WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 12 |

На северо-востоке Баренцева моря взаимный корреляционный анализ между синоптическими колебаниями течений на различных горизонтах показал, что за исключением станции МО3 в вертикальном направлении отмечаются высокие значения прямой корреляции от 0.66 до 0.93 между коллинеарными возмущениями скорости течений во всех слоях при нулевых временных сдвигах. На станции МО3 высокие значения корреляции (0.75) между коллинеарными возмущениями скорости синоптических течений отмечаются только в слое 270 – 343 м. Между вращательными компонентами скорости синоптических течений высокая корреляция (0.61 – 0.77) также при нулевых сдвигах отмечается во всех слоях только на станции МО1 и в отдельных слоях на станции МО3. Полученные результаты показывают, что на станции МО3 значительный вклад в синоптическую изменчивость течений оказывает бароклинная составляющая, а на других станциях – баротропная.

В районе материкового склона морей Лаптевых и Восточно-Сибирского двухмерные плотности распределения вероятностей векторов скорости течений выявляют в большинстве случаев их двухмодовую структуру, причем почти всегда при этом разность между модами по направлению близка к 180°.

Анализ спектров течений показал, что для всех рассматриваемых реализаций (13 случаев) повторяемость энергонесущих максимумов для I1() была наиболее высока у цикличностей 7.5 суток (10 раз), 120, 27 и 11 суток (6 раз), 48, 15, 6.7 и 5.2 суток (5 раз). Однако практически везде пики спектральной плотности не превышают 80% доверительный интервал. В подавляющем большинстве случаев на рассматриваемых синоптических циклах спектральная плотность с глубиной уменьшается вплоть до горизонтов 1100-1160 м. Однако, в придонных горизонтах в более высокочастотной области синоптической изменчивости происходит увеличение спектральной плотности колебаний течений по сравнению с вышележащими горизонтами. Такое изменение спектральной плотности с глубиной может свидетельствовать о наличии выраженной бароклинной составляющей у возмущений течений различных временных масштабов. Выявлено также, что в большинстве случаев на рассматриваемых синоптических циклах изменения колебаний скорости течений являются существенно анизотропными (() в несколько раз меньше 1) и тензорные кривые во всех случаях представляют собой эллипсы (1()> 2() и 1()>0, 2()>0). Во всех случаях интенсивность вращательных изменений скорости течений в несколько раз, а иногда и на порядок и более, меньше интенсивности коллинеарных изменений.

Взаимный корреляционный анализ между колебаниями течений на различных горизонтах показал, что в вертикальном направлении корреляция между ортогональными возмущениями течений во всех случаях очень низкая.

Между коллинеарными возмущениями скорости течений высокие значения корреляции отмечаются только в отдельных слоях. Так, самые высокие значения корреляции (0.81 – 0.88) отмечаются при нулевых сдвигах в слое действия атлантических вод (269 – 761 м). В целом же, с глубиной, при движении от верхних горизонтов к самым нижним горизонтам корреляция между коллинеарными изменениями скорости течений заметно снижается (от 0.75-0.78 до 0.25-0.43).

В кросс-спектрах |I1VU()| и |DVU()| чаще всего выявляются пики спектральной плотности на цикличностях 120, 48, 27, 14-15, 10-12, 7-8 и 6 суток. В подавляющем большинстве случаев наибольший вклад во взаимосвязь течений по вертикали оказывают коллинеарные изменения скорости течений [F2кол() > F2орт()].

На станции LM-1 с глубиной значения когерентности для различных цикличностей остаются высокими (0.70 – 0.82), но фазовые сдвиги увеличиваются до 17°-31° и имеют отрицательные значения, что свидетельствует о запаздывании возмущений течений на верхних горизонтах относительно нижних горизонтов. Эти результаты могут говорить о том, что на станции LM-1 значительный вклад в изменчивость течений синоптического масштаба вносят как баротропные, так и бароклинные возмущения течений.

На станции LM-3, находящейся северо-восточнее станции LM-1, высокая когерентность по вертикали между низкочастотными возмущениями течений сохраняется, при увеличении с глубиной фазовых сдвигов, только для цикличности 120 суток. В более высокочастотной области спектра значения когерентности с глубиной снижаются с увеличением разности фаз между отдельными слоями до 33°- 46°. При этом на одних частотах наблюдается запаздывание возмущений течений на верхних горизонтах относительно нижних горизонтов, а на других, наоборот, возмущения течений в верхних слоях опережают возмущения течений в более нижних слоях. На самой северной станции LM-2, находящейся на западном склоне южной части хребта Ломоносова, на всех частотах отмечается наибольшее уменьшение с глубиной когерентности по сравнению с двумя другими станциями. Эти результаты показывают, что при движении в северном направлении в изменчивости течений синоптического масштаба возрастает вклад бароклинной компоненты.

