Научная тема: «ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ И ИЗМЕНЧИВОСТИ ЦИРКУЛЯЦИИ И УРОВНЯ ВОД МИРОВОГО ОКЕАНА»
Специальность: 25.00.28
Год: 2013
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
1. Создана информационная интерактивная автоматизированная компьютерная система хранения, математической обработки, визуализации и анализа данных глобальных наблюдений за поверхностными течениями и температурой в Мировом океане с помощью отслеживаемых со спутников дрейфующих океанографических буев - дрифтеров (ИС "Дрифтеры"). ИС предоставляет по запросам разнообразную графическую и статистическую информацию об измеренных течениях и температуре в поверхностном слое любого задаваемого района Мирового океана.

На основе ИС "Дрифтеры" и собранного массива дрифтерных данных за период с 1979 по 2012 г. получены следующие результаты:

  • построен ряд новых, не публиковавшихся ранее карт, характеризующих поверхностные течения Мирового океана;
  • показано, что обширные области слабых средних течений в трех океанах приурочены в обоих полушариях к широте 30°;
  • определены области Мирового океана, где течения могут достигать высоких значений скорости;
  • рассчитана средняя скорость поверхностных течений Мирового океана и средняя температура вод на его поверхности;
  • уточнены положения течений в Северной Атлантике, в частности, течения Ирмингера;
  • показана двухструйность и высокая устойчивость Норвежского течения и определены источники его питания;
  • показано значительное влияние рельефа дна на направления поверхностных течений в северной части Северной Атлантики;
  • установлено, что сезонная изменчивость скорости Гольфстрима, а также Основного черноморского течения характеризуется двумя максимумами и двумя минимумами в течение года.

2. Получены свидетельства существования в северной тропической зоне Тихого океана трех ранее неизвестных протяженных зональных тропических течений. Одно из них располагается под восточным Межпассатным противотечением и направлено на запад. Два других располагаются соответственно в центральной части западного Северного Пассатного течения и под его южной ветвью и направлены на восток.

3. Предложена научная концепция вертикальной структуры низкочастотных (ниже инерционной частоты) течений открытого океана, состоящая их трех положений (гипотез):

а) Во внеэкваториальных глубоководных районах Мирового океана вдали от берегов с выраженным крупномасштабным течением в верхнем слое имеет место трехслойная вертикальная структура поля скорости низкочастотных течений в силу того, что течения в верхнем, промежуточном и придонном слоях в основном вызываются и поддерживаются различными гидродинамическими процессами.

б) Указанным слоям на осредненном за длительный срок (среднегодовом) вертикальном профиле удельной кинетической энергии (КЭ) низкочастотных течений в этих районах соответствуют максимумы КЭ. При этом годовой ход КЭ (интенсивности) низкочастотных течений в выделенных трех слоях различен и в разных слоях внутригодовые максимумы КЭ наблюдаются в разное время.

в) Сезоны усиления крупномасштабных течений в этих районах сопровождаются усилением неравномерности вертикального распределения КЭ низкочастотных течений, их бароклинизацией. Сезонам ослабления крупномасштабных течений соответствуют периоды баротропизации, в которые вертикальное распределение КЭ по всей толще океана наиболее равномерно. Переход от периода бароклинизации к периоду баротропизации связан с перераспределением энергии между указанными выше слоями и сопровождается перемещением от слоя к слою с задержкой в 2-3 месяца уединенного возмущения в поле КЭ. Это возмущение, проникая в глубинные слои океана, повышает там уровни КЭ низкочастотных течений. Им отчасти можно объяснить существование сравнительно сильных течений на больших глубинах. Благодаря ему сезонные изменения КЭ низкочастотных течений в верхнем и нижнем слоях океана могут происходить в противофазе.

4. Разработан метод восстановления полей гидрологических характеристик по данным измерений в нерегулярно расположенных в пространстве точках, не требующий знания статистических характеристик восстанавливаемого поля. Метод основан на последовательных аппроксимациях восстанавливаемого поля (предполагаемого детерминированным и гладким) сглаживающими поверхностями все более сложного вида. Каждая поверхность представляет собой линейную комбинацию ортонормированных на системе точек измерений базисных функций от горизонтальных координат, коэффициенты которой находятся методом наименьших квадратов по данным измерений. Выведены критерии, которым должна удовлетворять наилучшая сглаживающая поверхность.

На основе разработанного метода рассмотрено влияние расположения точек измерений на точность восстановления полей измеряемой величины и ее дифференциальных характеристик. Выведены формулы, с помощью которых можно контролировать точность восстановления указанных полей и планировать размещение станций на океанографических полигонах.

