Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Исследование изменчивости и прогноз характеристик дрейфующего льда в Белом море

ВАК РФ 25.00.30, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Исследование изменчивости и прогноз характеристик дрейфующего льда в Белом море"

На правах рукописи

Думанская Ирина Олеговна

ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЧИВОСТИ И ПРОГНОЗ ХАРАКТЕРИСТИК ДРЕЙФУЮЩЕГО ЛЬДА В БЕЛОМ МОРЕ

Специальность 25.00.30 -метеорология, климатология, агрометеорология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

1 2 ИЮЛ 2007

Москва- 2007

003064234

Работа выполнена в Государственном Учреждении «Гидрометеорологический научно-исследовательский центр Российской Федерации»

Научные руководители

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

кандидат географических наук 3 К Абузяров

доктор географических наук, профессор 3 М Гудкович

доктор географических наук, профессор А Н Косарев

кандидат географических наук Г К Веселова

Российский государственный гидрометеорологический университет (РГГМУ)

Защита состоится 30 мая 2007 г в 14 часов на заседании диссертационного Совета Д 327 003 01 Гидрометеорологического научно-исследовательского центра Российской Федерации по адресу 123242, Москва Большой Предтеченский пер , 11-13, Гидрометеорологический научно-исследовательский центр Российской Федерации

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Гидрометеорологического научно-исследовательского центра Российской Федерации

Автореферат разослан 27 апреля 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета доктор географических наук

Е С Нестеров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Ледовый покров Белого моря является одной из наиболее важных характеристик состояния поверхности моря Его исследование представляет не только научный, но и большой практический интерес для мореплавания В связи с интенсивным развитием районов Крайнего Севера в Белом море регулярно проводятся морские операции, поддерживается круглогодичный режим навигации

Влияние льда на плаванье судов в Белом море намного превышает суммарный эффект воздействия всех остальных природных явлений Дрейфующий лед оказывает значительное сопротивление движению судов, однако в связи с высокой пространственной неоднородностью и большой временной изменчивостью его распределения, это сопротивление можно существенно уменьшить за счет плавания по наилегчайшим маршрутам

Недооценка ледовых условий при осуществлении мореплавания в ледовый период может иметь серьезные последствия, связанные с экономическими потерями при вынужденных простоях караванов и механическими повреждениями судов Особенно опасно плавание во льдах большегрузных танкеров, круглый год транспортирующих нефть Тимано-Печорского месторождения по беломорским трассам

Несмотря на большое количество работ по различным ледовым проблемам Белого моря, некоторые вопросы его ледового режима остаются недостаточно изученными Среди них - исследование межгодовой и внутрисезонной изменчивости площадных ледовых характеристик дрейфующего ледяного покрова, взаимосвязи метеорологических процессов с ледовым режимом, особенностей перераспределения характеристик дрейфующего льда в Белом море

В архивах Гидрометцентра России и Северного УГМС хранятся данные ледовых авиационных разведок по Белому морю более чем за 50-летний период наблюдений, однако эта информация используется исследователями достаточно редко в силу большой трудоемкости площадной оцифровки ледовых характеристик С начала 90-х гг XX века систематические авиаразведки полностью прекращены. Тем не менее, их данные, являясь единственным видом площадной информации о дрейфующих льдах в 50-80-х гг XX века, по достоверности, системности и подробности не уступают современной спутниковой информации среднего разрешения В настоящее время, когда в обращении у специалистов имеются мощные и доступные вычислительные средства, необходимо осуществить обработку карт ледовых авиаразведок с целью создания банков данных и получения качественного климатического материала

Современная технология обслуживания мореплавания в ледовый период основана на реализации комплексного подхода, включающего

использование климатических представлений, анализе спутниковой информации и данных гидрометеорологических станций, а также интерпретации результатов модельных расчетов и прогнозов Учет фактических и прогнозируемых ледовых условий существенно уменьшает риск плавания во льдах и оптимизирует использование ледоколов

Разработка метода расчета и прогноза перераспределения льда в Белом море должна способствовать созданию возможности для более полного удовлетворения потребностей судоводителей в специализированной ледовой информации Актуальной также остается проблема дешифрирования спутниковых данных Расчет с помощью модели сплоченности и толщины льда по фактическим значениям метеоэлементов важен для верной оценки ледовой обстановки, наблюдаемой с ИСЗ

Цель исследования - изучение изменчивости ледовых характеристик дрейфующего льда Белого моря и создание метода расчета и прогноза перераспределения дрейфующего льда на основе математического моделирования ледовых процессов Для достижения этой цели решались следующие основные задачи

■ Анализ связи характеристик макромасштабной атмосферной циркуляции и ледового режима Белого моря

■ Построение комплекта климатических ледовых карт.

■ Уточнение рекомендаций для плавания судов в ледовый период

■ Разработка метода расчета и прогноза перераспределения льда в Белом море на основе адаптации гидродинамической модели Ю П Доронина для Карского моря к акватории Белого моря и использования эмпирико-статистических зависимостей

Научная новизна. Все результаты диссертации получены впервые, а именно

1 Выполнено комплексное исследование ледового режима Белого моря, включающее детальный анализ пространственной и временной изменчивости элементов дрейфующего ледяного покрова.

2 Подробно проанализирована изменчивость атмосферных процессов, выявлены закономерности, характеризующие связь ледового режима Белого моря с атмосферными процессами

3 Проведена классификация зим по степени суровости за период с 1885 по 2006 гг, построены карты полей среднемесячного приземного давления для мягкой, умеренной и суровой зим, выявлены связи между макроциркуляционными атмосферными процессами и повторяемостью суровых зим в беломорском регионе

4 Построены карты вероятности встречи судами льда различной сплоченности и толщины, на основе которых уточнены генеральные маршруты плавания судов во льдах Белого моря

5 Построены средние многолетние карты ледовой обстановки в Белом море для каждого месяца ледового сезона

6 Разработан метод оперативного численного расчета и прогноза характеристик дрейфующего льда в узлах регулярной сетки для полного ледового цикла (ледообразование в осенне-зимний период, перераспределение льда зимой, разрушение ледового покрова в весенний период)

7 Предложенный метод прошел оперативные испытания на базе Отдела морских гидрологических прогнозов Гидрометцентра России.

8 Выполнены авторские испытания метода расчета и прогноза (на 7 суток) перераспределения льда в Белом море по результатам которых сделаны оценки его обеспеченности и эффективности на основе сравнения результатов счета с данными средних многолетних карт, ледовых авиаразведок и результатов дешифрирования ледовой обстановки по снимкам ИСЗ

9 На основе обработки исходных данных и модельных расчетов получены новые сведения о пространственно-временной изменчивости характеристик ледового режима Белого моря

Положения, выносимые на защиту.

