Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Статистический анализ изменчивости термических и динамических структур северо-западной части Тихого океана

ВАК РФ 11.00.08, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Статистический анализ изменчивости термических и динамических структур северо-западной части Тихого океана"

ргб оа

• с «ЦП 1

1 б Г»«"> '

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

ПРЕЗИДИУМ ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ

На правах рукописи

Власова Галина Александровна

СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИЗМЕНЧИВОСТИ ТЕРМИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ СТРУКТУР СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ТИХОГО ОКЕАНА

11.00.08 - океанология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидат.?, географических наук

Работа выполнена в Тихоокеанском океанологическом институте Дальневосточного отделения РАН

Научные руководители: доктор Физико-математических наук, с. н. с. Васильев А. С. доктор Физико-математических наук, профессор Доиенко с. В.

Официальные оппоненты: доктор географических наук.

член-корр. АН Украины Булгаков Н. П. кандидат Физико-математических наук, доаент Протасов С. Н.

Бедушая организация: Дальневосточный научно-исследовательскип гидрометеорологический институт.

Зашита состоится

в ..^.часов

на заседании специализированного совета д оог. Об. 09 при

Президиуме дальневосточного отделения РАН по адресу:

690041 Владивосток, ул. Балтийская. 43. •

с диссертацией южно ознакомиться в центральной библиотеке

Президиума г,ВО РАН по адресу:

«90022 Владивосток. ПР. Столетия. 159. ДВГИ.

Автореферат разослан

199* г.

Ученый секретарь jj

специализированного совета ~Новоышо--> в. К.

/

ОБШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЕ

Актуальность темы.

Одним из важнейших регионов Мирового океана для народного хозяйства России является северо-западная часть Тихого океана, приш-кагавдя к Камчатке, Курильским и Японски« островам. Здесь сосредоточены основные рыбопромысловые районы,а происходят в этом регионе термодинамические процессы оказывают сущзственное влияние на климат, погоду и другие виды хозяйственной деятельности в пределах Российского Дальнего Востока, Японии, Кореи, Китая и стран Северной Америки. Кроме того, взаимодействие активных термических и динамических структур, включающих течения Куросио, ойясио, Курнхо-Камчатское, Соя и др., делают данный регион мощной знергоактивной зоной Тихого океана и уникальной природной лабораторией для изучения комплекса гидрофизических м метеорологических процессов, понимание которых необходимо для реоения многих фундаментальных и прикладных проблем океанологии.

В настоящее время собран достаточно больоой обген сведения по комплексу гидрофизических характеристик, важнейоге кесто среди мо-Форых занимают известные параметры тершкн н динашши окзана. Однако их анализ показывает, что имеюдася кнфоршадия в цэлом носит шза-ичкый характер, данные обработаны зачастую разными иэтодаки, а их интерпретация во многих случаях икеда лишь качественный характер. В результате дала из собранного к настоящему времени штерйала кзвле-чена далеко не вся информация. Разработанные в последние годы ковш методы ^тематического моделирования, реализации которых яосвяаета данная работа, позволяют, на наа взгляд, хотя бы частично воспол-

нить указанный пробел, что весьма актуально для дальнейшего развития океанологии и его приложениям к нуждам народного хозяйства.

Настоящая работа посвящена изучению изменчивости термических и динамических структур с использованием численных методов математического моделирования. Под термическими структурами понимается поле поверхностной температуры, под динамическими - основные течения, меандры и вихри изучаемого региона. Исследование пространственно-временной изменчивости температуры поверхности океана, связи температурного поля с течениями является очень важным с точки зрения таких фундаментальных научных задач, как климатообразующая роль океана и. сОе&я проблема взаимодействия океана с атмосферой. № менее важны указанные исследования и с точки зрения таких практиче-

I

скнх вадач, как проблема долгосрочного прогноза погоды,которая важна для нужд рыболовства и мореплавания.

Пели и задачи исследования.

Основные цели работы:

1. Изучена пространственно-временной изменчивости аномалий температуры поверхности океана ( АТПО ) методом эллиптической ани- -вотропииЧмЭА) на базе архива декадных данных поверхностной температуры 8а период 1960, 1064 - 1985г. г. для северо-западной части Тихого океана ( 20е- бО°с. ш., 120е- 180°в. д.);

Изучен»« изменчивости мелкомасштабных динамических структур в пределах Паю-Курильского района северо-западной Паиифики (41 "-48° с. га. ,141е-164°в. д. )на базе квазистационаркой бароклннной модели.

