Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Исследование сезонной и климатической изменчивости термодинамической структуры Ньюфаундлендского бассейна с помощью динамико-стохастического моделирования

ВАК РФ 11.00.08, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Исследование сезонной и климатической изменчивости термодинамической структуры Ньюфаундлендского бассейна с помощью динамико-стохастического моделирования"

комитет по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды министерства экологии и природных ресурсов российской федерации

государственный океанографический институт

РГ6 од

На правах рукописи

'ЧР*

АЛЕКСАНДРОЧКИН Александр Юрьевич

ИССЛЕДОВАНИЕ СЕЗОННОЙ И КЛИМАТИЧЕСКОЙ

ИЗМЕНЧИВОСТИ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ НЬЮФАУНДЛЕНДСКОГО БАССЕЙНА С ПОМОЩЬЮ ДИНАМИКО-СТОХАСТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

11.00.08 — океанология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва — 1994 г.

Работа выполнена в Государственном океанографическом институте.

Научные руководители: кандидат физико-математических наук Гулев С. К., кандидат физико-математических наук К. П. Беляев

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук Берестов А. Л. кандидат физико-математических наук Сафронов Г. Ф.

Ведущая организация — Институт вычислительной математики РАН

Защита диссертации состоится 24 мая 1994 г. в 15 час. на заседании специализированного совета К 024.02.01 в Государственном океанографическом институте (119838, ГСП, Москва, Г-34, Кропоткинский пер., 6).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного океанографического института.

Автореферат разослан 22 апреля 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета,

кандидат физико-математических науку*^^ К). А. Рева

ОБЩОЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЙБСТЙ

В последние годы в изучении Кирсвого океана бодыше вникание уделяется исследовании роли энергоактивная зон б короткоиериодных колебаниях климата. Для реэения этой задачи, а такяе рада других задач, сформированных в рамках прогрехан " РАЗРЕЗЫ а такве иеядународнкх программ НОСЕ и ТОСй, требуется знание трехмерная полей различных гидрофизических параметров океана. Имевшиеся реальные данные неоднородно распределена в пространстве и во времени и представляят собой, в основном, измерений температуры и солености. Задача синхронизации даннмх наблюдений успеяно ревается котодами четырехмерного анализа, оЗьединякщими объективный анализ и численный прогноз параметров динааичаской системы по терноглдрсдкнакической модели течений. При этой усвоение измерений заключается в коррекции результатов численного прогноза поступивакии данными измерений. 3 последнее десятилетие э НьпфзундяокдскоЯ знергоактивной зокб ( 113630 ) бнли выполнены многочисленнее пслигонние съемки, пгзволквгие накопить больоие массива дайнах асинхронных измерений. В связи с этик, встает актуальная задача получения на основе методов четырехмерного анализа полей гидрофизических параметров, необходимых для исследования процессов взаимодействия в энергоактивннх областях Мирового океана.

Целья работы является :

а) получение трехмерных полей термодинамических характеристик НЭЙЗО по полной базе данных в рамках четырехмерного анализа согласованных ленда собой в условиях

выполнения основных законов сохранения,

б) изучение крупномасвтабных колебаний интегральна» гидрофизических и энергетических характеристик в масигабах сезонной и меагодовой изменчивости на основе современной технологии обработки многолетних рядов, получение сопоставимых количественных оценок териики, динамики и энергетики локальной области.

в) определение степени взаимных связей термодинамических и энергетических характеристик вод НЭЙЗО при помощи статистических методов., исследование физических «ехашзиов, формирующих слоянув изменчивость данной области,

г) выделение и исследование процессов синоптического маситаба с 'использованием динамико- стохастической модели течений в рамках четырехмерного анализа, получение количественных энергетических оценок мелкомасвтабной изменчивости.

Исходный материал. В работе использовались данные, полученные научно-исследовательскими судами ГОИНа в период выполнения работ на НЭПе с 1981 по 1991 годы. За этот период было проведено порядка 75 съемок. Каждая съемка состояла из 7 галсов длиною 420 миль. Расстояние между галсами было 60 миль, мекду станциями 30 миль, количество станций на полигоне 105. Станции выполнялись зонд-батометрами до дна и до глубины 2000 метров на стандартных горизонтах. Время проведения съемки составляло порядка 20 суток. Ряд съемок НЭП является неполными, поэтому для анализа привлекались только те, которые покрывают наблюдениями , больше 50% полигона, что составило около 40 съемок. Данные по температуре и солености служили исходной информацией для расчета полей скорости и энергетических характеристик. Для работы такве привлекались

климатические дашше по температуре к солености Принстонского университета ( С1й ).

