5.5. Гидрооптические измерения горизонтальной структуры мелкомасштабной турбулентности.

Глава 6. Метод решения задачи рассеяния света системой дискретных рассеивателей, взвешенных в непрерывно-неоднородной случайной среде.

6.1. Достаточные условия применимости борновского приближения задачи рассеяния света.

6.2. Модифицированное приближение аномальной дифракции светового поля.

6.3. Оценка вкладов турбулентности и взвеси в сигнал гидрооптических датчиков.

6.4. О возможности регистрации акустических волн на фоне турбулентных флуктуаций показателя преломления.

Выводы по разделу III.

Раздел IV. Элементы метрологического обеспечения и прикладного использования результатов гидрооптических измерений.

Предварительные замечания.

Глава 7. Синтез гидрооптических приборов с заданными свойствами.

7.1. Диаграммы направленности теневых оптико-электронных приемников гидроакустических колебаний.

7.2. Метод измерения аппаратных функций гидрооптических устройств.

Глава 8. Оптические методы в задачах экологического мониторинга природных вод.

8.1. Цели и задачи экологического мониторинга океана.

V) 8.2. Современные информационно-оптические технологии оперативного контроля экологического состояния морской среды.

Выводы по разделу IV.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Теоретическое обеспечение исследований аномалий гидрофизических полей оптическими методами"

Оптика океана (гидрооптика) - одна из самых молодых областей океанологии. С конца 70-х годов прошлого века интенсивность исследований и число публикаций по оптике моря как в нашей стране, так и за рубежом резко возросло. Вообще, 70-е и 80-е годы время расцвета отечественной гидрооптики (см., например, обзоры и обобщающие статьи [1-4] и цитируемую там литературу). С одной стороны это стимулировалось качественно новым уровнем развития оптико-электронных методов и средств (лазерная техника, успехи спутниковой океанологии), с другой возрос интерес к изучению и освоению Мирового океана.

Успехи отечественной гидрооптики в последние десятилетия неразрывно связаны с деятельностью созданной в 1973 году в Академии наук под председательством К.С. Шифрина рабочей группы по оптике моря, в частности, проводимыми под её эгидой регулярными научными встречами (Пленумами) специалистов-оптиков (о возрождении этой традиции на новом международном уровне см. [5]). Во многом благодаря участию автора в работе этих Пленумов, тесному научному общению и плодотворному обмену новыми научными результатами и планами, обязана своим появлением настоящая диссертационная работа.

Основой оптических методов мониторинга океана является изучение (измерение и анализ) изменчивости характеристик регистрируемых световых полей естественного и искусственного происхождения в результате их взаимодействия со случайно-неоднородной и нестационарной морской средой. При этом как источники, так и приемники оптического излучения могут быть установлены на носителях различного типа. Накопленные знания по различным направлениям гидрооптики были отражены в ряде монографий [6-16], ставших к настоящему времени классическими.

Трудности более широкого внедрения оптических методов в решение Проблем изучения и освоения океана, его защиты от техногенных воздействий во многом связаны с пробелами в необходимом теоретическом обеспечении.

В первую очередь речь идет о том, что обратные задачи оптического зондирования океана являются, как правило, некорректными в математическом смысле [17]. Основной подход к устранению неустойчивости решений обратных задач (существование и единственность решения, непрерывность от исходных данных и т.п.) состоит в Использовании априорной информации о точном решении (по сути об исследуемом процессе) [18-22].

Цель настоящей работы состоит в создании теоретического обеспечения оптических методов зондирования гидросферы при решении широкого круга фундаментальных и прикладных задач (в частности, в интересах океанологии, оперативного мониторинга экологического состояния морской среды и т.д.). При этом были определены и основные проблемы:

- построение физико-математических моделей морской среды и условий функционирования оптико-электронных средств ее контактного и дистанционного зондирования; имитационно-информационное моделирование (численное и лабораторное) процессов возникновения, эволюции и вырождения гидрооптических аномалий, методов их идентификации с помощью оптико-электронных приборов; разработка концепции мониторинга природных процессов контактными и дистанционными оптическими методами;

Для достижения поставленных целей необходимо решить ряд конкретных научно-технических задач, в том числе: разработать физико-математические модели распространения оптически активных примесей в различных гидрометеорологических ситуациях на основе анализа, упрощения и приближенного решения полной системы уравнений статистической гидромеханики с соответствующими начальными и граничными условиями;

Физической предпосылкой использования оптических методов для изучения океана является тот факт, что структура световых полей в водной среде определяется как свойствами чистой (дистиллированной) воды, которые хорошо изучены, так и наличием в природной воде примесей, поглощающих и рассеивающих свет. Пространственно-временное распределение поглощающих и рассеивающих примесей и их изменчивость, в свою очередь, определяются протекающими в океане природными и антропогенными процессами. Поглощающие и рассеивающие примеси, фактически, являются индикаторами-трассерами, позволяющими оптическими методами исследовать такие процессы в морской среде [11, 23, 243.

