Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Изменчивость гидрофизических полей Северо-Западной части тропической атлантики

ВАК РФ 11.00.08, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Изменчивость гидрофизических полей Северо-Западной части тропической атлантики"

АКАДЕМИЯ НАУК УССР МОРСКОЙ ГИДРОФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ИВАНОВ ЛЕОНИД ИВАНОВИЧ

Уде-551.465

ИЗМЕНЧИВОСТЬ ЩЦРОШШЧБСКИХ ПОЛЕЙ СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ТРОПИЧЕСКОЙ АТЛАНТИКИ

(.специальность IX.00.08 - океанология)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученей степени кандидата географических наук

Севастополь - 1990

АКАДЕМИЯ НАУК УССР МОРСКОЙ геДРОЗИЗИЧЕОШЙ Ж1СТЙТУТ

На права:;: рукописи

ИВАНОВ ЛЕОНИД ИВАНОВИЧ

У,ф:-551.465

ИЗМЕНЧИВОСТЬ ГИДРОШЖЕСКИХ ПОЛЕЙ СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ТРОПИЧЕСКОЙ АТЛАНТИКИ

(специальность II.СО.08 - океанология)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Севастополь - 1990

Работа выполнена в Морском гидрофизическом институте Академии наук УССР

Научные ру1.овадители: член-корреспондент АН УССР

Н.П. БУЛГАКОВ

доктор физико-математических наук

B.А. ИВАНОВ

Официальные оппоненты: доктор геогра^лческих наук

Б.Н. &ШЖИН

доктор физико-математических наук

C.Г. БОГУСЛАЗСККЯ

Ведущая организация - Московский государственный

университет им. М.В. Ломоносова, кафедра океанологии

Защита диссертации состоится "7У"ок.Тл'дЬЦ' 1990 г. в /р час. на заседании специализированного совета КР 016.01.99 Морского гидрофизического института АН УССР.

Адрес совета: 335000, Севастополь, ул.Ленина, 28, МНИ АН УССР

С диссертацией могло ознакомиться в библиотеке Морскогс гидро-ризического института АН УССР.

Автореферат разослан "-/3~ " др Л> 1990 года.

Ученый.секретарь специализированного

совета, кандидат физико-математических

наук ¿^Ц ! 11 /, Л__А.М.СУВОРОВ

ОБЩЯ ХШКЕЕШСШКа. РАБОТЫ

Актуальность тоцц. СзБзро-западная часть Тропической Атлантика - дянаыЕчаия октленый район Ярового ого о:-: а. Тэчз-шя'здэсь способны пэрэнослть ссвоьпуэ часть гзпла лз тролп-зоз в укэрзшшэ етротц в формировать крутасгкхсатабныа яошга-рагурнсэ гясгдалза швзрхпосгл океана. В толо врекя, данных, оплскгюгзх состсякпо океана з трогаках, нодостаточно;но пз-звотяо тахго, на сколько адекватно восяролзЕОдяяГ иодояа' рэ-аяьзкэ процэссн временной яранофоряаот гадрологачеетах ло-аэй. Поэтому Бсснаказт нообгодамость азучаная окзаничзскпх процосссз разлачнш: ггасетабов в троллчоскоЗ зопэ, в теп чле-'л> л згарзгзтрззувиа: в окзааячэсюг моделях.

3 топэ зрз'ся,'рэзусдает сг.заногргГлчасклх ясслодоваиаЗ лозазнвгзт, тлдролэглчосказ поля подвергни значительной просгрглсгЕзппой л врогянпой асгяггззгостп. Гпа струйных круп-нонаептабных гзченлн (связанных о глсбальттл ячзйкамя цзрку-лацза) плосаосгь онзрпш даагонпЗ с врздонявд масштабов порядка кэсяца на одяв-дга лорядка прзвкгаст плотность энергдл неюродзчэсклх гэчонай ( Му-гИи 1976). йоргснаснсэн-

нкз колебания слнопглчоспого л иззенгаептабного даалазонов пз-иэнчявоста сусзсггзнко Есгззюг срэднокллматлчэсказ хар?.к?о-растлкл в случао лслользоганпя нообссноганнзх Ероетннпх и прзстразстЕзллгп: каспгсбов ссрзднонля. Нзобходглость ргаЕЗя зтоЗ проблзгш в значительной стзпэм'стакуларолзла ин^орзс л ассл'здованлэ яроцзееоз ЛЕ.'хавчягостз тадрологзчэсках характера стлк.

