Реферат: Экспедиционные исследования в рейсах НИС «Дмитрий Менделеев» и их основные научные результаты
Научно-исследовательское судно Института океанологии им. П.П. Ширшова Российской Академии Наук «Дмитрий Менделеев» было построено в 1968 году и вышло в свой первый научный рейс в феврале 1969 года. Экспедиционные плавания продолжались в течение 24-х лет и завершились в 1993 году после рейса в Арктику. Всего за указанный период было выполнено 50 рейсов. Научными отрядами собран огромный материал по всем направлениям океанологической науки, приведший к ряду научных открытий и обобщениям теоретического порядка. Полученные данные послужили основой для многочисленных публикаций в нашей стране и за рубежом.
В настоящей работе делается попытка осветить главнейшие результаты исследований в океанах и морях по всем экспедиционным рейсам судна, сгруппированным по признаку тематической направленности, объединяя иногда некоторые направления в тех случаях, когда рейсы носили комплексный характер.
Прежде всего, следует сказать о I - ом рейсе «Дмитрий Менделеев» (1969 год, начальник Г.Н. Иванов-Францкевич), юбилей которого отмечался в ИО РАН в 1999 году. Рейс проходил в тропической полосе Атлантического океана и имел главной целью испытания на больших глубинах систем оборудования и приборов. В частности, было выполнено траление в глубоководном желобе Пуэрто-Рико. Попутно проводилось изучение пространственной структуры и динамики вод в пределах тропической полосы вод Атлантики. Проверка приборов, последующая доделка и усовершенствование оборудования, в том числе палубного, позволили успешно провести исследования во всех последующих 49-ти рейсах судна.
Может быть выделено пять тематических направлений рейсов, которые в количественном выражении распределились следующим образом:
| Гидрофизическое направление | 25 |
| Геолого-геофизическое (включая один геохимический рейс) направление | 16 |
| Гидробиологическое направление | 7 |
| Комплексное (географическое) направление | 1 |
| Техническое направление | 1 |
| Всего: | 50 |
В двух рейсах, 21-ом и 22-ом, при выполнении гидрофизических, геологических и биологических работ использовался подводный обитаемый аппарат «Пайсис»
Распределение рейсов по акваториям было следующим:
| Атлантический океан (с морями) | 9 |
| Тихий океан (с морями) | 30 |
| Индийский океан | 3 |
| Южный океан (с морями) | 2 |
| Северный Ледовитый океан (с морями) | 1 |
| Атлантический и Тихий океаны | 1 |
| Атлантический и Индийский океаны | 1 |
| Индийский и Тихий океаны | 3 |
| Всего: | 50 |
Основные результаты работ по рейсам гидрофизического направления
Первые четыре рейса (и частично пятый) проходили почти исключительно в тропической полосе вод Атлантики. О I-ом рейсе было сказано выше. В трех последующих: 2-ой (1969 год, Р.В. Озмидов); 3-й ( 1970 год, Л.М. Фомин) изучались особенности структуры и спектральных функций океанической турбулентности, метеорологических явлений в тропиках, а также структуры экваториальных течений, Гольфстрима, пассатных течений и другие явления. Обнаружено явление меандрирования течения Кромвелла и его асимметрия относительно экватора (А.С. Монин, Л.М. Фомин). На переходе из Атлантики через Индийский в Тихий океан, проводились исследования турбулентности структуры внутренних волн. Впервые были получены характеристики турбулентности на больших глубинах океана (свыше 1000 м) и тонкой структуры поля скорости (Р.В. Озмидов, А.С. Монин).
В Индийском океане в 10-м рейсе (1973 год, В.И. Войтов) исследовались оптические характеристики вод, их рассеивающие и поглощающие свойства, зависящие от наличия взвеси и растворенной органики. Впервые определены наклоны короткопериодных внутренних волн.