Поэтому методологическая основа настоящей работы - современные аналитические и численные приближенные методы согласованного решения уравнений статистической гидромеханики [25-29] и распространения светового излучения в случайно-неоднородных средах [30-32]. При этом главной отличительной особенностью построенных автором физико-математических моделей процессов возникновения, эволюции и вырождения гидрооптических аномалий и их регистрации оптическими методами является сбалансированность между их допустимой «грубостью» и адекватностью современным методам и средствам оптического зондирования океана.

Таким образом, суть работы заключается в обосновании принципов создания информационно-оптических технологий исследования океана на основе построения обобщенных фоноцелевых моделей оптических трасс зондирования морской среды, оптимизации состава и параметров комплексов многоспектральной оптической аппаратуры, предназначенной для выявления и изучения пространственно-временных аномалий гидрофизических характеристик природного и техногенного происхождения.

Прежде, чем приступить к краткому изложению результатов научных исследований, остановимся на структуре и порядке представления материалов диссертаций.

Диссертационная работа состоит из введения, 4-х разделов, заключения, 3-х приложений и списка используемой литературы. Кроме этого, каждый из разделов содержит по две главы и выводам.

Заключение Диссертация по теме "Океанология", Яковлев, Виктор Александрович

Выводы по разделу IV.

Таким образом, в четвёртом разделе диссертационной работы:

1. На примере теневого прибора с ножом Фуко в рамках «лучевого» приближения [91] проведены расчеты диаграмм направленности оптико-электронных приемников гидроакустических колебаний различных модификаций.

2 Предложен и обоснован метод экспериментального определения аппаратных функций оптических устройств, предназначенных для измерения статистических характеристик случайных полей диэлектрической проницаемости морской среды.

3 Обсуждены и обоснованы возможности гидрооптических методов, предназначенных для решения задач наблюдения, оценки текущего состояния и прогноза развития морской экологической обстановки.

Заключение.

Практическая значимость изложенных выше результатов состоит в том, что созданные в ходе работы физико-математические модели пространственно-временной изменчивости гидрофизических характеристик, методы и методики их идентификации и измерения параметров с помощью гидрооптических устройств нашли своё применение как для решения актуальных общенаучных проблем океанологии (например, задачи оперативного экологического контроля состояния океана), так и для целого ряда прикладных задач, имеющих важное значение для народного хозяйства (например, задачи обнаружения и идентификации малоразмерных объектов при проведении морских спасательных работ, подводной оптической связи и т.д.).

Резюмируя, можно сформулировать следующие основные научные положения, выносимые на защиту:

4. Впервые теоретически обоснована возможность регистрации акустических колебаний морской среды с учетом флуктуаций диэлектрической проницаемости из-за наличия турбулентности и взвеси на основе оптимизации аппаратных функций существующих гидрооптических датчиков.

Указанные основные научные результаты были использованы и востребованы в настоящее время при подготовке и проведении НИР и ОКР по проблемам освещения подводной и надводной обстановки, прогнозу её изменчивости (развития) по результатам обработки многомерной оптической информации о параметрах толщи океана и границы раздела океан-атмосфера.

В первую очередь речь идет о НИР и ОКР выполненных и ведущихся в НИИ ФООЛИОС ВНЦ «ГОИ им. С.И. Вавилова» в настоящее время по государственному заказу под научным руководством диссертанта (НИР «Надежда», «Эхо», «НОКС-НКС», «Плёнка», «Станция»).

Достоверность и обоснованность результатов обеспечивается использованием в ходе исследований современных аналитических и численных методов математической физики, подтверждается сопоставлением оригинальных результатов автора диссертации с известными теоретическими и экспериментальными данными других исследователей.

На основании изложенных выше материалов и сформулированных основных положений, выносимых на защиту, кажется правильным сделать вывод о том, что диссертация представляет собой законченное исследование по актуальным вопросам использования информационно-оптических технологий изучения океана и является решением крупной научной проблемы, имеющей важное значение для народного хозяйства - разработки теоретического обеспечения оптических методов зондирования океана.

Автор выражает искреннюю благодарность всем сотрудникам ГОИ им. С.И. Вавилова, коллегам из других организаций, оказавшим содействие и помощь при выполнении диссертационной работы.