Исслэдованая 70-:: годов позволзлз еняезть сспошга прогрс-сн, вызывеэшзо колебания гядрологаческях полой, класелфзгзро-Еать ах по лространсгвзнно-врэ!:зннЕД л гвнотачоскаи признакам, а тадге получать оцэнка потеков знортпл, связанных с гзнэра-цаей и трансфор^ацзой саноптзчэсклх н кззоьсасзтабннх деплэ-пай. Вэллчпна.зтах потоков зноргаа одного порядка с потоков эноргли к крунлсдасстабноЗ царкулкцал. Такли образом оапогг-таческло л иэзсчасглабнкэ длляеная - актавнзя часть знергэ-тякп океанической щркулядаа. Поэтому необходаио асслэдсгать

синоптические и мозомасштабиыо колебания о цель га выяснение их природа, а таксе с точки зрения их влияния на процессы других масштабов. Интоиояфикадая исслздоваакй, направишь!' на решение вышеназванных проблем, объясняется понимание;.: .::. кашостд для практического промэнения ( промысел, но/,•:•..• навигация, долгосрочный крох-поз погоды и климата ).

Поль и задачи работы. Основная цель работы состой. ¡.-> всестороннем исследования характеристик процессов, вщгх.:ьу>-зшх спектр заманчивости гидрологических характеристик в северо-западной части тропической зоны Атлантического океана. В с&чзи с этим в работе решаются задачи:

- исследования энергетик; и структуры основных энергоие-сущх дшкоиий в диапазона сезонных, синоптических и мэзо-масштабных колебаний, а такке вклада кшкдой из этих компонент в изменчивость гидрологических полей;

- изучения крупномасштабной гидрологической структуры бод северо-западной частя Тропической Атлантики;

- выявления, зависимости характеристик основных энергоне-суших движений от географического положения и крупномасштабной структуры вод.

Научная новизна и основные результаты работы. Поставленная цель исследований имеет принципиальную новизну, так как, обобоающих работ по исследованию спектра изменчивости гидрологических полей в северо-западной части тропической зоны Атлантики до сих пор нет. Основные новые результаты работы заключаются в следушэм.

В работе дана характеристика сезонной эволюции поля течений исследуемого района, выражающаяся в смешении строкня Макпассатного противотечения (МП) в северном направлении ■ на 3-4 градуса широты от летне-осеннего периода к зикно-вэсенному при одновременном уменьшении расхода противотечения в 3-4 раза. В среднем за год наибольший вклад в формирование МП вносит Гшанское течение (ГГ).

Сезонное изменение условий теплообмена с атмосферой в исследуемом районе приводит к вариациям поверхностной тем-

поратуры с амплатудой около 1°С. Адвективные факторы формируют пространственные неоднородности з распрздэлэназ амплитуд годового хода поверхностной тешоратурц с иасатаб'ака. в сотни км. Изменения акпклтуд, связанные с икни, составляют 0,3-0,5 'С. НаибольЕяо по амдлгтуд-э вариации температуры поверхности наблюдаются ва западной пэрлсшрпи Тропического циклонического круговорота.

Установлено, что надболыгаэ амплитуды годовых варяадай температуры наблюдаются на горизонте 1СХЗ м во внутренней области Тропзчэского цпклонлческбго круговорота и достигают 4,5°С. Наибольшие Бэртпкашплз с^ошнпя изотори (язохалап) б годовом цаклэ киевт деото на границе шдцу крупномасштабны:,а тропическими круговоротам, их амплитуда достигает 40.1. МзксЕкальниэ 2зоилкпичзск5е изменения температуры и солености в подзоЕорхностгом олоз шззт полугодовую периодичность и наблюдается на западной пзрнйэрпи Тропического циклопического круговорота.

Плотность энергии синоптпчоского диапазона изменчивости цаксдгальна лзтсм и осспьз л во все сезоны - з обласгл Тропического ад тлцаклспачо ского круговорота. ¿нергпя спкйазпш: по глубине колебаний составляет 80-9Ф апхогразьпой ояоргдз аагэнчввосгп. 3 дгпгкгеэсал активных районах (па западной пэрифора Тропачосггого цг.:-;лон;нсс:-:ого круговорота л в обла-сп Тропического снтацаклопзчесзогэ круговорота), гаракхорп-зуюлахся еысскнгд знЕчапл.с.а плотности энергии синоптически:: колебаний, интенсивно протекает ::рсцзсс формаровшшя очагов формирования развитой топкой структуры.

На основа статистической обработки рядов наблодошй за гекпзратурой и скоростью точзний изучены характеристика пнорцзонных и прпливякх кодэбазай. Инэрсаознкэ двикеная в шдпоЕэрхностлем слое гызегзэтся аворцзолпо-граЕИтадаояпк'п: волнам с д'лзной волны по вертикал около 50 м. Колебания гидрологических нолей с полусуточвп пзрзодзгл обусловлены барозропнша волнам, барохшшннм колэбанзям низпзй кода а относительно коротковолновым дгиЕЗналм,. распространяющимися от дна к поверхности. Исследовано соотношение слвргап

баротроплых и бароклинных колебаний.