- Конкретные задней: 1". Реализация те:?гэткчэских основ метода эллиптической анизотропии для численного анализа термических структур северо-вападной части Тихого океана;

\ ■ 3

2. Расчет численных параметров анизотропии и времени существования неоднородностей ЛТПО, а также скорости их распада( релаксации);

3.Расчет интегральных функций тока,вертикальных скоростей точения для численного анализа динамических структур;

4.Изучение меягодовоЯ и внутригодовой эволюции теплового поля и ее взаимосвязь с динамическими структурами региона.

Фактический материал. Исходной информацией выполненных исследований послуяили:

1. Архив факсимильных карт поверхностной теьетературы декадного

9

осреднения по одноградусной сетке аа период 1960,1954-1985 гг. для северо-западной части Тихого океана,занесенный на гнепнкй коситель ЭВУ и введенный в базу данных. Указанный архив объединяет а себе о!соло 1.5 млн. дискретных значений поверхностной температуры огаана;

2. Поля атмосферного дааяэн'а и солености а вгще их срэдпэ-мзсячиого климатического распределения;

а Рельеф дна.

Ейтоды исследований.

1.Изтод етаткстичаского анализа пространственно-времзинсй г:з-кзнчявоэтк гидрофизических шлей океана ггз бзз-з прэлстазлзнкй оЗ их эллиптической ая'-йотропноста В качестве основа использовали разработки С. а Доц-гнко, который создан матеютичзскнЯ сяпарат, иоетектная я 9$фмюат& дгя лршяаческой рваляэашгп.

2. Квазястацкокзрвая бзроклсиая кэлодь.раэраЗотаннзя д. О. -и. и. А. С. Вземльеркч, а которой яспогьвоваа принцип Евтомодегшиги кие» вейсис одесяохогаздсгак функция,« гозторым стпсоатея дашпорзгура гт плотность голн-^: касс. ■ • '

Научная новизна

1. Впервые реализована методика статистического анализа пространственно-временной изменчивости поля поверхностной температуры методом эллиптической анизотропии для северо-западной части Тихого океана на базе вышеописанного архива данных.

2. На основе МЭА выполнен расчет численных характеристик анизотропии, времени существования и скорости релаксации неоднороднос-тей температурного поля в указанном регионе.

3. На основе разработанной методики выполнен комплексный анализ поля поверхностной температуры северо-западной Падафики эа период 1960,1964-1985 гг.

4. На базе квазистационарной ОарокдшшоЯ модели изучены процессы теплообмена Охотского моря с Тихим океаном в пределах Юк-но-Курильского района

5. Изучен водообмен в проливах Екатерины,Фриза,Буссоль и сделан вывод о перестройке водных масс и характере водо-и теплообмена Охотского моря с Тихим океаном.

. Личный вклад автора.

Все виды работ,изложенные в настоящей диссертации (разработка алгоритмов,создание пакета программ, все виды вычислений и анализа результатов ),вьшодкекы автором самостоятельно.

Практическая значимость работа

Основные результаты, полученные в данной работе имех-г как фундаментальное ,так и прикладное значение. В частности,важное значение могут иштъ. выводы о пространственно-временной структуре поля поверхностной температуры с учетом времени существования и скорости , распада температурных неоднородностей.а такде выводы о перестройке

водных масс и характере водо-и теплообмена Охотского моря о Тихим океаном для долгосрочного прогноза погоды, мониторинга океана, для нуад мореплавания и рыболовства. С другой стороны, статистические оценки некоторых физических параметров (козффициет анизотропии,азимут простирания неоднородностей и др.) могут быть использованы в численных моделях верхнего слоя океана.

Апробация работы и публикации.

Материалы диссертации докладывались на научно-технической конференции "Крупномасштабная и синоптическая изменчивость морей и океанов" ( Севастополь,1987 ), научно-технической конференции "Вклад молодых ученых и специалистов в ревэние современных проблем океанологии и гидробиологии" ( Севастополь, 1989 ). на конференциях молодых ученых ТОЙ ДВО АН СССР ( 1634- 1087 ), 45-й Международно!! арготической научной конференции "Нгучшэ мосты мзлду Северной Аш-рнгеой т Российским Дальним Востоком" (Владивосток,1994 ).

