The results of studies on the seismoacoustic manifestations of tropical cyclones over the Sea of Japan are presented. It is shown that infrasound microseismic signals recorded by laser strainmeters reflect the dynamics of typhoon development and make it possible to identify the phases of their active impact on the sea surface. Examples of three tropical cyclones with varying intensities and trajectories are considered. The obtained data confirm the effectiveness of the deformation method for the remote monitoring of storm activity.

Purpose. This paper describes an experiment involving the trial run of a high-precision laser interferometric underwater pressure meter (LIPDMS) at the MHI oceanographic platform in the Black Sea during October-November, 2024. The device's ultra-high sensitivity makes its performance highly dependent on operating conditions, particularly deployment depth and water temperature. The main objective was to calibrate the instrument under these platform-specific conditions, which required addressing a non-trivial independent problem: an experimental assessment of the transfer function linking the frequency spectra of sea surface elevations and pressure pulsations at a depth of 27 m. Methods and Results. The LIPDMS features a virtually unlimited dynamic range while preserving high sensitivity, achieved through an original data recording system. An algorithm was developed to extract usable data from unprocessed records. The entire dataset was analyzed using classical spectral methods. A strong temperature influence on pressure signals was revealed, manifested as high coherence across all periods exceeding 30 s, likely due to thermal expansion of structural components. The relationship between pressure fluctuations at 27 m depth and synchronously measured sea surface elevations (recorded by a wave gauge at the platform) was experimentally investigated, and the corresponding transfer function was estimated. Wave records enabled end-to-end calibration of the LIPDMS. Conclusions. The observed influence of water temperature on the LIPDMS signal requires further investigation of its mechanism and the development of methods for its compensation or suppression. Direct experimental evaluation of the transfer function linking surface wave spectra to pressure fluctuation spectra measured by the LIPDMS confirmed a linear relationship consistent with the classical formula from linear gravity wave theory for intermediate water depths. The calibration performed for a depth of 27 m and water temperature ranging from 15 to 9 degrees C allows conversion of the instrument's output signal into physical pressure units (Pa). The obtained data can be used as calibrated bottom pressure measurements on timescales shorter than 30 s. Overall, the LIPDMS demonstrated stable performance during prolonged deployment at the oceanographic platform under the complex meteorological and wave conditions typical of the autumn Black Sea.

Purpose. The purpose of the study is to monitor climatic changes in the southern part of Primorsky Krai related to the variations in meteorological parameters, greenhouse gas flows, and the effect of catastrophic deformation processes of the Earth's crust. Methods and Results. At the Cape Shultz Marine Experimental Station, complex measurements are continuously performed by a stationary hardware and software measuring complex for gas-deformation monitoring. The measuring complex consisting of several laser interference measuring devices (laser strainmeters, laser nanobarograph and laser meter of hydrosphere pressure variations) and a stationary closed-type gas analyzer for measuring the carbon dioxide and water vapor concentrations in the atmosphere, is briefly described. All the field measurement data obtained using the complex are assembled in a common database for subsequent research. During the measurements performed in winter 2023-2024 and spring 2024, new data on the manifestations and interactions of different geospheric processes were obtained. In winter, an excess of carbon dioxide content in the atmosphere and its decrease in early spring were recorded, that was due to a seasonal change of the prevailing wind direction. The monitoring has resulted in revealing a daily frequency of the carbon dioxide concentration. At the same time, the effect of daily variations in the atmospheric air temperature upon the daily variations in carbon dioxide concentration was recorded. The deformation monitoring made it possible to record a catastrophic earthquake which caused a tsunami in the Sea of Japan. Calculation of the magnitude of the revealed deformation anomaly of the earthquake permitted to determine the magnitude of the Earth's crust displacement that led to the occurrence of a tsunami wave. Complex processing of data shows the data correlation induced by micro-deformations the Earth's crust and the variations in atmospheric pressure, carbon dioxide and water vapor in the atmosphere at tidal harmonics. Conclusions. Comprehensive monitoring of the greenhouse gas concentrations and the variations in crustal deformations made it possible to identify the dependencies of short-period oscillations during the gas-deformation inter-geospheric interactions. The latest data on the changes in greenhouse gas concentrations in winter in the southern part of Primorsky Krai have been obtained.