Ещё раз хочу высказать свою особую признательность коллегам и друзьям, участникам Пленумов по оптике моря, за многолетнее доброжелательное обсуждение и конструктивную критику результатов работы.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора физико-математических наук, Яковлев, Виктор Александрович, Санкт-Петербург

1. Копелевич О.В., Левин И.М. Основные проблемы оптики моря. // Оптически журнал - 1997, т. 64, № 3, с. 71-81.

2. Алешин И.В., Цветков Е.А., Яковлев В.А. Оптические методы в экологическом мониторинге природных вод. // Оптический журнал -1997, т.64, № 3, с.82-86.

3. Левин И.М., Золотухин И.В. Применение теории оптимизации оптического эксперимента к задачам дистанционного зондирования океана в видимой области спектра. // Оптический журнал 1997, т. 64 №3, с.87-92.

4. Лучинин А.Г. Влияние волнения на результаты лазерного дистанционного зондирования верхнего слоя океана. // Оптический журнал 1997, т. 64, №3, 93-98.

5. Левин И.М. Международная конференция «Современные проблемы оптики естественных вод» (Санкт-Петербург, 25-29 сентября 2001 г.) // Известия АН. Физика атмосферы и океана. 2002, т. 38, №2, с. 285-288.

6. Ерлов Н. Оптическая океанография. М.: Мир, 1970, 224 е.; Оптика моря. Л.: Гидрометеоиздат, 1980, 248 с.

7. Соколов О.А. Видимость под водой. Л.: Гидрометоиздат, 1974, 232 с

8. Иванов А.П. Физические основы гидрооптики. — Минск: Наука и техника, 1975, 503 с.

9. Иванов А. Введение в океанографию. М.: Мир, 1978, 574 с.

10. Шифрин К.С. Введение в оптику океана. — Л.: Гидрометеоиздат, 1983, 277 с.

11. Оптика океана. Т.1. Физическая оптика океана. М.:Наука, 1983. 372 с., Т. 2. Прикладная оптика океана. М.: Наука, 1983. 236 с.

12. Зеге Э.П., Иванов А.П., Кацев И.Л. Перенос изображения в рассеивающей среде. Минск: Наука и техника, 1985. 327 с.

13. Брамсон М.А., Красовский Э.И., Наумов Б.В. Морская рефрактометрия. Л. Гидрометеоиздат. 1986. 248 с.

14. Карабашев Г.С. Флуоресценция в океане. Л.: Гидрометеоиздат, 1987, 200 с.

15. Долин Л.С., Левин И.М. Справочник по теории подводного видения. Л.: Гидрометеоиздат, 1991, 230 с.

16. Доронин Ю.П. Физика океана. СПб: Изд. РГГМУ. 2000. 340 с.

17. Тихонов А.М. Об устойчивости решении обратных задач. // Доклады АН СССР 1943, т. 39, № 5, с. 195-198.

18. Тихонов А.М. О решении некорректно поставленных задач и методе регуляризации. // Доклады АН СССР 1963, т. 151, № 3, с. 195-198.

19. Турчин В.Ф., Козлов В.П., Малкевич М.С. Использование методов математической статистики для решения некорректных задач. // Успехи физических наук — 1970, т. 102, № 2, с. 345-386.

20. Лаврентьев М.М., Романов В.Г., Шишатский С.П. Некорректные задачи математической физики и анализа. М.: Наука, 1980,287 с.

21. Обратные задачи в оптике / Под. ред. Болтса Г.П. — М.: Машиностроение, 1984, 199 с.

22. Денисов А.М. Введение в теорию обратных задач. Изд. Московского университета, 1994,208 с.

23. Кондратьев К.Я., Поздняков Д.В. Качество природных вод и определяющие его компоненты. Л.: Наука, 1984, 55 с.

24. Копелевич О.В. Оптические свойства океанской воды. В кн. "Рассеяние и поглощение света в природных и искусственных дисперсных средах". Минск, 1991, с. 289-309.

25. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика сплошных сред. М.: Гостехиздат, 1953.

26. Хинце И.О. Турбулентность. М.: Физматгиз, 1963.

27. Монин А.С., Яглом А.М. Статистическая гидромеханика. М.: Наука, часть 1, 1965, часть П, 1967.

28. Доронин Ю.П. Взаимодействие атмосферы и океана. -Л.:Гидрометеоиздат, 1981, 288 с.

29. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М.: Наука, 1986, 736 с.

30. Татарский В.И. Распространение волн в турбулентной атмосфере. М. Наука, 1967, 548 с.

31. Рытов С.М., Кравцов Ю.А., Татарский В.И. Введение в статистическую радиофизику. Часть I. М.: Наука, 1976, 494 с. Часть П. М.: Наука, 1978, 463 с.

