WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

внутриконтинентальное расположение Азовского моря в умеренных широтах на южной окраине Русской равнины; малые размеры и мелководье (площадь около 39 тыс.км2; объем – 323 км3; средняя глубина – 8.5 м; максимальная – 13 м), большой приток суммарной солнечной радиации (от 4.9 до 5.3 тыс. МДж/м2), положительный за год радиационный баланс, обусловливающий относительно высокую температуру воды (11.50С); характер циркуляции атмосферы определяющий, в частности, интенсивное ветровое перемешивание вод; большой, относительно объема моря, приток речных вод (около 41 в естественный период и 34-35 км3/год в последние 50 лет), что обусловливает положительный пресный баланс, пониженную, по сравнению с водами океана, соленость (10.6 в естественный период и 11.6‰ в современный при колебаниях от 9 в 1932 г. до 13.8‰ в 1976 г.). Для Азовского моря характерна малая инерционность и быстрая реакция на изменчивость речного стока и атмосферных процессов, определяющие большую пространственно-временную изменчивость гидрофизических, гидрохимических и биологических характеристик.

Тезис В.И Вернадского о том, что облик каждого морского водоема в значительной части является продуктом климата, относится к Азовскому морю в особенно большой степени. Несмотря на рост антропогенных воздействий ключевыми факторами для Азовского моря остаются климатообразующие процессы и сток. В настоящее время в азовском регионе наблюдается изменение атмосферной циркуляции с восточной на западную составляющую ветров со снижением их скорости (особенно зимой) (рис.1), изменение структуры водного баланса Азовского моря: рост атмосферных осадков, несколько повышенная водность рек (главным образом Кубани) особенно в осенне-зимнее время, уменьшение испарения, изменение характера водообмена с Черным морем, высокое стояние уровня воды. Одновременно можно отметить усиление циклонической деятельности, повышение температуры воздуха (рис.2) и относительное потепление вод, а также увеличение контрастности климата (изменчивости температуры). В связи с понижением солености Азовского моря в современный период температура замерзания воды повысилась, что дает статистически более высокую среднегодовую температуру воды.

Пространственно-временным колебаниям речного стока, метеорологических элементов, гидрофизических, океанографических, биологических параметров экосистемы Азовского моря и климатообразующих процессов характерна квазицикличность, неустойчивая по продолжительности и величинам аномальностей периодичность, в том числе долговременная (от 2-3 до 15-20 и 8090 лет) (Гаргопа, 2003). Изложенное в первой главе позволяет предположить, что даже в случае продолжения глобального потепления вероятное повышение среднегодовой температуры воздуха в азовском регионе по причинам как природного так и антропогенного характера в ближайшие 15-20 лет вряд ли составит более 1.2-1.30С по сравнению с концом ХIХ века и 0.4-0.50С по отношению к концу ХХ века, а среднегодовой температуры воды Азовского моря в его прибрежных и поверхностных слоях соответственно более 0.5-0.60С и 0.20.30С (Гаргопа, 2003).

Рис. 1 Среднегодовая скорость ветра Азовского моря по данным 6 ГМС Рис. 2 Среднегодовая температура воздуха Азовского моря по данным 6 ГМС Глава 2. База данных океанографических характеристик по Азовскому морю за период 1891-2006 гг.

Во второй главе дан краткий обзор существующих баз данных по Азовскому морю. Представлена сформированная при непосредственном участии автора база данных (БД) океанографических наблюдений Южного научного центра Российской академии наук (ЮНЦ РАН), обоснованы принципы организации БД, структура и используемые форматы, предложены новые подходы с применением ГИС-технологий к формированию базы океанографических данных. Описаны процессы сбора и обработки получаемой информации, формализация данных, принципы и приемы контроля качества данных, в том числе дубликатов. Автор является администратором океанографической БД, принимает участие в ее разработке и наполнении информацией, проводит контроль качества данных (Кулыгин, Дашкевич, 2006; Архипова, Дашкевич, Кулыгин, 2006; Дашкевич, 2007; Архипова и др., 2007; Бердников, Дашкевич, 2007). Представлена реализованная ЮНЦ РАН вместе с коллегами из Лаборатории морского климата Национального центра океанографических данных (NODC/NOAA, USA) общедоступная БД Азовского моря (http://nodc.noaa.gov/OC5/AZOV2008) в форме Климатического атласа Азовского моря (Climatic Atlas…, 2008). Дано описание полученного продукта.

