Введение:
Актуальность темы исследования. Обширная современная база данных и высокий уровень вычислительной техники позволяют на основе расчётов и обобщений не только выявить пространственные и временные взаимосвязи между параметрами температуры, солёности и плотности морской воды, но и решить проблему объективной классификации водных масс, актуальность которой обусловлена потребностями прогнозирования изменчивости климата и решением ряда практических проблем.
Профили вертикального распределения термогалинных свойств вод, которые использовались для анализа структуры водной толщи, предложил Бьёрн Гелланд-Ганзен (Helland-Hansen, 1918). Впоследствии проведена классификация районов океана по термогалинным профилям (Jakobsen, 1929) и сделаны попытки связать их с гидродинамическими представлениями об океане (Тюряков, 1964). Начало Т,S-анализу с гидродинамическим уклоном, в котором термогалинные профили выражают функциональную связь между температурой и солёностью, а T,S-кривые одинаковой конфигурации определяют набор слоёв перемешивающихся водных масс, положено работой В.Б. Штокмана, опубликованной в № 1 "Проблем Арктики" за 1943 г. (Штокман, 1970). Георг Вюст по экстремумам температуры и солёности смог проследить непрерывное распространение вод от "очага" до района вырождения (Wust, 1936). А. Дефант выделил сравнительно небольшую по объёму тёплую океаническую "тропосферу" и холодную "стратосферу", границу между которыми на поверхности океана определяет Главный океанический фронт (Defant, 1961). Р. Монтгомери было сделано важное заключение о том, что воды открытого океана имеют очень узкий спектр солёности, главным образом, от 34 до 37 ‰ (Montgomery, 1955). Еще один статистический способ анализа частотного распределения T,S-индексов был предложен Кокрейном (Сocrane, 1958). Границы сгущений индексов послужили для него характеристиками пределов температуры и солёности водных масс. В дальнейшем такой способ представления водных масс был использован в работах Института океанологии (Галёркин, 1984; Карандашева, 1988).
Пропорциональное изменение термогалинных свойств вод океана и передачу этих свойств в горизонтальном и вертикальном направлениях впервые заметил К.О'Д. Айзлин (Iselin, 1939), а первые сведения о линейной зависимости между температурой и солёностью были опубликованы в фундаментальной работе Г. Свердрупа с соавторами (Sverdrup et al., 1942). Воды, в которых наблюдалась эта зависимость, были названы "центральными". Впоследствии О.И. Мамаевым были построены T,S-прямые вод океанов (Мамаев, 1970), но они, как и разложение Генри Стоммелом T,S-вектора на составляющие (Stommel, 1980), не получили должного развития в качестве критерия взаимодействия водных и воздушных масс. Ближе всего к представлению о физической природе "структурных зон" Мирового океана, по данным первых отечественных информационных баз ВНИИГМИ-МЦД, подошли специалисты ИОАН под руководством проф. В.Н. Степанова, подытожившего результаты исследований в книге "Океаносфера" (Степанов, 1983).
Целью курсовой работы является исследование многолетней изменчивости характеристик атлантической водной массы в Арктическом бассейне.
Глава 5:
Большая часть арктических берегов России катастрофически разрушается. Преобразование береговой зоны определяется многими факторами, колебаниями уровня моря, ледовыми условиями, гидродинамической обстановкой, характером отложений, слагающих берег, рельефом дна прибрежной акватории, речным жидким стоком и твердым стоком и пр. Но изменение уровня моря определяет границы влияния других агентов переформирования береговой зоны, тем самым являясь определяющим изменение береговой линии морей российской арктики в масштабах времени десятков, сотен и тысяч лет. Оценка многолетней изменчивости положения среднего уровня арктических морей россии, выявление основных факторов, влияющих на эту изменчивость, и определение степени их влияния является важной комплексной научной проблемой, имеющей прямое прикладное значение.
Для анализа многолетней изменчивости уровня, как правило, используются сведения о среднегодовом уровне моря, полученном путем осреднения за соответствующий период данных наблюдений на отдельных станциях. Непременным условием при этом является приведение этих наблюдений к одному горизонту. Изменение уровня моря в каждой конкретной точке наблюдения определяется гидрометеорологическими и геологическими причинами. Определение роли отдельных факторов в общем процессе многолетних изменений уровня моря является задачей крайне сложной, как в силу отсутствия или недостаточности информации для оценки отдельных составляющих, так и в силу взаимосвязанности некоторых составляющих, существовании сложных взаимообратных связей между ними.
На первом этапе исследований представляется крайне важным получить основные статистические характеристики многолетних колебаний уровня на отдельных станциях и их пространственное распределение, оценить основные параметры многолетних изменений положения среднего уровня, определить его основные тенденции. в связи с этим первоначальной задачей является задача выявления линейного тренда в многолетних изменениях уровня моря, оценка его величины и исключение из дальнейшего анализа. Необходимо отметить, что если раньше предполагалось, что по величине линейного тренда можно судить о скорости вертикальных движений Земной коры (исходя из гипотезы о неизменности положения поверхности моря за период исследования), то в настоящее время стало очевидным наличие долгопериодного тренда в колебаниях уровня моря, обусловленного климатическими изменениями. разделить при этом эти составляющие, оперируя только данными наблюдений за колебаниями уровня, практически невозможно.
Для оценки линейного тренда в колебаниях уровня моря, как правило, используется величина коэффициента уравнения линейной регрессии, связывающего величину среднегодового уровня с номером года.
Заключение:
Как выяснилось в результате расчётов, данные о температуре и солёности по отдельности не дают объективной картины климатических (горизонтальных) границ водных масс, лишь учёт термогалинной зависимости даёт основание для количественных оценок. Вертикальная термогалинная структура водной толщи океана, отражающая специфику энерго- и влагообмена с атмосферой в различных климатических зонах, описывается положением и наклоном линий трансформации центральных водных масс. Постоянство угла наклона вектора термогалинной трансформации может служить основой определения климата как статистического ансамбля состояний системы геосфер, содержащих воду в трёх агрегатных состояниях. Пропорциональные изменения температуры и солёности позволили построить модели термогалинной трансформации водных масс океана. Проверка адекватности моделей вычислительными экспериментами показала следующее:
1) Климатические признаки водных масс определяются знаком бюджета солёности: в тропических и полярных водах он положителен, а в субтропических и субполярных – отрицателен.
2) Отрицательный бюджет солёности водных масс является главным фактором устойчивости систем циркуляции Мирового океана и причиной изопикничности адвективного переноса – основной формы горизонтальной циркуляции.
3) Диапикническая адвекция, наблюдается в тропических и полярных водных массах высоких и низких широт. Особенно большую роль она имеет в полярных районах океана, где вместе с термической конвекцией усиливает вертикальный водообмен.
4) Конвекция достигает наибольшей мощности в субполярных водах, а расход тепла, оцениваемый как отрицательный бюджет температуры при постоянной солёности (условие конвекции), характеризует экстремальное для общей характеристики климата Земли тепловое воздействие водных масс в зимний период года.