32. Исимару А. Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах. М.: Мир, 1981, чЛ, 280 е., ч.Н, 317 с.

33. Алешин И.В., Семенов Ю.Н., Яковлев В.А. Проблемы защиты океана от антропогенного загрязнения. // Мониторинг и безопастность жизнедеятельности — 1995, № 3, с. 8-10.

34. Белоусов Ю.И., Борткевич А.В., Журенков А.Г., Зурабян А.З., Крюков С.Н., Хохлов В.Н., Яковлев В.А. Проблемы теоретического обеспечения исследований океана и атмосферы оптическими методами. // Оптический журнал 1998, т.65, № 12, с. 182-186.

35. Алешин И.В., Яковлев В.А. Современные информационно-оптические технологии оперативного контроля экологическогосостояния морской среды. // Морской вестник. 2003. №3(7). С. 8387.

36. Гудмен Дж. Введение в Фурье-оптику. М.: Мир, 1970, 364 с.

37. Яковлев В.А. Теоретические вопросы восстановления статистических характеристик случайных гидрофизических полей из оптических измерений. // Автореферат кандидатской диссертации 1982, Л.: ГОИ им. С.И. Вавилова.

38. Кузнецов В.И., Тибилов А.С., Яковлев В.А. Определение аппаратных функций оптических приборов. // В кн. «Оптика моря». Под ред. К.С. Шифрина. М.: Наука, 1983, с. 63-71.

39. Журенков А.Г., Зурабян А.З., Качурин В.К., Яковлев В.А. Влияние ветрового волнения на пространственное разрешение авиационного лидара при батиметрировании морской среды. // Оптический журнал 1997, т.64, № 8, с. 95-96.

40. Зурабян А.З., Качурин В.К., Тибилов А.С., Яковлев В.А. К теории определения пространственных характеристик статистически неровных поверхностей из оптических измерений. // Оптика и спектроскопия 1988, т. 65, вып.1, с. 117-121.

41. Владимиров B.C. Уравнения математической физики. M.: Наука, 1981,512 с.

42. Уизем Дж. Линейные и нелинейные волны. М.: Мир, 1977, 568 с.

43. Миропольский Ю.З. Динамика внутренних гравитационных волн в океане. Л.: Гидрометеоиздат, 1981, 302 с.

44. Физика океана. Т.2. Гидродинамика океана. (Ред. А.С.Монин.) М.: Наука. 1978.

45. Филипс О.М. Динамика верхнего слоя океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1980, 319 с.

46. Ле Блон П., Майсек Л. Волны в океане, ч.1. М.: Мир, 1981, 478 с.

47. Кляцкин В.И. Стохастические уравнения и волны в случайно-неоднородных средах. М.: Наука, 1980, 336 с.

48. Монин А.С. Полуэмпирическая теория турбулентной диффузии. // Труды Геоф. инсг. АН СССР 1956, №33(160), с. 3-47.

49. Горелик Г.С. О влиянии корреляции рассеивателей на статистические свойства рассеянного излучения. // Радиотехника и электроника 1957, 2, стр. 1227-1231.

50. Миропольский Ю. 3. Распространение внутренних волн в океане с горизонтальными неоднородностями поля плотности// Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана.- 1974, т. 10, №5, с.519-532.

51. Островский JI. А. О кластерном характере дисперсии внутренних волн в океане с периодической вертикальной структурой// Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана.- 1977, т.13, №7, с.783-785.

52. Федоров К.Н. Тонкая термохалийная структура вод океана. JL: Гидрометеоиздат, 1983, 296 с.

53. Zhurenkov A.G., Yakovlev V.A. Problem of ocean hydrophysical parameters evaluation from multispectral optical sensing data//SPIE Proceedings-Vol.2258. Bergen, Norway.-1994.P.811-814.

54. И.В.Алешин. Экология моря, СПб, Изд. ГМТУ, 1995.

55. И.В.Алешин. Экологический мониторинг Мирового океана, СПб, Изд. ГМТУ, 1997.

56. И.В.Алешин, Э.Г.Гончаров, А.3.3урабян, Б.В.Курасов, В.Г.Лысков,

57. B.И.Соловьев, Е.АДветков, "Применение информационно-оптических технологий для изучения природных и антропогенных процессов в океане", //Оптический журнал. 1998. т.65, №12, с. 132138.

58. Алешин И.В., Лысков В.Г., Писарев В.Н., Е.А.Цветков, Фотометрирование оптических полей приповерхностных слоев моря. Оптический журнал. 1993. т.60, №12, с. 31-39.