Получен обобщенный спектр изменчивости гадрояэгачоских характеристик и исследованы его особзнности в различных йп-зико-географаческих условиях. Сезонные колебания с годовые периодом преобладают в окрестности среднегодового положения границы «езду тропическими круговоротам. Во внутренней области Тропического антицкклонического круговорота, на его западной граница, а такке на западной периферии Тропического циклонического круговорота возрастает роль колебаний синоптического диапазона изменчивости (период около кэсяца). В северной части района (северная периферия Тропического циклонического круговорота) уменьшается интенсивность колебаний всех рассматриваемых масштабов, а относительная роль мозомаситабных колебаний увеличивается.

Установлено, что в результате взаимодействия бароклинных приливных волн ннзшо£ моды с климатической фронтальной боной происходит разрушила полусуточных волн, сопроБоадавгэ-еся генерацией интенсивных цугов .нороткопераеднкх внутренних вох-1. Получена оценка потока энергии к короткопэриодккм внутренний волна:;.

Практическая ценность, результаты настоящей работы дквт полное,представление о вклада колебаний различных диапазонов в суммарную изменчивость гидрологических характеристик в северо-западной части Тропической Атлантика и могут быть использованы для параметра зацгэ процессов синоптического п ыэзс^асптабного диапазонов ешэнчиеости в моделях крупноиас-стабной циркуляции, для обоснованного выбора временных и пространственных масштабов осреднения при филътрагци данных натурных наблюдений. Результаты работы необходимо использовать при планнроваддд и проведении экспериментов в Тропической Атлантике.

Достоверность результатов исследований обеспечивается:

- пспользованЕэи большого объема экспериментальных данных, полученных с помощью современных измерителей течений, температуры, СГД-зоздов; -

- аспользовакгзм совращенных катодов обработки временных . прэстраастзэаннх рядов;

- статаскгазскоЗ досговэхяоогкэ спвктралышг оцонок.обэо-•лчэнвих 10-100 степеняа сгобсды;.

- хорсг^г* совяддзнгом результатов исслодсзаний, получения по ргздашк данязгл, а «здг.е с применение:! разсяпвх «а-одов их обработка, а укладкваггзасся в об-г.о ^азячоскио прод-тавл-зппя.

Ащзоб-ацяя тбо?н. Основные результаты работы догяадаша-ись на Всзсоэзныг конфзролцлях ло энергетике океана (Влзда-остск, 1СЗЗ, 1965), иовфэрэадаях молодых ученых (Оевасто-оль, 1333-1535), Всесоюзной вон^эравщи по проекту "Волна" Севастополь, 1£34), Всзсоззной кон§ерэнцаз по преграде разрззк" (Одесса, 1536), са^пварэ СЕУ ПШТ (Моиква, 12-23), зканарзг отдала океанограйзл Ш АН 7ССР (1503-1935), ка-эдрз океанологии МГУ (Коскта, 15-35), Еадрофпззюсксг.т чсока-арэ !Ш1 АН УССР (1265), сшанзрз карэдрн окоазологзз Ж7 Ленинград,. 1236), объединением сегянаро лабораторий фззичэ-лой окоаногрефш и гидрологических процессов ИСАИ СССР Москва, 1569).

Публикации. По томе дасеортацта опубликовано 14 научных абот.

Структура д объем работы. Диссертация состоит аз ввэде-зя, трех глав, заключения и списка литературы. Работа со-эрквт 138 страниц , Еключаэт 24 рас. и 8 табл. Список лата-нуры содершт 112 наименований, в том числа 64 работа заданных авторов.

ООДЗЕЗШИ РАБОТЫ

Во введения обосновывается актуальность работы, показана ) новизна и практическая значимость, форпруэтея цель и за-143 исследований и кратко излагается содержание диссертации.

Первая глава дассертацаи посвящена опасазпа данных наблю-)най, методики их обработка, а также описании крупноиасктаб-

кой гидрологической структуры вод, анализу ее сезонной изменчивости.

В работе использованы следующие материалы наблюдений:

1. Архивный массив данных температуры и солености на стандартных горизонтах до 500 м в области от Io до 13° с.ш. и от 40° до 56° з.д.; пространственный масштаб осреднения 2° х 2°, временное осреднение - один месяц. Практически район выбран таким образом, чтобы он включал всо элементы крупномасштабной циркуляции северо-западной части Тропической Атлантики и области максимальных амплитуд сезонной и синоптической изменчивости океанографических характеристик. Этот массив наблюдений использован для вычисления характеристик сезонной изменчивости. Амплитуды и фазы годовой и полугодовой гармоник находилась методом наименьших квадратов.

