WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

В многолетних колебаниях весенней температуры воды выделяется период пониженных температур с начала 50-х до середины 60-х и повышенных в последующие 15 лет. Далее следует нечеткое 10-летнее похолодание. В последующее время температурный фон в весеннее время повышен. В летний сезон с середины 40-х по середину 60-х отмечаются чередующиеся кратковременные периоды как резко так и слабо выраженных похолоданий и потеплений. Далее выделяется почти 20 лет с несколько пониженным температурным фоном. Последующие годы до настоящего момента можно охарактеризовать как преимущественно теплые с немногочисленными прохладными годами (1994, 2004, 2008). В многолетних колебаниях осенних температур воды в среднем для всего Азовского моря можно выделить с середины 1940-х гг. 15-летний период похолодания, с отдельными теплыми годами (1952, 1954, 1955). Наиболее четко выделяется период повышенных значений с начала 1960-х по середину 1970-х гг. Последующее время представлено чередующимися кратковременными (2-3 года) похолоданиями и потеплениями. Зимний период конца 1940-х - начала 1960-х гг. характеризуется значениями близкими к норме. С конца 1960-х до начала 1980-х гг. термический режим зим был слабо пониженным. Повышенный температурный фон был свойственен 1960-м и началу 1980-х гг. В последнее время наблюдается чередование как очень теплых, так и относительно холодных зим (1995/96, 1996/97, 2005/06, 2007/08 гг.) при общем несколько повышенном температурном фоне.

Несмотря на достаточно большой объем имеющейся информации о гидрологическом режиме Азовского моря, пространственное распределение температуры воды в научной литературе иллюстрировано достаточно скупо. Чаще всего это карты и схемы, освещающие конкретные условия во время проведения экспедиционных работ. Среднемноголетние карты, дающие общую климатическую характеристику Азовского моря, есть только в некоторых фундаментальных работах по изучению его гидрометеорологического режима.

Был проведен сравнительный анализ среднемноголетнего распределения температуры воды в январе, апреле, июле и октябре на поверхностности (рис. 5-6) и в придонном горизонте, основанный на материалах обобщающих работ (Гидрометеорологический…, 1962; Гидрометеорологические…, 1986;

Гидрометеорология…, 1991) и сформированной БД.

Для построения полей распределения температуры в работах (Гидрометеорологический…, 1962; Гидрометеорологические…, 1986) применялся графический метод обработки материалов. Можно предположить, что в работе (Гидрометеорология…, 1991) применялся аналогичный метод, т.к. поля распределения (Гидрометеорологические…, 1986) и (Гидрометеорология…, 1991) идентичны. Нами для построения температурных полей использовался следующий подход: Азовское море было разделено на квадраты размером 10xкм. Для сглаживания неравномерностей в распределении станций открытой части моря в пределах месяца так же был применен графический метод обработки наблюдений (Гидрологический…, 1962; Гидрометеорологические…, 1986). В качестве кривых годового хода были использованы среднемноголетние данные из работы (Гидрометеорологические…, 1986). Для каждого месяца рассчитывалось значение температуры в узлах регулярной сетки (середина квадрата).

Среднемесячные значения для каждого узла сетки рассчитывались по всем измерениям, находящимся в радиусе 20 км от этого узла, если число океанографических станций было больше трех. Отсутствие данных помечалось специальным кодом. Были построенные карты пространственного распределения температуры воды для поверхности, горизонтов 5 и 10 м.

Рис. 5. Пространственное распределение температуры воды в январе и апреле на поверхности: а – январь, г - апрель (Гидрометеорологический…, 1962); б – январь, д - апрель (Гидрометеорологические…, 1986); в – январь, е - апрель (данная работа; Climatic Atlas…, 2008) Осреднение по пространству проводилось по формуле (1) (1) Xср = [i(Xi/(Ri+d) ]/[i(1/(Ri+d)], Ri Rmax, где: Xср - среднее значение в рассматриваемом узле сеточной области; Xi - значение рассматриваемой характеристики на i-й станции; Ri - расстояние от узла сеточной области до i-й станции, км; Rmax - радиус влияния, км; d, - параметры, d=5 км, = 1.4.

