Determination of changes in the degree of salinity of the marine water environment by acoustic methods
Given the pressing need to address the escalating water supply challenges in the coastal regions of southeastern and southern Ukraine, the expansion of methodologies for identifying zones of submarine groundwater discharge (SGD) within the Ukrainian shelf of the Azov-Black Sea basin stands as a para...
Saved in:
| Date: | 2024 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
S. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine
2024
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/306355 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Geofizicheskiy Zhurnal |
Institution
Geofizicheskiy Zhurnal| _version_ | 1856543608091443200 |
|---|---|
| author | Iemelianov, V.O. Rylyuk, V.M. Skypa, M.I. |
| author_facet | Iemelianov, V.O. Rylyuk, V.M. Skypa, M.I. |
| author_sort | Iemelianov, V.O. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2024-06-28T14:39:39Z |
| description | Given the pressing need to address the escalating water supply challenges in the coastal regions of southeastern and southern Ukraine, the expansion of methodologies for identifying zones of submarine groundwater discharge (SGD) within the Ukrainian shelf of the Azov-Black Sea basin stands as a paramount task for national marine hydrogeologists and geoecologists. Consequently, the advancement of novel comprehensive methodologies and technologies for locating additional freshwater reservoirs specifically, the segment of groundwater outflow into the Black Sea geo-ecosystem (GES), holds immense potential to broaden the horizons for water provisioning to the populace and other stakeholders (such as agricultural entities, industrial sectors, etc.) across the coastal areas of Ukraine.
The article presents theoretical findings on the feasibility of using acoustic methods to detect changes in salinity of the marine aquatic subsystem (MASUS) within geo-ecosystem (GES) of the sea basin, particularly in areas where freshwater discharge from geological aquifers or riverbed runoff is probable. To achieve this objective, we examine the unique characteristics of acoustic signal reflection as it propagates through the MASUS water environment, analyzing variations in sound speed corresponding to changes in salinity within the marine water environment. Theoretical calculations employ methods from statistical physics and quantum mechanics to investigate such phenomena.
The comprehensive theoretical insights outlined in this article enable us to propose a practical and cost-effective approach for identifying sources of submarine groundwater discharge. This method combines two acoustic techniques: measuring sound speed within the MASUS water environment and assessing the reflection coefficient of an acoustic signal from the interface between MASUS water and the geological environment of GSUS GES within the marine basin. |
| first_indexed | 2025-07-17T11:14:21Z |
| format | Article |
| id | journalsuranua-geofizicheskiy-article-306355 |
| institution | Geofizicheskiy Zhurnal |
| language | English |
| last_indexed | 2025-07-17T11:14:21Z |
| publishDate | 2024 |
| publisher | S. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | journalsuranua-geofizicheskiy-article-3063552024-06-28T14:39:39Z Determination of changes in the degree of salinity of the marine water environment by acoustic methods Визначення зміни ступеня солоності морського водного середовища акустичними методами Iemelianov, V.O. Rylyuk, V.M. Skypa, M.I. marine water environment degree of salinity acoustic methods submarine groundwater discharge морське водне середовище ступінь солоності акустичні методи субмаринне розвантаження прісних вод Given the pressing need to address the escalating water supply challenges in the coastal regions of southeastern and southern Ukraine, the expansion of methodologies for identifying zones of submarine groundwater discharge (SGD) within the Ukrainian shelf of the Azov-Black Sea basin stands as a paramount task for national marine hydrogeologists and geoecologists. Consequently, the advancement of novel comprehensive methodologies and technologies for locating additional freshwater reservoirs specifically, the segment of groundwater outflow into the Black Sea geo-ecosystem (GES), holds immense potential to broaden the horizons for water provisioning to the populace and other stakeholders (such as agricultural entities, industrial sectors, etc.) across the coastal areas of Ukraine. The article presents theoretical findings on the feasibility of using acoustic methods to detect changes in salinity of the marine aquatic subsystem (MASUS) within geo-ecosystem (GES) of the sea basin, particularly in areas where freshwater discharge from geological aquifers or riverbed runoff is probable. To achieve this objective, we examine the unique characteristics of acoustic signal reflection as it propagates through the MASUS water environment, analyzing variations in sound speed corresponding to changes in salinity within the marine water environment. Theoretical calculations