2. Данные гидрологических съемок, выполненных в рамках программы "Разразы" судамп Морского гидрофизического института АН УССР и Одесского отделения ГСИН. Наблюдения выполнялись на полигонах размером, приблизительно, 300 х 800 миль с шагом 30 миль манду станщяма и 60-30 миль мекду разроз&ми. Эти данные использовались для расчета плотности доступной потенциальной энергии (ДПЗ) синоптических йлюктуацай и выявления особенностей ее пространственного расщхэделзния. Для этого, по данным о вертикальном распределении плотности, на полигонах в сентябре, октябре-ноябре I9S4 г. и в феврале, марте 1985 г. дай каддой станции были рассчитаны значения плотности потенциальной энергии: Ü9-^f(z)z dz для всех слоев мовду стандартными горизонтами в слое от 200 до IООО м. Крупномасштабная составлявшая изменчивости поля ПЭ представлялась в виде линейных трендов изменения ПЭ.

На судах МШ АН УССР намерения проводились с дискретность» 5 м по вертикали, что позволило выявить некоторые особенности тонкой термохалинной структуры вод. В качестве показателей степени параслоанности вод были выбраны тонкострук-турныэ аналоги температурного и соленостного градиентных чисел Кокса.

3. Долговременные наблюдения на 20 автономных буйковых

станциях (АБС) использовались для выявления наиболее энергонесущих колебаний в мезомасштабном диапазоне, определения их характеристик, а также для оценки временных и амплитудных характеристик колебаний синоптического диапазона. Для обработки временных рядов применялся метод спектрального анализа, основанного на применении быстрого преобразования Фурье. Ряда скорости течения обрабатывались методом "вращающихся компонент" (\Conelfa, 1972). Энергетические характеристики колебаний вычислялись путем интегрирования оценок спектральной плотности энергии по полосе частот, соответствующей колебаниям определенного временного диапазона.

Во втором и третьем параграфах главы анализируются гидрологические условия северо-западной части Тропической Атлантики и их сезонная изменчивость. Исследование поля геострофаче-ских'течений привело к построению схемы крупномасштабной геострофической циркуляции, аналогичной схемам Меткалфа {Мв -1968) и Кохрвйна {Соскъат е£а1 1979). Получено,что Межпассатное противотечение формируется на 46°-53° з.д. водами Северного пассатного и Гвианского течений, а также водами субтропического происхождения, которые выделяются по Т, $ характеристика!-!. Вклад Гвианского течения в формирование противотечения осенью достигает 80% его максимального расхода или 30 св, а в конце зимы составляет 45% (около 10 св).

В четвертом параграфе главы исследуются особенности пространственного распределения-амплитудно-фазовых характеристик сезонных вариаций температуры и солености верхнего 300 м слоя океана. Сезонные колебания гидрологических характеристик в тропиках представлены годовой и полугодовой гармониками (,11т£е , 1983; Булгаков, Полонский, 1985), их амплитуды и фазы находились по среднемесячным значениям температуры и солености. Годовые изменения в целом превышают полугодовые. Сумма годовой и полугодовой гармоник рассматривалась как типичный сезонный ход. Отклонения от него характеризуют вариации среднемесячных величин, обусловленные изменчивостью гидрологических характеристик на других масштабах. * '

Амплитуды годовых флюктуаций температуры на поверхности

изменяются от 0,4°С на юге исследуемого района до 1,5°С в его центральной части. На фоне их общего широтного изменения выделяются неоднородности с масштабом менее 1000 км. Область повышенных значений амплитуд колебаний поверхностной температуры с годовым периодом ориентирована в направлении с северо-запада на юго-восток, однако в крайней восточной части района их значения резко уменьшаются.

На поверхности океана сезонное изменение условий теплообмена о атмосферой приводит к вариациям температуры о годовым1 периодом и амплитудой около 1°С. Изменения амплитуды годового хода поверхностной температуры, обусловленные адвективными факторами, составляют 0,3-0,5°С. Максимальные амплитуды То имеют место на западной периферии Тропического циклонического круговорота, наименьшие - в области Тропического антициклонического круговорота

В подповерхностном слое наибольшие амплитуды годовых вариаций температуры наблюдаются на горизонте 100 м во внутренней области Тропического циклонического круговорота и достигают 4,5°С. В этом районе колебания в верхнем квазиоднородном слое и в термоклине "находятся в противофазе (смена фазы происходит на горизонте 30 м). В области ан тицаклонического круговорота колебания в ВКС и в додповерхностном слое синфазны. Наибольшие вертикальные смещения изотерм (изохалин) в годовом цикле , имеют' место на границе Тропического циклонического и Тропического антициклонического круговоротов, их амплитуда достигает 40 м.

