ИОФ РАН
В 2024 году Юлия Владимировна Назаренко, старший лаборант лаборатории гидрофизики НЦВИ ИОФ РАН, приняла участие в масштабной экспедиции «Плавучий университет МФТИ — ИО РАН 2024» на научно-исследовательском судне «Профессор Молчанов».
Юлия прошла путь от Архангельска до Тикси вместе с командой океанологов, объединившей специалистов по гидрофизике, гидробиологии, гео- и гидрохимии, а также специалистов по исследованию ионосферы, для комплексного изучения гидрофизических процессов в условиях стремительно меняющейся Арктики.
В интервью Юлия расскажет о деталях экспедиции, применявшихся методиках и перспективах использования полученных результатов.
Я окончила кафедру океанологии географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова. С 2023 г. я работаю в лаборатории гидрофизики НЦВИ ИОФ РАН. Наши исследования сосредоточены на акустике океана. Под руководством г.н.с., д.ф.-м.н. В.Г. Петникова при содействии зав. лаб., к.ф.-м.н. А.А. Лунькова и и.о. м.н.с. Д.Д. Сидорова я исследую влияние различных океанологических факторов, включая внутренние волны и гидрологическую изменчивость, на точность позиционирования автономных необитаемых подводных аппаратов в Карском море.
В 2024 г. я приняла участие в 40-дневной экспедиции Плавучего университета «Исследования водных масс на шельфе и континентальном склоне морей российской Арктики» под руководством ИО РАН и МФТИ: начальник экспедиции к.ф.-м.н. Н.Б. Степанова (МФТИ), руководитель научных работ д.ф.-м.н. А.А. Осадчиев (МФТИ, ИО РАН (Институт океанологии им. П.П.Ширшова РАН)). Исследования проходили по четырем различным направлениям: гидрофизика, морская биология, гео- и гидрохимия, а также исследования ионосферы. На научно-исследовательском судне «Профессор Молчанов» мы вышли из Архангельска и отправились в Тикси, в итоге выполнив 230 океанологических станций в Карском море и море Лаптевых.
Почему именно эта экспедиция привлекла ваше внимание?
Участие в морских экспедициях – неотъемлемая и уникальная часть подготовки океанолога. Несмотря на то, что к тому времени у меня уже был опыт работы со многими океанологическими приборами, в многодневной экспедиции на научно-исследовательском судне я еще не была. Среди анонсированных «Плавучим университетом» рейсов я выбрала именно этот по трем основным причинам. Во-первых, его тема напрямую была связана с интересами нашей лаборатории в Карском море. Во-вторых, тема моей научной задачи, посвященная исследованию короткопериодных внутренних волн, представляла для меня особый научный интерес в связи с уникальностью полученных в ходе измерений данных. В-третьих, это была замечательная возможность поработать под руководством уже состоявшихся ученых и отличных специалистов в области океанологии – впоследствии они поделились со мной ценными знаниями, которые уже неоднократно нашли применение.
Как проходил отбор кандидатов в экспедицию?
Для участия в отборе в экспедицию необходимо было пройти Зимнюю школу Плавучего университета, которая организуется ежегодно в нескольких городах по всей России. Это курс лекций, семинаров и мастер-классов для школьников, студентов и аспирантов. Я проходила Зимнюю школу в Калининграде в музее Мирового океана, и она была посвящена методам обследования дна и изучения осадочной толщи. После объявления рейсов 2024 г. необходимо было определиться с экспедицией, отрядом, научным руководителем и прилагающейся научной задачей и пройти собеседование. На собеседовании меня подробно расспросили об образовании, мотивации, имеющемся опыте работы с приборами и моих ожиданиях. После этого, через некоторое время, руководители выбрали меня и еще несколько человек в свой отряд.
Какое первое впечатление на Вас произвела экспедиция?
Первое и наиболее сильное впечатление – исключительно высокий уровень организации всего экспедиционного процесса. Это проявлялось на всех уровнях: в безупречной слаженности и профессионализме экипажа НИС «Профессор Молчанов», в эффективном взаимодействии научных отрядов при выполнении интенсивной программы работ, и в беспрецедентном внимании к вопросам безопасности. Для меня всё это стало наглядным эталоном организации крупных морских экспедиций. Особенно впечатлила интеграция мер безопасности в повседневную научную работу – строгий инструктаж, отработанные действия и постоянный контроль со стороны старшего помощника капитана создавали необходимое чувство защищенности для продуктивной работы в сложных арктических условиях.