The actual problem of the presented research is to study the peculiarities of acoustic signal transformation at the geosphere boundary in the “water-land” transition zone. The signal energy of a moving hydroacoustic radiation source is transformed in the coastal zone into seismoacoustic oscillations recorded by a coastal two-coordinate laser deformograph. The spatial position of the measuring components of the laser deformograph makes it possible to localize the displacement of an object in the nearby water area based on the study of variations in the amplitude of the recorded signal. The methodology of the experiment based on the movement of the transmitter with constant speed and distance from the shore measurement system is described. As a result of the experiment, a stable registration of the seismoacoustic signal was obtained along the entire trajectory of the transmitter with a decrease in the amplitude of the received signal when it is at an angle close to 45 degrees. According to the results of the analysis of variations in the amplitude of the registered signal on differently directed components of the laser deformograph, the results of direction finding of the source of low-frequency hydroacoustic radiation were obtained, with the error in determining the direction to the hydroacoustic source ranging from 0.2 % to 10.5 %.

Для изучения природы вариаций парниковых газов создан аппаратно-­программный комплекс, состоящий из 52,5‑метрового лазерного деформографа, 17,5‑метрового лазерного деформографа, лазерного нанобарографа и мобильной лаборатории НИС «Профессор Гагаринский», состоящей из атмохимического измерительного комплекса (газоанализатор Picarro), комплекса метеорологических приборов на верхней палубе мостика, судовой газоаналитической лаборатории и проточной судовой системы. При обработке экспериментальных данных по вариациям деформаций верхнего слоя земной коры и вариациям атмосферного давления на м. Шульца, а также при анализе вариаций метана, углекислого газа и паров воды в приводной атмосфере на шельфе Японского моря на удалении около 2 км от м. Шульца установлены общие закономерности в поведении изучаемых параметров верхнего слоя земной коры и приводного слоя атмосферы в инфрагравитационном диапазоне. Выделены общие мощные колебания с периодами от 7 мин 59,1 с до 7 мин 45,5 с, 28 мин 28,8 с, от 30 мин 07,6 с до 31 мин 59,1, с первоисточник которых может быть связан как с атмосферными процессами, так и с основным (радиальным) тоном собственных колебаний Земли 0S0.

К катастрофическим явлениям Земли надо отнести извержения вулканов, которые иногда приводят к гибели людей, но в основном к значительным экономическим потерям. В качестве яркого примера большой катастрофичности данных явлений можно привести события, связанные с извержением вулкана Кракатау, начавшееся в мае 1883 года и завершившееся серией мощных взрывов 26 и 27 августа 1883 года, в результате которых большая часть острова Кракатау была уничтожена. Это извержение вулкана считается одним из самых смертоносных и разрушительных в истории: около 36 417 человек погибли в результате самого извержения и вызванного им цунами, были полностью уничтожены 165 городов и поселений. Совсем недавно произошло примерно такое же событие, но мощность его была гораздо меньше мощности извержения и взрыва вулкана Кракатау. 20 декабря 2021 года на острове Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай на архипелаге Тонга началось извержение вулкана, а 15 января 2021 года в 04:15 UTC извержение перешло в активную взрывную фазу, на заключительном этапе которой вулкан взорвался. Центральная часть кальдеры вулкана площадью примерно 5 км2 находилась на глубинах от 150 до 200 м. По оценке специалистов NASA мощность взрыва составила 10 мегатонн в тротиловом эквиваленте. После взрыва образовалась ударная волна, которая несколько раз обогнула Землю, возбуждая на своём пути региональные колебания отдельных слоёв атмосферы, сейши морей и их частей, упругие колебания земной коры в инфразвуковом диапазоне частот. Кроме того, по отдельным данным были возбуждены атмосферные волны Лэмба, а на отдельных акваториях Тихого океана – волны цунами. В статье основное внимание уделено возбуждению инфразвуковых колебаний в системе «атмосфера – гидросфера – литосфера», вызванных проходящим атмосферным импульсом, сгенерированным при взрыве вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай.

При обработке синхронных данных двухкоординатного лазерного деформографа, лазерного нанобарографа и лазерного измерителя вариаций гидросферного давления установлены закономерности генерации первичных и вторичных микросейсм зоны расположения измерительного полигона. Определена величина атмосферных колебаний, вызванных распространяющимися в земной коре вторичными микросейсмами. Передаточный коэффициент этого взаимодействия равен около 0,023 Па / нм, который в три-четыре раза больше такого же коэффициента при распространении рэлеевских волн в земной коре, генерируемых землетрясениями. Результаты работы подтверждают высокую эффективность синхронного применения всех установок, что позволяет точно устанавливать происхождение зарегистрированных геосферных возмущений.