Общая тенденция, выявленная при сравнении карт в работах (Гидрометеорологический…, 1962; Гидрометеорологические…, 1986;

Гидрометеорология…, 1991) и (Climatic Atlas…, 2008) – в распределении изотерм на картах от 1962 к 2008 году прослеживается увеличение площади «теплых» полей для зимнего и весеннего сезонов и увеличение «холодных» - для осеннего (рис.5-6). Для лета выраженная тенденция не прослеживается. Эта же закономерность сохраняется и при сравнении кривых годового хода температуры воды для ТЗ и СМ. В наибольшей степени наблюдаемая тенденция сказывается на увеличении вариабельности (контрастности) в пространственно-временном распределении температуры воды. Вероятно, изменение среднемноголетней температуры воды обусловлено сменой циркуляционных процессов с восточной на западную составляющую ветров и является примером внутривековых колебаний климата.

Рис. 6. Пространственное распределение температуры воды в июле и октябре на поверхности: а – июль, г - октябрь (Гидрометеорологический…, 1962); б – июль, д - октябрь (Гидрометеорологические…, 1986; Гидрометеорология…, 1991);

в – июль, е - октябрь (данная работа; Climatic Atlas…, 2008) Вертикальное распределение температуры воды для Азовского моря иллюстрировано еще более скудно, чем пространственное, в основном это конкретные условия во время проведения экспедиционных работ на вековых или произвольных разрезах. В нашей работе (Climatic Atlas…, 2008) впервые были построены среднемноголетние вертикальные океанографические разрезы (рис.7) для всех 12 месяцев вдоль линии, проходящей по наиболее глубоководной части Азовского моря от устья р. Дон до Керченского пролива общей длинной 350 км.

Процедура построения климатических разрезов подобна процедуре построения климатических полей с осреднением значений температуры и солёности воды в узлах регулярной сетки с шагом 5 км вдоль линии профиля и 1 м по глубине. При осреднении рассматривались все станции, расположенные в радиусе 20 км от расчетного узла сетки. Вертикальное распределение температуры воды хорошо согласуется с пространственным. При анализе профилей вертикального распределения отмечено, что влияние донских и черноморских вод отчетливо прослеживается для всех сезонов года, наиболее ярко в холодный период.

а б в г Рис. 7. Среднемноголетние разрезы от устья р. Дон до Керченского пролива (а - январь, б - апрель, в – июль, г – октябрь) Высказана и на основе статистического анализа частоты распределения температуры воды подтверждена гипотеза об увеличении ее контрастности.

Построены графики для ТЗ (поверхность, дно) и СМ (поверхность, 5 и 10 м), проведен сравнительный анализ сезонных изменений температуры воды по плотности ее распределения в открытой части Азовского моря. Для сравнения были выделены 3 временных периода: 1913-1945 гг., 1946-1984 гг. и 1985-2006 гг.

Основным критерием для разделения на первый и второй периоды было распределение информации в БД и масштабное изменение в гидрологическом режиме Азовского моря, а именно построение Цимлянского гидроузла (1952 г.).

Выделение третьего периода приурочено к наблюдению ярко выраженного тренда снижения ветровой активности в азовском регионе (с середины 1980-х гг.). В результате проведенного анализа отмечено увеличение контрастности в распределении температур Азовского моря с течением времени, «нормальная» кривая в распределении температуры воды в современный период для большинства месяцев года трансформирована.

Наблюдаемые тенденции изменений температуры воды в Азовском море не однозначны, бесспорно, лишь незначительное повышение среднемноголетней температуры, что вероятно является примером внутривековых колебаний климата. Тенденции, отмеченные нами в азовском регионе для выделенных периодов, обеспеченных данными, очень схожи с тенденциями, наблюдаемыми для юга европейской территории России в целом. Это может являться дополнительным фактом в пользу необходимости и важности изучения климатических изменений на региональном уровне для понимания глобальных процессов.

Глава 4. Математическое моделирование температурного режима и тепловой баланс Азовского моря В главе 4 на основе сформированной автором базы данных и математической балансовой модели, разработанной научным руководителем С.В. Бердниковым (Бердников, 2004), проведено моделирование температурного и ледового режимов, а также теплового баланса Азовского моря для периода 1920-2008 гг.

Автором проведена адаптация модели к условиям Азовского моря, выполнен расчет и сравнение полученных результатов с литературными источниками и первичными данными из БД ЮНЦ РАН.