Вклад изопикническвх движений в изменчивость термохалинных характеристик исследовался на основе разложения временных изменений температуры и солености, на Т, плоскости на вертикальную и "изопикническую" составляющие ( ^jvcLtbOvetd, 1988). Наибольшие изопикнические изменения температуры и солености в подповерхностном слое имеют полугодовую периодичность и наблюдаются на западной периферии Тропического циклонически, го круговорота.

Изменчивость гидрологических характеристик в океане в ^большей степени определяется развитием волновых процессов, по-

этому особое значение при исследовании процесса изменчивости имеет изучение характера вертикального распределения плотности. Этому вопросу посвязвдн пятый параграф глава. В северозападной часта Тропической Атлантики выделяется два типа вод с различным характером плотноствой стратификации. Для северного типа характерно наличие двух максимумов на кривой вертикального распределения частоты Вяйсяля-Бренва ( N(2) ). На большей части акватории распространено вертикальное распределение N{i) с одним максимумом на глубинах 40-170 м. Наибольшие значения N(Z) в этой области составляют 20-25 ц/ч, ниже пикноклива частота Вяйсяля-Брента меняется мало и составляет 2-3 ц/ч.

Во второй главе диссертации исследуются особенности прост- ' ранственного распределения энергетических характеристик колебаний синоптического диапазона изменчивости, описывается эволюция антивдклонического нихря к северу от берегов Бразилии и Суринама, а также исследуется влияние колебаний синоптического диапазона на формирование тонкой термохалинной структуры вод. N ,

Характерной особенностью пространственного распределения плотности.энергии синоптических колебаний является ее увеличение в южной части исследуемого района вблизи материкового склона Вкной Америки (в области Тропического антициклонического круговорота). Наибольшая плотность энергии колебаний наблюдалась в октябре-ноябре, а наименьшая - в марте. Вертикальное распределение ДПЭ колебаний характеризуется резким ., уменьшением значений от слоя скачка плотности (300-5ООцж/м3) до глубины 300-400 м (100-160 да/м3), глубже ДПЭ 'убывает более плавно. В слое 200-1000 м энергия синфазных по глубине колебаний составляла от 83$ (весной) до Э1% (осенью) интегральной энергии изменчивости. Интегральная плотность ДПЭ превышает плотность кинетической энергии колебаний с периодом около месяца примерно в пять раз на юге исследуемого района-и в 20-25 раз в его северо-восточной части.

Один из элементов эволющш крупномасштабной циркуляции в районе северо-западной части Тропической Атлантики - образо-

вание антицаклонического вихря из меандра Гвианского течения, образующегося осенью над поднятием Амазонского конуса выноса. В дальнейшем вихрь смешается в северо-западном направлении со скоростью около 4 км/сут, а скорость диссипации его энергии составляет около 2,5 х 1Ср вт.

Рдд наблюдений (Jkayetka , 1974; JWioa etat., 1984; Баев, Иванов, 1988) указывает на существование в исследуемом районе океана областей с выраяенным ступенчатым и инверсионным распределением температуры и солености с глубиной. В третьем параграфе главы показано, что процесс формирования очагов развитой тонкой структуры интенсивно протекает в динамически активных районах: на западной периферии Тропического циклонического круговорота и в области Тропического антициклонического круговорота, т.е. там, где наблюдались повышенные значения ДЙЭ синоптических колебаний.

В третьей главе исследуются характеристики наиболее энер-гонесуших колебаний мезомасштабного диапазона —инерционных и приливных полусуточных. Теоретический период инерционных uколебаний в райрне исследований составляет более 50 часов, поэтому их энергетические характеристики выделялись по данным наиболее продолжительных АБС." На северной периферии МП наиболее вероятные частоты колебаний превышали величину, равную 2 Si Sirup на 30-40$. Частота колебаний, выявленных по данным измерений, оказалась близкой к истинной частоте инерционных движений с учетом завихренности поля средних течений. К . северу от стрежня МП колебания оказываются захваченными в верхнем слое океана, т.к. с глубиной величина завихренности поля средней скорости уменьшается.

Максимальные значения.кинетической энергии (КЭ) инерционных движений наблюдаются в БКС и на верхней границе слоя окачка плотности (около 5 дж/м3). Ниже слоя скачка плотности КЭ убывает от 0,6-0,7 да/м3 на горизонте 200 м до 0,2-0,Здзс/м на горизонте 1500 м. Правоврашаюшаяся компонента изменчивости скорости содержит около 9С$ КЭ. Вклад инерционных колебаний достигает Т£>% обпий изменчивости скорости.