Ш гатэркагам диссертации опубликовано 8 работ.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит нз введения» четырех глгз. вашггения и списка литературы. Работа азхокзна на 211 страницах машинописного текста, включая 37 рисуксоз и 7 список литературы га 67 наименований, из которых 22 -зарубежных авторов.

СОДЕРаШЕ РАБОТЫ.

Во введении обосновываются актуальность определяются це-

ли, задачи и методы исследований; откечаатся новизна полученных результатов; кратко излагаются структура и содержание диссертации;

зультеты,выносимые на защиту{обосновывается практическое значение работы.

Первая глава имеет вводный характер,где дается анализ современной изученности и общая характеристика поля термических и динамических структур северо-западной части Тихого океана.

В §1 подробно исследуется температурное поле поверхности океане и основные причины его пространственно-временной изменчивости, а такта сбсуздаются современные представления о природе формирования теплого поля.

Из Обобщения имевдихоя данных делается вывод, что несмотря на больной объем океанологических исследований, полученная информация кыээт в основном качественный характер, относится чаае всего к разобщенном участкам и во всяком случае не содержит количественных сведений об анизотропии поверхностной температуры, пространственной коррелнруемости ео оиомелвй к времени "жиизни" тех или идах температурных ноодйородноотей«,

В §2 шализируотел состояние проблемы изменчивости основных течений исследуемого регискь._

lis анализа гаюкеейся информации является' очевидные слскпость внутренней динамики изучаете течений. В иг продолах выделяются многочисленные .лшаиэтоскио структура, возникновение и строение которых в данное зромя ситергсует болыпшстао «еследозателей. Однако в данных псследовышях нз удается де-талагпрсвать пространственное распределение скоростей течений, изучать тепло- п водссеы-.:; z т.п. В связи о чем неоСхлтаю шгетз» коыплвкснне модели, позволяйте осу-тствлптъ даьпгоскасу кадаородЕОсгва осысвшх ф^гнчшзсг полог око сна к pssssje нецрорышого слгкэгая за происзсодяаймз проаэссаш. Во второй глсве приведена методические основа и рэелизешш

численного анализа изменчивости термических структур.

В 54 дано подробное описание пакета программ численной реа-лизаапи эллиптически анизотропной модели.

В спиеывае тся алгоритм расчета пространственных

автокорреляционных функций (АКФ).

Основным объектом исследований служат аномалии поверхностной температуры (неоднородности).которые вычисляются следующим образом:

ДТ = Т т .

Н ср

где ДТ - аномалии поверхностной температуры •( °С),

Тк - наблюденные значения поверхностной температуры ( °С), Т - среднемноголетние значения поверхностной температуры ( °С). . ■

На основе полученных аномалий поверхностной температуры были вычислены азимутальные АКФ по четь-рем направлениям? 0°- 180°, 90° -270°, 45°-225°, 135°- 315° по стандартной методике.

Б §3 представлен алгоритм расчета взаимно-корреляционных функций (ЕКФ) аналогично АКФ по том кэ четырем направлениям.

В §4 изложен алгоритм расчетов•эллипса анизотропия,времени существования и скорости распада температурных неоднородноетзй.

С позпщти анизотропности поверхностной температуры, кэ оснсза-нги полученных данных были определены параметры анизотропии в яред-пс-'ижекии.что она имеет эллиптическую форму. Для этого тазчеде била решена задача оптимального вложения искомого эллипса в получоняиэ. экспериментальным путем значения радиусов-зекторсв равной пространственной корреляции pj, Ря, рз, р . Последние определялись по графика;.! ЛКФ при их сечении н.ч уровне R-0.5-C.S.

Уравнение эллипса,имеющего средний .радиус р , коэффициент еня-

и

4

з с трогал К и угол отклонения большей осп относительно сел РбСШН??.'

(против часовой стрелки), в полярных координатах имеет вид:

2Кр

Р3 =

(1)

(1+И2)-(1-Ка) оов (2{р~2ф ) где ф - текущий угол.

