Исследования озера Байкал в рамках Байкальского нейтринного проекта N. Budnev, Irkutsk State University. - презентация

1 Исследования озера Байкал в рамках Байкальского нейтринного проекта N. Budnev, Irkutsk State University.

2 Schematic view on the deep underwater complex of Baikal Neutrino Telescope 10-Neutrino Telescope NT hydrophysical mooring 5-sedimentology mooring 12-geophysical mooring acoustic transponders 1-4 cable lines 5 km

3

4 Междисциплинарные исследования озера Байкал как места обитания нейтринного телескопа Вертикальный и горизонтальный обмен вод Оптические свойства байкальской воды Биологические ритмы Глобальные изменения климата Геофизические исследования

5 Приборы и методы 3 – х мерный долговременный температурный мониторинг (совместно с EAWAG, Switzerland) Акустическое зондирование 3 –х мерный мониторинг свечения водной среды Долговременные измерения оптических свойств среды Долговременные измерения геоэлектрического поля Исследование процесса формирования донных отложений (совместно с EAWAG, Switzerland)

6 T MD = P P - ( P) S

7 Three-dimensional long-term temperature monitoring Deep west mooring Deep east mooring Near coast mooring 1 km 1366 m 550 m

8 Instrumental moorings

9 Much May July The temperature at the near-surface zone September November January

10 One-dimensional thermodynamic model. The temperature regime depend on two factors: intensity of solar radiation Heat exchange with atmosphere

11 July September January 10 m 90 m Temporal changes of temperature in the model

12 Годовой ход коэффициент температуропроводности

13 Годовой ход коэффициента вертикального массопереноса

14 Inertial waves excitation in the spring May Апрель Июнь

15 OctoberNovember Inertial waves excitation in the autumn Days from 1 st Much 2003y

16 Крупномасштабный апвелинг

17 JanuaryNovember

18 June November Temperature decreased on 0.1 degree

19 Синхронное акустическое зондирование частотно-манипулированными сигналами Зондирующий сигнал u(t) = a(t) cos t Время распространения t 1 = L/[C(T,P,S) – U] L Время распространения t 2 = L/[C(T,P,S) + U] Скорость течения U = L/2[1/t 1 -1/t 2 ] Скорость звука С = L/2[1/t 1 +1/ t2 ] Гидрофоны U - скорость течения

20 Схема расположения гидрофонов.

21 Блок-схема установки.

22

23

24 Свечение байкальской воды – инструмент для исследования динамики озера

25 Свечение байкальской воды в зависимости от глубины (Южный Байкал) (photon cm-2 s-1) = (3.5+/- 1) N

26 Свечение байкальской воды в зависимости от глубины (Средний Байкал).

27 Свечение - результат реакций окисления органических веществ – хемилюминисценция Способные светиться вещества производятся, в основном, в верхнем слое озера, где есть солнечный свет, и переносятся на все глубины водными потоками и за счет оседания, теряя со временем способность светиться. Свечение является природной меткой, позволяющей наблюдать развитие гидробиологических и гидрофизических процессов в Байкале.

28 Зависимость свечения от глубины в районе Нейтринного телескопа в марте в разные годы. I(photon cm -2 s -1 ) = (3.5+/- 1) N

29 Counting rate of an optical module of NT-200 at years. The luminescence is a natural indicator of development of hydrobiological and hydrophysical phenomena in the Lake Baikal.

30

31

32 Counting rate of the 19 optical modules of NT-200 in September 1993 year.

33 Vertical water motion. Counting rate of the 3 optical modules of NT-200 situated on the same vertical string V vert = 2 cm/s !!!!!!!!! Counting rate of the 3 optical modules of NT-200 situated on the same depth on the different strings 7.5 m

34 Гидрооптические исследования Е - поток фотонов а – коэффициент поглощения (определяется концентрацией и составом РОВ), b – коэффициент рассеяния (определяется концентрацией и составом взвеси),

35 Зависимость коэффициента рассеяния света от глубины на глубине 800 м года.

36 Scattering length Ls=1/b= (50 – 70) m

37 Absorption coefficient a at 1000 m depth Depth m Absorption length L a =1/a =(20- 25) m for 480nm

38

39 Results of long term absorption and scattering monitoring

40 Geophysical Mooring Synthetic rope Electronic box 1000 m Cable Electrode 2 Electrode 1 Anchor Twisted cable Buoy

41 Vertical component of electric field days

42 High frequency E z variations. Inertial waves 15 hours

43 Low frequency E z variations. 27 days

44 Мелозира байкальская - Aulacoseira baicalensis

45 Solar activity Productivity of Aulacoseira baicalensis

46 Solar activity Productivity of Aulacoseira baicalensis Productivity of Aulacoseira islandica

47 Заключение Развитые в рамках байкальского нейтринного проекта технологии, методы и приборы позволяют осуществлять долговременный многопараметрический мониторинг вариаций различных характеристик водной среды. С помощью этих данных, в принципе, можно делать выводы о развитие гидрофизических, гидробиологических и гидрохимических процессов в озере. Чрезвычайно важно сотрудничество ученых разных специальностей