1 Создание комплекта климатических ледовых карт Белого моря на основе статистической обработки натурных данных и модельных расчетов

2 Выявление зависимости между макроциркуляционными процессами, выраженными Е, С-формами атмосферной циркуляции и ледовитостью Белого моря, а также повторяемостью суровых зим

3 Метод расчета и семисуточного прогноза распределения характеристик дрейфующего льда Белого моря

Методика исследования и использованные материалы В

качестве инструмента исследования ледового режима Белого моря использовались

1 Приемы статистического анализа массивов данных, полученных в результате обработки карт ледовых авиационных разведок (рис 1) При работе с картами ледовых разведок использовался метод обработки информации в узлах стандартной сетки с шагом 10 миль, а также снимались данные о протяженности ледовых зон от фиксированных точек береговой черты (рис 2)

2 Метод расчета перераспределения льда в Белом море (реализован на языке ФОРТРАН). Метод базируется на адаптированной к условиям Белого моря двумерной гидродинамической модели Ю П Доронина и использовании эмпирико-статистических зависимостей

Рис 1 Стандартная схема ледовых разведок

Рис 2 Схема точек и направлений створов при измерении протяженности ледовых зон

Исходными данными для работы послужили материалы архивов Северного УГМС, ГУ «Гидрометцентр России», НИЦ «Планета», ААНИИ

■ данные ледовых авиаразведок за 1951-1994 гг,

• снимки ИСЗ за 1985-2006 гг,

■ гидрометеорологические наблюдения на станциях Белого моря за 1951-2006 гг,

■ данные наблюдений температуры воздуха на ГМС Архангельск за 1885-2006 гг,

• данные о повторяемости Е,\У,С-форм атмосферной макроциркуляции за 1900-2002 гг

Практическая значимость. Практическая значимость диссертационной работы обусловлена ее прикладной ориентацией на осуществление гидрометобеспечения судоходства в Белом море в ледовый период Результаты комплексного исследования климатической изменчивости характеристик дрейфующего льда Белого моря совместно с результатами модельных расчетов перераспределения дрейфующего льда позволяют более полно оценить роль морского льда в формировании условий мореплавания в период зимней навигации

Данные модельных расчетов могут использоваться для оценки изменений в распределении льда за период 7 и более суток при длительном закрытии района моря сплошной облачностью

Локальная численная модель может быть использована в качестве инструмента для исследований при решении климатических задач, а также для расчета и прогноза ледовых характеристик по фактическим и прогностическим метеорологическим данным

Практическим результатом данной работы является также создание комплекта климатических ледовых карт Белого моря (более 50 карт),

которые могут быть использованы судоводителями для решения разнообразных навигационных задач, в том числе

■ планирования морских операций в ледовый период,

• определения сроков начала и конца навигации Специалисты подразделений Росгидромета могут использовать

данные климатические карты при

• прокладке курсов плавания судов во льдах Белого моря,

• проведении исследований, написании справок, экспертиз и т д,

■ интерпретации ледовых характеристик в процессе дешифрирования снимков ИСЗ

Апробация.

Результаты исследований докладывались и обсуждались

- на научно-практической конференции, посвященной 170-летию Росгидромета (Москва, 2004 г),

- на общеинститутских семинарах Гидрометцентра России по морским гидрологическим прогнозам (Москва, 2005,2007 гг),

- на научно - практической конференции на Форуме «Великие реки» (Нижний Новгород, 2004 г),

- на научно-практической конференции «Международная морская школа геологии», ИОРАН (Москва, 2005 г),

- на семинаре «Система Белого моря», ИОРАН (Москва, 2007 г),

- на общеинститутском семинаре ГОИНа (Москва, 2007 г),

- на заседании секции Полярных стран Русского географического общества (Москва, 2007 г)

По теме диссертации опубликовано 7 работ

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы, включающего 127 наименований и Приложения Объем диссертации составляет 208 страниц, в том числе 80 таблиц и 104 рисунка Общий объем приложения - 133 страницы, в том числе 105 рисунков, 36 таблиц Приложение, в частности, включает

- карты вероятности встречи льда различной сплоченности, толщины и раздробленности,

- карты уточненных курсов ледового плавания в порты Белого моря,

- средние многолетние карты ледовой обстановки в Белом море,

- карты типовой ледовой обстановки в море в зимы разной суровости,

- карты полей давления для зим различной суровости,

- дешифрированные снимки ИСЗ и комментарии к ним, распечатки результатов расчетов и прогнозов.

Автор выражает искреннюю благодарность сотрудникам отдела морских гидрологических прогнозов Гидрометцентра России, Северного УГМС, НИЦ «Планета», ААНИИ за предоставленные архивные данные, а также за существенные советы

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, излагаются ее цели и задачи, научная новизна, практическая ценность, описываются использованные материалы, структура работы

В первой главе изложена обобщенная информация о характеристиках гидрометеорологического и ледового режима Белого моря, полученная на основе анализа большого справочного материала, описано влияние льда на судоходство в этом регионе, проанализированы трудности, возникавшие у судоводителей во время зимних навигаций 2000-2005 гг

Во второй главе представлены результаты исследований межгодовой и внутрисезонной изменчивости положения кромки дрейфующего льда и ледовитости Белого моря, а также дана оценка влияния макроциркуляционных атмосферных процессов на деловитость и степень суровости зим в Белом море

Результаты обработки массива протяженности ледовых зон представлены в виде карт среднего, максимального и минимального положения кромки дрейфующего льда для декабря-июня, которые демонстрируют большую изменчивость положения кромки

Так, в январе в отдельные годы море может быть полностью покрыто дрейфующим льдом, тогда как в годы минимальной интенсивности развития ледяного покрова дрейфующий лед наблюдается лишь на акватории заливов, что соответствует среднемноголетнему положению кромки льда в декабре и максимальному развитию льда в ноябре. Таким образом, ситуация, когда лед покрывает акватории заливов, а центральная часть Бассейна и Воронки свободны ото льда, может наблюдаться в зависимости от степени активности выхолаживания поверхности моря в период с середины ноября до середины января

В феврале-марте лед в море достигает своего максимального развития В отдельные суровые годы все море покрыто льдом - кромка уходит за пределы Белого моря Межгодовая изменчивость положения кромки льда наименьшая по сравнению с другими месяцами ледового сезона

В конце мая море, как правило, полностью освобождается ото льда Однако в отдельные годы в Бассейне и в Воронке лед может сохраняться до середины июня

На рис 3 - районирование Белого моря

Многолетний ход ледовитости моря, определенной по картам авиаразведок за 1951-1994 гг представлен на рис 4

Баренцево море

Рис 4 Межгодовая изменчивость деловитости Белого моря

Для анализа связи параметров ледового режима Белого моря с макроииркуляционными атмосферными процессами, оцениваемыми годовой повторяемостью Е,\У и С - форм циркуляции по классификации Г Я Вангенгейма и А А Гирса, были определены формы циркуляции, оказывающие наибольшее влияние на ледовые явления.

Было выявлено, что при Е-форме циркуляции над Белым морем наблюдается высотный гребень (заток теплого воздуха из умеренных широт), а при С - форме - ложбина (заток холодного арктического воздуха) Главной особенностью зональной (западной) циркуляции (\У) являются наблюдающиеся в толще тропосферы волны малой амплитуды, которые смещаются с запада на восток При ЭД'-форме циркуляции частота прохождения циклонов над Белым морем увеличивается втрое по сравнению с меридиональными формами

В связи с вышеизложенным было сделано предположение о том, что в Белом море для макроциркуляционных С-эпох должна быть характерна высокая повторяемость суровых зим и больших значений деловитости, а для периодов с большой повторяемостью процессов \¥-формы циркуляции - мягкие зимы и низкие значения ледовитости

На рис 5 приведен график межгодовой изменчивости повторяемости \У-формы циркуляции в XX веке В табл 1 - средние значения ледовитости и повторяемости ДУ-формы циркуляции для выявленных за 44-летний период макроциркуляционных эпох

Анализ рис 4,5 и табл 1 позволяет сделать следующие выводы:

1 В стадию Е-эпохи с 1966-81 гг, когда повторяемость и'-формы циркуляции была наименьшей за весь 100-летний период наблюдений, отмечены наибольшие значения ледовитости в момент максимального развития ледяного покрова на этот период приходятся 4 ледовых сезона с аномально высокой деловитостью (1965-66, 1968-69,1973-74,1978-79)

2 В \V-3noxy, наступившую с 1991 г, когда повторяемость АУ-формы циркуляции резко возросла, отмечены зимы с аномально низкими значениями ледовитости (1983-84,1988-89,1991-1992)

Таблица 1

Средняя деловитость Белого моря в период максимального развития ледяного покрова (февраль-март)

Эпоха, стадия эпохи Период Средняя повторяемость (число дней) XV- формы за год Средняя ледовитость в<%)