БД содержит более 120 тыс. океанографических и гидрологических станций за период c 1891 года по настоящее время (литературные данные, Интернетресурсы и материалы экспедиционных исследований ЮНЦ РАН и Азовского филиала ММБИ КНЦ РАН) с информацией по гидрологии, гидрохимии и метеорологии (табл.1), а также численности, биомассе и видовом составе гидробионтов (всего почти 100 параметров). Все данные можно разделить на две большие категории: регулярные наблюдения на прибрежных ГМС и экспедиционные материалы.

БД формируется на основе принципов полноты, стандартизации, простоты, надежности и качества. Основным требованием к информации, поступающей в БД, является полнота и неизменность заносимых данных, для реализации этого предусмотрена возможность хранения данных в разных единицах измерения с возможностью автоматического пересчета и комплексное формирование информации в виде традиционных порейсовых массивов («in situ»). Принцип стандартизации предполагает, что должен использоваться фиксированный перечень ключевых слов и таксономических кодов, для которых определены все возможные дополнительные характеристики и область применимости. В основу предлагаемого подхода к формализации данных для морских экосистемных исследований положен международный формат NOAA (для внешнего доступа) и линейный формат ЮНЦ РАН (для внутреннего пользования) (Матишов и др., 2005; Кулыгин, Дашкевич, 2006; Архипова и др., 2007). Разнообразные справочники (более 50), в том числе разработанные специалистами Всемирной метеорологической организации (WMO) и Национальной администрацией по океану и атмосфере США (NOAA), позволяют производить контроль качества вводимых данных, согласуясь с мировыми стандартами, и постоянно поддерживать базу в непротиворечивом состоянии. Принцип простоты определяется включением в БД в первую очередь первичных наблюденных, а не расчетных величин.

Надежность и качество – важный элемент при формировании любой БД.

Таблица Перечень гидрометеорологических и гидрохимических параметров в океанографической базе данных Азовского моря за период 1891-2006 гг.

Характеристики водной среды Число измерений температура 34517/89203** соленость хлорность давление электропроводность абсолютное содержание растворённого кислорода относительное содержание растворённого кислорода рН окисляемость кислорода фосфаты общее содержание фосфора нитраты нитриты аммонийный азот силикаты щелочность состояние моря 10453/тип волнения направление волнения прозрачность 16841/ледовитость тип льда толщина льда 172/сплоченность льда Характеристики воздушной среды Число измерений абсолютная влажность относительная влажность 3166/атмосферное давление температура воздуха 11221/общая облачность 10020/тип облачности скорость ветра 18010/направление ветра 18785/видимость погода 321/Примечание: *- все показатели относятся к воде;

** - в знаменателе указано количество измерений на береговых постах.

При участии автора для БД ЮНЦ РАН разработана многоуровневая система с двойным контролем качества данных, позволяющая эффективно проверять информацию и отсеивать дубликаты (Кулыгин, Дашкевич, 2006; Дашкевич, 2007;

Бердников, Дашкевич, 2007). Данные принципы были разработаны в ММБИ КНЦ РАН совместно с коллегами из Лаборатории морского климата Национального центра океанографических данных (NOAA, USA), и модифицированы в ЮНЦ РАН. Пространственная привязка осуществляется на новой батиметрической карте Азовского моря (Матишов, 2006) с помощью геоинформационной системы ArcGIS 9.2, что позволяет использовать для анализа данных широкий набор инструментов ГИС. Автор является администратором представленной БД, его роль отражена на организационной схеме от «источника данных» до «общедоступной базы данных» представленной ниже (рис.3).

Рис.3 Организационная схема БД ЮНЦ РАН Для работы с БД с применением современного программного обеспечения разработана компьютерная система, включающая три взаимосвязанных блока: 1) собственно океанографическую базу данных; 2) комплекс программ для работы с табличной информацией; 3) ориентированный на современные географические информационные системы (ГИС) комплекс программ для обработки пространственно-распределенной информации. Программа, обеспечивающая работу с БД, реализована в среде Access 2000 специалистом ЮНЦ РАН Кулыгиным В.В.. Автор принимал непосредственное участие в разработке форм интерфейса программы, структуры пользовательских файлов, формировании справочников (Кулыгин, Дашкевич, 2006; Архипова, Дашкевич, Кулыгин, 2006).

Основываясь на разработанной океанографической БД, ЮНЦ РАН, Мурманским морским биологическим институтом с Азовским филиалом и с привлечением данных мирового центра данных (NODC/NOAA (США)) в рамках проекта GODAR в 2006 году был издан «Climatic Atlas of the Sea of Azov 2006», а в 2008 году– «Climatic Atlas of the Sea of Azov 2008» - его вторая расширенная версия (рис. 4) (Climatic Atlas…,2006; Climatic Atlas…, 2008). Автор является соавтором обеих монографий. Атласы содержат первичные океанографические данные представленные на СD-диске, собранные в Азовском море, Керченском проливе и прилегающей части Чёрного моря в период 1891-2006 годов.

