Technical, hardware and software solutions for monitoring natural processes in the southern part of the Sea of Okhotsk

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

This paper presents measuring systems that are used to monitor natural processes in the southern part of the Sea of Okhotsk. The research is carried out at the scientific hospital “Svobodny Cape”. The architecture of the devices is presented, which makes it possible to organize the registration of measurements and the transmission of wave data in real time. The results of recording abnormally large waves are obtained. Also, for the first time in this region, work was carried out to monitor the ice situation using radar. Laser interference devices have been installed at the Svobodny Cape scientific hospital to register variations of vibrations and waves flowing in geospheres. During the processing of full-scale data from laser interference devices, deformation anomalies characteristic of tsunamigenic earthquakes were detected, and patterns of transformation of vibrations and waves of different periods during the transition from one geosphere to another were studied.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. I. A.I. Zaytsev

Special Research Bureau of Automation of Marine Research FEB RAS

Author for correspondence.
Email: aizaytsev@mail.ru

член-корреспондент РАН, директор

Russian Federation, Yuzhno-Sakhalinsk

G. I. Dolgikh

Pacific Oceanological Institute n.a. V.I. Ilyichev FEB RAS

Email: dolgikh@poi.dvo.ru

академик РАН, директор

Russian Federation, Vladivostok

S. G. Dolgikh

Pacific Oceanological Institute n.a. V.I. Ilyichev FEB RAS

Email: sdolgikh@poi.dvo.ru

доктор технических наук, ведущий научный сотрудник

Russian Federation, Vladivostok

E. N. Pelinovsky

Institute of Applied Physics of the RAS

Email: pelinovsky@ipfran.ru

доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник

Russian Federation, Nizhniy Novgorod

References

  1. Dolgikh G.I. Principles of the designing single-coordinate laser strainmeters // Technical Physics Letters. 2011, vol. 37(3), pp. 204−206.
  2. Dolgikh G., Budrin S., Dolgikh S., Plotnikov A. Supersensitive Detector of Hydrosphere Pressure Variations // 2020, vol. 20(23), аrticle number 6998. doi: 10.3390/s20236998
  3. Dolgikh G.I., Chupin V.A., Gusev E.S., Timoshina G.A. Cyclonic process of the “voice of the sea” microseism generation and its remote monitoring // Remote Sens. 2021, 13, 3452. https://doi.org/10.3390/rs13173452
  4. Dolgikh G., Dolgikh S. Deformation Anomalies Accompanying Tsunami Origination // J. Mar. Sci. Eng. 2021, vol. 9(10), аrticle number 1144. https://doi.org/10.3390/jmse9101144
  5. Dolgikh G., Dolgikh S. Deformation Anomalies Accompanying Tsunami Origins near the Japanese Islands // J. Mar. Sci. Eng. 2023, vol. 11(11), аrticle number 2137. https://doi.org/10.3390/jmse11112137
  6. Dolgikh G., Dolgikh S., Chupin V. et al. Registration of Nonlinear Hydrophysical Disturbances – Rogue Waves in Full-Scale Conditions // J. Mar. Sci. Eng. 2022, vol. 10(12), аrticle number 1997. https://doi.org/10.3390/jmse10121997
  7. Kabatchenko I.M., Kos’yan R.D., Krasitskii V.P. et al. Operating experience with a BM-04 wave-tide gauge // Oceanology. 2007, vol. 47, no 1, pp. 135−140.
  8. Kuznetsov K.I., Kovalev P.D., Kurkin A.A., Pelinovsky E.N. Features of wind waves at the southeastern coast of Sakhalin according to bottom pressure measurements // Izvestiya of the RAS. Atmospheric and Oceanic Physics. 2014, vol. 50, no. 2, pp. 213−220.
  9. Lukhnov A.O., Chernov A.G., Kurkin A.A., Polukhina O.E. Problems of creating a hardware and software complex for studying the hydrodynamics of the shelf zone // Proceedings of the Academy of Engineering Sciences named after A.M. Prokhorov. 2006, vol. 18, pp. 120−123.
  10. https://www.aanderaa.com
  11. Zaitsev A.I., Kurkin A.A., Chernov A.G. et al. The tsunami on Sakhalin on August 2, 2007: mareograph evidence and numerical simulation // Russian Journal of Pacific Geology. 2009, vol. 3, no. 5, pp. 437-442.
  12. Zaitsev A.I., Kurkin A.A., Chernov A.G. et al. The Nevelsk tsunamion Augest 2, 2007: Instrumental data numerical modeling// Doklady Earth Sciences. 2008, vol. 421, no. 1, pp. 867−870.
  13. Levin B.V., Chernov A.G., Shevchenko G.V. et al. The first results of long wave registration in the range of tsunami periods in the region of Kuril ridge on a distributed station network // Doklady Earth Sciences. 2009, vol. 427, no. 1, pp. 874−879.
  14. Kurkin A.A., Zezyulin D.V., Makarov V.S. et al. Studies of coastal areas of the Sea of Okhotsk using a land-based mobile robot // Ecological systems and devices. 2016, no. 8, pp. 11−17.
  15. Zaytsev A., Zeziulin D., Belyakov V. et al. Coastal monitoring oft he Okhotsk sea using an autonomous mobile robot. Science of Tsunami Hazards. 2017, vol. 36, no. 1, pp. 1−12.
  16. Appel I.L. Using the analysis of observational data on drift, wind and atmospheric conditions to determine seasonal changes in forces acting on the ice sheet // Problems of the Arctic and Antarctic. 1994, Iss. 67−68, pp. 90−107.
  17. http://www.aviso.oceanobs.com/en/data/products/wind-waves-products/index.html
  18. Kuznetsov K.I., Pelinovsky E.N., Kurkin A.A., Zaitsev A.I. Restoration of surface waves from measurements of pressure variations on the seabed. // Bulletin of the Moscow State Regional University. Series: Natural Sciences. 2013, no. 3, pp. 110−117.
  19. Fessel D., Marko J., Melling H. Wave measurements using upward looking in marginal and polar sea ice regimes // ASL Environmental sciences. 2002 http://www.aslenv.com/reports/ASL%20Intl%20Waves%20Workshop.pdf
  20. Kurkin A.A., Pelinovsky E.N. Freak waves: facts, theory and modeling. Nizhny Novgorod: NSTU, 2004.
  21. Kharif C., Pelinovsky E. Physical mechanisms of the rogue wave phenomenon // European J Mechanics - B/Fluid. 2003, vol. 22, no. 6, pp. 603−634.
  22. Kharif Ch., Pelinovsky E., Slunyaev A. Rogue Waves in the Ocean. Springer Link, 2009.
  23. Slunyaev A., Didenkulova I., Pelinovsky E. Rogue waters. // Contemporary Physics. 2011, vol. 52, no. 6, pp. 571−590.
  24. Zaitsev A.I., Malashenko A.E., Pelinovsky E.N. Abnormally large waves near the southern coast of O. Sakhalin. // Fundamental and applied hydrophysics. 2011, vol. 4, no. 4, pp. 35−42.
  25. Slunyaev A.V., Kokorina A.V., Zaitsev A.I. et al. Dependence of probabilistic distribution of wave heights on physical parameters based on measurement results near Sakhalin Island. // Fundamental and applied hydrophysics. 2023, vol. 16, no. 3, pp. 18−29.
  26. http://sakhmeteo.ru/
  27. https://nctr.pmel.noaa.gov/Dart/
  28. Zaytsev A., Kurkin A., Pelinovsky E., Yalciner A.C. Numerical tsunami model NAMI-DANCE Science of Tsunami Hazards. 2019. Т. 38. № 4. С. 151−168.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The composition of the scientific hospital “Cape Svobodny”: 1 – laser nanobarograph; 2 – horizontal type laser deformograph; 3 – weather station; 4 − laser hydrophone