Полученный текиы путем эллипс явлется наиболее близким к экспериментальным точкам при таком выборе параметров рс, К, ф , когда средний квадрат отклонения эллипса .от экспериментальных точек, минимален:

1 м * „

са =— Г (Р -Р > 2= Ю ; К П«1

Указанное условие выполнлетея, если величины Рс, К, V

ряют системе уравнений: ,

н эр и л ар

Е Рп—п = Е Рп~" п»1 п ер п»1 ер

о о

н ер « а ар ЕР—п= ЕР—"

(2) удовлетво-

пв1

" ек

ПШ1

ек

Ш

« ар к , эр . Е Рп—? = Е Р—:

П»1 Эф. П»1 Эф и такие параметры р , К, у' являются оптимальными. Указанная сис-

О

тема уравнений решается с помощью оптимизационного алгоритма Пау-элла, предназначенного для решения задач нелинейного программирования в присутствие1ограничений.

Для выбора начального (нулевого) приближения использованы формулы:

. ■ ■» *

Р.

Р (0) = / р р

где р и Р V

Г. 8)»н Л -".П

К(О)

п ж 1 *>

р.

п ал»

соответственно максимальное и минимальное

значения экспериментально определении* радиусов-векторов эллипса анизотропии. В, качестве р'(0) был веят угол ?) , соответ:твухщяй та-

диусу-вектору длины Р .Степень соответствия полученного еллнл-

п та м

са экспериментальным данным оценивалась относительной погрешностью: £

П = где £ определяется формулой (2).

С

Рассчитанные эллипсы отражают пространственную структуру изучаемого поля в области мезо- и макромасштабоз.а также наглядно показывают существование анизотропии АТПО в указанный отрезок временя.

Анализ ВКФ поля поверхностной температуры, измеренного с различными временными интервалами,позволяет определить скорость переноса у этого поля относительно поверхности Земли,скорость рэлакса-

О

циа поля и характерный временной масштаб поля Т^«Анализ АКЭ поля температуры дает возможность определить характерный пространственный масштаб поля О .

О

Конечные формулы выглядят следующим образом;

1 ''««^^•л.'^я1!.» -(4)

О 1 0 01 03 '

где Е - математическое выражение, включающее з себя коэффициенты, полученные при средних оптимальных значениях р , К, </;

О

гх- точка пересечения кривых АК® и ВКФ;

Г0|, гпа-> пространственные сдвига по избранны,! ортогональным

осям;. '' с - временной сдвиг;

а,, ,а, ,,а„., - ковффицяеиты, полупэзнкэ при осреднении олкогсоз. 11 12 22

г (5)

с */ .

о

В третьей глава представлен численный енаякз прострацствепнс-временной изменчивости температурного поля ееворо-зспадЕог Пзцифш"*, . В §1 рассматривается мея-и внуграгодсвая изызнчяеоочь оаоййяь.-

V

° I г

ного температурного поля в внергоактизннх зонах указанного региона.

Для данного анализа были привлечены следующие численные характеристики: площадь положительных аномалий в % от общей площади региона; площадь положительных, аномалий, превышающих 3°С ("горячие точки"); экстремумы тешературных аномалий. С помощью перечисленных параметров анализ изменчивости ЛТПО осуществлялся по всей площади, по структурам вод (субарктика,субтропики,зона субарктического фронта ), по сезонам и годам,

Б пределах изучаемого многолетнего периода выделен пятилетний временной интервал с высокой нестабильностью среднегодовых температур (1974 - 1977гг..) и наличием экстремально холодного 1374г., экстремально теплого - 1977г. Температурная контрастность этих лет, а также 1975 г. как среднестатистического, послужила оснсвой для их выбора в качестве объекта детального анализа пространственно-временной изменчивости ЛТПО. На втой основе показаны различия и общие чортн межсезонной эволюции-АТПО для лет с существенно разним температурным реглмом.