Как быстро вы адаптировались к условиям жизни на судне?
Адаптация к специфике жизни на судне прошла относительно быстро – в первую неделю. В этом сильно помогло взаимодействие с экипажем и доброжелательная атмосфера в научном коллективе. Главной трудностью стало привыкание к суровым условиям Арктики, что осложнялось работой в 12-часовую ночную вахту в условиях полярного дня. Полная адаптация к такому графику была физически и морально сложной, но я смогла приспособиться, хотя и не идеально.
Расскажите о своем научном направлении. Какие задачи Вам поручили в экспедиции?
В экспедиции я работала в отряде мезомасштабной гидрофизики под руководством д.г.н. А.В. Зимина (зав. лаб. геофизических пограничных слоев СПбФ ИО РАН). Основной темой исследований отряда были характеристики и динамика вихрей, внутренних волн и фронтальных зон в арктических морях. Моей научной задачей, непосредственно связанной с работой в ИОФ РАН, стало моделирование распространения звуковых волн в волноводе с гидрофизическими неоднородностями по данным экспедиции. Для этого я проводила учащенное CTD-зондирование (измерение температуры, электропроводности (солености) и давления (глубины)), участвовала в постановке и снятии дрейфующей буйковой группировки, а также выполняла обработку, визуализацию и анализ полученных данных. На основе этих натурных измерений было проведено численное моделирование и исследовано влияние гидрофизических неоднородностей (короткопериодные внутренние волны, фронтальная зона) на интенсивность звука.
Как проходила Ваша повседневная работа? Как организован процесс сбора данных?
Моя повседневная работа носила циклический характер, поскольку целесообразность проведения учащенного CTD-зондирования определялась наличием специфической плотностной стратификации на океанологической станции (ключевой для наблюдения изучаемых нами короткопериодных внутренних волн), а также наблюдениями, полученными с помощью спутниковых снимков и с БПЛА, запускавшегося непосредственно с судна. Именно поэтому измерения проводились не ежедневно, а лишь при выявлении подходящих условий.
В дни проведения измерений работа была интенсивной: мы осуществляли многочасовые учащенные CTD-зондирования, опуская и поднимая прибор на лебедке, установленной на одном из бортов судна. Всё это время дул леденящий арктический ветер, иногда были осадки. Работа, хоть и не требовала особых навыков, вынуждала к постоянной концентрации и периодической смене операторов. После завершения серии измерений следовал обязательный период отдыха, после чего цикл снова мог повториться при наличии подходящих условий. Таким образом, мой рабочий день четко фокусировался вокруг сбора данных в оптимальных точках и последующей обработки полученных профилей.
Помимо учащенных CTD-зондирований, сбор данных осуществлялся и с помощью буйковой группировки, оснащенной термокосами. Это было необходимо для получения пространственно-временных характеристик короткопериодных внутренних волн. Буи развертывались с судовой лодки в треугольной конфигурации на некотором расстоянии от судна. После нескольких часов измерения, мы осуществляли повторный выход на лодке для снятия и подъема группировки.
С какими трудностями столкнулись при сборе данных?
Как я уже упоминала, основными трудностями были экстремальные погодные условия во время длительных вахт на палубе, требующие слаженной работы для обеспечения безопасности и непрерывности измерений. Помимо погоды, серьезным внешним фактором стала динамичная ледовая обстановка. Запланированный обход Северной Земли оказался невозможен из-за неожиданного ухудшения ледовой обстановки, что вынудило скорректировать маршрут экспедиции на ходу.
Однако сложности были связаны не только с внешней средой, но и с фундаментальными свойствами изучаемых нами процессов. Короткопериодные внутренние волны, в особенности солитоны, характеризуются высокой пространственно-временной изменчивостью и эпизодичностью генерации. Даже работая в известных «горячих точках» (местах генерации интенсивных внутренних волн), мы сталкивались с объективной сложностью гарантированно зафиксировать их в ограниченные сроки рейса из-за их зачастую непредсказуемой природы.