59. Алешин И.В., Стасенко В.Н., Цветков Е.А. Применение контактных и дистанционных оптических методов для экологического мониторинга морских вод. // Разведка и охрана недр. 1994, №12, с. 30-35.

60. Алешин И.В. Оптические методы и средства изучения природных и антропогенных процессов в морской среде. // Оптический журнал. -2001, т.68, №4, с. 36-46.

61. Алешин И.В., Мохов С.Г., Яковлев В.А., Бобров Б.Д., Вицинский

62. C.А., Шеволдин В.А. Экологическое состояние природных вод в местах интенсивных техногенных воздействий: оптические методы контроля. // Научно-технический сборник «Экология и атомная энергетика» 2000. г. Сосновый Бор. Изд. ЛАЭС. вып.2. С.90-97.

63. Монин А.С., Красницкий В.П. Явления на поверхности океана. -Л,: Гидрометеоиздат, 1985,442 с.

64. Межерис Р. Лазерное дистанционное зондирование. М.: Мир, 1987, 550 с.

65. Зурабян А.З., Тибилов А.С., Яковлев В.А. Определение статистических характеристик поверхности методом оптической локации. // Оптика и спектроскопия 1984, т.57, вып. 6, с. 10661069.

66. Алешин И.В., Софинский А.В., Тибилов А.С., Яковлев В.А. Рассеяние света свободной поверхностью жидкости в области её сильного собственного поглощения. // Оптика и спектроскопия. -1986, т.60, вып. 2, с. 219-222.

67. Зурабян А.З., Тибилов А.С. Определение статистических характеристик уклонов морской поверхности при помощи оптического локатора. // Изв. АН СССР, Физика атмосферы и океана. -1987, т.23, №2„ с. 194-199.

68. Алешин И.В., Журенков А.Г., Зурабян А.З., Яковлев В.А. Расчет характеристик морской среды по результатам оптических измерений. // Оптический журнал. 1997. N8. Т.64. С.82-86.

69. Журенков А.Г., Зурабян А.З., Тибилов А.С., Яковлев В.А. Корабельный оптический индикатор нефтяных загрязнений водной поверхности. // Оптический журнал. 1997. №8. Т.64. С.87-89.

70. Алешин И.В., Журенков А.Г., Зурабян А.З., Яковлев В.А. Использование оптических методов при решении обратных задач экологического мониторинга природных вод. // Оптический журнал. 1998. N5. Т.65. С.34-39.

71. Гольдин И.Д., Зурабян А.З., Яковлев В.А. Использование современных информационно-оптических технологий в задачах обнаружения и идентификации нефтепродуктов. // Экологическая безопасность Санкт-Петербурга. 2002. СПб. С. 72-83.

72. Васильев Л.А. Теневые методы. М. Наука. 1968.

73. Холдер Д., Норт Р. Теневые методы в аэродинамике. М.: Мир, 1966, с.

74. Шифрин К.С. Рассеяние света в мутной среде. М.-Л.: Гостехиздат, 1951,288 с.

75. Ван де Хюлст. Рассеяние света малыми частицами. М. ИЛ. 1961. с.

76. Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами. М.: Мир, 1986, 660 с.

77. Копилевич Ю.И., Сочилин Г.Б. О восстановлении спектра турбулентности из оптических измерений // Оптика и спектроскопия 1976, т. 41, вып. 1, с. 136-142.

78. Коваленко Л.Г., Гончаров Э.Г. Влияние формы визуализирующей и осветительной диафрагм на характеристики теневого прибора. // Оптико-механическая промышленность — 1977, №5, с. 18-21.

79. Гончаров Э.Г., Коваленко Л.Г., Красовский Э.И. Вероятностная модель переноса излучения в трехмерном пространстве теневого прибора. // Оптико-механическая промышленность 1977, №2, с. 10-13.

80. Копилевич Ю.И. О восстановлении спектра турбулентности по временным характеристикам сигнала теневого прибора. // Журнал прикладной механики и технической физики 1978, №1, с.73-77.

81. Копилевич Ю.И., Тибилов А.С., Яковлев В.А. Определение спектра локально изотропной турбулентности из оптических измерений. // Оптика и спектроскопия 1978, т.44, вып. 2, с. 366-369.

82. Гончаров Э.Г., Коваленко Л.Г., Красовский Э.И. Об исследовании микроструктуры турбулентного течения оптическим методом. // Журнал прикладной механики и технической физики 1978, №6, с.78-83.

83. Копилевич Ю.И., Курасов Б.В., Неопалимов Е.Г., Сочилин Г.Б. О повышении разрешающей способности оптического метода исследования турбулентности. // Оптика и спектроскопия 1978, т.44, вып. 3, с. 574-577.