По характеру внутригодовой эволюции вышеуказанных параметров уточнены сезонные границы мезщу зиыне-весентм и осенне-зимним периодами всех лет. Сроди них наиболее отчетливо проявляется первая, приуроченная к пни«, аномально холодного года п началу июля - для • более гешшх лет. Летний сезон отмечается интенсивным ростом плоаадв положительных АТПО, максимум которых приходится на конец .сентября-для холодного года и октябрь для более теплого, после чего происходит новое сокращение площади "перегретихнвод,знан'-.;уя вступление в силу осещг.-^юшого сезона. Гршашм ыехду зимой-весной и осенью-зимой проявляются ыенев четко. По годам они распределены следующим, образом: 1974--19?5гг.-ыарт, ноябрь; 1977г.-апрель,ноябрь. Показшо.что независимо от вариация средаэгодс ;ого уровня

температурь; верхнего слоя океана,максимально прогретое веды ("горячие точки") в течение всех сравниваемых лет бцлп сосредоточен«: в полосе 36°- Лб°с.ш. к востоку от мер'.гляаиа 14С°, пространственно совпадая с зоной субарктического фронта к какой частью оубархтпхи. Ото еше раз подтверждает стационарность основного источника иззы-точнс-Я тепловой энерпгп ъ рассматртаемем районе и-кроме того, свидетельствует о подавляющем влиянии Курссио на формирование температурного ПОЛЯ.

По пространственно-временному распределению теплс-вих экстремумов намечен ряд КБЭзистационзрзкх термических структур на участках о центрами:37°-145°, 42°-153°. 44°-159°. 42°с.в.-1б9°в.д.

Сделана оценка скорости перемещения отдельных неоднородностей в верхнем слое водных маос. Для разных участков сна варьирует в пределах 8 - ¿-'-см/сек, направление смещения - преимущественно восточное, северо-восточное.

S рассматривается пространственная неоднородность тегаерз-турнегс поля. Для этого был использован численная параметр ¿^--расстояние,при котором кривая АКФ прехо^т через нуль. Предполагается, что Хяов первом приближении определяет размер круяпсмасптаСннх неоднсродюстеЯ исследуемого пелл. С использованием указанного параметра были сделаны оценки следуистх видов отноаятельноЗ изменчивости АТПС: межгодовей для змаего и летнего сезонов 1960,1964 -1985гг. с охватом всего решена; внутрнгодсвоЯ для выделенных лет всего региона; внугрягодезей для тех »е лет по отдельна» структурам вод.

Установлено,что зимние я летние сезоны всех изучаемых лэ? существенно различаются. Большей однородность» характеризовалась зимня« сезона. С другой сторона, независимо сг сезонов зевх лет существовала отчетливая азимутальная ди^фэренцизцйя ггрсогракствгя-

ной изменчивости АТПО. Максимальной пространственной однородностью характеризовалось широтное направление.

Выявлена меягодовая особенность аволкции показателя однородности температурного поля. С 1965 по 1972гг. происходило согласное увеличение степени однородности АТПО во всех направлениях,т.е. происходило облее уменьшение анизотропии верхнего слоя океана.С 1972г. показатели пространственной изменчивости в широтном и других направлениях стали расходится: в первом случае поле со временем становилось все белее однородным, в других направлениях изменчивость усугублялась.

Установлено, что среди главнейших структур вод региона в течение всех лат наибольшей пространственной однородностью характерно- • валаеь субзрктика, высокой изменчивостью - зона Фронта.

Усиление пространственной изменчивости верхнего слоя имеет прямую связь с ростом площади поверхности океана, аномально "перегретой* ко з°с и более,относительно среднемноголетнего-. Прогрев ниже ' указанной величины не оказывает видимого влияния на разрушение верхнего однородного слоя. Таким образом, устанавливается термический порог разрушения указанного слоя.

В §3 анализируется временэя изменчивость теплового поля. Для этого бил использован 2КФ-аяализ и ого численная характеристика -максимальная радиус взаимной корреляции И0„ » С использованием

ил пах

указанного параметра были сделаны оценки тременной изменчивости ■ ¿ТПО для региона в целом и отдельным структурам вод та выбранным ргСкэз- 1974, 1975, 1977 гг.

Выязленс.что максимальные значения ковффивдента взаимной . корреляции йвк .-даже при! минимальных временных интервалах между : йшоставляьчаак дэкадамн едва достигает 0.8 - С.9 (при среднем вна-.чдгша р.о 0.7),«то свидетельстауст о быстром разрушении мелкомас-

штабных неодкородностей на поверхности океана.