employ methods from statistical physics and quantum mechanics to investigate such phenomena. The comprehensive theoretical insights outlined in this article enable us to propose a practical and cost-effective approach for identifying sources of submarine groundwater discharge. This method combines two acoustic techniques: measuring sound speed within the MASUS water environment and assessing the reflection coefficient of an acoustic signal from the interface between MASUS water and the geological environment of GSUS GES within the marine basin. У зв’язку з необхідністю розв’язання зростаючих проблем водозабезпечення приморських районів південно-східних і південних областей України розширення комплексу методів виявлення зон субмаринного розвантаження прісних вод на українському шельфі Азово-Чорноморського басейну є одним з найважливіших завдань вітчизняних морських гідрогеологів та геоекологів. Отже, розробка нових комплексних методів і технологій пошуку додаткових прісноводних ресурсів, тобто тієї частини підземного стоку, що розвантажується в просторі геоекосистеми (ГЕС) Чорного моря, дає можливість значно розширити перспективи водозабезпечення населення та інших споживачів (аграріїв, промисловців тощо) приморських районів України. У статті наведено результати теоретичних досліджень щодо визначення за допомогою акустичних методів зміни солоності водного середовища шквальної субсистеми (МАСУС) ГЕС морського басейну в місцях імовірного розвантаження прісних вод з геологічних водоносних горизонтів або підруслового стоку річок. Для досягнення цієї мети розглянуто особливості відбиття акустичного сигналу, що поширюється в просторі водного середовища МАСУС, від її межі з геологічною субсистемою (ГСУС) ГЕС морського басейну, проаналізовано ступінь зміни швидкості поширення звуку залежно від солоності за її відомої зміни у морському водному середовищі. При відповідних теоретичних розрахунках залучаються методи статистичної фізики і квантової механіки. На підставі наведених у статті теоретичних даних запропоновано практичний та більш дешевий метод порівняно з іншими методами виявлення джерел субмаринного розвантаження прісних вод. Основою методу є комбінація акустичних методів: методу вимірювання швидкості поширення звуку у водному середовищі МАСУС та методу вимірювання коефіцієнта відбиття акустичного сигналу від граничної поверхні між просторами, зайнятими, з одного боку, водним середовищем МАСУС, а з іншого — геологічним середовищем ГСУС ГЕС морського басейну. S. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine 2024-06-28 Article Article application/pdf https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/306355 10.24028/gj.v46i3.306355 Geofizicheskiy Zhurnal; Vol. 46 No. 3 (2024) Геофизический журнал; Том 46 № 3 (2024) Геофізичний журнал; Том 46 № 3 (2024) 2524-1052 0203-3100 en https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/306355/298606 Copyright (c) 2024 V.O. Iemelianov, V.M. Rylyuk, M.I. Skypa, S.V. Klochkov https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0 |
| spellingShingle | marine water environment degree of salinity acoustic methods submarine groundwater discharge Iemelianov, V.O. Rylyuk, V.M. Skypa, M.I. Determination of changes in the degree of salinity of the marine water environment by acoustic methods |
| title | Determination of changes in the degree of salinity of the marine water environment by acoustic methods |
| title_alt | Визначення зміни ступеня солоності морського водного середовища акустичними методами |
| title_full | Determination of changes in the degree of salinity of the marine water environment by acoustic methods |
| title_fullStr | Determination of changes in the degree of salinity of the marine water environment by acoustic methods |
| title_full_unstemmed | Determination of changes in the degree of salinity of the marine water environment by acoustic methods |
| title_short | Determination of changes in the degree of salinity of the marine water environment by acoustic methods |
| title_sort | determination of changes in the degree of salinity of the marine water environment by acoustic methods |
| topic | marine water environment degree of salinity acoustic methods submarine groundwater discharge |
| topic_facet | marine water environment degree of salinity acoustic methods submarine groundwater discharge морське водне середовище ступінь солоності акустичні методи субмаринне розвантаження прісних вод |
| url | https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/306355 |
| work_keys_str_mv | AT iemelianovvo determinationofchangesinthedegreeofsalinityofthemarinewaterenvironmentbyacousticmethods AT rylyukvm determinationofchangesinthedegreeofsalinityofthemarinewaterenvironmentbyacousticmethods AT skypami determinationofchangesinthedegreeofsalinityofthemarinewaterenvironmentbyacousticmethods AT iemelianovvo viznačennâzmínistupenâsolonostímorsʹkogovodnogoseredoviŝaakustičnimimetodami AT rylyukvm viznačennâzmínistupenâsolonostímorsʹkogovodnogoseredoviŝaakustičnimimetodami AT skypami viznačennâzmínistupenâsolonostímorsʹkogovodnogoseredoviŝaakustičnimimetodami |