WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 12 |

В параграфе 1.2 обосновывается выбор метода численного гидродинамического моделирования для изучения механизмов формирования и генерации синоптических полей уровня и течений в морях, омывающих северо-западное и арктическое и побережья России. За последние десятилетия создано значительное число конкурирующих гидродинамических моделей исследуемых морей. Целью численной реализации таких моделей обычно является оценка изменчивости основных океанологических полей (уровень моря, течения, температура, соленость, плотность воды) для решения тех или иных прикладных задач. В этом отношении достигнуты определенные успехи. Однако остаются недостаточно развитыми численные эксперименты на гидродинамических моделях с целью оценки физических механизмов, управляющих изменчивостью океанологических полей и в особенности нелинейных механизмов, которые в основном определяют потоки энергии от внешних источников и ее перераспределение между явлениями различных масштабов. Остаются неразработанными теоретические основы таких экспериментов и методы вероятностного анализа их результатов.

Предлагается на примере гидродинамической модели Балтийского моря, разработанной в СПО ГУ «ГОИН» О.А. Андреевым и А.В. Соколовым, оценить вклад различных процессов и факторов в формирование синоптических полей уровня и течений. Приводится описание гидродинамической модели Балтийского моря и идеологии численных экспериментов.

Во второй главе производится сравнительное описание возможностей используемых в работе информационных баз данных контактных и спутниковых измерений уровня и течений в морях, омывающих северо-западное и арктическое побережья России для исследования синоптической изменчивости уровня и течений; описываются особенности статистических характеристик синоптических возмущений уровня моря и течений.

В параграфе 2.1 представлены результаты подиапазонного дисперсионного анализа уровня и течений в исследуемых морях, выполненного в нестационарном приближении, а также оценки максимальных величин их колебаний в диапазонах разных временных масштабов. Показано, что в Балтийском море в силу почти полной его замкнутости и сравнительно небольших размеров приливные колебания обладают наименьшей интенсивностью. На юго-западе моря и в районе Польского побережья по интенсивности доминируют синоптические колебания уровня. На востоке Финского залива наибольшие оценки дисперсии имеют неприливные мезомасштабные колебания и только в редкие годы здесь синоптические возмущения уровня могут по интенсивности приближаться к мезомасштабным. Обращает на себя внимание также довольно существенное возрастание дисперсии сезонных колебаний при движении с юго-запада на северо-восток моря. Так, на востоке Финского залива сезонные колебания в отдельные годы приближаются по интенсивности к синоптическим. Максимальные оценки дисперсии синоптических колебаний меняются от 857 до 1135 см2, а их величин – от 105 до 156 см.

В южной и северо-западной частях Баренцева моря в колебаниях уровня по интенсивности доминируют короткопериодные приливы, дисперсия которых на один – два порядка превосходит дисперсию колебаний других временных масштабов. При движении на северо-восток дисперсия полусуточных и суточных приливов резко снижается и у северных берегов Новой Земли и Земли Франца Иосифа ее оценки сравнимы с оценками дисперсии синоптических колебаний уровня. Наименьший вклад в суммарную дисперсию уровня вносят многолетние колебания и долгопериодные приливы. Синоптические колебания уровня имеют наибольшую интенсивность на юге и юго-востоке Баренцева моря, где оценки их дисперсии достигают значений от 555 до 1017 см2, а максимальные величины – 105 – 131 см. При движении на север дисперсия этих колебаний снижается до значений 424 – 270 см2, а максимальные величины колебаний уменьшаются до 80 – 60 см. На северо-востоке Баренцева моря в отдельные годы синоптические колебания по интенсивности преобладают, по сравнению с колебаниями других временных масштабов. Дисперсия синоптических колебаний испытывает значительные внутригодовые (сезонные) и межгодовые изменения. Внутри года наименьшая интенсивность синоптических колебаний чаще всего отмечается в летние месяцы, а наибольшая – в осенне-зимний период.

В Карском море у восточных берегов Новой Земли по интенсивности преобладают короткопериодные приливы, и лишь в отдельные годы здесь дисперсия синоптических колебаний может приближаться к оценкам дисперсии полусуточных и суточных приливов. При движении на северо-восток вдоль побережья материка дисперсия короткопериодных приливов снижается и в центральной части материкового побережья Карского моря, а также у северо-восточных его берегов в колебаниях уровня по интенсивности преобладают синоптические возмущения. Здесь, в районе Диксона и о. Правды, оценки дисперсии синоптических колебаний достигают значений 1187 - 1139 см2, соответственно, а максимальные величины – 159 – 138 см. При движении на север дисперсия этих колебаний снижается до значений 373 см2 (м. Желания) – 330 см2 (о. Голомянный), а максимальные величины колебаний уменьшаются на этих станциях до 88 – 100 см.