Научная новизна. В работе впзроне на основе методов четырехмерного анализа по данным измерений температуры и солености получены трехмерные поля основных гидрофизических параметров океана на КЗАЗО в пзриод с 1982 по 1391 годы. Изучена и количественно оценена кежгодовая и сезонная изменчивость интегральных гидрофизических характеристик, таких как,, теплосодержание и солезапас. расходы тепла солей и иасс, кинетическая и доступная потенциальная энергия.

Получены количественные оценки взаимосвязей термодкнекических и энергетических характеристик и оценено энергетическое состояние вод НЭОЗО.

Показано, что синоптические неоднородности гидрофизических полей, описывавших динамическое взаимодействие вод в районе сэзернсго субполярного фронта носят преимущественно волнозой характер распространения.

Практическая ценность. Показана применимость иетодоз четырехмерного анализа для расчета трехмерных гидрофизических полей параметров океана для Ньяоаундлеидской знергоактивной зона. Получоиныо поля могут бить использована для построения атласа данного района. Количественные оценки термодинамических и энергетических характеристик могут быть использованы для создания иалопараыетричвских и тестирования глобальных моделей взаимодействия океана и атмосферы, а такие для получения балансовых оценок з системе океан - атмосфера.

йпробация работн. Основные результаты работы докладывались на иеадународной конференции по изменениям климата атлантического океана ( ивль 1992 ), ка заседании Русского географического обяеетва в Санкт - Петербурге ( 1992 ).

научных семинарах института вычислительной математики РАН и отдела океанографии Государственного океанографического института.

По теме диссертации опубликовано 4 работы и 3 находятся в публикации.

Структура и объем диссертации. Диссертация объемом 133 страницы состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (134 наименования), содервит 23 рисунка и 5 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дан скатый обзор современного состояния исследований климата и его колебаний, обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследования, излокены основные полонения, которые выносятся на зациту.

В первой главе дается об*ее представление о Ньюфаундлендской энергоактивной зоне, методах ее исследования.

В $ 1.1 показывается, что НЗАЗО - область Северной Атлантики, отличающаяся сложными и интенсивно протекавшими процессами как в атмосфере, так и в океане на различных пространственно-временных масштабах. Здесь наблюдается максимальная изменчивость гидрометеорологических параметров, весьма интенсивна циклоническая, и антициклональная деятельность, океан и атмосфера активно взаимодействуют друг с другом. Зтот район является одним из ключевых в глобальном перераспределении масс и энергии.

В $ 1.2 приводятся оценки погреиностей пространственной дискретизации и несинхронности распределения во времени

исходных данных. Рассматривается подход к статистическому анализу временных рядов, основанный на разделении изменчивости' на три составлявшие: регулярные сезонные колебания, внутри- и меагсдовув изменчивость.

При расчетах тепло- и солесодеряакия вод и при их согласовании с теплобалансовыми оценками на НЭАЗО требуется специальное разделение общего объема воды на структурные зона: зону теплой воды, зону холодной води, зону смевения (промеауточнця).

Для изучения тепло- и солезапаса водных касс с различными термодинамическими характеристиками использовалась идея о переходе от географических координат к феноменологическим, что подразумевает анализ выбранных природных объектов в незазисиаости от их пространственного полоаения.

Используется следующий подход. На Т - Б - плоскости отделялись области локальных каксииумов ( кластер« ). Далее принадлежность конкретных значений Т ^ и Б к одному из выделенных максимумов на двумерном распределении определялась .по принципу монотонности их маргинальных ( одномерных ) распределений, тс есть если для некоторого «• Ти{ ( или 5 ) попадает в выбранный максимум, аТ^.^Тг. <Т-1+1, то Т^ так«о принадлежат к этому кластеру. После анализа съемок был выбран 10% - ный уровень ошибки определения кластера, то есть если выделенный максимум имеет вероятность ( частот« попадания ) меньве 102, то он не выделяется. Области, где Т;„, й >Тг ( аналогично и для Б ^ ), относились к зоне промеауточных вод.