The generation zones of "voice of the sea" microseisms of three typhoons were determined from the field data using a two-coordinate laser strainmeter. From analyzing the results of processing the experimental data, it was found that the zones of generation of the "voice of the sea" microseisms are located in the areas of generation of primary microseisms located closer to the surf zone.

Рассмотрены два метода пеленгования геосферных источников колебаний и волн инфразвукового и низкочастотного звукового диапазонов лазерными деформографами. Первый метод основан на предположении, что регистрируемые волновые возмущения относятся к поверхностным волнам рэлеевского типа. В этом случае используется двухкооринатный лазерный деформограф, состоящий из рядом стоящих однокоординатных лазерных деформографов с взаимно-­перпендикулярными измерительными плечами. Во втором случае используется триангуляционный метод. В этом методе применяются минимум три пространственно-­разнесенных лазерных деформографа.

Рассмотрены особенности применения лазерных деформографов маятникового и классического типов на примере регистрации гидроакустических колебаний, создаваемых на шельфе Японского моря низкочастотным гидроакустическим излучателем с центральной частотой 22 Гц. При анализе полученных экспериментальных данных установлены не только соотношения принимаемых амплитуд сейсмоакустических колебаний лазерными деформографами, но и определены примерные скорости распространения данных возмущений в верхнем слое земной коры.

By the analysis of the experimental data and model calculations, features of the propagation of hydroacoustic signals over a shelf of decreasing depth generated by a low-frequency hydroacoustic emitter at a frequency of 22 Hz and their transformations at the “water–bottom” interface into the Rayleigh waves recorded by a coastal laser strainmeter are studied. Energy estimates for the propagating hydroacoustic signals are presented at different points on the shelf; and such estimates for the transformed seismic–acoustic signals are obtained at the location of a laser strainmeter in the Earth’s crust.

При исследовании различных гидрофизических и гидроакустических волновых процессов крайне важно знать закономерности их распространения в море убывающей глубины, особенно в шельфовых областях, а также закономерности их трансформации в сейсмоакустические процессы земной коры. В ходе обработки и анализа экспериментальных данных комплексного эксперимента в данной статье исследуются эти закономерности. В эксперименте использовались низкочастотный гидроакустический излучатель, генерирующий гармонические колебания на частоте 22 Гц, приемные гидроакустические системы и береговой лазерный деформограф. Установлено, что гидроакустические волны, распространяющиеся по шельфу убывающей глубины, трансформируются в сейсмоакустические волны при глубинах моря, равных или меньше половины гидроакустической длины волны. Сравнение результатов данной статьи с ранее полученными результатами позволило утверждать, что такие закономерности должны быть присущи всем гидрофизическим и гидроакустическим процессам. When studying the various hydrophysical and hydroacoustic wave processes, it is extremely important to know the regularities of their propagation in the sea of decreasing depth, especially in the shelf areas, as well as the regularities of their transformation into seismoacoustic processes of the earth’s crust. In the course of processing and analyzing the experimental data of the complex experiment, these regularities are investigated in this article. The experiment used a low- frequency hydroacoustic emitter generating harmonic oscillations at a frequency of 22 Hz, receiving hydroacoustic systems and a coastal laser strainmeter. It has been established that hydroacoustic waves propagating along a shelf of decreasing depth are transformed into seismoacoustic waves at sea depths equal to less than half of the hydroacoustic wavelength. Comparison of the results of this article with previously obtained results made it possible to assert that such regularities should be inherent in all hydrophysical and hydroacoustic processes.

Features of the tomography of the marine crust are described, based on the use of coastal laser strainmeters and broadband low-frequency underwater acoustic projectors. This approach is useful in studying the structure and composition of the marine crust in shelf areas, including ones covered with ice without destroying it. Numerous experimental studies have established that at sea depths equal to or less than half the length of a hydroacoustic wave generated by low-frequency underwater acoustic projectors, the hydroacoustic energy is mainly transformed into Rayleigh-type surface waves that radiate through the bottom on the hydroacoustic source–coast path.