Расчет пространственных спектров колебаний с частотой.

Злазкой к инерционной, показал, "го на сэгораой порзфзргз Ш эти колебания распространяются прэпмуззстЕэнно з северном заправлзниа с фазовой скоростьа около 14 см/с (длина волн 50-60 км).

Плотность КЗ колебаний с полусуточным периодом максимальна в ВКС и для большинства станцзй, удаленных болэо чш,? на 200 :янль от кро:,жи лэльфа, достагазт 4-5 да/:л3. С уззлзчениен глубины энергия этих колебаний быстро уменьшатся а в слое скачка плотности составляет 2,0-2,5 да/?з3, а глубке 200-300 м изменяется в диапазоне 0,3-1,0 дз/м3. На южных АБС плотность энергии в слое пикноклзва несколько вниз. Средняя плотность КЭ полусуточных колебаний в слсэ 0-1С00 и увеличивается у материкового склона Вкной ¿дгарлка: она составляет 700-900 да/и2 на широтах 6-8° с.ш. а 1000-17СО дж/к2 шноа 5° с.п.

Потенциальная энергия (ПЗ) полусуточных колебаний :.:зксяг.га-льна з слое скачка плотности и достигает 5 дз/м3. Нике слоя скачка плотности ИЗ меняется мало п составляет 0,2-0,4 да/м3. Значение относзная грзштацаонной ПЗ к КЭ изменяется от 0,5 до 2,0.

Проведено разделение колзбаннй скорости на барокланнуэ п баротропнуэ составляющие. Получено, что характерная вэлачана амплитуды горизонтальной скорости в баротропной волне составляет 3 см/с.

Величина КЭ изменяется с голумэоячным периодом, однако максимумы энергии на наянах горизонтах наступают раньпе, чем на верхних. Энергия колебаний распространяется преимусэствен-но от дна к поверхности. Такии образом изменчивость скорости с полусуточным периодом в слое пасе скачка плотности в основном вызвана баротропнш приливом и бароклиннии волнам, генерируемыми при взаимодействии баротропного прилива с локальными неоднородвостями дна.

Для оценки вклада колебаний в суммарную изменчивость в мазомасштабном диапазоне рассчитывались высоты пиков (ВП) на частоте, соответствующей полусуточным колебаниям на спектрах изменчивости температуры и скорости: ВП = 10 ^ $т/Л0 , $т-максимальное значение функции спектральной плотности энергии

на частоте пака; S0 - "фоновое" значение^ спектральной плотности знерган на той ке частоте: S0 = eCi-> ГД0 OJ - частота, С , р - константы. Обная особенность вертикального распределения ВП такова: максимальна.! значениям ВП на спектрах кинетической энергии соответствуют шнлмальныэ значения ВП на спектрах колебаний температуры; экстремумы соответствуют слою скачка плотности. Таким образом часть энергии внутренних волн заключена в моде колебаний, связанной с поверхностью раздела плотности. В верхней квазаоднородном слое и в слое скачка плотности преобладает энергия первой моды полусуточной волны, пространственнкэ характеристика которой (волны распространяются на северо-восток со скоростью около 2 м/с) указывают на возможный район ее генерации - северо-восточный шзльф Юзшой Америки (Иванов В., Иванов Ji., 1937).

В конце третьей главы анализируется распределение плотности кинетической энергии полусуточных колебаний относительно строкня ГШ. Показано,, что кинетическая энергия полусуточных внутренних волн первой моды в зоне противотечения уменьшается примерно в два раза или на 300 де/м^; средняя скорость диссипации их энергии в зоне МП составляет около ЗхТСГ^втД:? Энергия'от полусуточных волн передается в узкий частотный диапазон спектра, соответствующий короткопериодным волнам.

В заклдчанри сформулированы главные результаты и выводы диссертации.

I. Сезонное изменение условий теплообмена с атмосферой приводит к вараацаяи поверхностной температуры с амплитудой около 1°С. Адвективные факторы формируют пространственные неоднородности в распределении амплитуд годового хода поверхностной температуры и масштабами в сотни км. Перепады амплитуд, овязанныз с наыа, составляют 0,3-0,5°С. Наибольшие по амшщтудо вариации температуры поверхности наблюдаются на западной периферии Тропического циклонического круговорота.

В подповерхностном слое максимум в годовом ходе температуры достигается в октябре-декабре в области Тропического аятицаклоначеского круговорота и в марте-мае в области Тро-

пического циклонического круговорота. Назбодьпзс сшита туда годовых варпадай температура паблпдгвтоя на горззостз ICO и бо внутренней области Тропического цнклогдчзсхого круговорота и достигают 4,5°С.