Понятие холодных вод включает в собя: иельфовув. склоновую, лабрадорскую и глубинную атлантическая водные нассн. а теплых• . - североатлантическув и

центральноатлантическув промежуточную водные массы С водная масса Гольфстрима ).

В $ 1.3 дается обзор исследований НЭЙЭО в рамках физико-статистического анализа и математического моделирования. Описываются достоинства и недостатки этих методов.

В райках математического моделирования удается рассматривать процессы в НЭПЗО с соблюдением основных физических законов сохранения массы, импульса и энергии, расвирить область получения океанографических параметров, которые не могут бить непосредственно измеренными, выявить главные факторы, формирующие поля плотности, скорости, давления в океане, сделать прогноз. Однако нельзя упускать из виду, что построение численной модели основывается на предварительном качественном понимании особенностей происходящих процессов.

Во второй главе дается краткое описание задачи восстановления гидрофизических полей океана с использованием динамико - стохастического подхода в рааках четырехмерного анализа.

В $ 2.1 дается физико - математическая постановка задачи. При исследовании океанских процессов возникает проблема решения задачи диагноза океана по имеющейся информации. Под диагнозом обычно понимается оценка ( или восстановление ) вектора состояния океана на определенных

пространственно-временных масштабах. Проблема разделения суммарного сигнала является одной из ключевых в геофизике, поэтому физическая постановка задачи заключается в выделении сигналов, задаваемых системой дифференциальных уравнений при наличии поиех. Данные измерений в океане содернат шумы.

который, как извостно, сваэанц с недостаточной статистической обеспеченностью наблюдений, с несинхронностьв и ошибками измерений, со " следами " процессов калах масштабов. Поэтому актуальной задачей является нахоядение согласованных между собой полей гидрофизических характеристик в определенна пространственно-временных масатабах изменчивости на основе методов Фильтрации сигнала.

Лля реализации задачи восстановления полей используется дсоверкекствованная квазигеострофическая модель течений океана, представленная следуищей системой уравнений: драанешш движения без учета горизонтального турбулентного обмена и нелинейных членов, уравнение неразрывности, геостационарное уразнэние для адииааической добавки уровня, уравнение ккффузки тепла и солей, нелинейное уравнение состояния. Сравнения записаны в декартовой системе координат. 3 уравнениях движения учитывается локальные производные по времени и турбулентный обмен количеством двиаения в сзртккгяькон капразлзнии. В качестве вспомогательной Функции используется адикамическая . часть уровня океана и соответствуете дифференциальное уравнение. В этой случае, в процессе прогноза гидрофизических полей частично реализуется ?!еханиз» гидродинамической адаптации. На границах области пазятся сясдущнз граничные условия. Ка поверхности океана в 1фиблняении "твердой крнаки" задается напрявение ветра, распределение температуры и солености, на дне океана -^слозне Дирихле для температуры и солености и условие прилипания для скорости течений. На боковых границах значения гдкноккческого уровня равняются нулв, для температуры и ссленист:; тгкзе используется условие Дирихле. На поверхности . смеачз ;< на боковых границах значения температуры и солености

являвтся функциями времени, поскольку их расчетные значения в моменты усвоения корректируются данными измерений. Для решения системы дифференциальных уравнений применяется неявная разностная схема с первым порядком аппроксимации по времени и вторым по пространству и используется итеррационная схема Гаусса-Зейделя.

В $ 2.2 описывается алгоритм четырехмерного анализа гидрофизических полей океана.

Алгоритм четырехмерного анализа гидрофизических полей базируется на теории оптимальной фильтрации Калиана. обобщенной на случай трехмерных полей.

Обработка данных измерений проводилась отдельно по каядой съемке и состояла из трех этапов. На первом этапе были расчитаны начальные поля температуры и солености оптимальной интерполяцией асинхронных данных измерений этих параметров в узлы расчетной сетки. При этом в качестве поля среднего использовались среднесезенные климатические поля Принстонского университета, соответствующие сезону съемки. На втором этапе по начальным полям температуры и солености проводились диагностические расчеты с целью получения начальных полей уровня и горизонтальных компонент вектора скорости течений. На третьем этапе с начальными полями Т. 5. и. V и на период проведения полигонной съемки проводился инерционный прогноз параметров океана с усвоением данных измерений температуры и солености. При усвоении глубоководных измерений на каядом расчетном горизонте использовались измерения только данного горизонта.