Моделирование климатических изменений стало едва ли не основным исследовательским методом в XXI веке. При этом далеко не всегда для оценки реальных эффектов используется база данных, собранная в экспедициях за длительный период времени. Целью работы была верификация модели температурного режима для периода, наиболее обеспеченного данными (19202006 гг.) и совместный анализ (данных наблюдений и модельных траекторий) многолетних тенденций изменения температурного и ледового режимов, а также элементов теплового баланса моря. Для расчета температурного и ледового режимов в качестве внешних факторов используются суммарная солнечная радиация, температура и относительная влажность воздуха, облачность, скорость ветра, температура речных и черноморских вод. В качестве основы использовались материалы наблюдений прибрежных ГМС, а также информация из БД (табл.1). Верификация модели температурного режима заключалась в подборе эмпирических коэффициентов для ряда параметров, в частности затрат тепла на испарение, теплового излучения водной поверхности и противоизлучения атмосферы. Для сравнения результатов использовались оценки среднегодовой температуры воды по 6 ГМС из работы (Гаргопа, 2003), коэффициент корреляции между расчетной температурой воды и этими данными равен 0.86 (рис. 8). Кроме этого, полученные результаты сравнивались со справочной информацией из литературных источников и первичными данными из БД, обобщенными в работе (Climatic Atlas…, 2008) (рис. 9-10). Показано хорошее соответствие расчетной и наблюденной температуры воды. Сделан вывод, что модель является адекватной для условий Азовского моря и может быть применена для исследований климатических изменений в азовском регионе.

Рис. 8 Динамика среднегодовой температуры воды Азовского моря (А) и диаграмма соответствия (Б); 1 – расчет, 2 – оценка по данным 6 ГМС (Гаргопа, 2003).

Рис. 9. Сравнение результатов расчета (а1) динамики температуры воды Азовского моря с осредненными натурными данными (а) (Climatic Atlas…, 2008) В рамках модельных расчетов была восстановлена динамика ледового режима Азовского моря (рис. 10). Так как данных о ледовой ситуации еще меньше, чем наблюдений за температурой воды в холодный сезон, ориентироваться приходится на немногочисленные публикации. Однако, при сравнении результатов расчета с исследованиями работ (Гидрометеорологический…, 1962; Гидрометеорологические…, 1986; Матишов и др., 2008) можно отметить, что модель адекватно рассчитывает ледовую обстановку как для суровых (1927-1928, 1941-1942, 1953-1954, 2005-2006 г. и др.) так и для мягких (1935-1936, 1937-1938, 1947-1948, 1954-1955, 2006-2007 г. и др.) зим (рис.10). По результатам расчета отмечено снижение ледовитости в Азовском море в современный период.

Рис. 10 Сравнение результатов расчета (а1) динамики температуры воды Азовского моря по месяцам с натурными данными (а) (Climatic Atlas…, 2008), осредненными в пределах месяца, оценка ледовитости (б) и толщины льда (в)(%) Короткопериодные колебания в рядах составляющих радиационного баланса, а также метеорологических величин (температура воздуха, аномалии атмосферного давления, осадки) показывают наличие связи между атмосферными факторами и изменениями составляющих радиационного баланса (Покровский и др., 2004).

Связь долговременных колебаний потоков тепла и осадков с глобальным изменением климата также отмечена в ряде исследований (Sellers et al.,1986;

Покровский и др., 2004 и др.), было интересно проверить ее наличие для Азовского моря. Был проведен расчет элементов теплового баланса для периода 1920-2008 гг.

Линейная аппроксимация многолетней динамики элементов теплового баланса показывает общую тенденцию изменений за рассматриваемый период (рис. 11).

Рис. 11 Многолетняя динамика составляющих теплового баланса в Азовском море:

а – поглощенная радиация, б – эффективное излучение, в – радиационный баланс, г – расход тепла на испарение, д – контактный теплообмен, е - тепловой баланс.

Показано статистически значимое снижение затрат на испарение, увеличение эффективного излучения и уменьшение радиационного баланса с течением времени. Первое вероятно связано с наблюдаемым снижением скорости ветра в азовском регионе, второе и третье – с усилением циклонической деятельности.

Кроме этого, отмечен некоторый рост поглощенной радиации, что вероятно связано с наблюдаемым в последней четверти ХХ в. по данным многих актинометрических станций России отрицательным трендом альбедо в зимний период (Покровский и др., 2004), в случае Азовского моря это может быть связано с большим количеством мягких зим относительно суровых (Шишкин и др., 20012002; Дьяков, Иванов, Горбач, 2002; Матишов и др, 2008; Боровская, Ломакин, 2008). Сравнение среднемноголетней годовой величины элементов теплового баланса по результатам нашего расчета с информацией, приведенной в литературе, представлено в таблице 2.

Pages:     | 1 | 2 || 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.