84. Коваленко Л.Г., Гончаров Э.Г. Исследование амплитудной передаточной характеристики теневого прибора. // Оптико-механическая промышленность 1979, №3, с. 62-65.

85. Гончаров Э.Г., Коваленко Л.Г. Применение модели двумерного случайного поля для выявления и оценки структурных признаков изображения. // Автометрия 1979, №5, с. 24-31.

86. Копилевич Ю.И., Сочилин Г.Б. Теневые методы исследования турбулентности, использующие отражение от зеркала в анализируемой среде. // Оптика и спектроскопия — 1979, т.47, вып. 6, с. 1190-1195.

87. Копилевич Ю.И., Розанов М.Н., Смирнов В.А., Сочилин Г.Б. Использование эффекта нелинейного усиления малоуглового рассеяния для исследования слабых оптических неоднородностей. // Оптика и спектроскопия — 1981, т.50, вып. 3, с. 515-521.

88. Копилевич Ю.И. Аппаратные функции фотоэлектрических теневых приборов для исследования случайно-неоднородных сред. // Оптика и спектроскопия 1981, т.50, вып. 4, с. 770-777.

89. Тибилов А.С., Яковлев В.А. Восстановление статистических характеристик случайного светового поля в условияхмногократного рассеяния. // Оптика и спектроскопия 1981, т.51, вып. 1, с. 154-159.

90. Копилевич Ю.И., Тибилов А.С., Яковлев В. А. Линейные приближения в расчетах статистических характеристик сигналов оптических измерителей турбулентности. // Оптика и спектроскопия — 1981, т.51, вып. 5, с. 915-923.

91. Копилевич Ю.И., Фролов В.В. Учет многократного рассеяния при теневых измерениях в слабо неоднородных средах. // Оптика и спектроскопия — 1983, т.55, вып. 2, с. 375-382.

92. Алексеев Н.В., Бородач Ю.В., Курасов Б.В. Возможности фотоэлектрических теневых приборов с пространственной фильтрацией теневой картины, применяемых для исследования турбулентности. // Оптика и спектроскопия 1984, т.56, вып. 3, с. 531-536.

93. Коваленко Л.Г., Гончаров Э.Г., Красовский Э.И. Анализ характеристик теневых приборов с параллельными и расходящимися пучками по данным статистического моделирования на ЭВМ. // Оптико-механическая промышленность 1985, №3, с. 1-4.

94. Бородич Ю.В., Копилевич Ю.И., Мартинсон Б.М. К анализу теневых изображений при сильных крупномасштабных возмущениях среды. // Оптика и спектроскопия 1987, т.62, вып. 4, с. 894-899.

95. Качурин В .К., Яковлев В.А. О возможности определения характеристик турбулентных флуктуаций диэлектрической проницаемости среды оптическими методами при наличии в ней взвеси. // Оптика и спектроскопия 1988, т. 65, вып.2, с. 388-392.

96. Копилевич Ю.И. Приближение дельта-корреляции для статистических характеристик световых волн на коротких трассах в случайно-неоднородной среде. // Оптика и спектроскопия 1988, т.64, вып. 1, с. 104-111.

97. Копилевич Ю.И., Якушкина И.Н. Влияние кривизны фронта зондирующего пучка на режим работы четырехходового фотоэлектрического теневого прибора. // Оптика и спектроскопия -1989, т.66, вып. 5, с. 1159-1163.

98. Alekseev N.V., Yakovlev V.A., Kopilevich Yu. I., Kurasov B.V. Diagnostics of sea-water refractive turbulence // SPIE Proceedings -1994, vol. 2208, Warsaw, Poland, p. 35-43.

99. Урик Р.Д. Основы гидроакустики. Л.: Судостроение, 1978, 445с.

100. Яковлев В.А. О пространственном спектре случайного поля диэлектрической проницаемости морской среды. // Изв. АН СССР, сер. ФАО. 1985. Т.21,№5. С.669-671.

101. Треногин В.А. Функциональный анализ. М., 1980. 485 с.

102. Боровиков А.А. Теория вероятностей. М., 1976. 352 с.

103. Качурин В.К., Яковлев В.А. Борновское приближение в задаче рассеяния света ансамблем жестких частиц. // Оптика и спектроскопия. 1987. Т. 62. Вып.5. С. 1170-1172.

104. Тибилов А.С., Яковлев В.А. Метод решения задачи рассеяния света системой «взвесь-турбулентность». // В кн. «Оптика океана и атмосферы». 1983. Баку. Изд. «Элм». с. 279-284.