Е+С 1951-65гг. 101,7 90,5

Е 1966-81 гг 71,0 91,2

Е (с \№-влиянием) 1982-90 гг 106,8 87,9

XV 1991-94 гг 125,5 86,4

-поэторяэмиль фОрАЫ № -полюмиагъныйтрещ

Рис.5- График межгодовой изменчивости повторяемости \У-формы макроциркуляции и средняя .гедовитость для эпохи (стадии) в %

Из рис 5 следует, что в настоящее время повторяемость \\'-процессов очень высока, в силу чего отмечается большая повторяемость мягких зим и легких ледовых условий в Белом море

Для выявления связи между суммами градусо-дней мороза Г1-Та, накопленными за ледовый сезон, и макроциркуляционными процессами бала осуществлена классификация зим по степени суровости При определении критериев использовались данные о суммах градусо-дней мороза для 11 станций Белого моря за 1938-1973 гг К умеренным зимам были отнесены такие зимы, для которых сумма градусо-дней мороза попадала в интервал «среднее ± 20% амплитуды» Критерии суровости зим для Белого моря (и-Та)иоре приведены в табл 2

Таблица 2

Критерии суровости зим

Суровость зимы (^-Та)море (°С)

Интервал Среднее

Мягкая зима 801-1052 926

Умеренная зима 1053-1578 1316

Суровая зима 1579-2114 1846

Была выполнена оценка возможности определения суровости зимы для Белого моря путем использования данных одной станции - ГМС Архангельск, имеющей более чем 120-летний ряд наблюдений Полученное уравнение регрессии между суммой градусо-дней мороза в Архангельске и суммой градусо-дней мороза в Белом море имеет вид

(□-Та) море= 0,907 С]-Та)Арх, (1) где (□-Та)море - сумма градусо-дней мороза для всего моря (°С),

(□-Т.)Ар„ - сумма градусо-дней мороза для ГМС Архангельск (°С) Коэффициент корреляции в данном случае равен 0,97 С помощью уравнения (1) были получены суммы градусо-дней мороза по Белому морю за 120-летний период, что позволило реконструировать картину межгодовой изменчивости суровости зим и определить повторяемость суровых зим на Белом море для различных макроциркуляционных эпох (табл 2)

Анализ табл 3 показывает, что максимальная повторяемость суровых зим зафиксирована на Белом море для меридиональной С-эпохи (1940-48 гг ) - 33% и для 80-90-х годов XIX века, также пришедшихся на С-эпоху - 44%

Для \\'-эпохи (1903-1928 гг) - повторяемость суровых зим оказалась равной 4%

Таблица 3

Повторяемость суровых зим (Рсур) на Белом море для различных макроциркуляционных эпох

Годы (период) Число лет Эпоха Число суровых зим Рсур (%)

1885-1902 18 С 8 44%

1903-1928 26 V/ 1 4%

1929-1939 11 Е+У/ 1 9%

1940-1948 9 С 3 33%

1949-1965 17 Е+С 1 6%

1966-1990 25 Е 5 20%

1991-2002 12 1 8%

В рамках данного исследования была проверена теснота связи между суммами градусо-дней мороза по данным ГМС Архангельск и значениями деловитости Выявлено, что для аномальных зим (суровых и мягких) связь достаточно тесная - коэффициент корреляции равен 0,9 Это позволило реконструировать значения максимальной ледовитости моря в мягкие и суровые зимы в конце XIX - первой половине XX века по уравнению регрессии

Б =0,01(И-Та)море +76 , где Б- деловитость (%), ( >Та)море- сумма градусо-дней мороза (°С)

Для 19 суровых зим, пришедшихся на 120-летний период, расчетные значения ледовитости моря в момент максимального развития ледяного покрова составили 91-96%, для 20 мягких зим - 82-85%

Особенности внутрисезонной изменчивости характеристик дрейфующего ледяного покрова можно проследить по построенным 4 видам карт вероятности встречи судами льда различной сплоченности, толщины и раздробленности для шести ледовых месяцев (декабрь-май)

1 карты вероятности встречи льда сплоченностью 7-10 баллов и толщиной более 30 см, показывающие частоту присутствия в различных районах моря самого труднопроходимого для Белого моря льда - тонкого однолетнего (30-70 см), сплоченного и очень сплоченного (7-10 баллов),

2 карты вероятности встречи льда сплоченностью 10 баллов, показывающие частоту присутствия в данном районе моря зон очень сплоченного льда, для которых характерен процесс торошения и возникновение сжатий,

3 карты вероятности встречи больших полей льда,

4 карты вероятности встречи чистой воды, показывающие частоту наличия в данном районе наиболее благоприятного режима мореплавания

Для построения этих карт с бланков ледовых авиаразведок, максимально приближенных по датам к середине соответствующего

месяца, снималась информация о ледовых характеристиках в квадратах сетки с шагом 10 миль. Вероятность всгрсчи льдов {В¡) рассчитывалась по формуле:

Вк- — ' 100% (2)

Пк

где М - число встреч со льдом с заданными свойствами, Пк~ количество наблюдений в А-м квадрате.

В данной главе приведено описание ледовых условий для различных месяцев ледового сезона, сделанное на основе анализа комплекта карт. Так, для ледовых плаваний в феврале важно учитывать, тот факт, что 9-10 балльный лед с вероятностью более 75 % наблюдается в северо-восточной части Онежского залива, в центральной и восточной частях Бассейна моря, в Горле а также на северо-востоке Мезенского залива и Воронки моря (рис.6). Такое распределение льда поддерживают преобладающие в зимний период над Белым морем южные и юго-восточные ветры. Именно в феврале происходит основной прирост мощности льда. В это время почти вся акватория моря занята дрейфующим льдом.

Из анализа карты вероятности встречи льда сплоченностью 7-10 баллов и толщиной более 30 см следует, что С большой вероятностью (5075%) тяжелый лед может наблюдаться на северо-востоке Мезенского залива, с вероятностью 25-50%- а Онежском и Кандалакшском заливах, на севере Бассейна и Горла, в восточных частях Мезенского залива и Воронки моря (рис.7).

Рис.6. Вероятность встречи льда сплоченностью 9-10 баллов в феврале

Рис.7. Вероятность встречи льда сплоченностью 7-10 баллов и толщиной более 30 см в феврале

Зоны, соответствующие наименьшей вероятности (0-20%) встречи больших полей - это Онежский залив, северная часть Горла, южная часть Воронки и восток Мезенского залива (рнс.8). Практически эти зоны

совпадают с районами максимальной приливной активности моря. Действительно: наибольшие величины прилива наблюдаются в Мезенском заливе, в Горле он уменьшается, в Бассейне - минимален, а о Онежском заливе приливные колебания уровня вновь возрастают. Для перечисленных зон характерны процессы наслоения и торошения льда, а также сжатий, что приводит к затруднению прохождения этих районов судами во время ледовых плаваний. Вероятность существования в феврале зон чистой воды минимальна (рис.9). Образующиеся заприпайные полыньи и разводья быстро покрываются молодым льдом.

На примере двух зимних месяцев, являющихся для Белого моря наиболее сложными для ледовых плаваний (февраль и март), продемонстрирован принцип прокладки оптимальных курсов с использованием карт вероятности встречи льда различного возраста, сплоченности, степени раздробленности, который заключается в следующем: вероятностные карты последовательно совмещаются между собой и анализируются на предмет наиболее благоприятных условий плавания в различных районах Белого моря. При этом ограничивающим фактором для движения виртуального судна является лимит глубины, и, при прочих равных условиях, предпочтение отдается кратчайшему маршруту.

Полный комплект вероятностных карт и схем уточненных маршрутов для всех месяцев ледового сезона приведен в Приложении.

