Океанология

Биологическая океанология (морская биология) — раздел океанологии, изучающий биоразнообразие, экологические условия обитания, динамику численности и пространственное распределение морских организмов. В рамках данного направления исследуются трофические связи, продуктивность пелагических и бентических сообществ, адаптационные механизмы гидробионтов к изменяющимся условиям среды. Прикладным аспектом биологической океанологии является промысловая океанология, решающая задачи рационального использования биологических ресурсов Мирового океана, включая оценку запасов промысловых видов, разработку научно обоснованных рекомендаций по регулированию рыболовства и сохранению морских экосистем ^[2]

Геологическая океанология (морская геология и геофизика) занимается изучением строения и эволюции океанической земной коры, процессов формирования рельефа дна, тектоники литосферных плит, а также состава и генезиса донных осадков. Особое внимание уделяется исследованию минерально-сырьевых ресурсов океанического ложа, включая нефтегазоносные провинции, железомарганцевые конкреции и сульфидные руды. Смежным направлением выступает палеоокеанология, реконструирующая историю изменения климата, уровня Мирового океана и циркуляции вод на основе анализа донных отложений, что позволяет уточнять модели долгосрочных геоэкологических процессов ^[3]

Морская метеорология и физика пограничного слоя океан–атмосфера исследуют синоптические процессы над акваториями, динамику атмосферных фронтов, формирование и траектории тропических циклонов, а также механизмы тепло-, влаго- и импульсообмена на границе раздела сред. Результаты данных исследований используются для разработки моделей прогноза погоды, штормовых предупреждений и оценки климатических изменений. Направление «Взаимодействие океана и атмосферы» фокусируется на изучении роли океана в глобальном климатическом балансе, включая перенос тепла и растворённых газов между резервуарами Земли ^[4]

Физическая океанология изучает динамические, термодинамические и оптические процессы в толще морской воды: формирование и эволюцию водных масс, систему глобальной циркуляции (включая термохалинный конвейер), волновые процессы (ветровые, приливные, внутренние волны), турбулентный обмен, а также свойства морского льда и его влияние на климатическую систему. Методологическую основу направления составляют гидродинамическое моделирование, натурные измерения и спутниковый мониторинг Спутниковая океанология (дистанционное зондирование океана) — междисциплинарное направление, использующее данные космических аппаратов для получения синоптической информации о параметрах морской поверхности: температуре, уровне, солёности (косвенно), концентрации хлорофилла, ледовой обстановке, векторах поверхностных течений. Преимущества метода — высокая пространственно-временная дискретность и глобальный охват, что делает его незаменимым для оперативного мониторинга и верификации численных моделей.^[5]

Химическая океанология (гидрохимия, морская химия) исследует качественный и количественный состав растворённых и взвешенных веществ в морской воде, биогеохимические циклы элементов, процессы кислотности, окислительно-восстановительные условия и антропогенное загрязнение. В условиях усиления техногенной нагрузки данное направление тесно интегрировано с экологической океанологией, оценивающей устойчивость морских экосистем к климатическим изменениям, эвтрофикации, закислению океана и накоплению микропластика ^[6][7]

Инструментальная и технологическая океанология охватывает разработку, калибровку и эксплуатацию специализированного оборудования для морских исследований: зондов, буев, автономных подводных аппаратов, донных станций, а также методик проведения гидрологических, гидрохимических и геофизических измерений в условиях открытого океана. Данное направление обеспечивает методическую и техническую базу для всех разделов океанологии, способствуя повышению точности, воспроизводимости и эффективности научных экспедиций.

Формирование современной океанологии как комплексной естественной науки связано с деятельностью норвежских исследователей конца XIX — первой половины XX века, заложивших теоретико-методологические основы физической океанологии. Ключевой вклад в развитие дисциплины внесли Фритьоф Нансен, Бьёрн Хелланд-Хансен и Харальд Ульрик Свердруп, разработавшие фундаментальные методы океанографических измерений, динамики морских течений и анализа водных масс.