В Чукотском море результаты векторно-алгебраического анализа течений показали, что синоптические возмущения течений являются анизотропными (>), причем эта анизотропность в большей степени выражена ближе к берегу и для станций, где отмечались повышенные значения среднего течения. В половине случаев направление большой оси у эллипсов дисперсии близко к направлению север-юг, в западной и центральной части моря большая ось имеет направление северо-запад – юго-восток, а на станции MF1 и северо-востоке моря – приблизительно, северо-восток - юго-запад.

Результаты спектрального анализа рядов среднесуточных течений в Чукотском море показывают, что на графиках линейных инвариантов и индикаторов вращения спектральной тензор-функции отчетливо видны узкополосные значимые пики, которые в подавляющем большинстве случаев приходятся на диапазоны периодов 16-22 суток и 5-9 суток.

Практически во всех случаях значения спектральной плотности на самой низкой частоте для линейного инварианта существенно меньше ее значений на энергонесущих максимумах, что свидетельствует о незначительной интенсивности сезонных и межгодовых колебаний в поле суммарных течений. Этот результат, как и результаты сравнительного дисперсионного анализа рядов течений, свидетельствуют о том, что в Чукотском море наибольший вклад в изменчивость течений вносят возмущения синоптического масштаба. Оценки спектральной плотности на энергонесущих максимумах для линейного инварианта везде значительно выше, чем у индикатора вращения, что свидетельствует о том, что наибольший вклад в синоптическую изменчивость течений вносят не вращательные, а коллинеарные изменения скорости.

Таким образом, результаты векторно-алгебраического анализа течений в морях, омывающих северо-западное и арктическое побережья России, позволяют сделать следующие выводы. В синоптическом диапазоне частот в возмущениях течений преобладают коллинеарные изменения скорости. Основные энергонесущие максимумы в спектрах колебаний течений отмечаются в большинстве случаев не в диапазонах периодов прохождения крупномасштабных анемобарических образований типа циклонов и естественного синоптического периода, а в более низкочастотной области спектра синоптического диапазона. В спектрах синоптических колебаний течений во многих случаях отмечаются узкополосные значимые пики спектральной плотности, что может свидетельствовать об их волновой природе. Волновая природа выделенных нами синоптических возмущений течений подтверждается также анализом двухмерных плотностей распределения их вероятностей, выявляющим в большинстве случаев двухмодовое распределение, при разности между модами по направлению близкой к 180°.

В параграфе 2.4 представлены оценки статистических характеристик колебаний уровня, полученные по данным спутниковых альтиметрических измерений. Для исследования пространственной изменчивости низкочастотных колебаний уровня моря использовался массив комбинированных альтиметрических данных спутников TOPEX/POSEIDON, ERS-1 и ERS-2, осредненных за 7 суток и интерполированных в узлы неравномерной сетки с шагом вдоль долготы 1/3° и с шагом вдоль широты от 1/3° на экваторе до 0.05° - на широте 82° за период с октября 1992 по февраль 2002 г. По этим данным были рассчитаны поля среднеквадратических отклонений уровня в Балтийском море и арктических морях, омывающих Россию.

Оценки среднеквадратических отклонений уровня в Балтийском море, рассчитанное на основе комбинированных альтиметрических данных спутников ERS-1, ERS-2 и TOPEX/POSEIDON показали, что наибольшая интенсивность низкочастотных колебаний уровня отмечается в 2 районах, прилегающих с севера и юга к мелководной центральной части Ботнического залива. Также повышенные значения ср. кв. отклонения уровня моря наблюдаются в северо-западном районе центральной Балтики, между о. Готланд и шведским побережьем; в Финском заливе; в районе, прилегающем к побережью Калининградской области. Наименьшие оценки интенсивности низкочастотных колебаний уровня отмечаются на акватории, прилегающей к о-вам Эланд и Борнхольм, в северном районе центральной Балтики и на входе в Финский залив.

Для исследования пространственных масштабов колебаний уровня моря использовался массив вдольтрековых альтиметрических измерения уровня моря с пространственным шагом 7 км для спутников ERS-1/2 и 5.8 км для спутника TOPEX/POSEIDON и временным интервалом между соседними вдольтрековыми измерениями уровня равным 1 секунде за период с 1992 по 2002 гг.

Изменения уровня моря вдоль треков в Балтийском море выявляют преобладание двух видов пространственных возмущений – коротких и длинных. Пространственные масштабы коротких колебаний изменяются приблизительно от 12 – 14 до 50 – 100 км и чаще всего эти колебания имеют величины 3 – 10 см. Однако в редких случаях величины этих колебаний достигают значений 20 – 25 см.