Установлено,что взаимная корреляция разновременных полей АТЛО независимо от сезонов и лет судествекно зависит от азимута расчетов. Наибольшей временной коррелируемостью обладают неоднородности злротнсго и северо-восточного направления. Иными словами,сугестйует Постоянная анизотропия взаимной коррелируемости неоднороднсстей в пределах верхнего слоя водных масс.

Установлена сезонная зависимость взаимной коррелируемое™.: АТПО. Максимум наблюдается в зимний сезон.минимум - летом.Сделано одно определение границы между зимне-весенним и летке- осенним периодами, которая идентифицируется по практически полному разрушению декадной коррелируемости при перестройке температурного я гидродинамического рекима на стыке сезонов (июнь - начало коля, октябрь -начало ноября."'.

Ио характеристикам взаимной корреляции в течение всех лет еуб-аркткка характеризовалась наиболее низкой изменчивостью,субтропики-вксокой.

В данном параграфе такке рассматривается ыеж-и внутригодовая эволюция анизотропии верхнего слоя океана на основе численпух характеристик МЭА коэффициента анизотропии ( к ) и угла отклонения большой осп от географического меридиана (азимут простирания неод-' народностей А). Определено, что существует отчетливая зависимость К sj А от сезонов: в летний период анизотропия максимальна, здасй -мдсыальна*. Летом резко аномальными значениям характеризовались .1967 - 1970гг. с экстремумом в 1969г. Как видно, летние сезоны в указанные годы отличались резким повышением изотропности.Помимо 5nix аномальных проявлений намечаются некоторые дпшнспэряодяие вариации, а лмечно 7-8-летняэ циклы с экстремумами з 1959,1977,1984гг. Зимой г.рявдяется 10-11-летни2 цикл изменения К, ,А: с 1970 - I971.tr.

по 1981г. о экстремумом в 1976 - 1977гг.; с 1980 - 1981гг. и должен завершиться з 1991г.. Если полагать, что экстремальные участки выделенных-циклов отражают режим максимального усиления "зимних" Факторов, т.е. общего похолодания, то в настошее время качался новый этап похолодания, максимум которого 'можно ожидать-1996 - 1997гг.

В этом г.е параграфе представлены расчеты временя существования и скорости распада температурных неоднородностей. . Абсолютное большинство неоднородностей существовало не более 20 суток. Средние значения равны: для 1974г. - 19.2 суток,для 1975г. - 18.4 суток,для 1977 - 19-4 суток. Максимальное значение 29-5 суток, минимальное -12.6 суток, среднее для Есех лет- 19-1 суток. Скорость распада температурных неоднородностей в течение рассматриваемых лет менялась в значигелъннх пределах:от 2 до 35 км/сутки.Средние значения этого параметра по годам равны:1974 г.- 13.5 км/сут.;1975 г.- 17.7 кы/сут.;19?7 г.-15.9 км/еут.

Четвертая глава поевщеие методическим основм.! но численному моделировании гидродинамических структур и анализу результатов численных вхечтергчентов в Квно-Куральском районе.

В §1 изложен алгоритм расчета течений в многосвязных областях. В данном методе используется некоторый класс функций (функции авто-мэдеяыюста) .позводяюяих вшедяить разделзние переменных по пространственным коордккгтем н свеста задачу к решению "плоских" ди4фе-ренциальгап: уравнений.Ляя описания распределения плотности воспользуемся следующей моделью, параметра которой, за исключением функций аЕтсмодельвосга и заданной на поверхности плотности 0о(х„у), определяется по гаанш-ярям!^ вабдзоденгй з окоане на какой-либо характерней (раперйой) отощай.;'

т.-*. в эс{г,г) .

- О при г * Л® а(х,у,г)=- |2=н(г>у) .

1 при г > Л® = эо(д.у.г) , 0

' * ЭХ Эр

¡Иг,:) = рд (х,у,г,* ) - (х.у.г)

0(0,г) = о; ая(х,у.г) = 0: $и»х,у,г) = 1

З.'х.у.г,:) - пространственно-временное распределение плотности морской бсды:

- известная плотность веды на поверхности океане; - функция стратификации; а.'г.у.г) - функция. определявшая нулевой поток массы через дно; - глубииа природного слоя тгения Эхыана; г,у,Я - фук :цпя автомодельности; г,у,£ - координаты, соответствующие осям, папряЕлэкные на восток, сеЕер и вертикально вниз;

г - время; индекс К относится к характерней реперней стеклил.