Рис,8, Вероятность встречи обширных Рис.9. Вероятность встречи чистой

Результаты работы показали, что традиционные рекомендованные курсы не отличаются кардинально от маршрутов, проложенных с помощью карт вероятности встречи льда с различными ледовыми характеристиками. Первые были получены на основе качественного

И больших полей в феврале

воды в феврале

анализа (практического опыта), а вторые - на основе количественного анализа (вероятностных характеристик) Вероятностные курсы, таким образом, позволяют предложить рекомендации по корректировке традиционных маршрутов

Например, для февраля могут быть предложены следующие рекомендации в Горле моря не приближаться к Терскому берегу, в Двинском заливе двигаться ближе к Зимнему берегу, в Бассейне при плавании в Онежский залив держаться мористее традиционного маршрута, направляясь из Бассейна в порты Онега и Беломорск, использовать Западную Соловецкую салму (рис 10).

Кроме прокладки рекомендованных маршрутов, на основе анализа вероятностных карт были построены средние многолетние карты распределения льда в Белом море За среднее положение границы той или иной зоны принималось положение изолинии 50%-ной вероятности встречи льда с соответствующими характеристиками (рис 11)

Построение и оцифровка среднемноголетних карт были выполнены для всех месяцев ледового сезона Полученные климатические данные были использованы далее в работе для оценки результатов расчетов по численной модели перераспределения сплоченности льда в Белом море путем сопоставления обеспеченности расчетного метода и оправдываемое™ климатического прогноза.

Рис 10 Традиционные генеральные курсы и вероятностные рекомендации для мореплавания в феврале

— Е2 ртптУ

ттгсг> / ооЗл /лО

|\ Л. £ Щ 1

<2$ Щ 0 о /м\ Г 1 щ ^•^оу { ХЕ^л Ч? »1 ч <0

а)

—у у — Е— Л

оУ 1-* 1 ) ьЛ/ -

/Ч|Г\Л /в

/Си ьоуУ —) ТГПи^ и£> * Ы 1

0 1 е

б)

Рис 11 Средние многолетние карты ледовой обстановки в Белом море для февраля (а) и марта (б) Обозначения ледовых характеристик соответствуют «Номенклатуре морских льдов»

В третьей главе дан обзор существующих методов физико-статистического и гидродинамического моделирования перераспределения характеристик дрейфующего льда, а также обоснована возможность совместного использования этих подходов для расчета перераспределения сплоченности и толщины льда в Белом море. Схема расчета ледовой обстановки и оценки эффективности метода включает 6 основных блоков, обеспечивающих последовательное выполнение процедур (рис 12).

В блоке подготовки информации осуществляется усвоение исходных данных, - расчет средней температуры воздуха и эффективного излучения,

формирование массивов сплоченности и средневзвешенной толщины льда по данным ледовых авиаразведок на начало и конец расчета

При этом средневзвешенная толщина льда (Нср) определяется по формуле (3)

lHySk

Hcp=±ZST- (3) к

где Нк и Sk- частные значения толщины и сплоченности льда различного возраста (ниласа, серого, серо-белого, тонкого однолетнего)

Рис 12. Принципиальная схема программы

В динамическом блоке рассчитываются составляющие скоростей ветрового дрейфа, перераспределение сплоченности и средней взвешенной толщины дрейфующего льда под действием ветра численным способом с шагом по времени I сутки с использованием модели Ю П Доронина (Гудкович 3 М , Доронин Ю П «Дрейф морских льдов», 2001 г)

Решение системы уравнений движения дрейфующего льда реализуется при следующих параметрах.

широта □ =650,плотность льда □л-0,9 г/см3, плотность воздуха йа= 1,3 10 ' г/см3 ; плотность воды = 1,0 г/ см постоянный эффективный коэффициент Кс- 6,5 106 м2/с, коэффициенты молекулярной вязкости в воздухе и воде К1аП =1,32 10 ~5 м2/с и К„3 =10 м2/с, коэффициент турбулентного обмена в воде К„ - 0,02 м2/с, толщины приземного слоя воздуха и слоя трения в воде /)„= 50 м и К - 0,5 м, параметр шероховатости верхней поверхности льдины То=0,0005 м, параметр Кориолиса е = 0,00013

Составляющие скорости геострофического ветра при решении системы находятся из формул

где 11т и иах— составляющие скорости геострофического ветра

Коэффициент турбулентности на верхней границе приземного слоя К23 определяется из формулы

где :0 - параметр шероховатости верхней поверхностей льдины, к - постоянная Кармана, равная 0,4, 1Уа=0,8 1}а - скорость ветра на уровне Иа

Система уравнений движения определяет изменение скорости дрейфа и сплоченности льда в пространстве и содержит 3 переменных -составляющие скорости дрейфа цм, и сплоченность N Для замыкания системы используется уравнение неразрывности сплоченности

Сначала вычисляются составляющие скорости дрейфа V,« с учетом начального поля сплоченности Расчет конечных полей сплоченности и средневзвешенной толщины льда сводится к решению уравнения неразрывности Его конечно-разностный аналог создан для шага сетки Дх=10 миль и шага по времени Д1 = 1 сутки

(4)

(5)

(6)

Граничные условия для Белого моря задаются следующим образом

1 Береговая черта определяется по соответствующему присвоенному индексу для береговых точек и припая

2 Перед расчетом скоростей дрейфа, исходя из представления о дрейфе льда по изобарам, задаются следующие условия на берегу если составляющая градиента давления на ось X (параллель) или на ось У (меридиан) соответствует отжимному для данной точки дрейфу, то на берегу принимается значение сплоченности, равное 0, если нажимному - 1

3 На береговой черте принимаются значения скорости равные половине значений в соседнем узле открытой части моря

4 В узлах регулярной сетки, соответствующих положению Соловецких островов и о Моржовец, скорости дрейфа принимаются равными 0

Кроме того, для сплоченности льда предполагается, что превышение расчетной сплоченности над единицей допустимо до значений 1,03-1,08 (т е 3-8% - возможные потери на процесс торошения и прессовки льда) При достижении этого значения в динамическом блоке осуществляется уменьшение скорости дрейфа (и(у)=0 9 и(у), у(у)=0 9у (у)) и повторный расчет в цикле до приведения скорости и сплоченности в допустимое соответствие Это условие является ограничивающим при нажимном дрейфе у берега, а также может выполнять роль идентификатора зон сжатий внутри массива

В термическом блоке для весеннего периода расчет таяния льда осуществляется на основе предложенных ЮП Дорониным формул, получаемых из уравнения теплового баланса для дрейфующего льда Для определения стаивания дрейфующего льда с верхней поверхности за время Дг равное 1 суткам используется уравнение

'ЮН = 0,0139В. + 0,12(1 + 0,81г)(0,4+0,48ЩТа- 1,13(1-г)(0,4 + 0,48и„) (7)

где Л - радиационный баланс (в кал/см 2сут), г - относительная влажность воздуха (в долях единицы), Та - температура воздуха (в °С), иа - скорость геострофического ветра

В весенне-летний период кроме стаивания льда с верхней поверхности, происходит уменьшение сплоченности льда вследствие бокового таяния за счет части потока тепла Р, поглощаемого разводьями

( п Р } ЛГ = 1-(1-М,)ехр т^Т-Л' (8)

Р, Н )

Вычисление Р - потока тепла из атмосферы - производится по уравнению

Р = 0,9 + 0,51 (г-1) ехр(0,0831) + 57,6(0 03Та- 1) , (9)

где Р - поток тепла из атмосферы (в кал/см 2сут), Q+q - сумма прямой и рассеянной радиации (в кал/см2 сут), г - относительная влажность

воздуха (в долях единицы), Т„ - температура воздуха (в °С)

Ежесуточные значения радиационного баланса определяются по формуле

Л = (е + ?)(1-аи)-/, (Ю)

где а„ - альбедо поверхности моря, / - эффективное излучение

При этом используются климатические значения суммарной радиации (для <р=65°с ш ) при безоблачном небе (О+фо Для определения (<2+д) в модели используется формула Савинова-Онгстрема