• Фритьоф Нансен (1861–1930) — полярный исследователь, океанограф и геофизик, удостоенный международного признания за вклад в изучение Арктики. В 1888 году осуществил первое успешное пересечение ледникового щита Гренландии. В 1893–1896 годах руководил экспедицией на специализированном судне «Фрам», сконструированном для дрейфа во льдах; в ходе экспедиции была подтверждена гипотеза трансарктического переноса льдов, установлена значительная глубина Северного Ледовитого океана, обнаружен подповерхностный атлантический слой тёплых вод и описано отклонение дрейфующих объектов вправо от направления ветра вследствие силы Кориолиса (эффект Экмана). Нансен выступил инициатором создания Международного совета по исследованию моря (ICES, 1902) и активно содействовал развитию международного научного сотрудничества, включая взаимодействие с российскими учёными.^[8]
• Бьёрн Хелланд-Хансен (1877–1957) — геофизик и океанограф, ученик и последователь Нансена. В 1898 году опубликовал динамический метод расчёта геострофических течений, получивший широкое применение в физической океанологии. Совместно с Нансеном в 1909 году обосновал конвективную природу формирования глубинных вод Норвежского моря. В 1910 году впервые получил инструментальные данные о двухслойной циркуляции в Гибралтарском проливе. Ввёл в научный оборот понятия потенциальной температуры и адиабатических процессов в глубоководной среде. В 1916 году разработал метод термохалинного анализа водных масс на основе T,S-диаграмм, ставший стандартом для классификации океанических вод. По его инициативе в 1917 году был основан Геофизический институт в Бергене ^[9]
• Харальд Ульрик Свердруп (1888–1957) — полярный исследователь и теоретик океанологии. Участвовал в экспедиции Р. Амундсена на шхуне «Мод» (1918–1925), где изучал приливную динамику и ледовые процессы в морях Сибирского шельфа. В 1931 году руководил океанографическими исследованиями у Шпицбергена с борта подводной лодки «Наутилус». В 1936–1948 годах работал в США в качестве директора Института океанографии Скриппса, где совместно с М. У. Джонсоном и Р. Х. Флемингом подготовил фундаментальный труд «The Oceans: Their Physics, Chemistry, and General Biology» (1942), долгое время служивший основным учебным пособием для океанологов. С 1948 года возглавлял Норвежский полярный институт, координировал антарктические исследования и занимал пост председателя Международного совета по исследованию моря ^[9]

Зарождение отечественной океанографической традиции связано с деятельностью русских морских офицеров и учёных в период первых кругосветных плаваний. В ходе экспедиции 1803–1806 годов на шлюпах «Надежда» и «Нева» под командованием И. Ф. Крузенштерна и Ю. Ф. Лисянского были проведены систематические метеорологические и океанографические наблюдения, включая первые в мире измерения вертикального распределения температуры воды до глубины 400 м на девяти океанографических станциях. В последующие десятилетия первой половины XIX века в рамках серии русских кругосветных плаваний осуществлялся регулярный сбор данных о ветровом режиме, течениях, температуре воды и воздуха, что заложило эмпирическую базу для дальнейшего развития морской науки.

Особое значение имели исследования, проведённые в ходе кругосветного плавания шлюпа «Предприятие» (1823–1826), в котором участвовал в качестве натуралиста Э. Х. Ленц (впоследствии академик Императорской академии наук, профессор и ректор Санкт-Петербургского университета). Совместно с Г. Ф. Парротом Ленц разработал термоизолированный батометр для отбора проб воды с заданных глубин, а также термометр, защищённый от влияния гидростатического давления, что позволило впервые получить достоверные данные о температуре глубинных слоёв океана. Учёными также был сконструирован оригинальный глубиномер с системой автоматического торможения лебёдки, обеспечивавший точную фиксацию момента касания лотом морского дна.

Вклад в развитие динамической океанологии внёс С. О. Макаров (1849–1904). В 1881–1882 годах, командуя пароходом «Тамань» в проливе Босфор, он выполнил более тысячи измерений скоростей течений на различных глубинах и проанализировал около четырёх тысяч проб морской воды. Результатом стала монография «Об обмене вод Чёрного и Средиземного морей» (1883), удостоенная премии Императорской Санкт-Петербургской академии наук и заложившая основы количественного изучения водообмена через проливы.

В 1886–1889 годах С. О. Макаров руководил кругосветной экспедицией на корвете «Витязь». По итогам океанографических работ была опубликована фундаментальная монография «„Витязь“ и Тихий океан» (1892), в которой впервые систематизированы данные о температурном режиме поверхности и слоя 400 м в северной части Тихого океана, выполнены расчёты разности уровней морей и оценено влияние силы Кориолиса на динамику течений. Вклад Макарова в мировую океанографию был отмечен включением названия «Витязь» в перечень наиболее значимых исследовательских судов на фасаде Океанографического музея в Монако, основанного князем Альбером I.

Завершающим этапом развития дореволюционной российской океанологии стал выход в свет фундаментального труда Ю. М. Шокальского «Океанография» (1917). Выдающийся географ, гидролог и картограф, Шокальский обобщил в данной работе обширный массив данных, накопленных отечественными и зарубежными исследователями, и сформулировал концептуальные основы комплексного изучения Мирового океана. Монография, охватывающая физические, химические и биологические аспекты морской среды, на протяжении нескольких десятилетий служила основным учебным пособием для специалистов в области морской гидрографии и океанологии; её научная ценность подтверждается переизданием спустя сорок лет без существенных исправлений.