Начиная с 11-го рейса (1973 год, Р.В. Озмидов) гидрофизические исследования окончательно переносятся в Тихий океан (с редкими выходами в восточную часть Индийского) и посвящаются, в основном, изучению пространственного распределения основных гидрологических характеристик, гидрофизических полей, их мезо- и макромасштабной временной изменчивости.
В 12-ом рейсе (1974 год, Г.Н. Иванов-Францкевич) и в 15-ом (1975 год, В.А. Ширей) работы велись в основном на полигонах в северо- западной части Тихого океана и были направлены на исследования механизмов генерации турбулентности тонкой структуры и внутренних волн.
В 19-ом рейсе (1977 год, Р.В. Озмидов) открыт мезомасштабный антициклонический вихрь, образовавшийся в меандре Куросио к югу от основной струи этого течения.
В 22-ом рейсе (1978 год, Р.В. Озмидов) с помощью ПОА «Пайсис» получены уникальные сведения о турбулентных процессах в придонных слоях океана, о тонкой структуре океанических полей и внутренних волн юго-западной части Индийского океанов.
Впервые для Тихого океана в 24-ом рейсе «Дмитрий Менделеев» установлено явление меандрирования экваториальных течений и определены их параметры (1980 год, В.Т. Пака). Получены новые данные о микроструктуре и турбулентности вод, их связи с поверхностным волнением и температурными показателями.
В 26-ом рейсе (1980 год, Л.М. Фомин) в Индийском океане, в районе Маскаренского хребта, обнаружена область с исключительно мощными высокочастотными внутренними волнами, возникающими в результате набегания баротропного прилива на подводные возвышенности.
Исследование характера пространственно-временной изменчивости гидрофизических полей в зоне Полярного фронта по проекту «ПОЛИМОДЕ» проводились в 27-м рейсе (1981 год, В.А. Бубнов). Эти исследования были продолжены в 30-ом рейсе судна (1982 год, И.Ф. Шадрин), когда полностью подтвердилось представление о разделении Антарктического Циркумполярного течения (АЦТ) на две струи с двумя фронтальными разделами: собственно Полярным фронтом и Субантарктическим фронтом.
32-ой рейс «Дмитрий Менделеев» (1984 год, Б.Н. Филюшкин) был акустическим. Изучалось распространение звука низкочастотной реверберации на меридиональном разрезе в Тихом океане. Впервые исследованы характеристики частотно-модулированных сигналов на протяженных трассах, проводились испытания новых технических средств, усовершенствовались методы изучения акустических шумов по проекту «АКУСТИКА».
Исследования закономерностей распространения лазерного излучения на трассе атмосфера – океан проводилось в 36-м рейсе (1985 год, В.П. Николаев) в морях Тонга, Филиппинском, Фиджи и Каролинском. Впервые изучено влияние бактерий на оптические свойства воды. Аналогичным по тематике был и 39-й рейс (1987 год, В.И. Войтов), когда в Филиппинском море также велись наблюдения за лазерным излучением.
Еще ранее, судно перешло в северо-восточную часть Тихого океана, где в 37-м рейсе (1986 год, И.Ф. Шадрин) в зоне Калифорнийского течения велись наблюдения скоростей, и детально исследовался топографический вихрь. Одновременно на полигонах сейсмоакустическми методами изучался осадочный покров, мощности и плотности слоев. Зарегистрировано более 200 землетрясений.
Последним тихоокеанским рейсом был 40-1 (1987 год, В.А. Бубнов). Получены представления о непрерывной пространственно-временной эволюции полей течений и гидрографических характеристик северо-западной части Тихого океана.
Двумя короткими рейсами в Атлантическом океане завершились экспедиционные плавания НИС «Дмитрий Менделеев» по тематике гидрофизического направления. В 46-ом рейсе (конец 1991 года, В.М. Журбас) исследовались мелкомасштабная турбулентность, тонкая структура гидрофизических полей, процессы взаимодействия океана и атмосферы. В 48-ом (середина 1993 года, Д.Ю. Корякин) проводились гравиметрическая и гидромагнитная съемки в сочетании с работами на полигонах с многолучевым эхолотом по картированию рельефа дна.