е+*=<0+?)оР-(1-*)«ь (¡о

где к — среднеширотный коэффициент (для ф^бЗ'-бТ'с ш к =0,5), п -облачность в долях единицы (для Белого - 0,8) Эффективное излучение вычисляется по формуле М Е Берлянда Альбедо в формуле (10) определяются для каждого узла сетки в зависимости от сезона и сплоченности льда

В термическом блоке для осенне-зимнего периода, т е периода нарастания льда модель обеспечивает расчет нарастания толщины льда в каждом узле регулярной сетки по формуле Н Н ЗубоваЯ = -25 + ^(25 + Я0)2+8 *и~Т)а, (12)

где Я-конечная толщина льда (см), Н0 — начальная толщина льда (см), П (- Т)а — сумма градусо-дней мороза за расчетный период

Коррекция средневзвешенной толщины и сплоченности льда в каждом узле сетки производится в зависимости от накопления суммы среднесуточных отрицательных температур за период I>t При условии, что £/£"< 10 суток, в конце цикла происходит увеличение средневзвешенной толщины льда в узлах сетки и увеличение сплоченности льда за счет новообразовавшегося льда Если период расчета превышает 10 суток, операция увеличения толщины льда и сплоченности в узлах повторяется по прошествии каждых 10 дней

Увеличение сплоченности в каждом узле сетки определяется по специальной таблице, составленной на основе анализа изменчивости параметров дрейфующего льда и зависит от типа зоны чистой воды, интенсивности ледообразования, принадлежности к тому или иному району Белого моря и периоду ледового сезона, а также величины среднего радиационного баланса Я за расчетный цикл

В блоке вычисления обеспеченности и эффективности осуществляется расчет оправдываемости климатического и инерционного

прогноза в каждом узле сетки, а также эффективности метода по принципу, используемому в оперативной практике ААНИИ, который состоит в следующем

В качестве критерия оправдываемое™ (обеспеченности) прогноза (расчета) принимается точность попадания расчетных данных в стандартные интервалы фактической сплоченности (1-3, 4-6, 7-8 и 9-10 баллов)

Для оценки обеспеченности (оправдываемости) метода расчета сплоченности принимаются следующие условия если фактическая и рассчитанная сплоченности в узле сетки попадают в одну градацию, то прогноз (расчет) считается оправдавшимся (обеспеченным) на 100%, если указанные величины принадлежат соседним градациям, то прогноз (расчет) считается оправдавшимся (обеспеченным) на 50%; в остальных случаях - оправдываемость прогноза (обеспеченность расчета) равна 0

Обеспеченность расчета поля сплоченности льда определяется как среднее арифметическое обеспеченностей по узлам сеточной области

При вычислении оправдываемости (обеспеченности) прогноза (расчета) средневзвешенной толщины льда за допустимое отклонение принимается значение, равное 20% амплитуды толщины

Для определения климатической обеспеченности использовались средние многолетние карты ледовой обстановки, построенные на основе статистической обработки данных ледовых авиаразведок

Для тестирования программы был выбран ледовый сезон 19701971 гг. Причиной выбора этого периода, послужил тот факт, что в этот сезон частота осуществленных авиаразведок была очень большой - 24 разведки (по 12 разведок соответственно для северного и южного районов моря) Кроме того, в целях тестирования программы, были просчитаны 6 вариантов по данным ледовых авиаразведок, осуществленных в весенние периоды 1963 и 1965 гг, а также 9 вариантов за январь-апрель 2006 г

На рис 13 приведен пример расчета ледовой ситуации на период 4345 дней

Начальная ледовая обстановка (рис 13 а) соответствует данным ледовых разведок, выполненных 6-7 декабря 1970 г, даты окончания расчета соответствуют данным ледовых авиаразведок, выполненных 19-20 января 1971 г. Модель начала работать с момента, когда море было практически свободно ото льда Конец расчета пришелся на конец второй декады января, когда дрейфующим льдом было покрыто почти все море

На рис 13 б, в - представлены схемы фактической и рассчитанной ледовой обстановки на 20 января 1971 г. Обеспеченность расчетного метода для сплоченности льда в этом случае оказалась равной 91 % при природной обеспеченности - 77% Эффективность метода, таким образом, составила 14% Показатели расчетной и природной обеспеченности для средневзвешенной толщины льда на конец расчета составили 91%

Рис 13 Пример расчета распределения дрейфующего льда в море (6 12 1970 г -20 01 2971 г)

а) - начальная ледовая ситуация,

б) - фактическая ледовая обстановка на

конец расчета,

в)- результат расчета

а)

В четвертой главе осуществлен расчет карт типовых барических ситуаций и схем ледовой обстановки для зим различной суровости с использованием разработанного расчетного метода Предварительно проанализированы типовые метеорологические условия для мягкой, умеренной и суровой зим

При расчете среднемесячных карт давления для мягкой, умеренной и суровой зим использовались массивы среднемесячных значений давления на 16 гидрометеорологических станциях Белого моря. Кроме того, в качестве исходной информации вводились среднемноголетние значения температуры воздуха для зим различной суровости

На рис 14 в качестве примера представлены расчетные ледовые карты для марта

Рис 14 Расчетная ледовая обстановка в марте

а)- мягкая зима,

б)- умеренная зима,

в)-суровая зима

В кружках - сплоченность льда в баллах, в прямоугольниках -средневзвешенная толщина льда

в)

Результаты сравнения климатических положений кромки льда и положений кромки, полученных в ходе модельных расчетов продемонстрировали хорошую согласованность Кроме того, результаты расчета были сопоставлены с фактическими ледовыми условиями для соответствующих годов-гомологов Выбор годов-гомологов производился путем выявления наибольшего соответствия средних месячных значений давления (р) и сумм градусо-дней мороза (1!-Та) типовым критериям для мягкой, умеренной и суровой зим Для мягкой зимы в наибольшей степени соответствующим типовым критериям оказался ледовый сезон 1974-75 гг, для умеренной зимы — 1981-82 гг, для суровой зимы - 196869 гг

В пятой главе проанализированы результаты авторских испытания расчетного метода на прогностических исходных данных Осуществлены расчет и прогноз ледовой обстановки в Белом море с 7-суточной заблаговременностью в период с января по апрель 2006 г В табл 4 приведены результаты оценки расчета сплоченности (Б) и толщины льда (Н) для ледового сезона 2006 г по фактическим метеорологическим параметрам Данные об эффективности прогноза на 7 суток по данным метеорологических прогнозов модели атмосферы Европейского центра среднесуточных прогнозов погоды (ЕЦСПП) приведены в табл 5

Эффективность расчета (Е) определялась как разность между средней по всем узлам сетки обеспеченностью расчета (Я) и средними по всем узлам значениями оправдываемости инерционного прогноза (I) или климатического прогноза (К)

При этом под «инерционным прогнозом» понималось сохранение неизменным наблюденное в момент начала расчета состояние дрейфующего ледяного покрова Под «климатическим прогнозом» понималось принятие в качестве информации о предполагаемой ледовой обстановке данных, соответствующих картам среднемесячной ледовой обстановки в Белом море (рис 11)

Таблица 4

Обеспеченность и эффективность (%) метода расчета сплоченности (Б) и толщины льда (Н) по фактическим метеорологическим параметрам

№ Период расчета Я I К Е=Я-1 Е=Я-К

Б Н Б Н Б Н Б Н Б Н

1 10 01-17 01 81 86 66 74 58 70 15 12 23 16

2 17 01-24 01 74 87 54 72 72 93 20 15 2 -6

3 24 01-31 01 89 94 80 88 74 84 9 6 15 10

4 14 02-21 02 94 61 94 61 88 62 0 0 6 -1

5 21 02-28 02 91 66 91 57 83 51 0 9 8 15

6 28 02-07 03 96 71 92 71 85 54 4 0 11 17

7 07 03-14 03 94 77 93 74 87 62 1 3 7 15

8 11 04-18 04 61 - 61 - 61 - 0 - 0 -

9 18 04-25 04 62 - 59 - 56 - 3 - 6 -

Средняя 82 78 77 71 74 68 6 7 9 10

Таблица 5

Оправдываемость и эффективность (%) метода расчета сплоченности (Б) и толщины льда (Н) по прогностическим метеорологическим параметрам