Третья глава посвящена анализу интегральных гидрофизических характеристик на НЗАЗО, полученных с помощью модели четырехмерного анализа и исследованию их взаимосвязей.

В $ 3.1 дается оценка териохглннного состояния вод НЭЯЗО. При описания неягодовой динаиики теплосодераания хорошо заметны следующие тенденции: зо-нервих, половение общих . значений от 1902 по 1985 г.г. и заметный их рост, начиная с 1986 г. Тенденция к росту прододзается к к настоящему номенту. Оценка линейного тренда 0.02-0.03 г/год. Более глубокий анализ, при разбиении общей изменчивости по отдельным структурным зонам показывает, что основной вклад о изменчивость вносят Центрально-йтлаитичоские води ("теплый" сектор НЗЙЗО), з то время как в холодных и пронеауточных водах преобладает изменчивость за счет солености. Расчета показывает, что усиление термической активности субтропических вод сопровоадается усилением динаиики пресных вод субполярного круговорота. Показано такае, что максимальные значения теплоеодернения (август - сентябрь) .и минимальные (февраль - март) имеют тенденции к сближения.

В $ 3.2 проводится изучение интегральных расходов тепла соле и масс через 47*0.и. и 41*с.а. Показано, что отсутствует регулярная связь мегду увеличениями и уменьшениями значений расходов основной и веной ветвей Севзро-йтлантического течения. Имеет место увеличение расходов тепла в 1985-1988 г.г. с тенденцией к понижения этих величин в последние годы (1983-1990 г.г.). Заметны сезонные колебания расходов тепла и касс, которые по амплитуде почти вдвоо превыяавт межгодовув изменчивость. Наблюдается нежгодовая изменчивость, где выделяются характерные колебания 2 и 4-5 лет.

В $ 3.3 проводится исследование динамического состояния изучаемого района. График кекгодовой изменчивости интегральной кинетической энергии показывает резкое ' увеличение суммарных величин в 1987-1988 г.г. на фоне

относительно слабых значений в 1985 г. и в 1390 г. Интересно отметить, что именно в эти годы наблюдается наибольший рост значений теплосодераания (максимум 0.03 град/год.). Однако, в дальнейшем значения кинетической знерги укеньадвтся, а рост значений теплосодсраания продолжался, хотя и более слабо (0.02 град/год.).В меагодовых колебаниях отмечается тенденция к уменьшению разницы меаду максимальными и минимальными значениями кинетической энергии. как и в случае теплосодеряания, но при этом в сезонном ходе кинетической энергии имеют большую подвиеность максимумы (октябрь. - ноябрь - декабрь - январь) и минимумы (апрель - май - август) . Фронтальная зона выделялась по максимальным значениям кинетической энергии на разрезе. Зтот метод хорово коррелирует с известными критериями определения фронтальной зоны как зоны максимального градиента температуры и солености, хотя и несколько отличается от них. Зимой Фронтальная зона имеет наиболее сложный вид, с максимально негладкой границей, с усилением меандрирования. Летом, наоборот, половение области наиболее широкое, границы сглаЕиваштся. Весной и осенью половение промежуточное, не прослеживается какой-то регулярности в формах.

В 3.4 изучается взаимосвязь гидрофизических

характеристик таких как теплосодеркание ( Н ) и расходы тепла с энергетическими - доступной потенциальной энергией ( ДПЕ ) и кинетической энергией ( КЕ ).

В $ 3.4.1. описывается метод изучения взаимосвязи рядов, который основан на хорошо известном методе кросс- ( взаимо ) корреляций с предварительной расфильтровкой исходник рядов на меягодовую, сезонную и внутримесячную ( нерегулярную ) составляйте. Процедура предварительной расфильтровки. в

частности, вызвана и тем, что для исходная рядов коэффициенты корреляции не являются надеаными по известная статистический критериям.

В 3.4.2. приводятся коэффициента парной корреляции. Наиболее сильные связи как для меягодовой так и для сезонной составляющих наблюдаются между теплосодержанием и ДНЕ ( 0.8! / 0.72 ). КЕ и ДПЕ С 0.76 / 0.75 ). теплосодерганием и КЕ ( 0.81 / 0.72 ).