Метод интенсивно использовался при планировании и обработке данных крупных океанских экспериментов "Абиссаль" и ПОЛИМОДЕ.

5. Показано, что по сравнению со многими другими городами в Финском заливе, где подъем земной коры в определенной степени компенсирует повышение уровня моря за счет глобального потепления, Санкт-Петербург в результате оседания находится в наиболее неблагоприятном положении с точки зрения постепенного затопления. Построенная в 2011 г. 25км дамба для защиты от краткосрочных наводнений вследствие штормовых нагонов не защищает метрополис от этого вида наводнений.

Список опубликованных работ
1. Никитин О.П., Тареев Б.А. К теории релеевской конвекции на вращающейся Земле в окрестности экватора // Докл. АН СССР. 1971. Т. 196. № 2. С. 331-334.

2.Никитин О.П., Тареев Б.А. Релеевская конвекция на вращающейся Земле вблизи экватора // Изв. АН СССР. Сер. Физика атмосферы и океана. 1971. Т. 7. № 5. С. 534-541.

3.Никитин О.П., Тареев Б.А. Меандры Гольфстрима как следствие бароклинной неустойчивости в простой двухслойной модели // Изв. АН СССР. Сер. Физика атмосферы и океана. 1972. Т. 8. № 9. С. 973-980.

4.Никитин О.П. О принципе изменения устойчивости для конвекции с учетом вращения // Изв. АН СССР. Сер. Физика атмосферы и океана. 1973. Т. 9. № 11. С. 1190-1192.

5.Никитин О.П. Некоторые вопросы динамики неустойчивых возмущений в стратифицированном океане. Автореф. дисс. канд. физ.-мат. наук. М.: 1974. 10 с.

6.Дикий Л.А., Никитин О.П. О характере неустойчивости одного двухслойного бароклинного течения // Изв. АН СССР. Сер. Физика атмосферы и океана. 1975. Т. 11. № 3. С. 308-311.

7.Никитин О.П. Баротропная и бароклинная неустойчивость (обзор линейной теории) // Исследование синоптической изменчивости океана. Севастополь: МГИ АН УССР, 1977. С. 209-220.

8.Никитин О.П. О выборе основного течения в геофизической теории устойчивости // Исследование синоптической изменчивости океана. Севастополь: МГИ АН УССР, 1977. С. 221-230.

9.Никитин О.П. Погрешности данных термозонда ХВТ Т7 // Структура, кинематика и динамика синоптических вихрей. Севастополь: МГИ АН УССР, 1980. С. 129-138.

10.Никитин О.П. Восстановление синоптического поля скорости на полигоне ПОЛИМОДЕ на основе кусочной полиномиальной среднеквадратичной аппроксимации // Океанология. 1980. Т. 20. Вып. 3. С. 441-450.

11.Никитин О.П. Оценка уровня остаточного шума после низкочастотной фильтрации во временных рядах наблюдений компонент скорости течений // Известия ПОЛИМОДЕ. М.: ИО АН СССР, 1981. Вып. 3. С. 43-47.

12.Никитин О.П. Выделение синоптической составляющей из данных гидрологической съемки // Океанология. 1982. Т. 22. Вып. 4. С. 562-568.

13.Никитин О.П., Элькен Ю.Я. Выделение синоптической составляющей из данных единичной гидрологической съемки. Численные эксперименты // Известия ПОЛИМОДЕ. М.: ИО АН СССР, 1982. Вып. 6. С. 3-38.

14.Никитин О.П. Данные ХВТ ПОЛИМОДЕ // Известия ПОЛИМОДЕ. М.: ИО АН СССР, 1984. Вып. 9. С. 3-11.

15.Никитин О.П. Влияние расстановки гидрологических станций на точность восстановления полей измеряемой величины и ее производных // Известия ПОЛИМОДЕ. М.: ИО АН СССР, 1984. Вып.10. С. 3-12.

16.Никитин О.П., Элькен Ю.Я. Влияние расстановки гидрологических станций на точность восстановления полей измеряемой величины и ее производных. Численные эксперименты // Известия ПОЛИМОДЕ. М.: ИО АН СССР, 1984. Вып. 10. С. 13-55.

17.Никитин О.П. Аномалии температуры поверхности океана и синоптические возмущения // Известия ПОЛИМОДЕ. М.: ИО АН СССР, 1985. Вып. 14. С. 29-33.

18.Никитин О.П., Элькен Ю.Я. О погрешностях восстановления гидрологических полей и полей их дифференциальных характеристик методом аппроксимации ортогональными функциями // Океанология. 1986. Т. 26. Вып. 5. С. 743-750.