2. Выявлен вклад вертикальных з изопахнгческах деггвшй в

сезоннуа изменчивость температуры и солености з различных района;«. Каиболыше вертикальные смещения изотер.? (изохалзн) в годовом цикле имеют место на границе Трсплчзского цзклона-чэского а Тропического антлцпклонпческого круговоротов/ их амшатуда достигает 40 м. ''аксималънке язопакническзе ззмоне-аия температура и солености а подповзрхпоствсм слое якэюг полугодовую перодзчность и наблюдается на западной парзфврда Тропического цаклонлческсго круговорота.

3. Мезпассатноз протзвотеченио формируется з района 4в°-53° з.д. водами Северного пассатного и Гвианского тзчоззй, а такие водами субтропического црсзсхстдовля. Осяогзой вклад з формирование зротпзотечонпя вносят Гнлансяоо точэеиэ (до 8С$ его расхода). Сезонная сво.с;цзя соля течений Езрзаазтся теше в снешгаа «резня Kssnaccasaoro протаготэчэпля в согэрнсм направление на 3°-4° сзроти от лзтнз-ос-зеного порзода к езм-Е0-васзнне:гу при одновременном уцвяьсэзла ого расхода з 3-1 раза.

4. Установлены оаконкгэрзостз простргзствэавого распределения зноргзз елкоптзчзCIS.X дгзээшЗ а особенности формзрова-шя хззрэй з система Тропического антзцзклонзческого круговорота. Плотность энэргзз дезгяплй синоптического диапазона зз-гзнчззостл максимальна летсм а осоньа л во все сезоны возрастает з области Тропического антацзклоппчоского круговорота. Ензргзя колебаний первой моды составляет около интегральной энаргаа изменчивости этого диапазона. гормирова-ние алтацзклоничеекзх ихреа к сагеру от бэрзгов Бравзлал связано о изоляцией меандров ГЕзанского течения в период общего ослабления интенсивности циркуляция в састэмэ тропических круговоротов. Исодяцая и сме cansa вахря к северо-западу обеспечивает сток энергии аз системы Тропического антицвкло-

нического круговорота и перенос юкных вод в северном направлении .

5. Установлено, что в динамически активных районах, харак-теризувгахся высокими значениями плотности энергии синоптических колебаний, интенсивно-протекает процесс формирования очагов развитой тонкой структуры.

6. Показано, что наиболее зноргонесуиими колебаниями мазо-масштабного диапазона паменчивостн в исследуемом районе является инерционные л приливные полусуточные. Инерционные движе ния исследованы на основа статистической обработки данных наблюдений за тачаниями. 3 подпозерхностнсм слое они вызываются инерционно-гравитационными волнами с длиной волны по вертикали около 50 м. Особенность, определявшая судаствова-нио и распространение этих двикений, горизонтальный волновод к северу от стрежня Шяпассатного течения. Показана возможность существования генетически различных видов инерционных двиеоний.

7. Исследована пространственно-временная структура пряли ных Енутронних волн* В Еархнеи квазподнородном алое и'в слог скачка плотности преобладает энергия колебаний нлзвой внутренней моды, генерируемой на кроыко шельфа Шной Лыврзяа; я* со пикноилияа наибольший вклад в изменчивость гидрологических характеристик с полусуточны:.! периодом вносят баротротш колебания и относительно коротковолновые двакения, энергия которых распространяется прзимусествэнно от дна к поверхности. Средняя объемная плотность энергии приливных внутрэшш: волн возрастает с приблинзниам к материковому склону, одаа;;| гкязд з изцзнчиЕосгь барокллнной компоненты прл этолг згегазж-на пеыоняэтся.

8. Подучен обобщенный спектр изменчивости гидрологически характеристик и исследованы его особенности в различных фпз ко-географичоских условпяг. Сз сонные колебания с годовым па риодсм преобладают в окрестносга среднегодового пологзешя границы ыавду тропическими круговоротами, в северном и ипно направлении от этой границы их роль уменьшается. Ео вяутран

ней области Тропического антициклонического круговорота, на ого западной граняцо, а также на западной периферии Тропичес-циклонического круговорота возрастаот ролт. колебаний си/ "?'л-ч'1Ского диапазона изменчивоста (период около месяца). '-с;ч;т.ной частя района (сонорная параферая Тропического цик. ■ - ::::ого круговорота) уменьшается интенсивность колебаний •• -о. .ио^&трзааешх масштабов, однако относительная роль мо-••.•'сст^бных колебаний увеличивается.