Download (43KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Fragments of recordings and dynamic spectrogram of laser interference devices: a - dynamic spectrogram of recording the “voice of the sea” with a laser deformograph; b – fragment of recording a deformation anomaly with a laser deformograph; c, d – fragments of recordings of a laser meter of pressure variations of the hydrosphere during the formation of meteotsunami and killer waves

Download (18KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Autonomous surface wave recorder “Wavograph” (a) 1 – hydrostatic pressure channel, 2 − temperature channel, 3 – non-volatile memory (SD card), 4 − control and data acquisition controller, 5 − electronics unit, 6 − COM port with an exchange rate of 115,200 baud, 7 − lithium batteries +3.2 V, 8 – connector for putting the station into operation; (b) autonomous bottom pressure recorder (ARV-K12), developed by the Uglich Design Bureau

Download (49KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Fragments of experimental studies

Download (19KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Fixation of waves in the Sea of Okhotsk during a three-point storm (a), dependence of the wave height on the distance to the radar installation point (b)

Download (29KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. View of the radar monitor after processing by the radar processor

Download (34KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Significant wave heights based on natural data obtained in the area of Cape Svobodny in 2011-2012; data processing using the hydrostatic formula (red line), using frequency correction (blue), satellite altimetry data (green line) Note: the full-color version of the drawings for the article is available in the electronic version of the Bulletin of the Russian Academy of Sciences.

Download (29KB)
Indexing metadata
9. Figure 8. Frequency of observation of killer waves in the southern part of the Sea of Okhotsk

Download (9KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Examples of abnormally large waves (killer waves) recorded off Cape Svobodny: a − December 8, 2011, height 4.48 m (H/Hs = 2.43); b − December 24, 2011, height 6.23 m (H/Hs = 2.29)

Download (34KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Recording the signal of laser deformographs. The down arrow shows the time of the earthquake, the up arrow shows the registration of the tsunami

Download (16KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».