105. Журенков А.Г., Яковлев В.А. О решении задачи рассеяния света частицами морской взвеси в приближении аномальной дифракции. // Изв. АН СССР, сер. ФАО. 1990. Т. 26. № 8. С. 891-894.

106. Вицинский С.А., Журенков А. Г., Яковлев В.А. Решение задачи рассеяния света на мелкомасштабных неоднородностях морской среды методом модифицированного приближения аномальной дифракции. // Оптика атмосферы и океана. 2002. Т.15. №2. С. 147151.

107. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1970, 855 с.

108. Алешин И.В., Вицинский С.А., Журенков А.Г., Ловчий И.Л., Матвеев В.Ю., Яковлев В.А. Теоретические проблемы исследований природных и антропогенных процессов в океане оптическими методами. // Оптический журнал 1999, т. 66, № 11, с. 71-77.

109. Алешин И.В., Журенков А.Г., Вицинский С.А., Матвеев В.Ю., Яковлев В.А. Модель оптической трассы многоспектрального зондирования морской среды. // Оптика атмосферы и океана. 2000.Т.13. №5. С.543-546.

110. Алешин И.В., Владимиров М.В., Журенков А.Г., Холмянский М.А., Яковлев В.А. Геофизические методы изучения химических отравляющих веществ, затопленных на балтийском шельфе. // Российский геофизический журнал. 2002. №25-26. С.95-107.

111. Владимиров А.М., Ляхин Ю.И., Матвеев Л.Т., Орлов В.Г. Охрана окружающей среды. Л.: Гидрометеоиздат, 1991, 423 с.

112. Гидрофизические и гидрооптические исследования в Атлантическом и Тихом океанах. / Под ред. Монина А.С., Шифрина К.С.- М.: Наука, 1974, 328 с.

113. Оптические методы изучения океанов и внутренних водоёмов. / Под ре. Галлазия Г.И., Шифрина К.С. Новосибирск: Наука, 1979, 373 с.

114. Браво-Животовский Д.М., Долин Л.С., Савельев В.А., Фадеев В.В., Щегольков Ю.Б. Оптические методы диагностики океана. Лазерное дистанционное зондирование. // В сб. «Дистанционные методы изучения океана». Горький: ИПФАН СССР, 1987, с. 84125.

115. Оптика океана и атмосферы / Под ред. Сидько Ф.Я. Красноярск, АН СССР, 1990, 338 с.

116. Буренков В.И., Гольден Ю.А., Гуреев Б.А., Судьбин А.И. Основные представления об оптических свойствах Карского моря // Океанология. 1995, т. 35, №3, с. 376-387.

117. Алешин И.В., Гончаров Э.Г., Лысков В.Г., Соловьев В.И., Цветков Е.А. Фотометрирование приповерхностных слоев моря. В сб. «Российская наука Военно-морскому Флоту (300 лет Российскому флоту)». / Под ред. акад. Саркисова А.А. М.: Наука, 1998, с.231-237.

118. Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Методы теории функции комплексного переменного. М.: Наука, 1965, 716 с.

119. Смирнов В. И. Курс высшей математики. М.: Наука, 1951, t.IV, 804 с.

120. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников. М.: Наука, 1974.

121. Басс Ф.Г., Фукс И.М. Рассеяние волн на статистически неровной поверхности. М.: Наука, 1972, с.

122. Зурабян А.З. Автореферат кандидатской диссертации. Л.: ГОИ им. С.И. Вавилова, 1987.

123. Алешин И.В. Оптические методы и средства аппаратного мониторинга экологического состояния морской среды.// Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук. СПб.: РГМУ, 2001.

124. Физика океана. / Под ред. Ю.П. Доронина. Л. Гидрометеоиздат. 1978.

125. Монин А.С. Теоретические основы геофизической гидродинамики. Л.: Гидрометеоиздат, 1988,424 с.

126. Мамаев О.И. Термохалийный анализ вод Мирового океана. — Л.: Гидрометеоиздат, 1987, 297 с.

127. Монин А.С., Озмидов Р.В. Океанская турбулентность. JL: Гидрометеоиздат, 1981, с. 50.

128. Монин А.С. Полуэмпирическая теория турбулентной диффузии // Труды Геофизического института АН СССР. 1956, №33(160), с. 347.

129. Дынкин Е.Б. Марковские процессы. М.: Физматгиз. 1963.

130. Calder K.L. Atmospheric diffusion on particulate material, considered as a boundary value problem // J. Meteor 1961, vol. 18, N 3, p. 415416.

131. Морозов Е.Г. Океанские внутренние волны. — М.: Наука, 1985, 149 с.