Построены месячные климатические вертикальные разрезы и карты распределения температуры и солёности на поверхности и горизонтах 5 и метров. В состав Атласа включены редкие книги и статьи в электронном формате по истории освоения Азовского моря, изучению его климата, а также фотографии, дающие представление о природе региона и его истории.

Рис. 4 Интернет–версия Климатического атласа Азовского моря Глава 3. Анализ тенденций изменения температурного режима вод открытой части Азовского моря В третьей главе на основе сформированной БД проанализированы тенденции изменения температурного режима открытой части вод Азовского моря за период 1920-2006 гг.: многолетняя, сезонная и суточная динамика для Таганрогского залива (ТЗ) и собственно моря (СМ). Выполнена статистическая обработка данных, выявлена высокая изменчивость температуры воды Азовского моря. Проведен сравнительный анализ пространственного среднемноголетнего распределения температуры воды Азовского моря по сезонам на основе построенных автором карт (Climatic Atlas…, 2008) и фундаментальных справочных изданий (Гидрометеорологический справочник Азовского моря, 1962;

Гидрометеорологические условия шельфовой зоны морей СССР т.3 Азовское море, 1986; Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР т.5 Азовское море, 1991).

Температура воды – самый многочисленный параметр в БД. Недостатком имеющихся данных является их не регулярное распределение во времени и пространстве, что затрудняет необходимое для климатологического анализа осреднение. Имеются значительные разрывы во временном ряде наблюдений, которые пока не удалось заполнить. Наиболее обеспечены данными периоды 1926-1935 гг., 1946-1960 гг., 1970-1980 гг. и 1998-2007 гг. Для прибрежных ГМС есть данные только для отдельных лет (1937-1939 гг., 1950-1954 гг., 1958 г., 19691971 гг., 1974-1975 гг.), в основном это температура поверхностного слоя и метеорологические параметры. В данной работе анализировались данные для открытой части Азовского моря.

При анализе временных рядов с постоянной цикличностью возможны два подхода. В первом случае определяется средний для цикла ход параметра и затем анализируются отклонения от полученного среднего хода. Второй подход предполагает проведение анализа изменений параметра во времени отдельно для каждого элемента цикла. Для рассматриваемого параметра цикл равен году, а его элементами являются 12 месяцев. Второй подход, как обладающий большей гибкостью, использован в данной работе для оценки климатических изменений.

Сезонные изменения температуры воды Азовского моря, как и других мелководных территорий умеренных широт, выражены очень резко. Месячные значения температуры воды имеют значительно большую изменчивость, чем средние годовые. В связи с вышеизложенным, для корректности проведения анализа был применен графический метод обработки наблюдений (Гидрологический…, 1962), который заключается в построении среднемноголетних кривых годового хода температуры воды для основных квадратов моря. В качестве кривых годового хода были использованы среднемноголетние данные из работы (Гидрометеорологические…, 1986), все имеющиеся данные для открытой части моря были приведены к 15 числу для каждого месяца.

Были выделены поверхностный и придонный слои для ТЗ и поверхность, слои 5 и 10 м для СМ. При анализе месячных графиков многолетнего распределения температуры воды отмечено, что межгодовая динамика температуры воды Азовского моря отличается большой изменчивостью. В отдельные годы наблюдаются значительные отклонения температуры воды от среднемноголетней.

Выявлена слабая тенденция к увеличению среднегодовых значений температуры воды. Незначительное повышение среднемноголетней температуры, вероятно, является примером внутривековых колебаний климата и обусловлено сменой циркуляционных процессов с восточной на западную составляющую ветров, увеличением повторяемости циклонов, облачности и количества осадков, а также со снижением скорости ветра и испарения в азовском регионе. Наряду с большой изменчивостью температуры воды показано, что тенденции в многолетней динамике среднемесячной температуры воды для многих месяцев схожи, а для января, февраля и сентября соответствуют колебаниям среднегодовых значений для большинства лет.

В многолетних колебаниях среднегодовой температуры воды Азовского моря выделяется фаза с повышенным температурным фоном с начала 60-х до середины 80-х годов и с конца 80-х – начала 90-х до конца ХХ века, а между ними фаза с пониженным. В среднем для всего Азовского моря фаза преимущественно пониженных среднегодовых температур воды приходится на период с середины 40-х до конца 50-х годов. Далее следует фаза с повышенным температурным фоном с начала 60-х до середины 80-х годов и с конца 80-х – начала 90-х до настоящего времени, прерываемая кратковременными (1-3 года) похолоданиями.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |



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

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.