19.Никитин О.П., Первухина М.Э. Эволюция синоптических полей скорости течения и температуры воды по данным буйкового полигона в тропической зоне Тихого океана // Исследование океанографических процессов в тропической зоне Тихого океана / Под ред. А.Ф. Ляшенко и др. М.: Гидрометеоиздат, 1989. С. 148-155.

20.Лежнев В.В., Никитин О.П. О выполнимости геострофических соотношений для низкочастотных течений в тропиках // Исследование океанографических процессов в тропической зоне Тихого океана / Под ред. А.Ф. Ляшенко и др. М.: Гидрометеоиздат, 1989. С. 136-148.

21.Никитин О.П. Геострофический и измеренный вертикальный сдвиг скорости течений в океане // Измерение океанских течений/ Под ред. А.С. Монина. М.: Наука, 1989. С. 111-120.

22.Никитин О.П. Гидрометеорологические исследования в перспективном районе освоения залежей железомарганцевых конкреций // Комплексные океанографические исследования в тропической зоне Тихого океана / Под ред. О.П. Никитина. М.: Гидрометеоиздат, 1991. С. 3-8.

23.Никитин О.П., Первухина М.Э. О контроле записей скоростей течений и температуры воды, полученных на океанских буйковых станциях // Комплексные океанографические исследования в тропической зоне Тихого океана / Под ред. О.П. Никитина. М.: Гидрометеоиздат, 1991. С. 96-105.

24.Никитин О.П. Исследования ГОИН по проекту "Абиссаль" // Исследование океанов и морей. Вып.2 / Под ред. Ф.С. Терзиева. Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 1995. С. 90-95.

25.Никитин О.П. О противотечениях тропической зоны Тихого океана // Деп. в ВИНИТИ 13.01.95, № 115-В95. М.: ГОИН, 1995. 38 с.

26.Никитин О.П., Ашевский А.О. Внутригодовая изменчивость термической структуры тропического океана в полосе 129-138°з.д., 0-25°с.ш. // Деп. в ВИНИТИ 13.01.95, № 114-В95. М.: ГОИН, 1995. 33 с.

27.Никитин О.П., Филиппов Ю.Г., Касьянов СЮ. Эволюция синоптических течений на гидрологических полигонах в северо-восточной части тропической зоны Тихого океана // Деп. в ВИНИТИ 24.01.1995, № 197-В95. М.: ГОИН, 1995. 37 с.

28.Никитин О.П., Касьянов СЮ. Синоптические течения в северо-восточной части тропической зоны Тихого океана по данным эксперимента "Абиссаль" // Деп. в ВИНИТИ 24.01.95, №198-В95. М.: ГОИН, 1995. 27 с.

29.Никитин О.П., Федоров А.С., Волкова Г.П. Опыт редактирования данных наблюдений за течениями и температурой в океане, полученных с помощью самописцев АЦИТТ // Деп. в ВИНИТИ 07.12.95, № 3276-В95. М.: ГОИН, 1995. 23 с.

30.Никитин О.П. Проект 08.12 "Абиссаль". Отчет о результатах работ за 1991-95 годы // Комплексные исследования океанов и морей, Арктики и Антарктики / Под ред. С.С. Лаппо. М., 1996. Т. 8. С. 201-212.

31.Никитин О.П. Вертикальная структура синоптических течений в северовосточной части тропической зоны Тихого океана // Океанология. 1997. Т. 37. Вып. 6. С. 819-831.

32.Никитин О.П. О внутригодовой низкочастотной изменчивости интенсивности океанских течений // Изв. РАН. Сер. Физика атмосферы и океана. 1998. Т. 14. № 5. С. 693-701.

33.Никитин О.П. Об особенностях вертикального профиля кинетической энергии низкочастотных составляющих скорости течений в северных тропиках Тихого и Атлантического океанов // Метеорология и гидрология. 1999. № 8. С. 72-86.

34. Касьянов С.Ю., Музыка Г.В., Никитин О.П. О дрифтерных наблюдениях за поверхностными течениями Мирового океана // Исследовано в России. 2000. Вып. 50. С. 676-685.

35.Касьянов С.Ю., Никитин О.П. Компьютерный атлас лагранжевых течений в поверхностном слое Мирового океана // Исследовано в России. 2001. Вып. 154. С. 1768-1776.

36.Никитин О.П., Касьянов С.Ю., Музыка Г.В. Компьютерная информационно-справочная система “Поверхностные течения Мирового океана” // Труды ГОИН. 2005. Вып. 209. С. 75-89.

37.Никитин О.П. База данных о реперах морских уровнемерных пунктов // Труды ГОИН. 2007. Вып. 210. С. 195-198.