Подиапазонный дисперсионный анализ колебаний уровня в море Лаптевых проводился только для двух станций (о. Преображения и б.Тикси) из-за отсутствия в нашем распоряжении длительных ежечасных измерений уровня для других береговых пунктов. Этот анализ показал, что на выходе из Хатангского залива у побережья о. Преображения по интенсивности преобладают короткопериодные приливы, дисперсия которых более чем в полтора раза превосходит оценки дисперсии вторых по величине синоптических колебаний. Интенсивность колебаний уровня других временных масштабов здесь существенно меньше.

Совершенно иные особенности колебаний уровня отмечаются в бухте Тикси. Здесь интенсивность полусуточных и суточных приливов уменьшается в 3 раза по сравнению с Хатангским заливом, но зато значительно возрастает интенсивность неприливных мезомасштабных колебаний, дисперсия которых на сравнительно небольших временных отрезках в несколько раз превышает дисперсию вторых по величине синоптических колебаний. Максимальные оценки дисперсии синоптических колебаний меняются от 834 до 1619 см2, величины от 127 до 264 см.

Для того чтобы получить более детальную картину изменений в пространстве интенсивности синоптических колебаний уровня моря для нестационарного дисперсионного анализа был дополнительно привлечен массив длительных рядов среднесуточных значений уровня в арктических морях, омывающих Россию, и Балтийском море. В итоге были получены оценки максимальных значений дисперсии в 6 береговых пунктах Балтийского моря и 52 береговых пунктах арктических морей. Эти оценки показали, что наибольшая интенсивность синоптических колебаний уровня отмечается в центральной части материкового побережья Карского моря, на юге Восточно-Сибирского и Чукотского морей. Здесь самые высокие оценки дисперсии отмечаются в Енисейском заливе Карского моря (Сопочная Карга), где они достигают значений 3166 см2, и в районе мыса Неттен Чукотского моря (2997 см2). Низкая интенсивность синоптических колебаний уровня наблюдается на севере, востоке и юго-западе Баренцева моря (285-558 см2), на выходе из пролива Югорский Шар (542 см2), у побережий архипелага Северная Земля (330-559 см2) и о. Врангеля (503 см2). В Балтийском море на 8 анализируемых станциях самые низкие значения дисперсии синоптических колебаний уровня отмечаются на западе Польского побережья (589 см2), а самые высокие – на станции Кронштадт (1135 см2).

Результаты подиапазонного дисперсионного анализа течений в исследуемых морях, выполненного в нестационарном приближении, и оценки максимальных величин их колебаний в диапазонах разных временных масштабов показали следующее.

В западной части Баренцева моря с апреля по октябрь по интенсивности преобладают в основном баротропные короткопериодные приливные течения, реже – неприливные мезомасштабные течения. Однако, с ноября по март здесь значения дисперсии синоптических течений, на станции SB на всех горизонтах, а на станции N1 на верхнем горизонте, заметно выше по сравнению с дисперсией течений других временных масштабов. Максимальные значения дисперсии этих течений здесь отмечаются на ст. N1, где на горизонте 50 м они достигают 579 см2/с2. При движении от этой станции на север дисперсия синоптических течений резко уменьшается, более чем на порядок, достигая на станции S3, также в зимние месяцы, значений всего лишь 20 см2/с2. Эта особенность может быть связана с захватом берегом, а также неоднородностями рельефа дна, энергии низкочастотных движений, проявляющимся в генерации волн Кельвина и топографических волн, типа шельфовых, амплитуда которых значительно уменьшается при движении от берега в сторону открытого моря (Ефимов и др., 1985). На юго-западе моря наиболее сильно выражена сезонная изменчивость дисперсии синоптических течений. Так, на ст. N1, в глубинном слое дисперсия этих течений увеличивается от осени к зиме на порядок, достигая своего максимума в феврале. На ст. SB эти изменения менее выражены: здесь дисперсия синоптических течений увеличивается в 5-6 раз от своих минимальных значений, наблюдающихся в октябре-ноябре, до максимальных значений в январе-феврале. Еще севернее, на ст. S3, внутригодовые изменения дисперсии синоптических течений наименьшие (приблизительно в 2 раза). С глубиной, на ст. N1 и SB, дисперсия синоптических течений уменьшается в 2-3 раза, в то время как на ст. S3 при изменении глубины дисперсия синоптических течений практически не меняется.