№ Период расчета Я I К Е=Я-1 Е=Я-К

Б Н Б Н Б Н Б Н Б Н

1. 10 01-17 01 78 85 66 74 58 70 12 11 20 15

2 17 01-24 01 77 97 54 72 72 93 23 25 5 4

3 24 01-31 01 89 86 80 88 74 84 9 -2 15 2

4 14 02-21 02 94 61 94 61 88 62 0 0 6 -1

5 21.02-28 02 90 68 91 57 83 51 -1 11 7 17

б 28 02-07 03 96 71 92 71 85 54 4 0 11 17

7 07 03-14 03 94 77 93 74 87 62 1 3 7 15

8 11 04-18 04 61 - 61 - 61 - 0 - 0 -

9 18 04-25 04 59 - 59 - 56 - 0 - 3 -

Средняя 81 78 76 71 73 68 5 7 8 10

Средняя оправдываемость прогноза для сплоченности и толщины льда составила соответственно 81 и 78% Средняя эффективность прогнозов по сравнению с обеспеченностью инерционного прогноза для сплоченности и толщины льда составляет 5% и 7% соответственно, по сравнению обеспеченностью климатического прогноза - 8% и 10% соответственно

В заключении работы приведены основные результаты диссертации

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 Проанализирована внутрисезонная и межгодовая изменчивость положения кромок дрейфующего льда и максимальной ледовитости Белого моря. Анализ связей ледовитости Белого моря с макроциркуляционными (Е, V/, С) атмосферными процессами выявил существование зависимости между повторяемостью А^-формы циркуляции и значениями ледовитости в момент максимального развития ледяного покрова

2 Определены критерии интервалов для мягкой, умеренной и суровой зим по станциям и по всему Белому морю

3 По 120-летнему ряду наблюдений на ГМС Архангельск выполнена реконструкция на конец XIX - первую половину XX вв .

- межгодовой изменчивости суровости зим, позволившей определить повторяемость суровых зим на Белом море для различных макроциркуляционных эпох,

ледовитости моря в годы с аномальными (мягкими и суровыми) ледовыми условиями

При этом установлено, что

- максимальная повторяемость суровых зим на Белом море характерна для меридиональной С-эпохи (1940-48 гг) - 33% и для 80-90-х годов XIX века, также пришедшихся на С-эпоху - 47%,

- для переходных эпох (С+У/, Е+С, Е+,М), а также для \>/-эпохи (19131928 гг) - повторяемость суровых зим низкая, порядка 4-9%

4 Создан ледовый атлас Белого моря, включающий в себя более 50 карт

карты вероятности встречи льда сплоченностью 7-10 баллов и толщиной более 30 см,

карты вероятности встречи льда сплоченностью 10 баллов, карты вероятности встречи больших и обширных полей льда, карты вероятности встречи чистой воды, ежемесячные средние многолетние карты ледовой обстановки, ежемесячные карты типовой ледовой обстановки для зим различной суровости

Карты ледового атласа имеют самостоятельную ценность для специализированного гидрометобеспечения морских операций в Белом море в ледовый период

5 Уточнены традиционные маршруты плавания судов в порты Белого моря в период зимней навигации

6 Построены ежемесячные среднемноголетние карты ледовой обстановки

7 Разработан метод расчета и прогноза перераспределения сплоченности и толщины дрейфующего льда в Белом море

8 Выполнены его испытания на фактическом и прогностическом материале Средняя обеспеченность метода за период с декабря по май 1970-1971 гг (24 эпизода) составила 81% для сплоченности и 70% для толщины льда Эффективность расчетного метода для сплоченности по сравнению с инерционной обеспеченностью — 10%, по сравнению с природной обеспеченностью - 6% Эффективность метода для толщины льда по сравнению с инерционной обеспеченностью - 3 %, по сравнению с природной обеспеченностью - 5% Обеспеченность метода для сплоченности по данным весенних периодов 1963 и 1965 гг составила 77% при инерционной обеспеченности 62% Эффективность метода по данным весенних периодов составила 15%

Результаты тестирования расчетного метода, таким образом, показали, что он достаточно хорошо воспроизводит эволюцию ледяного покрова, что дает основание рекомендовать его для решения прогностических и климатических задач в оперативно-производственной практике

9 Осуществлен расчет карт ледовой обстановки по климатическим массивам метеорологических элементов для мягкой, умеренной и суровой

зим Определены качественная и количественная оценка надежности расчетного метода при решении климатических задач Средняя по морю обеспеченность расчета (по сравнению с годами-гомологами) для сплоченности льда составила в январе, марте и мае - 93 %, 90 % и 81 % (соответственно), для толщины льда в январе и марте - 74% и 77% (соответственно) Такой расчет может рассматриваться в качестве основы для прогностического метода при условии предсказания суровости зимы 10 Проведено испытание метода в качестве прогностического Результаты верификации метода расчета и семисуточного прогноза перераспределения характеристик дрейфующего льда Белого моря показали его надежность для решения прогностических и климатических задач

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ

1 Думанская И О Анализ изменчивости положения кромок дрейфующего льда и максимальной деловитости Белого моря// Труды Гидрометцентра России, 2004, вып 339. - с 45-54

2 Думанская И О Динамико-статистическая модель перераспределения льда в Белом море/V Метеорология и гидрология, 2007, № 4 - с 69-79

3 Думанская И О Зависимость деловитости Белого моря от макроциркуляционных атмосферных процессов// Труды Гидрометцентра России,2004,вып 339 -с55-63

4. Думанская И О Использование вероятностных площадных характеристик дрейфующего льда для построения локальной численной модели перераспределения льда в Белом море// Метеоспектр, 2005, № 4 -с 53-63

5 Думанская И О Использование вероятностных площадных характеристик дрейфующего льда для гидрометеорологического обеспечения морских транспортных операций и построения численной модели перераспределения льда в Белом море// Труды Гидрометцентра России, 2006,вып 341 -с42-78

6 Думанская И О. Использование режимных ледовых характеристик для гидрометеорологического обеспечения транспортных операций и построения численной модели распределения льда в Белом море// Тезисы докладов XVI Международной школы морской геологии Геология морей и океанов, т 1, М, 2005 - с 63-65

7. Думанская И О Методы изучения площадных характеристик дрейфующего льда и их прикладное значение для гидрометобеспечения транспортных операций в Белом море// Метеоспектр, 2004, №1(17) -с 61-72

Отпечатано в ООО «Компания Спутник+» ПД № 1-00007 от 25 09 2000 г. Подписано в печать 27 04 07 Тираж 100 экз. Усл. пл. 1,88 Печать авторефератов (495) 730-47-74,778-45-60

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Думанская, Ирина Олеговна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1 Основные особенности гидрометеорологического и ледового режима

Белого моря.

1.1. Районирование Белого моря.

1.2. Гидрометеорологический режим Белого моря.

1.3. Ледовый режим Белого моря.

1.4. Влияние льда на судоходство в Белом море.

Глава 2 Исследование изменчивости характеристик дрейфующего льда в

Белом море.

2.1. Общие положения и использованные гидрометеорологические данные.

2.2. Результаты обработки и интерпретация исходных данных.

2.2.1. Расчет положения кромок льда, соответствующего среднемноголетнему, наибольшему и наименьшему распространению льда в различные месяцы ледового сезона.

2.2.2. Расчет максимальной ледовитости Белого моря.

2.3. Анализ связей ледовитости Белого моря и суровости зим с макроциркуляционными атмосферными процессами.

2.3.1. Связь ледовитости Белого моря с макроциркуляционными атмосферными процессами.