Из анализа взаимно - корреляционных функций следует отметить следующие моменты: что изиенгния ДПЕ в сезонном ходе опереяавт изменения теплосодержания. • Зимой наблюдается увеличение теплосодержания за счет адвекции тепла течениями, а в летне - осенний период часть тепла участвует в формировании динамических процессов за счет неустойчивости Фронтальных разделов. Теплосодержание вод такяе влияет на эволюцию кинетической . энергии в пределах сезонного цикла. Теплосодержание подпитывает кинетическую энергию, определяЕщуп степень динамического взаимодействия процессов в данном районй. ДПЕ играет доминирующую роль в формировании НЕ и это связано с бароклинной неустойчивостью течений, характерной для данного района.

Для ыеагодовой составляющей характерно " автономное " поведение теплосодержания, вызванное постоянством радиационного прогрева. Для пары КЕ - теплосодерзание интересно отметить квазидвухлетнюю периодичность, в пределах которой запасы кинетической энергии определяют Формирование теплосодервания. Зто проявляется и для связи теплосодеряание - расходы тепла, подтверждая проявление двухлетних пульсаций северного субполярного круговорота.

В четвертой главе исследуется еозмонность получения

средних стационарных полей гидрофизических характеристик и полей их аномалий при помови модифицированного варианта динанико - стохастической модели течений, приведенной в главе 2. ( Под аномалиями понимается отклонения реальных полей от среднесезоииах ). Основной сигнал моделируется системой уравнений, описывающих слабонелинейный процесс.

В. $ 4.1 приводится постановка задачи для выделения нестационарной ' составляющей процессов при анализе гидрофизических полей океана в рамках четырехмерного анализа. Предполагается, что суммарное поле ПЬ.х) представляются в виде сукцы :

^с* .30 + 1 С + ?

где | о.} характеризует "медленный процесс" (климатический сезонный ход), ^(^'.сс} - внутркгодовуа изменчивость ( ~ 1 месяца). ^ - нерегулярные внутримесячные колебания. . Предполагается,

что т

X; Зк) + 2) л 0 при Достаточно больших Т

(порядка . нескольких лет)!

^ ^Ч И О : прй

•С порядка нескольких иесяцез и

т; I' ? ( г") ^ * - ^ Ч» С * 2т ) • ГДв Е

о

(катеиатяческов ояидани?) - означает осреднение по возиоеиык реализация« случайного поля у • х.г^х,у'.2)

: -координатная точка. Естественно предполомать, что пола

•рССЧг-) к ^С^'рХ) аковяетворявт стационарной к нестационарной скствкаи дифференциальный уравнений, отраааячих законы сохранения в соотсетствувких

пространственно-временных • масштабах. При этом на климатическом маситабе времени ( порядка нескольких лет) наблядаштся осредненные за это время значения полей, а на внутригодовом - неосредненнне (реальные) значения. Такян образом физическая постановка задачи заключается в выделении сигналов задаваемых системами дифференциальных уравнений при наличии помех ( в кавих обозначениях соответственно поле 'f С^',3:^4 2 для поля "fO^S) и поле 2, для

ПОЛЯ =£:) ).

В $ 4.2 излагаются основные • результаты анализа изменчивости гидрофизических полей на • различных пространственно-временных ыаситабах. Среднее стационарное поле температур хорово отражает наличие основных термодинамических структур на полигоне. Поле аномалий температуры представлено множеством отдельных вихрей, прослеживающихся до глубин 600 - 700 метров. Ниле амплитуды изменения отклонений не превыиают 0.5*- 0.8вС. тогда как в верхних слоях достигают 12" С - зимой и 8" С - летом. Максимальные, отклонения температур наблюдаются в областях, где фронтальная зона приобретает циклонический изгиб - в области квззистационарного циклонического меандра и на северной периферии КСЙВ. Холодные аномалии преобладают и сконцентрированы слева от осей ложбин, теплые, менее глубокие ( глубин 300 - 500 метров достигают лииь в летний период ) находятся справа.

Поле отклонений компонент скорости содержит, как правило, систему плотно упакованных вихрей. Для U-компоненты система ориентирована вдоль меридиана, характерный горизонтальный масштаб вихрей порядка 300 км, амплитуда изменения 15 см/с. В ориентации системы вихрей U-компоненты преобладает широтная

составлявшая , горизонтальный масвтаб 200 - 250 км. амплитуда 2С см/с. Наличие системы плотно упакованных вихрей, сравнимых по ыасстабу и амплитуде, подтвергдает волновой характер распространения синоптических пеоднородностей. Интересно отметить, что волновая картина наблюдается до глубин 700 -800 метров, низе характер распространения меняется. Преобладающую роль играет адвекция изолированных вихрей с отрицательными или половительшши отклонениями компонент.