На северо-востоке Баренцева моря на разрезе буйковых станций между северной оконечностью Новой Земли и Землей Франца Иосифа (ЗФИ), за исключением глубинных слоев ближайшей к ЗФИ станции разреза МО4, по интенсивности преобладают синоптические течения, и лишь в отдельные месяцы года дисперсия неприливных мезомасштабных течений может быть сравнима и даже существенно превышать оценки дисперсии синоптических течений. В глубинных слоях станции МО4 по интенсивности преобладают баротропные короткопериодные приливные течения. Дисперсия синоптических течений достигает оценок 19 – 75 см2/с2. Здесь, в отличие от западных районов моря, заметны очень большие различия в особенностях внутригодового хода дисперсии синоптических течений, как на различных станциях, так и с глубиной. Так, на станции MO1, располагавшейся ближе всего к северной оконечности арх. Новая Земля, временной ход дисперсии синоптических течений имеет приблизительно одинаковый вид на всех горизонтах: с максимумом (35 – 48 см2/с2) с ноября по январь, постепенным снижением интенсивности синоптических колебаний к середине апреля, до 8 – 10 см2/с2, и минимумом интенсивности (4 - 15 см2/с2) во второй половине весны и летом.

На станции MO2, располагавшейся на 54 километра севернее станции MO1, заметно общее увеличение дисперсии синоптических течений почти в 2 раза. Здесь, на верхнем горизонте 60 м максимальная дисперсия этих течений наблюдается в ноябре-декабре, а минимальная – в апреле. Глубже, на горизонте 100 м, нет выраженных ее экстремумов: оценки дисперсии незначительно колеблются во времени около значения 45 см2/с2. На горизонте 240 м более выражен сезонный ход дисперсии синоптических течений с продолжительным максимумом с декабря по март и минимумом в июне – июле. В придонном слое основной максимум дисперсии смещается на март месяц, а минимальные ее значения отмечаются также в июне-июле.

Еще севернее, на станции MO3, оценки дисперсии на всех горизонтах в целом опять уменьшаются приблизительно в 1.5 – 3 раза. Здесь, на горизонте 60 м выделяются несколько слабо выраженных экстремумов: два максимума в феврале-марте и июне, и два минимума в декабре-январе и апреле-мае. На горизонте 170 м выражены 2 экстремума – минимум в январе-феврале и максимум в июне-июле. На горизонте 270 м нет выраженных изменений дисперсии: её оценки незначительно колеблются во времени около значения 15 см2/с2. В придонном слое дисперсия синоптических течений достигает наибольших значений (42 см2/с2 ) по сравнению с другими горизонтами станции MO3, и, здесь отмечаются ее самые значительные и резкие изменения. Выделяются 3 максимума (в ноябре-марте, и, самый значительный – в середине апреля) и 3 минимума (в январе, начале апреля и июне).

На самой северной станции MO4 значения дисперсии колебаний течений синоптического масштаба, в основном, невысокие. В глубинном слое на горизонтах 60 и 105 м она имеет приблизительно одинаковый временной ход с двумя максимумами в ноябре и феврале-марте, а также двумя минимумами, один в декабре-январе, а другой, более продолжительный с мая по июль. В придонном слое максимальные значения дисперсии синоптических течений отмечаются в ноябре, затем дисперсия медленно уменьшается до мая и с этого месяца вплоть до начала августа имеет минимальные оценки.

Максимальные скорости синоптических течений достигают значений 40 – 50 см/с и отмечаются на горизонте 50 м станций SB и N1, работавших в юго-западной части моря в зоне действия северной и южной ветвей теплого Нордкапского течения. Интересно отметить, что в поверхностном слое на станции N1 (горизонт 3 м) максимальные скорости синоптических течений в два с лишним раза меньше их оценок на горизонте 50 м. На станции SC, работавшей вне зоны действия основных струй Нордкапского течения максимальные скорости синоптических течений снижаются до значений 21 –24 см/с. На станции S3, работавшей в зоне действия холодного Медвежинского течения, максимальные скорости синоптических течений еще меньше, 9 – 12 см/с.

На северо-востоке Баренцева моря максимальные скорости течений синоптического масштаба отмечались на станции МО1, где они достигали значений 16 – 22 см/с. При движении от этой станции к ЗФИ максимальные скорости синоптических течений снижаются до значений 12 – 13 см/с (станция МО4).

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 12 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»