„Трудът и науката са брат и сестра.“

Анализ и обработка на резултатите. „Отклонение“ на плавателен съд е специален случай на не праволинейно движение, чиято характеристика е бърза промяна в курса на кораба на кратко разстояние, в случая поради неблагоприятни ледени условия. Промяната в заглавието води до промяна в стойността на корекцията на Етвеша и появата на смущения с относителни амплитуди до 1,0 mGal и дължина от стотици метри до километър върху графика за нарастване на (TS) УСТ (рис. 6)

Рис. 6. Пример за смущения, усложняващи формата на полезен сигнал в области на не праволинейно движение („отклонение“) по протежение на Cross-LA профил (фрагмент)

В общия случай корекцията на Етвеша лесно се взема предвид от навигационните данни. Навигационната апаратура обаче регистрира бърза смяна на курса с известно закъснение, което е свързано с ниската скорост на кораба в лед, а това не позволява коректна корекция в началото и края на интервала „отклонение“.
Решението на проблема е използването на изглаждащ филтър на етапа на вътрешна обработка на гравитационните данни.
Интервалите на спирания и ускорения са следствие от неравномерното движение на плавателния съд. Те представляват поредица от множество сегменти с продължителност 1,0–2,5 минути всеки, в които корабът спира или се движи със значително ускорение. Един от най-дългите сегменти на неравномерно движение е записан на Cross-PR профила, включва 8 интервала на спиране-ускорение с обща продължителност около 23 минути.
На графиката за нарастване на УСТ шумът, причинен от ускоренията, има амплитуди от 0,5–2,5 mGal (до максимум 10 mGal) и дължина от 100–300 m (рис. 7).

Рис. 7. Пример за смущения, усложняващи формата на полезен сигнал в области на неравномерно движение по протежение на Cross-PR профила (фрагмент)

В някои случаи неравномерното движение е свързано със заглушаване на носещия кораб в леда, когато каналът се влачи почти непосредствено зад придружаващия ледоразбивач, в други интервали, интервалите са свързани с бързи вариации на скоростта (ускорения) при преодоляване на ледени полета, които са разнородни по сплотеност на леда.
Описаните смущения не са критични за получаване на висококачествени гравитационни данни и се коригират на етапа на офис обработка чрез въвеждане на корекцията на Етвеша, както и прилагане на изглаждане и нелинейно филтриране. По този начин неравномерността на движението на кораба по галсите по скорост и посока, поради трудни ледови условия, практически не се отразява на точността на гравиметричното изследване.
В резултат на изследването на морската гравитация бяха завършени 122 гравитационни галса (линии) с обща дължина 14 851 линейни км, включително 5 254 лин. кm – на 39 проектни профила и 2 255 линейни км – на 11 контролни профила.
Сформиран е каталог от гравиметрични точки за три основни и една допълнителна изследвана област с 81 896 независими измервания.
Поради факта, че на борда са монтирани три гравиметъра, допълнителен критерий за качеството на измерванията по време на изследването беше оценката на между инструменталната разлика. От рис. 8 се вижда, че между инструменталната разлика не е била постоянна по време на изследването, което е свързано с различни характеристики на кварцовите системи в използваните гравиметрични комплекси и съответно с различни скорости на изместване на техните нулеви точки. Въпреки това, на рис. 8 е показано изменението на между инструменталната разлика по линеен закон, което показва стабилна работа на инструментите по време на проучвания в рамките на изследваните райони.

Рис. 8. Графика на между инструменталната разлика между гравиметрите Chekan-AM, гл. No 26, гл. „Чекан-АМ“. No35 и глава „Папагал-ГК“. № 12

Офисната обработка на получените гравиметрични данни беше извършена в програмата GRAV_PP_S. Точността на проучването беше оценена по два начина:
1. Според точките на пресичане на профили, повторни и обратни профили на базата на създадения каталог на гравиметрични точки. Средно квадратната грешка (СКП) на еднократно определяне на аномалията на ускорението на гравитацията (GGA) в свободен въздух се изчислява по формулата:

където dпп е разликата в определянето на УСТ в свободен въздух в точките на пресичане на профилите, mGal;
k е броят на пресечките.
СКП на еднократно определяне на аномалията на УСТ беше:
– в пресечните точки на профилите (78 точки) ± 0,36 mGal;
– по повтарящи се профили (274 точки) ± 0,40 mGal;
– по профили на връщане (435 точки) ± 0,26 mGal.
2. В независими контролни точки чрез сравняване на резултатите от измерванията с изследвания от предходни години „Shelf-2014” („Arctic-2014”) и „Shelf-2019” „Arctic-2019”) (рис. 9).

Рис. 9. Схема с предварително завършена работа, по която са положени профилите на морското гравиметрично проучване „Шелф-2020“ („Арктика-2020“)

СКП за определяне на единичната разлика на УСТ в независими контролни точки беше:
– с работи по изследователска програма „Шелф-2014” („Арктика-2014”) (10 точки) ±082 mGal;
– с работи по изследователска програма Shelf-2019 (Arctic-2019) (7 точки) ±0,46 mGal.

Сравнението на резултатите от изследването и цифровия модел на аномалното гравитационно поле на Северния ледовит океан, изготвен във ВНИИ Океангеология на базата на ретроспективни и сателитни данни, показва по-голяма детайлност на новите данни (рис. 10–11). По-голямата детайлност на гравиметричните данни, получени по време на експедиция Shelf-2020 (Арктика-2020), се изразява в наличието на аномалии с дължини на вълната 3–4 km и амплитуди до 1–5 mGal, които не са отбелязани преди на гравиметричните карти. Това отваря възможности за подробно изследване на структурата на земната кора с помощта на моделиране на плътността, базирано на гравитационни данни.

Рис. 10. Гравитационни аномалии в свободния въздух по профилите на изследване в район 1, насложени върху актуализираната карта на аномалното гравитационно поле на Северния ледовит океан

Рис. 11. Гравитационни аномалии в свободен въздух по протежение на новия профил LA-05.

Зелената линия се основава на резултатите от проучването Shelf-2020 (Arctic-2020), синята линия се основава на цифров модел на аномалното гравитационно поле на Северния ледовит океан
Заключения
Извършените експедиционни проучвания показват, че за получаване на висококачествени гравиметрични данни е необходимо да се осигури равномерно и праволинейно движение на носещия кораб при трудни ледени условия, което може да се постигне с помощта на ледоразбиване.
Според резултатите от обработката на гравитационното изследване, извършено на относително ниво, се оценява със средна квадратна грешка от ±0,36 mGal.
Получените гравиметрични данни могат да бъдат използвани за създаване на модели на плътност на земната кора, които са необходими за разработване на геоложки модел на региона и обосноваване на външната граница на континенталния шелф на Руската федерация в Северния ледовит океан.
Резултатите от морско гравиметрично изследване, извършено в Северния ледовит океан, потвърдиха безспорния приоритет на този метод по отношение на изследването на високочестотния компонент на аномалиите на гравитационното поле на Земята.