Визначення зміни ступеня солоності морського водного середовища акустичними методами
DOI:
https://doi.org/10.24028/gj.v46i3.306355Ключові слова:
морське водне середовище, ступінь солоності, акустичні методи, субмаринне розвантаження прісних водАнотація
У зв’язку з необхідністю розв’язання зростаючих проблем водозабезпечення приморських районів південно-східних і південних областей України розширення комплексу методів виявлення зон субмаринного розвантаження прісних вод на українському шельфі Азово-Чорноморського басейну є одним з найважливіших завдань вітчизняних морських гідрогеологів та геоекологів. Отже, розробка нових комплексних методів і технологій пошуку додаткових прісноводних ресурсів, тобто тієї частини підземного стоку, що розвантажується в просторі геоекосистеми (ГЕС) Чорного моря, дає можливість значно розширити перспективи водозабезпечення населення та інших споживачів (аграріїв, промисловців тощо) приморських районів України.
У статті наведено результати теоретичних досліджень щодо визначення за допомогою акустичних методів зміни солоності водного середовища шквальної субсистеми (МАСУС) ГЕС морського басейну в місцях імовірного розвантаження прісних вод з геологічних водоносних горизонтів або підруслового стоку річок. Для досягнення цієї мети розглянуто особливості відбиття акустичного сигналу, що поширюється в просторі водного середовища МАСУС, від її межі з геологічною субсистемою (ГСУС) ГЕС морського басейну, проаналізовано ступінь зміни швидкості поширення звуку залежно від солоності за її відомої зміни у морському водному середовищі. При відповідних теоретичних розрахунках залучаються методи статистичної фізики і квантової механіки.
На підставі наведених у статті теоретичних даних запропоновано практичний та більш дешевий метод порівняно з іншими методами виявлення джерел субмаринного розвантаження прісних вод. Основою методу є комбінація акустичних методів: методу вимірювання швидкості поширення звуку у водному середовищі МАСУС та методу вимірювання коефіцієнта відбиття акустичного сигналу від граничної поверхні між просторами, зайнятими, з одного боку, водним середовищем МАСУС, а з іншого — геологічним середовищем ГСУС ГЕС морського басейну.
Посилання
Ainslie, M.A., & McColm, J.G. (1998). A simplified formula for viscous and chemical absorption in sea water. The Journal of the Acoustical Society of America, 103(3), 1671―1672. https://doi.org/10.1121/1.421258.
Borisenko, L.S. (2001). Hydrogeological Conditions of Submarine Groundwater Discharge in the Crimea. Water Resources, 28, 15—21. https://doi.org/10.1023/A:1018820628197.
Del Grosso, V.A. (1952). The Velocity of Sound on Sea Water of Zero Depth. Naval Research Laboratory Report, N 4002.
Francois, R.E., & Garrison, G.R. (1982). Sound absorption based on ocean measurements. Part II: Boric acid contribution and equation for total absorption. The Journal of the Acoustical Society of America, 72, 1879―1890. https://doi.org/10.1121/1.388673.
Fresh Water under the Sea of Azov. (2021). Retrieved from https://www.eurasiareview.com/ 12052021-russia-to-drillfor-fresh-water-under-azov-sea-not-to-help-crimea-but-to-back-its-claims-analysisIemelianov, V.A. (2003). Fundamentals of marine geoecology. Theo¬retical and methodological aspects. Kyiv: Nau¬kova Dumka, 300 p. (in Russian).
Hamilton, E.L., Shumway, G., Menard, H.W., & Shipec, C.J. (1956). Acoustic and Other Physical Properties of Shallow-Water Sediments off San Diego. The Journal of the Acoustical Society of America, 28(1). https://doi.org/10.1121/1. 1908210.
Hampton, L. (Ed.). (1973). Physics of sound in ma¬rine sediments. Proc. of a symposium conduc¬ted by the Ocean Science and Technology, 569 p.
Isakovich, M.A. (1973). General Acoustics. Moscow: Nauka, 502 p. (in Russian).
Ivanov, V.A., Prusov, A.V., & Chepyzhenko, A.I. (2010). A submarine groundwater discharge in the region of the cape Aya (Crimea). Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, (2), 103—109. https://www.libr.dp.ua/text/dan_2010_2_18.pdf (in Russian).
Landau, L.D., & Lifshits, E.M. (2001). Theoretical physics: textbook (in 10 vol.). Hydrodynamics. Vol. VI. Moscow: Fizmatlit, 736 p. (in Russian).
Le Menn, M., & Nair, R. (2022). Review of acoustical and optical techniques to measure absolute salinity of seawater. Frontiers in Marine Science, (9). https://doi.org/10.3389/fmars.2022. 1031824.
Mackenzie, K.V. (1960). Reflection of Sound from coastal Bottoms. The Journal of the Acoustical Society of America, 32(2), 221―231. https://doi.org/10.1121/1.1908019.
Makar, A. (2022). Simplified Method of Determination of the Sound Speed in Water on the Basis of Temperature Measurements and Salinity Prediction for Shallow Water Bathymetry. Remote Sensing, 14, 636. https://doi.org/10.3390/rs14030636.
Moore, W.S. (2010). The effect of submarine groundwater discharge on the ocean. Annual Review of Marine Science, (2), 59—88. https://doi.org/10.1146/annurev-marine-120308-081019.
Moosdorf, N., & Oehler, T. (2017). Societal use of fresh submarine groundwater discharge: An overlooked water resource. Earth-Science Reviews, 171, 338—348. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2017.06.006.
Rodellas, V., Garcia-Orellana, J., Masqué, P., Feld¬man, M., & Weinstein, Y. (2015). Submarine groundwater discharge as a major source of nutrients to the Mediterranean Sea. Proceedings of the National Academy of Sciences, 112, 3926—3930. https://doi.org/10.1073/pnas.1419049112.
Stepanov, V.N. (1983). Oceanosphere. Moscow: Mysl, 270 p. (in Russian).
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 V.O. Iemelianov, V.M. Rylyuk, M.I. Skypa, S.V. Klochkov
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
1. Автори зберігають за собою авторські права на роботу і передають журналу право першої публікації разом з роботою, одночасно ліцензуючи її на умовах Creative Commons Attribution License, яка дозволяє іншим поширювати дану роботу з обов'язковим зазначенням авторства даної роботи і посиланням на оригінальну публікацію в цьому журналі .
2. Автори зберігають право укладати окремі, додаткові контрактні угоди на не ексклюзивне поширення версії роботи, опублікованої цим журналом (наприклад, розмістити її в університетському сховищі або опублікувати її в книзі), з посиланням на оригінальну публікацію в цьому журналі.
3. Авторам дозволяється розміщувати їх роботу в мережі Інтернет (наприклад, в університетському сховище або на їх персональному веб-сайті) до і під час процесу розгляду її даними журналом, так як це може привести до продуктивної обговоренню, а також до більшої кількості посилань на дану опубліковану роботу (Дивись The Effect of Open Access).