2.3.2. Связь суровости зим на акватории Белого моря с макроциркуляционными атмосферными процессами.

2.4. Построение и анализ карт вероятности встречи судами льда различной сплоченности, толщины и раздробленности.

2.5. Уточненные генеральные курсы плавания судов во льдах Белого моря

Глава 3 Моделирование эволюции ледяного покрова Белого моря под влиянием атмосферных факторов.

3.1 Общие положения и использованные гидрометеорологические данные.

3.2. Краткий обзор существующих методов моделирования эволюции ледяного покрова.

3.2.1. Обзор физико-статистических методов расчета характеристик дрейфующего ледяного покрова.

3.2.2. Обзор гидродинамических методов расчета дрейфа и перераспределения льда.

3.3. Метод расчета сплоченности и толщины льда в Белом.

3.3.1. Постановка задачи.

3.3.2. Блок подготовки информации.

3*3*3« Динамический блок.

3.3.4. Термодинамический блок для весеннего периода.

3i3«5« Термический блок для осеннее- зимнего периода.

3.3.6. Блок вычисления обеспеченности и эффективности расчетного метода

3.3.7. Тестирование модели.

Глава 4 Расчет карт типовых барических ситуаций и схем ледовой обстановки для зим различной суровости.

4.1. Общие положения и использованные гидрометеорологические данные.

4.2. Анализ типовых барических ситуаций для мягкой, умеренной и суровой

4.3. Построение и анализ карт ледовой обстановки для зим различной суровости.

4.4. Сопоставление результатов расчета с ледовыми условиями годовгомологов.

Глава 5 Результаты авторских испытаний модели в качестве прогностической

5.1. Общие положения и использованные гидрометеорологические данные.

5.2. Испытаеие метода на прогностических данных модели ММ5.

5.3. Прогнозы ледовой обстановки в январе 2006 г.

5.3.1. Обзор метеорологической и ледовой ситуации в декабре-январе 2006 г

5.3.2 Прогноз ледовой обстановки на 17.01. 2006 г.

S«3i3* Прогноз ледовой обстановки на 24.01.2006 г.

5.3.4. Прогноз ледовой обстановки на 31.01. 2006 г.

5.4. Прогноз ледовой обстановки в феврале 2006 г.

5.4.1. Обзор метеорологической и ледовой ситуации в феврале2006 г.

5.4.2. Прогноз ледовой обстановки на 21.02. 2006 г.

5.4.3. Прогноз ледовой обстановки на 28.02. 2006 г.

5.5. Прогнозы ледовой обстановки в марте 2006 г.

5.5.1. Обзор метеорологической и ледовой ситуации в марте 2006 г.

5.5.2. Прогноз ледовой обстановки на 07.03. 2006 г.

5.5.3. Прогноз ледовой обстановки на 14.03. 2006 г.

5.6. Прогнозы ледовой обстановки в апреле 2006 г.

5.6.1. Обзор метеорологической и ледовой ситуации в апреле 2006 г.

5.6.2. Прогноз ледовой обстановки на 18.04. 2006 г.

5.6.3. Прогноз ледовой обстановки на 25.04. 2006 г.

5.6.4. Общая оценка эффективности расчетов и прогнозов.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Исследование изменчивости и прогноз характеристик дрейфующего льда в Белом море"

Актуальность темы. Ледовый покров Белого моря является одной из наиболее важных характеристик состояния поверхности моря. Его исследование представляет не только научный, но и большой практический интерес для мореплавания. В связи с интенсивным развитием районов Крайнего Севера в Белом море регулярно проводятся морские операции, поддерживается круглогодичный режим навигации.

Влияние льда на плаванье судов в Белом море намного превышает суммарный эффект воздействия всех остальных природных явлений. Дрейфующий лед оказывает значительное сопротивление движению судов, однако в связи с высокой пространственной неоднородностью и большой временной изменчивостью его распределения, это сопротивление можно существенно уменьшить за счет плавания по наилегчайшим маршрутам.

Недооценка ледовых условий при осуществлении мореплавания в ледовый период может иметь серьезные последствия, связанные с экономическими потерями при вынужденных простоях караванов и механическими повреждениями судов. Особенно опасно плавание во льдах большегрузных танкеров, круглый год транспортирующих нефть Тимано-Печорского месторождения по беломорским трассам.

Несмотря на большое количество работ по различным ледовым проблемам Белого моря, некоторые вопросы его ледового режима остаются недостаточно изученными. Среди них - исследование межгодовой и внутрисезонной изменчивости площадных ледовых характеристик дрейфующего ледяного покрова, взаимосвязи метеорологических процессов с ледовым режимом, особенностей перераспределения характеристик дрейфующего льда в Белом море.

В архивах Гидрометцентра России и Северного УГМС хранятся данные ледовых авиационных разведок по Белому морю более чем за 50-летний период наблюдений, однако эта информация используется исследователями достаточно редко в силу большой трудоемкости площадной оцифровки ледовых характеристик. С начала 90-х гг. XX века систематические авиаразведки полностью прекращены. Тем не менее, их данные, являясь единственным видом площадной информации о дрейфующих льдах в 50-80-х гг. XX века, по достоверности, системности и подробности не уступают современной спутниковой информации среднего разрешения. В настоящее время, когда в обращении у специалистов имеются мощные и доступные вычислительные средства, необходимо осуществить обработку карт ледовых авиаразведок е целью создания банков данных и получения качественного климатического материала.

Современная технология обслуживания мореплавания в ледовый период основана на реализации комплексного подхода, включающего использование климатических представлений, анализе спутниковой информации и данных гидрометеорологических станций, а также интерпретации результатов модельных расчетов и прогнозов. Учет фактических и прогнозируемых ледовых условий существенно уменьшает риск плавания во льдах и оптимизирует использование ледоколов.

Разработка метода расчета и прогноза перераспределения льда в Белом море должна способствовать созданию возможности для более полного удовлетворения потребностей судоводителей в специализированной ледовой информации. Актуальной также остается проблема дешифрирования спутниковых данных. Расчет с помощью модели сплоченности и толщины льда по фактическим значениям метеоэлементов важен для верной оценки ледовой обстановки, наблюдаемой с ИСЗ.

Цель исследования - изучение изменчивости ледовых характеристик дрейфующего льда Белого моря и создание метода расчета и прогноза перераспределения дрейфующего льда на основе математического моделирования ледовых процессов. Для достижения этой цели решались следующие основные задачи:

Анализ связи характеристик макромасштабной атмосферной циркуляции и ледового режима Белого моря.

Построение комплекта климатических ледовых карт.

Уточнение рекомендаций для плавания судов в ледовый период.

Разработка метода расчета и прогноза перераспределения льда в Белом море на основе адаптации гидродинамической модели Ю.П. Доронина для Карского моря к акватории Белого моря и использования эмпирико-статистических зависимостей.

Научная новизна. Все результаты диссертации получены впервые, а именно:

1. Выполнено комплексное исследование ледового режима Белого моря, включающее детальный анализ пространственной и временной изменчивости элементов дрейфующего ледяного покрова.

2. Подробно проанализирована изменчивость атмосферных процессов, выявлены закономерности, характеризующие связь ледового режима Белого моря с атмосферными процессами.

3. Проведена классификация зим по степени суровости за период с 1885 по 2006 гг., построены карты полей среднемесячного приземного давления для мягкой, умеренной и суровой зим, выявлены связи между макроциркуляционными атмосферными процессами и повторяемостью суровых зим в беломорском регионе.

4. Построены карты вероятности встречи судами льда различной сплоченности и толщины, на основе которых уточнены генеральные маршруты плавания судов во льдах Белого моря.

5. Построены средние многолетние карты ледовой обстановки в Белом море для каждого месяца ледового сезона.