Основные результаты работ по рейсам геолого-геофизического и геохимического направлений
12 рейсов этого направления проведено в Тихом океане, 1- в Средиземном море и 1 – в Северном Ледовитом океане.
Комплексные геолого-геохимические и геофизические исследования Восточно-Тихоокеанского поднятия (ВТП), районов островов Пасхи и Сала-и-Гомес были проведены в 8-ом рейсе «Дмитрий Менделеев» (1972 год, А.П. Лисицын). Главное внимание было уделено изучению металлоносных осадков, морфоструктуры хребтов срединно-океанического типа, глубоких узких депрессий дна, в частности рифтовых долин и трансформных разломов. Детально изучен состав и закономерности распределения металлоносных осадков, пробы с которыми получены на 52-х станциях.
Установлено, что максимальная концентрация рудного вещества в осадочных слоях наблюдается в местах, где сочетаются структурные элементы разного генезиса и возраста и где тектоническая картина оказывается особенно сложной. На ВТП, в частности, это связано с «перескоками» центров спрединга и изменениями темпов расхождения литосферных плит по ходу геологического времени. Даны количест-венные характеристики присутствия рудного вещества в осадках.
Геохимическим и, отчасти, гидрохимическим был 9-й рейс судна (1973 год, А.А. Аксенов), маршрут которого проходил в центральной части Тихого океана в районе Гавайских островов и атолла Уэйк. Изучалась геохимия процессов современного осадкообразования и химического состава вод. Выполнен подробный гидрохимический разрез по параллели 19 градуса с. ш. от Гавайских островов до Мексики. Завершен сбор материалов по составлению первого геохимического профиля осадков Тихого океана.
13- й рейс (1974 год, А.А. Геодекян) проходил в Охотском море и был посвящен геолого-геофизическим и геохимическим исследованиям, направленным на оценку процессов нефтегазоносности. Изучался газовый режим водной толщи и верхней части осадочного покрова. Представлена схема районирования региона Охотского моря по плотностным и сейсмоскоростным показателям осадочной толщи.
Детальное изучение металлоносных осадков в полосе Восточно-Тихоокеанского поднятия было продолжено в 14-м рейсе «Дмитрий Менделеев» (1975 год, Ю.А. Богданов). Установлена связь их образования с характером гидротермальной деятельности в глубине рифтовых депрессий и разломных ущелий. Выявлены этапы усиленной концентрации рудных частиц в ходе геологической истории, в процессе спрединга хребтов срединно-океанического типа и общих морфоструктурных преобразований картины дна.
В северо-западной части Тихого океана (Филиппинское море), в 17-м рейсе судна (1976 год, А.В. Пейве), по проекту «ОФИОЛИТЫ» проводилось изучение ультраосновных и основных пород. Разработана и предложена модель эволюции земной коры этого бассейна. В более южных районах океана изучалось строение желобов Южно-Китайского, Каролинского, Соломонового и Кораллового морей.
Широкие комплексные геолого-геофизические исследования, включавшие подробный анализ морфоструктуры дна, измерения теплового потока, геомагнитного поля, драгирования образцов коренных пород были выполнены в 21-ом и 23-ем рейсах «Дмитрий Менделеев» (1978-1979 годы, Ю.П. Непрочнов) в Тихом океане. Особенно детально были исследованы такие крупные элементы морфоструктуры, как возвышенности Шатского и Хесса, глубинные разломы Императорский и Меррей, а также Северо-Восточная котловина с ее полем железо-марганцевых конкреций. Проведены работы на геотраверзе от возвышенности Шатского к Северо-Восточной котловине, позволившие сравнить полученные результаты с материалами прошлых лет. Впервые использовался ПОА «Пайсис», с которого удалось провести биологические сборы на атолле Хермит и выполнить наблюдения подводных склонов горы Дмитрия Менделеева с взятием образцов пород.
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--