132. Поверхностные и внутренние волны / Под ред. И.В. Стуровой. -Новосибирск, 1985, ч. I, 209 с.

133. Поверхностные и внутренние волны / Под ред. И.В. Стуровой. -Новосибирск, 1986, ч. П, 259 с.

134. Яковлев В.А. Метод решения задачи рассеяния светового поля системой взвесь-турбулентность. 11 В кн. «Тезисы докладов Х1П научно-технической конференции молодых специалистов» JL: ГОИ им. С.И. Вавилова, 1980, с. 77.

135. Яковлев В.А. К теории определения параметров системы взвесь-турбулентность из оптических измерений. // В кн. «Оптика моря и атмосферы. Тезисы докладов» JL: ГОИ, 1984, с. 100-102.

136. Ноздрев В.Ф., Федорищенко Н.В. Молекулярная акустика. М.: Высшая школа. 1974.

137. Озмидов Р.В., Беляев B.C., Любимцев М.М., Пака В.Т. Исследование изменчивости гидрофизических полей на океаническом полигоне. // В сб. «Исследования изменчивости гидрофизических полей в океане». М.: Наука. 1974. с. 3-31.

138. Смарышев М.Д. Направленность гидроакустических антенн. Л.: Судостроение. 1973.

139. Озмидов Р.В. Диффузия примесей в океане. -Л.:Гидрометеоиздат, 1986, с.

140. J.L.Mueller, R.W.Austin, "Ocean Optics Protocols for SeaWiFS Validation", NASA, Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland 20771,1992.

141. I.V.Aleshin, E.A.Tsvetkov, V.N.Ryabova, "Photometry of optical fields of upper layers of sea waters", Proc. SPIE, Ocean Optics ХП, 1994, v.2558, p.682-684

142. Буданов С. П., Григорьев П. Л., Яковлев В. А. Об одном представлении фундаментального решения уравнения внутренних волн// Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана.- 1985, №5, с.553—555.

143. Секерж-Зенькович С. Я. Фундаментальное решение оператора внутренних волн// Докл. АН СССР.- 1979, т.246, №2, с.286-289.

144. Буданов С. П., Тибилов А. С., Яковлев В. А. Борновское приближение решения задачи рассеяния внутренних волн// Журнал прикладной механики и технической физики.- 1984, №2, с.88-94.

145. Буданов С. П., Тибилов А. С., Яковлев В. А. Задача Коши рассеяния внутренних волн на неоднородностях поля плотности// Журнал прикладной механики и технической физики. 1987, №2, с.89-93.

146. Григорьев П.Л., Тибилов А.С., Яковлев В.А. Приближение однократного рассеяния внутренних волн на неоднородности поля плотности// Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана.- 1985, т.21, №3, с.321-324.

147. Григорьев П.Л., Тибилов А.С., Яковлев В.А. Рассеяние внутренних волн на слабонеоднородном возмущении поля плотности с учетом формы свободной поверхности и дна// Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана.- 1986, т.22, №9, с.948-952.

148. Григорьев П.Л., Тибилов А.С., Яковлев В.А. Задача рассеяния внутренних волн на слабонеоднородном возмущении поля плотности в трехслойной модели океана// Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана.- 1987, т.23, №11, с.1193-1197.

149. Егоров Е.В., Тибилов А.С., Яковлев В.А. Рассеяние внутренних волн в пикноклине с локальными параметрами стратификации. // Изв. АН СССР, сер. ФАО. 1990. Т.24, №4. С.403-411.

150. Зацепин А. Г. О коллапсе стратифицированных пятен// Докл. АН СССР.- 1982, т.265, №2.

151. Мс Corman R. Е., Mysak L. A. Internal waves in a randomly statified fluid// Geophys. Fluid Dyn.- 1973, vol.4, № 3, p.243-266.

152. Журенков А.Г., Яковлев В.А. Обнаружение гидроакустических волн теневыми приборами на фоне турбулентности и взвеси. // Оптический журнал. 2004. - Т.71, №4. - С. 28 - 33.

153. Буданов С.П., Гончаров Э.Г., Мартинсон Б.М., Журенков А.Г., Яковлев В.А. Диаграмма направленности гидрооптического приемника акустических колебаний. // Оптический журнал. 2004. - Т.71, №4.- С. 34 -38.

154. Яковлев В.А. Прямые и обратные задачи в гидрооптике. Теоретические аспекты. Изд. РГТМУ, СПб. 2004. 127 с.

Информация о работе

Яковлев, Виктор Александрович
доктора физико-математических наук
Санкт-Петербург, 2004
ВАК 25.00.28

Диссертация

Теоретическое обеспечение исследований аномалий гидрофизических полей оптическими методами - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы