Сахалинские ученые хотят точнее предсказывать поведение волн и лавин

Корреспондент РИА «Сахалин-Курилы» узнал, как исследования сахалинских ученых обогащают фундаментальную науку и помогают защищать остров от опасных природных явлений. Накануне профессионального праздника  он встретился с двумя представителями этой сферы и поговорил о том, почему они выбрали такую сложную профессию, и попросил подробнее рассказать об их работе. 

Как себя ведет тягуны

Многие любители зимней рыбалки на Сахалине, выйдя на лед, забывают обо всем на свете. Южносахалинец Дмитрий Ковалев тоже азартный рыбак, но ему, в отличие от других, на льду не удается думать только об улове. Он то и дело оценивает подледный лов с точки зрения гидрофизика, доктора физико-математических наук. Этим разделом физической науки Дмитрий давно занимается в Институте морской геологии и геофизики (ИМГиГ) Дальневосточного отделения РАН.

Для Ковалева путь в науку был в какой-то мере предопределен. Его отец Петр Ковалев, известный на Сахалине научный работник, создает морскую исследовательскую аппаратуру. Дмитрий в школе увлекся радиотехникой, в томском вузе получил специальность радиоинженера. Там ему предложили заняться научной работой. Он поступил в аспирантуру, потом перевелся на Сахалин, где стал изучать физику гидросферы. Базовые знания радиофизики здесь оказались очень кстати: ведь и радио-, и морские волны существуют по сходным законам. А увлечение рыбалкой только увеличивает желание разгадать загадки волн.

В научном институте мой собеседник руководит лабораторией, которая изучает морские волны и их природу. Волны возникают и подо льдом и с точки зрения гидрофизики представляют немалый интерес. Но исследований в этом направлении у нас велось мало, хотя потребность в них имеется. 

Зачастую причиной взлома льда является не только ветер, но и волны под ним. Чем больше научных данных появится об их поведении, тем проще оценить и предугадать опасность.

Сейчас объем исследований подледного волнения увеличивается, и основная задача Ковалева — продолжать изучение морских волн.

В этой области он уже сделал научное открытие, оно касалось трансформации волнения моря в прибрежных зонах и стало основой для кандидатской и докторской диссертаций. Статьи сахалинца опубликованы в авторитетных российских и отечественных журналах. Сейчас он ведет исследования по новому направлению, об их результатах не так давно рассказал зарубежный журнал «Бифуркация и хаос».

Для сведения: отбор в этом издании очень серьезный, редакторы публикуют только то, что является новым в науке, с четкой доказательной базой.

Исследования и открытия Дмитрия Ковалева, а также сотрудников его лаборатории значимы не только для фундаментальной науки.

— Как правило, в представлении людей самая опасная волна – это цунами, – объясняет Ковалев. – Но есть и другие волны, представляющие угрозу для людей. Например, штормовой нагон может затопить участок суши, расположенный вдали от берега. Волны, которые называются в гидрофизике тягунами, способны оборвать швартовые концы и перевернуть стоящие в порту суда. Если сказать просто, природа этих волн изучена, но в каждом месте они ведут себя по-разному. Поэтому наша задача – получать данные установленной в море аппаратуры и на их основании строить модель — как волны себя будут вести, оценить риски. Тогда мы сможем дать рекомендации органам власти и руководству портов насчет того, как защититься от опасных явлений в море. Заказчики нас оценили и давно работают с институтом по договорам и разным программам.

Каждое лето для этих целей в институте формируется гидрофизический отряд под руководством Ковалева, в распоряжении которого свой техарсенал. 

До недавнего времени все аппараты функционировали автономно — какое-то время накапливали сведения, потом их доставали из воды, обрабатывали сделанные записи. Сейчас ученые ИМГиГа создали опытный образец нового аппарата. Если он выдержит испытания и содержать его будет не накладно, тогда такие устройства можно выпускать серийно, в необходимом количестве. Затем соединить в сеть и передавать данные в режиме онлайн. Развитие подобной инфраструктуры включено в Стратегию развития области до 2035 года.

Кто защитит от снега

Выбор профессии Екатерины Казаковой тоже можно было предугадать: ее отец, Николай Казаков, известен своими исследованиями снега, селей и оползней. Что конкретно побудило мою собеседницу  изучать загадки снега – пример папы, катание на лыжах или увлечение рисованием – сказать однозначно нельзя. Не зря ведь говорят, что каждый физик, то есть ученый, занимающийся точными науками, в душе немного лирик.

Уже на первом курсе факультета природопользования СахГУ Казакова стала заниматься лавинами – в теории и на практике. Узнавала их закономерности по учебникам, ездила в экспедиции, где было минимум комфорта. Потом поступила в аспирантуру и получила ученую степень кандидата географических наук. Сейчас Екатерина – старший научный сотрудник лаборатории экзогенных геодинамических процессов и снежного покрова, которая входит в состав Специального конструкторского бюро средств автоматизации морских исследований (СКБ САМИ) Дальневосточного отделения РАН.

Ее работа делится на полевую, когда надо выезжать на природу, к заснеженным сопкам, и кабинетную. Ведь полученные в поездке сведения нужно тщательно обрабатывать. Часть из них станет основой для новых разработок систем защиты от снежных лавин, часть пригодится для публикаций в научных изданиях. Даже в наш век не на все вопросы о природе снега и лавин есть ответы.

— Получить их можно, когда теория тесно соприкасается с практикой, — объясняет Казакова. — Тогда только можно выявить не изученные до конца закономерности. Потому мы постоянно взаимодействуем с теми, кто конструирует защитные системы.

Островной регион с нестабильной погодой — уникальная площадка по исследованию таких явлений, особенно в переходных зонах — то есть на стыке суши и моря. Перед наукой сейчас стоит задача до конца познать природу образования лавин и селей, создать их физические модели. А для этого у сотрудников лаборатории, которую возглавляет Казаков, есть все возможности.

В конце 2018-го ее не зря создали на базе конструкторского бюро, существующего с 1978 года. Это позволило соединить научный багаж исследователей с техническим потенциалом бюро и создавать специальную аппаратуру.

— Первые плоды появились сразу, — рассказал руководитель лаборатории. — Опытно-экспериментальные мощности конструкторского бюро теперь не простаивают, а у наших сотрудников выросло количество научных публикаций.

В прошлом году сотрудники лаборатории создали экспериментальный стенд по исследованию динамических характеристик селей. Полученными результатами сейчас занимается коллега Екатерины, кандидат географических наук Светлана Рыбальченко. Обработка данных обещает дать интересные результаты.

Во время нашего общения Казаков отметил: подчиненные начинали работать с ним еще студентами. Его коллеги сформировали свои научные взгляды и не стесняются их отстаивать. Эти люди пришли в науку не ради теплого местечка и баснословного заработка, а для того, чтобы заниматься любимым делом. И получают радость от того, что могут приблизить разгадку природных тайн.

8 февраля в России ежегодно отмечают День российской науки, учрежденный указом президента РФ в 1999 году. По распоряжению Петра I Указом правительствующего Сената  8 февраля (по старому стилю — 28 января) 1724 года в России была основана Академия наук. В 1925 году ее переименовали в Академию наук СССР, а в 1991 году — в Российскую академию наук.