Использование етей модели в ква^гтационарней задаче расчета структуры течения и плотности по заданным на поверхности, тангенциальному напряжения ветра и плотности морской годы сводятся к решению уравнения для гатегральяоЗ функции тска.

- _£?. + ду = р(т,р°,*>. У1* = ?*; (7)

где I •- контур бассейна;

Т - тангенциальное яапряяензе вэтра:

р°- плотность морской води на поверхности океана;

1> - параметр релаксация;

Г - фуюсцня невязок,связанная о введением догелнятельного условия по скоростям течгый на порерхнеепт. Уравнение (7) решается »«годсм мгяамэлыст иевяз^.ч путем ста-

«локирования ка Брёи-кноы интервале, соответствующем периоду осреднения граничных условий на поверхностп. После решения уравнения (7) по явным формулам определяются градиенты функций автомоделькости, плотности морской воды ( по формуле 6), наклоны уровня (по явным сотновениям,связанным с функцией автомодельности), горизонтальное и вертикальное распределение скоростей течений.

В §2 обсувдаются результаты численных экспериментов на базе высеогисакной модели.

На основе численного моделирования процессов получены известные экспериментальные факты; а именно:существование гидродинамических структур вод - в Охотском море течения Соя.Северо-Курильское; в океане - Юкно-Курильсксе, . Ойясио, Куросио, что дает основание надеяться на правильные качественные выводы о эволюции термических и динамических структур в данном районе.

Изучена закономерность антициклонической завихренности вокруг Курильских островов, что определяет разнонаправленные течения в проливах.

■ Изучены процессы теплообмена Охотского моря с Тихим океаном, которые характеризуются преобладающим притоком тихоокеанских теплых вод з Охотское море» где сливаясь о теплая течением Соя,они способствуют освобождению ото льда его южной части.

Детально рассмотрен водообмен в пролазах Екатерины,®риза, Буссоль в бкетернмйяталышх по тешьвому реишу годах и сделан вывод о перестройке водных ыасс и характере водо н теплообмена Охотского т-ръ с океанои. Так» кзучетко проливы * глубина которых не превышает 500 м характеризуются водообменеи в горизонтальной плоскости

(хлассафнкэсия Зубоза),б«10в глубокие до с >1000 м) - водообменом б

Ч! • • • ' -

BSPKtKi«b!:oS ПЛОСКОСТИ.

■>:.'■ ВшшлеЕЫ. частные ■особешоетг. Тал, й летние периоды всех дет

/ ф

выявлен глубокий субполярный циклонический круговорот б районе 41 -4ь°с.и., 150°-154°в.д., вытянутый в меридиональном направлении. Наиболее холодному 1974г. соответствует развитие мощного циклонического вихря на участке 42°-45°с.ш., 149°-152°в.д. Наиболее теплому 1977г.- существенное распространение теплых вед систему Куросио, простирающейся вглубь региона вплоть до 43°с.и.

В заключении суммируются основные результаты работы.

Основные результаты.

1. Впервые реализована методика статистического анализа пространственно-временной изменчивости поля поверхностной температуры методом эллиптической анизотролет для северо-западной части Тихого океана на баз--- архива декадных данных за период 1960,1954-1935 гг.

2. На основе разработанной методики выполнен комплексный анализ поля поверхностной температуры северо-западной Пацифики за период 1960,1964-1985 гг.

уточнены сезонные границы изуонных лет по характеру внутри-годовой эволюции температурных аномалий, >

- выявлена квазистационарная зона максимально прогретых вод, располагающаяся в полосе 36°-46°с.ш. к востоку от меридиана 140°,

- накэчено 5 квезистационарных термических структур.различного порядка по пространственно-временному распределения тепловых экстремумов,

- определены основные иезгодовне а сезонные закономерности гзолецзи пространственно-временных характернотик те?л:ерагурного золя. Б частности установлено,что б нвгегодовей овалкииа общей площади аномально теплых вод происходи? ее существенное сокрйаензе к началу лета и интенсивное последуете? яаргеигание до своего

максимума.

3. На основе метода эллиптической анизотропии Еыполнен расчет и г.нализ численных характеристик анизотропии.