Длинные пространственные возмущения уровня моря проявляются чаще всего в виде линейных и нелинейных трендов. Это говорит о том, что пространственные масштабы длинных колебаний близки или сравнимы с размерами самого Балтийского моря. Перепады уровня в трендах в большинстве случаев небольшие и достигают величин от нескольких до 10 см. Но в отдельных случаях - 15 – 20 и даже 50 см.

Хорошо видно, что средний уровень моря на треке с течением времени испытывает очень значительные вариации, достигающие в отдельных случаях 50 – 70 см. Так, например, с 7 апреля по 7 мая 2001 г. уровень моря на юго-западном участке трека, повысился, а с 14 сентября по 4 октября 2001 г. – понизился, в среднем, на 70 см. С рядами вдольтрековых значений уровня моря был проведен спектральный анализ. Предварительно из них была исключена трендовая составляющая. Для района, пересекаемого треком TOPEX/POSEIDON, наибольшая повторяемость пиков спектральной плотности отмечается на пространственных масштабах 39 и 66 км. На этих же масштабах отмечаются чаще всего значимые пики спектральной плотности. Для района, пересекаемого треком ERS-2, повторяемость пиков спектральной плотности в целом является низкой. Чаще всего значимые пики спектральной плотности отмечаются в диапазоне пространственных масштабов 42 – 84 км.

Результаты взаимного корреляционного анализа между рядами уровня моря, полученными по альтиметрическим данным на одном и том же треке с последовательностью 10 суток для TOPEX/POSEIDON и 35 суток для ERS-2 показали, что для района восточной части Центральной Балтики, пересекаемого треком ERS-2, в подавляющем большинстве случаев значения максимальных коэффициентов корреляции превышают 95% доверительный интервал и наблюдаются на нулевом пространственном сдвиге. Но при этом взаимосвязь между колебаниями уровня нельзя назвать высокой, так как значимые коэффициенты корреляции меняются от 0.27 до 0.60.

Для района северо-западной части Центральной Балтики, пересекаемого треком спутника TOPEX/POSEIDON, значимые коэффициенты корреляции меняются от 0.32 до 0.40. Видно также, что в данном районе во многих случаях максимальные коэффициенты корреляции отмечаются на значительных пространственных сдвигах. Проверка остаточных (после исключения тренда) рядов вдольтрековых значений уровня моря на однородность показала, что они близки по мат. ожиданию, их автокорреляционные функции близки по форме и периоду, а значения дисперсии меняются максимум в 2.8 раза для ERS-2 и в 4 раза для TOPEX/POSEIDON. Эти результаты позволяют провести взаимный спектральный анализ между рядами последовательных изменений уровня моря на одном и том же треке. Оценки когерентности и разности фаз для возмущений уровня разных пространственных масштабов показывают, что в северо-западной части Центральной Балтики, пересекаемой треком спутника TOPEX/POSEIDON, практически во всех случаях высокая взаимосвязь между колебаниями уровня отмечается в сравнительно узких диапазонах пространственных масштабов и в отдельные периоды года. Для возмущений уровня с пространственными масштабами 14 – 15 км высокая взаимосвязь совсем отсутствует на рассматриваемом временном отрезке, а для колебаний с пространственными масштабами 20 и 33 – 39 км она отмечается лишь один раз в первой половине апреля 2001 г. С конца апреля по начало июля в 2001 году высокая взаимосвязь между колебаниями уровня отсутствует на всем протяжении диапазона рассматриваемых пространственных масштабов. Разность фаз для высоких значений когерентности варьирует в широких пределах на одних и тех же пространственных масштабах. Похожие результаты отмечаются и для восточной части Центральной Балтики, пересекаемой треком ERS-2. Здесь также на отдельных временных отрезках высокая когерентность отмечается или для широкого диапазона пространственных масштабов, или только для колебаний одного пространственного масштаба. Выделяется диапазон пространственных масштабов 19 – 21 км, где высокие значения когерентности отсутствуют на протяжении всех рассматриваемых 8 месяцев. И, наоборот, в диапазоне пространственных масштабов 37 – 112 км чаще всего отмечаются высокие значения когерентности. Разность фаз для высоких значений когерентности также варьирует в широких пределах на одних и тех же пространственных масштабах.

Результаты анализа спутниковых альтиметрических данных в морях, омывающих арктическое побережье России показали, что здесь самые интенсивные низкочастотные колебания уровня отмечаются в горле Белого моря, где ср. кв. отклонение () достигает 46 см. Также высокая изменчивость уровня отмечается в губе Буор-Хая в море Лаптевых ( = 34 см), севернее бухты Амбарчик ( = 31 см) и восточнее о. Новая Сибирь ( = 30 см) в Восточно-Сибирском море, а так же в районе мыса Нэттэн ( = 28 см) в Чукотском море.

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 12 |






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