Как планируете использовать полученные материалы?
Полученный в экспедиции уникальный массив данных о короткопериодных внутренних волнах продолжает активно использоваться в нашей научной работе. Первичные результаты были представлены на конференции по итогам рейса. В лаборатории гидрофизики, в тесном сотрудничестве с научными руководителями экспедиции, эти данные подверглись углубленной обработке и анализу: исследование было продолжено. Результаты легли в основу моей выпускной квалификационной работы, были доложены на профильной научной конференции и опубликованы в совместной статье в журнале Physics of Wave Phenomena. В настоящее время мы продолжаем развивать это направление: данные экспедиции служат основой масштабной модели Карского моря для исследования различных особенностей формирования акустических полей.
Как полученные данные могут быть использованы в реальных условиях?
Данные о короткопериодных внутренних волнах критически важны для решения прикладных задач в Арктике. Помимо того, что они могут использоваться для повышения точности подводной акустической навигации, информация о зонах генерации и характеристиках короткопериодных внутренних волн аномальной высоты помогает оценивать риски, связанные с безопасностью подводных аппаратов и стабильностью инфраструктуры в этом регионе.
Совпали ли ожидания с реальностью?
В научном аспекте экспедиция не только оправдала, но и превзошла ожидания: нам удалось собрать уникальный массив данных о внутренних волнах в ключевых акваториях Арктики, а приобретенный опыт полевых измерений в экстремальных условиях стал бесценным вкладом в профессиональное становление. Реальность оказалась богаче и в человеческом аспекте: исключительная сплоченность создала атмосферу, которая сохранилась далеко за пределами рейса – я до сих пор поддерживаю связь как с учеными и друзьями-студентами, так и с экипажем. Даже редкие встречи с китами, моржами и белыми медведями стали органичной частью в исследовательском контексте. И если научные цели были достигнуты в полной мере, то глубина личных впечатлений и ностальгия по судну стали неожиданным, но чрезвычайно ценным итогом экспедиции.
Будете ли участвовать в подобных проектах в будущем?
К сожалению, больше участвовать в рейсах «Плавучего университета» в качестве студента я не смогу – нужно предоставить эту возможность другим. Конечно, я хочу активно принимать участие в экспедициях в ближайшие годы, если будет такая возможность. Особенно сильно мне хочется пойти в рейс, посвященный гидроакустическим исследованиям в Карском море. Крайне интересно было бы поработать на ледостойкой платформе «Северный полюс», а также провести исследования в Антарктике. Всё это – незаменимый опыт и уникальные данные, являющиеся основой для фундаментальных и прикладных исследований в области океанологии.
Какие советы дадите другим студентам?
Студентам, стремящимся к участию в экспедициях, советую, в первую очередь, сфокусироваться на теоретической (и, по возможности, практической) подготовке по океанологии, постараться изучить как можно больше перед тем, как идти в рейс – в итоге это сильно поможет, в первую очередь, не нервничать, сталкиваясь с неизвестным. Моральная подготовка также крайне важна сама по себе – зачастую придется работать в непростых погодных условиях или работать в команде, что некоторым людям дается непросто. Нужно помнить о том, что участие в экспедиции – это удивительная возможность напрямую взаимодействовать с объектом исследования, а для того, чтобы получить как можно больше знаний и умений, необходимо проявлять инициативу и любознательность!
В завершение хочется поблагодарить «Плавучий университет» за возможность участвовать в этой комплексной арктической экспедиции. Глубоко признательна моему научному руководителю в рейсе – д.г.н. А.В. Зимину – за оказанное доверие, к.г.н. Е.И. Свергуну и И.О. Копышову – за терпеливые разъяснения сложных вопросов, к.ф.-м.н. И.Е. Козлову – за критически важную помощь спутниковыми данными. Отдельная благодарность экипажу НИС «Профессор Молчанов» – за безупречный профессионализм, без которого наши исследования были бы невозможны. Также благодарю моих коллег из лаборатории гидрофизики НЦВИ ИОФ РАН – зав. лаб., к.ф.-м.н. А.А. Лунькова, г.н.с., д.ф.-м.н. В.Г. Петникова, а также и.о. м.н.с. Д.Д. Сидорова – за постоянную поддержку и оперативные консультации в рейсе.