In the paper, the field studies of powerful infrasonic disturbances in the range of "voice of the sea" (7 - 9 Hz) caused by tropical cyclones (typhoons) in the southeastern region of the Far Eastern Federal District (Russia) and the water area of the Sea of Japan have been presented. Event monitoring was carried out using the laser-interference measuring complex located permanently in the South of Primorski Krai. The dynamic spectrograms of the observable events were analyzed and their connection with various meteorological phenomena, such as wind and sea waves, was followed. Using the satellite data, a connection between the distribution of the area of typhoons influence in the region and the observed infrasound excitation was found. The conclusions were drawn regarding the correlation between the exhibition of the "voice of the sea" microseisms and the initiation of primary and secondary microseisms, as well as the one between the "voice of the sea" microseisms' disappearance and the corresponding end of primary microseisms. No dependence of the signal level on the wind speed in the area of the measuring range location was established.

A method for experimental studies of crustal structure and composition in marine areas during warm and cold seasons is described. The method employs an electromagnetic low-frequency hydroacoustic transmitter, which generates complex phase-shift keyed signals (M-sequences) in water with a center frequency of 33 Hz, and a mobile laser strainmeter with a measuring arm length of 6 m. In an area with a sea depth of 14 m, the transmitter was lowered to a depth of 12 m. Processing of the obtained experimental data revealed five arrivals of transmitted phase-shift keyed signals to the laser strainmeter, which propagated along the layer boundaries of the upper crust of marine areas. The propagation velocities of these signals have been determined. In winter, they are approximately 2600, 2140, 1750, 1550, and 1280 m/s; in spring, 2250, 1950, 1700, 1480, and 1300 m/s. The calculated velocities agree well with the model data. Future results will make it possible to create a technology to remotely study crustal structure and composition in shelf zones, including shelf zones covered by ice, without destroying it.

В работе описывается эксперимент, проведенный с участием автономного необитаемого подводного аппарата (АНПА), оснащенного высокоточной гидроакустической измерительной аппаратурой, низкочастотным гидроакустическим излучателем, а так же береговыми лазерными деформографами. Целью данного эксперимента являлось изучение пространственновременного распределения поля давления, создаваемого низкочастотным гидроакустическим излучателем на шельфе клиновидной формы, а также выявление закономерностей трансформации гидроакустической энергии в сейсмическую. В ходе анализа и обработки полученных экспериментальных данных, была построена общая картина пространственного распределения поля гидроакустического давления на шельфе убывающей глубины, разработаны алгоритмы построения вертикальных разрезов поля давления по глубине на произвольном расстоянии от излучателя, по которым, в свою очередь можно вычислять горизонтальное распределение гидроакустической энергии на всем протяжении трассы излучения. По вертикальным распределениям давления, в представленной работе, были сделаны некоторые заключения о взаимодействии гидроакустического сигнала с дном и трансформации его в сейсмоакустический сигнал. Представлены результаты расчетов горизонтального распределения энергии и их сравнения с теоретически рассчитанными данными. Ключевые слова: гидроакустический излучатель, автономный необитаемый подводный аппарат, деформограф, пространственное распределение поля давления, шельф, трансформация гидроакустической энергии.The paper describes an experiment conducted with the participation an autonomous uninhabited underwater vehicle (AUV) was equipped with highprecision hydroacoustic measuring equipment, a lowfrequency hydroacoustic radiator, and coastal laser strainmeters. The aims of this experiment was to study the spatiotemporal distribution of the pressure field, created by a lowfrequency radiator on a wedgeshaped shelf, as well as to identify patterns of transformation of hydroacoustic energy into seismic. During the analysis and processing of the obtained experimental data, a general picture of the spatial distribution of the field of hydroacoustic pressure on the shelf of decreasing depth was gained, algorithms for constructing vertical layer of the pressure field by depth at an arbitrary distance from the radiator were developed, from which, in turn, it is possible to calculate the horizontal distribution of hydroacoustic energy all along the radiation path. By the vertical pressure distributions, in the present work, some conclusions were inferred about the interaction of the hydroacoustic signal with the bottom and its transformation into a seismic signal. The results of calculations of the horizontal energy distribution and their comparison with theoretically calculated data are presented. Keywords: hydroacoustic radiator, autonomous uninhabited underwater vehicle, strainmeter, spatial distribution of the pressure field, shelf, transformation of hydroacoustic energy.

Aspects of the use of a laser meter that measures pressure variations in a hydrosphere functioning as a laser-interference bottom seismograph capable of recording variations in displacements of the floor are described. The capabilities of the bottom seismograph are demonstrated in recording of seismic signals.