38.Никитин О.П. База данных о прибрежных уровенных наблюдениях на морях, окружающих Россию // Труды ГОИН. 2008. Вып. 211. С. 401-407.

39.Никитин О.П., Касьянов С.Ю. Атлас поверхностных течений Черного моря по дрифтерным данным [Электронный ресурс] // М.: ГОИН, 2008. 36 с.

40.Никитин О.П., Соколов В.А. Опыт постановки автономного уровнемерного комплекса на острове Гогланд в Финском заливе Балтийского моря // Труды ГОИН, 2009. Вып. 212. С. 250-259.

41.Никитин О.П. Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2011620401 "База среднемесячных данных прибрежных наблюдений за уровнем на морях, окружающих Россию" // Зарегистрировано 30.05.2011 г. Федеральной службой по интеллектуальной собственности.

42.Никитин О.П. Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2012620516 "База данных дрифтерных наблюдений за течениями и температурой в поверхностном слое Мирового океана“ // Зарегистрировано 07.06.2012 г. Федеральной службы по интеллектуальной собственности.

43.Никитин О.П. Карты поверхностных течений на основе данных дрейфующих буев // Метеоспектр. 2011. № 2. С. 77-81.

44.Никитин О.П., Касьянов С.Ю. Поверхностные течения вокруг японских островов: пути распространения радиоактивного загрязнения вследствие аварий на АЭС “Фукусима-1”// Terra Humana. 2012. № 2. С. 194-198.

45.Nikitin O.P. On the choice of the basic current in the geophysical stability theory // Ocean Modelling. Cambridge. England. 1977. No. 8. P. 4-8.

46.Nikitin O.P., Vinogradova K.G. Separation of the synoptic component of the temperature field from XBT-survey data and some applications // Ocean Modelling. Cambridge. England. 1980. No. 35. P. 5-8.

47.Heinmiller R.H., Ebbesmeyer C.C., Taft B.A., Olson D.B., Nikitin O.P. Systematic errors in expendable bathythermograph profiles // Deep-Rea Res. 1983. V. 30. No 11A. P. 1185-1197.

48.Elken J.J., Nikitin O.P. Sampling grid dependence of least-square polynomial estimates of measured quantities and their differential characteristics // Ocean Modelling. Oxford, England. 1985. No. 65. P. 8-12.

49.Nikitin O.P., Vinogradova K.G. Maps of hydrophysical characteristics: Temperature from XBT-observations // The POLYMODE Atlas. Woods Hole Oceanographic Institution. Massachusetts. USA. 1986. P. 223-251.

50.Nikitin O.P., Vinogradova K.G. XBT-observations // The POLYMODE Atlas. Woods Hole Oceanographic Institution. Massachusetts. USA. 1986. Appendixes (Microfiches). Sec. 5.7. Subsection 5.2. 14 p.

51.Nikitin O.P. On some nameless zonal currents in the tropical north Pacific // WOCE Conference "Ocean Circulation and Climate". Canada. Halifax. 1998. P. 153-154.

52.Nikitin O.P. Report on WOCE SVP Global Data on the CD-ROM // Report of the 13th Meeting of the WOCE Data Products Committee. College Station. TX. USA. 2000. WOCE Report No. 170/2000. Appendix B. 3 p.

53.Nikitin O.P., Kasyanov S.Y., Muzyka G.V. World ocean surface currents visualization software // Proceedings of the 3rd International workshop on computer science and information technologies CSIT´2001. V. 2 (Regular papers). Ufa. Russia. 2001. P. 32-41.

54.Cherniawsky J., Nikitin O., Crawford W. Relationship between winds and Bering Strait transports // Proceedings of 51st Annual Eastern Pacific Ocean Conference. Canada. Vancouver Island. 2004. P. 1-18.

55.Cherniawsky J.Y., Crawford W.R., Nikitin O.P., Carmack E.C. Bering Strait transports from satellite altimetry // J. Mar. Res. 2005. V. 63. No. 5. P. 887-900.

56.Nikitin O.P. Long-term trends of sea level in the Gulf of Finland of the Baltic Sea and movements of its shores // Proceedings of MWWD 2010 (ISBN 978-9944-5566-4-4). Editor Carlo Avanzini. MWWD organization. 2010. 15 p.

57.Nikitin O.P. Report of the Russian Federation to the 12th Session of the IOC Group of Experts on the Global Sea Level Observing System // UNESCO. IOC. Twelfth Session of the GLOSS Group of Experts. 2011. 5 p.

58.Nikitin O.P. Storage, processing and visualization data system of drifter observations of surface currents in the World Ocean // Russ. J. Earth. Sci. 2012. V. 12. No. 5. ES5002. doi:10.2205/2012ES000521. 7 p.