Период социально-политических трансформаций начала XX века оказал существенное влияние на развитие океанографических исследований в России. В условиях необходимости обеспечения государственного присутствия в арктических регионах и рационального использования морских биоресурсов в 1920-е годы была инициирована систематическая реорганизация отечественной морской науки.

10 марта 1921 года декретом Совета Народных Комиссаров при Наркомпросе был учреждён Плавучий морской научный институт (Плавморнин), научным руководителем которого назначен профессор И. И. Месяцев. Институциональная форма «плавучего института» предполагала проведение исследований непосредственно с борта специализированного судна. Первая экспедиция состоялась летом 1921 года на ледокольном пароходе «Малыгин». В 1923 году институт получил собственное исследовательское судно — парусно-паровую шхуну «Персей», восстановленную силами сотрудников из доступных материалов в Архангельске. В период 1923–1941 годов «Персей» выполнил 84 научно-исследовательских рейса в Баренцевом, Белом, Карском, Норвежском и Гренландском морях, преодолев суммарно около 200 тысяч морских миль.

В рамках деятельности Плавморнина и экспедиций на шхуне «Персей» сформировалась плеяда специалистов, внесших значительный вклад в развитие морских наук: академики Л. А. Зенкевич и В. В. Шулейкин, члены-корреспонденты АН СССР В. Г. Богоров и С. В. Обручев, а также доктора наук С. В. Бруевич, М. В. Клёнова, А. А. Шорыгин, Т. И. Горшкова и Н. Н. Зубов. Последний инициировал создание кафедры океанологии на географическом факультете МГУ им. М. В. Ломоносова, заложив основы систематического высшего образования в данной области.

В 1930 году, в связи с необходимостью расширения исследовательской базы и оптимизации логистики, Плавморнин был объединён с Мурманской биологической станцией, в результате чего образован Государственный океанографический институт (ГОИН, ныне ГОИН им. Н. Н. Зубова). В 1933 году на базе ГОИН создан Всесоюзный научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии (ВНИРО), в структуру которого передана шхуна «Персей». Институт сохранил преемственность и продолжает функционировать в современной России, имея региональные подразделения в ключевых портовых центрах.

Параллельно с прикладными исследованиями развивалась академическая океанография. В 1929 году гидрофизик В. В. Шулейкин основал Черноморскую гидрофизическую обсерваторию АН СССР в пос. Кацивели (Крым), ставшую центром изучения физики моря и волновых процессов 45. В 1944 году гидробиолог П. П. Ширшов, участвовавший в первой высокоширотной дрейфующей экспедиции «Северный полюс» (1937–1938), организовал Лабораторию океанологии АН СССР, преобразованную впоследствии в Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН — ведущий центр комплексных океанологических исследований в России.

В 1949 году институт получил специализированное научно-исследовательское судно «Витязь», названное в честь корвета С. О. Макарова. Оснащённое современным для того периода оборудованием, судно выполнило 65 научных рейсов, внесших существенный вклад в изучение рельефа дна, геологии океана и гидрологии Мирового океана. В настоящее время «Витязь» является экспонатом Музея Мирового океана в Калининграде.

В послевоенный период масштабы океанографических исследований в СССР существенно расширились. В мае 1948 года создан Морской гидрофизический институт АН СССР (Севастополь). В 1956 году для института в Ростоке (ГДР) построено специализированное исследовательское судно «Михаил Ломоносов» водоизмещением около 5900 т, способное обеспечивать работу до 65 специалистов. Вместе с «Витязем» данное судно составляло основу советского академического флота в 1950–1970-е годы.

В 1970–1980-е годы научно-исследовательский флот СССР включал десятки специализированных судов различного назначения: крупнотоннажные океанографические суда «Академик Курчатов» и «Дмитрий Менделеев» (Академия наук СССР); суда Гидрометеослужбы «Профессор Визе» и «Профессор Зубов», метеорологические корабли «Муссон» и «Пассат»; суда обеспечения антарктических программ «Михаил Сомов» и «Академик Фёдоров»; гидрографические корабли ВМФ СССР «Николай Зубов», «Фаддей Беллинсгаузен», «Василий Прончищев», «Адмирал Владимирский» и другие. Данная инфраструктура позволила СССР реализовать масштабные программы изучения Мирового океана, включая участие в международных проектах (Международный геофизический год, Международная программа исследования океана) и внесение существенного вклада в развитие фундаментальных и прикладных аспектов океанологии.

• Институт океанологии РАН^[10].
• Государственный океанографический институт (ГОИН)^[11].
• Всероссийский НИИ рыбного хозяйства и океанографии.^[12]

• Кафедра океанологии Географического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова^[13]
• Кафедра термогидромеханики океана МФТИ^[14]
• Кафедра океанологии СПбГУ^[15]
• Кафедра географии океана БФУ им. И. Канта.^[16]
• Институт гидрологии и океанологии РГГМУ^[17]