9. ^следовало взаш.гадейсткпэ бароклинных приливных волн низшей :.:одп с климатической фронтальной зоной. Установлено, -•ио в результате взаимодействия происходит разрушение полусуточных колебаний, сопровождавшееся генерацией интенсивных цугов короткопериодных внутренних волн.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Распределение частоты Вяйсядя-Брента в северо-западной части Тропической Атлантики // Экспериментальные и теоретические исследования взаимодействия океана и атмосферы.-Севастополь: МШ АН УССР. - 1983. - С. II3-II9. (Совместно с Булгаковым Н.П., Ивановым З.А., Ястребом В.П.).

2. Тонкая структура и мезомаситабная изменчивость гидрофизических полей в западной части Меапассатного противотечения // Второй Всесоюзный симпозиум "Тонкая структура и

" синоптическая изменчивость морей и океанов". - Таллин.-

1984. - 4.1. - С. 83-85. (Совместно с Булгаковы!.! Н.П., Ивановым S.A.).

3. Распределение энергии • мезомасщтабных колебаний гидрофизических полой в Тропической Атлантике // Энергетические ресурсы и энергообмен в океане. - Владивосток: ДВНЦ АН СССР. - 1985. - С. 37-42. (Совместно с Булгаковы;.! Н.П., Ивановым В. А., Сизовым А".А.).

4. Соотношение энергии баротропных и бароклинных полусуточных колебаний в северо-западной части Тропической Атлантики // Краткие содержания докладов П Всесоюзной конфе-

. ренции по энергетике океана.- Владивосток: ДВНЦ АН СССР.-

1985. - С. 90-91.'

5. Районирование северо-западной части Тропической Атлантики по степени развития тонкой термохалинной структуры, вод // Комплексное изучение природы Атлантического океана. Тезисы докладов. - Калининград. - 1987. - С. 71. (Совместно с Баевым С.А.).

6. Энергетика синоптической и мезомасштабной изменчивости гидрофизических полей в Тропической Атлантике // Ш съезд океанологов. Секция физика и химия океана. Течения, синоптические и мезомасштабные вихри. - Л.: ААНИИ.- 1987.-' С. 29-31. (Совместно с Булгаковым Н.П., Еремеевым В.Н., Иванова»! В.А.).

7. Пространственные характеристики приливных колебаний в района Гвианской котловины // Мор. гпдрофиз. хурн.-1987. - К 4. - С. 50-54. (Совместно с Ивановым В.А.).

8. Циркуляция вод в районе формирования Мешассатного противотечения и её изменчивость // Мор. гидрофшз. яурн. -1987. - X» 4. - С. 54-58. (Совместно с Баевым O.A., Булгаковым Н.П., Кукускиным A.C.).•

9. Тонкая структура полей тогдхзратурк и солености в северозападной части Тропической Атлантики // Мор. гидрофиз. курн. - IS88. - ß 4. - С. 5I-55-. (Совместно с Баевым С.А)

Ю. Ck tta. поЫла. of liu st&Soru^ ekcutjcs üx-lht-

ümpcW-UAc. ouioC ^оАпДч U.iü,oi-S U iRe-TxoiecJ, ИЦо.л1'\л oaau?./уТгорЬса! ос&сии-аЫ-MM)'iUilvi.r{988. -N'.45,- Mi- IS. ( Cot место с. Uuvio-хаеиКо E. Г., (loJ-okC-Kuja Д-Б., S.dü^fvaAa^

11. Еиегст stomjqe o| hxe.S'cse-aU. Lntz-iLo.- <|xavi[u tnollcÄs ta bhz wves-ietrt e&slez-d. horlk ¿гоотиХ Alianl'v:.//оиаилсгаьки, üssembü Ш'.- Мт'со.-с

12. Энергетика синоптических и мезомасштабных. колебаний вод океана з северо-западной части Тропической Атлантики. -

Препринт. - Севастополь: МП! АН 7ССР. - IS89. - 41 с.(Совместно с Булгаковым H.H., Ивановна В.А.).

[3. Перераспределение энергии внутренней приливной волны в зоне Меяпассатного противотечения // Мор. гидрофиз. курн. -IS89. -¡5 4.- С. 52-54. (Совместно с Ивановым В.А., Яи-сиченксм А.Д.).

[4. Интенсивность синоптической изменчивости океана к северу от борогоз Бразилии // Океанология. - 1990. - 30, Ш I. - -С. 5-9. (Совместно с Баевкм С.А., Булгаковым H.H.).

Академия наук Украинской ССР Морской гидрофизический институт

Иванов Леонид Иванович

ИЗМЕНЧИВОСТЬ ГИДРОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ТРОПИЧЕСКОЙ АТЛАНТИКИ

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Подписано в печать 07.09.90-г Формат бумаги 60x90 1/16 Заказ 388

Объем I уч. изд. Тираж 100 экз.

л

Отпечатано на ротапринте Морского гидрофизического института АН УССР

335005, Севастополь - 5, ул. Ленина, 28.