Основные запаса кинетической энергии сосредоточены в приповерхностном слое, океана С 0 - 400 ) метров и быстро убывавт с глубиной, достигая минимальных значений на нижней границе главного теркоклина. Запасы доступной потенциальной энергия приходятся, в основном, на слой главного термоклина и имеет максимальная значения ка глубинах 400 - 700 метров.

Запаси ДПЕ и КЕ отклонений содергатся в тех ие слоях, что и запасы энергий для стационарного поля. Значения отклонений полей ДНЕ и КЕ в 2 - 3 раза превосходят средние значения стационарного пела, что свидетельствует о существенной роли процессов синоптического и ыезсйасвтабов в динамике океанских движений.

По горизонтали области максимальных значений ДПЕ отклонений носят очаговый характер к сосредоточены, как празидо, вдоль западной к к севгру от центральной ветвей CftT, В отношении распределения КЕ откдононий по горизонтали следует выделить два района, в которых, как правило, наблюдается иансиалльные значения. Первый район находится Ъосточязо 'северного субполярного фронта к к северу от КСАВ. Этот максимум - поверхностный, не достигает глубины 500 метров. Второй район, где наблпдаатся белее интгнеивные вихря, прослеиивгвциася до глубины 1200 ветров, располоаен в

районе центральной ветви САТ.

В заключении сформулированы основные научные результат« работы.

1. й рамках дкнамико- стохастического подхода на основе базовой численной квазигеострофической модели течений океана ( Кныи Б.В.. Чернов В.В., 1991 ), адаптированной к условиям сильноградиеитного района дельты Гольфстрима (Беляев К.П.. 1992 ). выполнен четырехмерный анализ гидрофизических полей океана в районе НЭП по данным измерений температура и солености, полученным в период с 1981 по 1991 годы; Процедура четырехмерного анализа основана на синтезе методов объективного анализа и численного прогноза параметров динамической системы по термогидродинанической модели. На поверхности океана и на боковых границах температура и соленость являются функциями времени. Алгоритм четырехмерного анализа базируется на теории оптимальней Фильтрации Калмана. Используется аппроксимация корреляционной функции овибок оценок параметров океана, учитаваюцая анизотропность статистической структуры полей температуры и солености относительно автокорреляционных функций ( Чернов В.В.. 1991 ). Для численной реализации системы дифференциальных уравнений применяется неявная 'разностная схема с первым порядком аппроксимации по времени и вторым по пространству, используется итеррационная схема Гауса-Эейделя.

2. Использование численной модели и данных 75 съемок НЭП. на основе подхода последовательного во времени усвоения измерений температуры и солености, позволило восстановить согласованные меаду собой поля температуры, солености.

скорости, плотности и уровня на стандартных горизонтах за весь период исследований НЗАЗО.

3. !1а основе рассчитанных гидрофизических полей выявлены особенности сезонной и аелгодовой изменчивости термодинамических и энергетических характеристик вод НЗАЗО с учетов их теркодинамических особенностей, таких как: теплссодераание, солезапас, расходы тепла солей и масс, кинетическая и доступная потенциальная энергии. Расчет интегральных характеристик проводился с использованием традкц'лсшшк иетодов к анализ основывался на представлении временных редов как суммы разноиасвтабных составлявших. В результате удалось достоверно установить сезонный цикл теплосодержания, где определявшую роль играют годовые колебания. Изменчивость теплосодерязния фронтальной зоны формируется водаии теплого сектора НЗАЗО, а солезапаса -холодного." В сезонкой цикле кинетической энергии показана преобладавшая роль полугодовых колебаний, В расходах тепла, солей к касс, наряди - 5-?-иесячннми и квазидвухлетними колебанияии устеновленз наличие З-х-месячних колебаний в системе ГольФстрим-САТ о пределах исслсдуеиой области. В иекгодовон ходе теплосодергаяия обНарувако присутствие тренда в сторону увеличение, оценка которого составила 1.2 Дн/«8 в год. ' ;••■• ;>; -

4. Даны коййчественкне оценки линейной связи термодинамических и энергетических характеристик вод исследуемого района. Использование метода кросс- корреляций позволило установить, что наиболее сильные связи наблюдаются меяду теплоседерванием. кинетической и доступной

потенциальной энергиями (" коэффициенты парной корреляции больше 0.7 ). Во взаимно - корреляцконнах функциях сезонной составляющей наблюдается годовая периодичность. Смещение главного максимума во взаимно - корреляционных функциях в сторону теплосодераания показывает его определявшую роль в в формировании сезонного цикла изменчивости вод НЭЙЗО. Для меягодовой составляющей наиболее значимыми являются процессы крупномасятабного динамического взаимодействия.