- выявлена зависимость параметров анизотропии верхнего слоя от сезонов года: летом анизотропия максимальна, зимой - минимальна,

-'намечены межгодовке длиннопериодные вариации параметров анизотропии поверхностной температуры. Для зимних периодов выделены 7-8-летние циклы, для летних - Ю-11-летние циклы.

4. Выполнен расчет времени существования и скорости релаксации температурных несднородноетей б указанном регионе. В -большинстве случаев время существования не превышает 20 суток при среднем значении для исследованных,лет- 19.1 суток.Скорость распада неоднород-яоатей изменяется а значительных пределах:от 2.2 до 35 км/сутки.

5. На базе квезистацаонарной бароклиннсй модели изучены процессы теплообмена Охотского моря с Тихим океаном в пределах Юкно-Куралького. района, который характеризуется преобладающим притоком тихоокеанских теплых вод в Охотское море.

6. Рассмотрен Еодообмен с проливах Екатерины,, Фриза, Буссоль и одчлеи 323СД о Вйрестройка водных маос и характере водо- в теплообмена Охотского моря о Тихим 'океаном. Так .проливы, глубина которых не превышает 500 и характеризуются водообменом в горизонтальной плос-коога,более глубока® ( >1000 м ) - водообменом в Бортик а льнсй елоскоотн.

По томе дасоортсциа садйеткозаны следутоиэ работа: ; 1. Влае-эза Г.А. Статистическая структура золя неодаородаостей поввдасввйвоа температура, в, • северо-западной часта Тихого скэоза. // Гезаок дойя.' 3 съезда советских окоазологсв.Секция физика к аиг шй.Анааао. • ЙВ£мы,вэаякоя§йс5вао океаны и аадЬсферн.асса.схешало-

гия. Л. гГидрометесиздат, 1987,С.29.

2. Власова Г.А. О методике статистической оценки поля неоднородности псверхкостностной температуры северо-западной честя Тихого океана. //Тезисы докл.4 Всесоюзная н/т конференция, Севастополь, 1999.С.23. '

3. Власова Г.А. О некоторых особенностях сезонной изменчивости поверхностней температуры северо-западной части Тихого океана. // Тихоскеэн.океанолог.ин-т ДВО АН СССР. Владивосток.1990,14 е., "О ил.БиГлпогр.:38 назв. Рус.-Деп. в ВИНИТИ.1.11.90 N 5602-390.

i. Власова Г.А., Маточюша Е.Н. О возможности использования взаимно-корреляционных функций для поверхностной температуры северо-западной части Тихого океана.//Тихоокеая.океанолог.ил-т ДВО РАН. Владивосток, 1992-, ¡8 е., 13 ил. Библиогр.:6 назв.Рус.-Деп. в ВИНИТИ. 17.03.92 M 9V-B92. 1

5. Власова Г.А. Об одном методе оценки пространственно-временной изменчивости гидрофизических полей океана. //Тихоокеан.океанолог. ин-т ДВО РАН. Владивосток,1992,24 с.,6 ил.Библиогр.:9 назв. Рус.-Деп.в ВИНИТИ 31.08.92 N 2699-В9?>

7. Vasiliev A.S., Vlasova G.A. Dynamic struoture of watera in the South Kuril Region.//Paoifio Ooeanological Institute, Par-Eastern Branch, Russian АоаФещу of Scienoes.2 Soviet-China Symposium, Dalian,1992,P.29.

8. Vasiliev A.S., Vlasora G.A. Diagnostic nathod of calculating the currents the South-Kuril Straits. //S-th Intern.Syrop.cf Ckhotek Sea & Sea Ioe,1993,Konbotsu,Hokkaido,Japan,Afc3traote,?.526-527.

Власова Галинз Александровна

СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИЗМЕНЧИВОСТИ ТЕРНИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ СТРУКТУР СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ТИХОГО ОКЕАНА -V,

Автореферат Подписано к печати Ю. 94 г. Печать офсетная, усл. п. л. Заказ ?.53 Бесплатно

Форнат бохвч/1б Тираж 60 зкэ. .

Отпечатано в ОНТИ Тихоокеанского океанологического института ЛЕЮ РАН. 6«004| Владивосток. УЛ. Балтийская, 43 :