Цель. Целью работы является оценка возможностей береговых лазерных деформографов для регистрации и количественной диагностики сейшевых колебаний малой прибрежной акватории на примере б. Алексеева (о. Попова, залив Петра Великого).
Методы и результаты. Регистрация микросмещений земной коры выполнялась 20-метровым береговым лазерным деформографом, установленным на расстоянии около 20 м от береговой линии. Для независимого контроля колебаний уровня моря организована видеорегистрация маркерного объекта в акватории бухты с последующей метрической калибровкой изображения (масштабный коэффициент 0,69 см/пикс.). Для сопоставления сигналов выполнена одинаковая полосовая фильтрация временных рядов в диапазоне основной сейшевой моды. Установлена линейная зависимость между микросмещениями базы деформографа и амплитудой колебаний уровня моря. По ряду синхронных интервалов наблюдений определен коэффициент линейного преобразования K = 0,66 ± 0,03 мкм/см при |r| > 0,9. Анализ временных рядов, динамических спектрограмм и амплитудных спектров выявил устойчивые периоды около 10,5 мин, 2,6–2,7 мин и 4,1–4,3 мин, соответствующие фундаментальной продольной сейше всей бухты, первой собственной моде и локализованной моде внутреннего подбассейна. Показано, что усиление ветрового воздействия приводит к росту амплитуды колебаний без изменения набора доминирующих периодов.
Выводы. Береговой лазерный деформограф обеспечивает надежную регистрацию сейшевых колебаний малой бухты и позволяет количественно оценивать их амплитуду по данным деформационных измерений. Полученные результаты подтверждают определяющую роль геометрии и батиметрии акватории в формировании спектра собственных мод и демонстрируют применимость дистанционных деформационных методов для мониторинга прибрежных гидродинамических процессов.
Purpose. The aim of the work is to assess the capabilities of coastal laser strainmeters for recording and quantitative diagnostics of seiche oscillations in a small coastal water area using the example of Alekseev Bay (Popov Island, Peter the Great Bay).
Methods and Results. Micro-displacements of the earth's crust were recorded by a 20-meter coastal laser strainmeter installed at a distance of about 20 m from the shoreline. For independent monitoring of sea level oscillations, a video recording of a marker object in the bay water area was organized, followed by metric calibration of the image (scale factor 0.69 cm/pixel). To compare the signals, identical band-pass filtering of time series was performed in the range of the fundamental seiche mode. A linear relationship between the strainmeter base micro-displacements and the sea level oscillation amplitude was established. From a series of synchronous observation intervals, the linear transformation coefficient K = 0.66 ± 0.03 μm/cm was determined at |r| > 0.9. The analysis of time series, dynamic spectrograms and amplitude spectra revealed stable periods of about 10.5 min, 2.6–2.7 min and 4.1–4.3 min, corresponding to the fundamental longitudinal seiche of the entire bay, the first eigenmode and a localized mode of the internal sub-basin. It is shown that the intensification of wind forcing leads to an increase in the oscillation amplitude without changing the set of dominant periods.
Conclusions. The coastal laser strainmeter provides reliable recording of seiche oscillations in a small bay and allows quantitative estimation of their amplitude from deformation measurement data. The obtained results confirm the determining role of the geometry and bathymetry of the water area in the formation of the eigenmode spectrum and demonstrate the applicability of remote deformation methods for monitoring coastal hydrodynamic processes.