5. Применение слабонелинейного модифицированного варианта базовой модели ( Беляев К.П., 1993 ), в котором учитываются нелинейные члены в уравнении переноса импульса до второго порядка малости, позволило описать мелкомасвтабнуи изменчивость НЗйЗО. На основе разделения пространственно -временной изменчивости гидрофизических полей океана на стационарную С климатическую ) и нестационарную ( нерегулярную сезонную и синоптическую ) компоненты, показано, что климатические поля формируются элементами крупномасвтабной циркуляции НЗЙЗО. нестационарные различными вихреобразованияаи циклонического и антициклонального характера.

6. Показано, что синоптические неоднородности динамических характеристик носят. преимущественно, волновой характер распространения в верхнем 500-метровом слое океана. Характерные пространственные маситабы вихрей 200-300 км. амплитуды ( для поля скорости ) - 20-40 си/с. Направление распространения системы плотноупакованных вихрей хорово согласуется с теорией бароклинных и топографических волн Россби. В глубинных слоях океана ( 500-800 метров )

наблядаэтся адвективный характер распространенна синоптических неоднородности.

?. 3 иссяедуемом районе проведена сценка энергетического состояния климатических и нестационарных полей НЭЙЗО. ПодтверЕде-si тот факт, что вихревая энергия в 2-3 раза прэвосходит средние значения. Особенно ярко это проявляется во фронтальной зоне, приуроченной к зоне наибольвей «арокдинной неустойчизостн системы течений Гольфстрш-Ш.

ОСНОВНЫЕ РЕЗЗйЬШЯ ДИССЕРТАЦИЙ ОГШЕЙИКОЕЙНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РПООШ:

1. Ьвдедвнае структур и оценка териохалиннсго состояния вод на Ньвфаундлвндскон энергетическом полигоне. Метеорология к гидрология, 1331, К.?, стр. 14 - 1? С совместно с Be.wJssifi; К.П., Терещенкозкм В.П.. Лои.чнским О.Р. ). •

2. А:шиз п:дрйфцз»чвьккх характеристик на НЭАЗО с похосьв модели четырехмерного анализа. - Кетвсролсгкв к гидрология. 1353, К,8, ctp. 21 - 26 ( совкесгно с Беляевых К.И.)

3. The interannual and seasonal variability of Integral characteristics in the North fitisntic subpolar frontal zona constructed uith the help of four - diasnsional analysis. -Kcrfcshop on Atlantic ocean Clinale Uarlabtlity, hoscoh, Russian Fedaratlon. 13-1? July, i9ij2..Korkshop report К 84. 1992 ( совместно с Беляевни K.D., 1.

4. The investigation of the ibrth - Atlantic frontal zone variability us In? four - dUcnslonal analysis eodal with data assUUaticn technique, - 25 th International tiege

Colloquina on Ocean Hydrodynaaics, Liage, îîay 3-7. 1993 ( совместно с Беляевым К.П. ).

5. К вопроса об .ингегрально« оценивавши динамики Фронтальных зон НЭЙЗО ,с псяодьв модели четырехмерного анализа. - Метеорология и гидрология, в лечакя, < совместно с Беляевым K.fl.i

6. Взаимосвязь интегральлнх гадвфлзлческих характеристик в районе севернйга субполярног« фронта по результата« >аодедн четырехмерного -анализа с усвоением натурных данных. Океанология, ¡а печати ( совместно с Беляевым KJl.J..

?. Разноаасятабаая изменчивость гидрофизических полей на НЗАЗО по результатам обработки натурных данных с помочьв модели четырехмерного анализа. - Физика .океана и атмосферы, в печати ( совмесию с (Беляевым ;К.'Н. )..

Подчесано в печать <199^г. Формат 60X84/16 ]Бун. офс. Печать офс.

Тираж /00 МП «ПЕТИТ» 1107564, Москва, Богатырский мост. 17, корп. 5