Поверхностные проявления турбулентного следа надводного судна

В ходе натурных экспериментов в прибрежной зоне Черного моря и в акватории Горьковского водохранилища в 2006–2009 годах исследовались поверхностные проявления турбулентных следов, генерируемых надводными судами. Характеристики поверхностного волнения исследовались с судна и использованием фотосъемки и радиоскаттерометров СВЧ-диапазона, скорости течений в следе измерялись с моторной лодки с использованием ADCP Workhorse Sentinel 600 кГц, проведен анализ проб пленок поверхностно-активных веществ (ПАВ) в области следа. Получены синхронные с судовыми измерениями спутниковые РСА-изображения следов (TerraSAR).
В ходе предыдущего анализа данных экспериментов (см., Ермаков С.А., Капустин И.А. “О динамике турбулентности, возбуждаемой надводным судном. Натурные наблюдения и лабораторный эксперимент”. 6 Открытая конференция по дистанционному зондированию, Москва, ИКИ РАН, 2008) был установлен закон расширения турбулентного следа на начальном этапе развития, описываемый степенной зависимостью с показателем 0.4, выполняющийся для различных судов, предложена модель следа как расширения одномерного турбулентного слоя от импульсного источника турбулентной энергии. Оценивалась степень гашения коротких ветровых волн в следе. Основное внимание в данной работе уделено изучению структуры корабельного следа на поверхности моря и исследованию влияния приводного ветра на след. Получено, что начальный этап развития турбулентного следа характеризуется сильным гашением ветровых волн турбулентностью, при этом на границах турбулентной области наблюдается усиление ветровых волн, которое оказывается наиболее эффективным вблизи наветренной границы следа, приводя к его асимметрии. Измерены средние циркуляционные течения в области следа, предположительно и приводящих к эффекту усиления волн на его границах. Показано, что по мере вырождения со временем турбулентности в следе вместо зон усиления волнения на его границах появляются сликовые полосы, связанные с пленками ПАВ, приводящими к гашению коротких ветровых волн. Природа сликовых полос связана с выносом ПАВ из толщи воды пузырьками воздуха и перераспределением ПАВ полем средних течений в следе.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (проекты 08-05-00634, 07-05-00125, 08-05-97011-р, 09-05-10033-к), а также программы ОФН РАН “Радиофизика”.