6. Разработан метод оперативного численного расчета и прогноза характеристик дрейфующего льда в узлах регулярной сетки для полного ледового цикла (ледообразование в осенне-зимний период, перераспределение льда зимой, разрушение ледового покрова в весенний период).

7. Предложенный метод прошел оперативные испытания на базе Отдела морских гидрологических прогнозов Гидрометцентра России.

8. Выполнены авторские испытания метода расчета и прогноза (на 7 суток) перераспределения льда в Белом море по результатам которых сделаны оценки его обеспеченности и эффективности на основе сравнения результатов счета с данными средних многолетних карт, ледовых авиаразведок и результатов дешифрирования ледовой обстановки по снимкам ИСЗ.

9. На основе обработки исходных данных и модельных расчетов получены новые сведения о пространственно-временной изменчивости характеристик ледового режима Белого моря.

Положения, выносимые на защиту:

1. Создание комплекта климатических ледовых карт Белого моря на основе статистической обработки натурных данных и модельных расчетов.

2. Выявление зависимости между макроциркуляционными процессами, выраженными Е, W, С-формами атмосферной циркуляции и ледовитостью Белого моря, а также повторяемостью суровых зим.

3. Метод расчета и семисуточного прогноза распределения характеристик дрейфующего льда Белого моря.

Исходными данными для работы послужили материалы архивов Северного УГМС, ГУ «Гидрометцентр России», Научно-исследовательского центра космической гидрометеорологии «Планета», Арктического и антарктического научно-исследовательского института: данные ледовых авиаразведок за 1951 -1994 гг., снимки ИСЗ за 1985-2006 гг., гидрометеорологические наблюдения на станциях Белого моря за 1951-2006 гг., данные наблюдений температуры воздуха на ГМС Архангельск за 1885-2006 гг., данные о повторяемости Е,\¥,С-форм атмосферной макроциркуляции за 1900-2002 гг.

Практическая значимость диссертационной работы обусловлена ее прикладной ориентацией на осуществление гидрометобеспечения судоходства в Белом море в ледовый период. Результаты комплексного исследования климатической изменчивости характеристик дрейфующего льда Белого моря совместно с результатами модельных расчетов перераспределения дрейфующего льда позволяют более полно оценить роль морского льда в формировании условий мореплавания в период зимней навигации.

Данные модельных расчетов могут использоваться для оценки изменений в распределении льда за период 7 и более суток при длительном закрытии района моря сплошной облачностью.

Локальная численная модель может быть использована в качестве инструмента для исследований при решении климатических задач, а также для расчета и прогноза ледовых характеристик по фактическим и прогностическим метеорологическим данным.

Практическим результатом данной работы является также создание комплекта климатических ледовых карт Белого моря (более 50 карт), которые могут быть использованы судоводителями для решения навигационных задач, в том числе: планирования морских операций в ледовый период, определения сроков начала и конца навигации.

Специалисты подразделений Росгидромета могут использовать данные климатические карты при: прокладке курсов плавания судов во льдах Белого моря, проведении исследований, написании справок, экспертиз и т.д., интерпретации ледовых характеристик в процессе дешифрирования снимков ИСЗ. Апробация.

Результаты исследований докладывались и обсуждались: на научно-практической конференции, посвященной 170-летию Росгидромета (Москва, 2004 г.); на общеинститутских семинарах Гидрометцентра России по морским гидрологическим прогнозам (Москва, 2005,2007 гг.); на научно - практической конференции на Форуме «Великие реки» (Нижний Новгород, 2004 г.); на научно-практической конференции «Международная морская школа геологии», ИОРАН (Москва, 2005 г); на семинаре «Система Белого моря», ИОРАН (Москва, 2007 г.); на общеинститутском семинаре ГОИНа (Москва, 2007 г.); на заседании секции Полярных стран Русского географического общества (Москва, 2007 г.).

По теме диссертации опубликовано 7 работ [44,45,46,47,48,49,50].

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы, включающего 129 наименований и Приложения. Объем диссертации составляет 208 страниц, в том числе 80 таблиц и 104 рисунка. Общий объем приложения - 133 страницы, в том числе 105 рисунков, 36 таблиц. Приложение, в частности, включает:

Заключение Диссертация по теме "Метеорология, климатология, агрометеорология", Думанская, Ирина Олеговна

Основные результаты диссертации состоят в следующем:

1. Обобщены особенности ледового режима Белого моря. При этом рассмотрены различные аспекты, касающиеся всестороннего изучения процессов эволюции дрейфующего ледяного покрова. Проведен сопоставительный анализ результатов, полученных разными исследователями.

2. Проанализирована внутрисезонная и межгодовая изменчивость положения кромок дрейфующего льда и максимальной ледовитости Белого моря. Анализ связей деловитости Белого моря с макроциркуляционными (Е, W, С) атмосферными процессами выявил существование зависимости между повторяемостью W-формы циркуляции и значениями ледовитости в момент максимального развития ледяного покрова: годы наибольшей максимальной ледовитости попадают в область наименьших за сто лет значений повторяемости W - формы циркуляции.

3. Определены критерии интервалов для мягкой, умеренной и суровой зим по станциям и по всему Белому морю. Критерии суровости зим, полученные в процессе выявления связи суровости зим с макроциркуляционными атмосферными процессами, были использованы в численной модели перераспределения льда в Белом море.

4. Выполнена оценка возможности определения суровости зимы для Белого моря путем использования данных одной станции - ГМС Архангельск.

5. По 120-летнему ряду наблюдений на ГМС Архангельск выполнена реконструкция на конец XIX - первую половину XX вв.: межгодовой изменчивости суровости зим, позволившая определить повторяемость суровых зим на Белом море для различных макроциркуляционных эпох; ледовитости моря в годы с аномальными (мягкими и суровыми) ледовыми условиями.

При этом установлено, что максимальная повторяемость суровых зим на Белом море характерна для меридиональной С-эпохи (1940-48 гг.) - 33% и для 80-90-х годов XIX века, также пришедшихся на С-эпоху - 47%; для переходных эпох (C+W, Е+С, E+W), а также для W-эпохи (1913-1928 гг.) -повторяемость суровых зим низкая, порядка 4-9%.

6. Доказано, что основы макроциркуляционного метода долгосрочного прогноза, разработанные для арктических морей, могут использоваться и для Белого моря.

7. Создан ледовый атлас Белого моря, включающий в себя более 50 карт: карты вероятности встречи льда сплоченностью 7-10 баллов и толщиной более 30 см; карты вероятности встречи льда сплоченностью 10 баллов; карты вероятности встречи больших и обширных полей льда; карты вероятности встречи чистой воды; ежемесячные средние многолетние карты ледовой обстановки; ежемесячные карты типовой ледовой обстановки для зим различной суровости. Карты ледового атласа имеют самостоятельную ценность для специализированного гидрометобеспечения морских операций в Белом море в ледовый период.

8. Уточнены традиционные маршруты плавания судов в порты Белого моря в период зимней навигации.

9. Разработан метод расчета и прогноза перераспределения сплоченности и толщины дрейфующего льда в Белом море.

10. Выполнены его испытания на фактическом и прогностическом материале. Средняя обеспеченность метода за период с декабря по май 1970-1971 гг. (24 эпизода) составила 81% для сплоченности и 70% для толщины льда. Эффективность расчетного метода для сплоченности по сравнению с инерционной обеспеченностью - 10%, по сравнению с природной обеспеченностью - 6%. Эффективность метода для толщины льда по сравнению с инерционной обеспеченностью - 3 %, по сравнению с природной обеспеченностью - 5%. Обеспеченность метода для сплоченности по данным весенних периодов 1963 и 1965 гг. составила 77% при инерционной обеспеченности 62%. Эффективность метода по данным весенних периодов составила 15%.

Результаты тестирования расчетного метода, таким образом, показали, что он достаточно хорошо воспроизводит эволюцию ледяного покрова, что дает основание рекомендовать его для решения прогностических и климатических задач в оперативно-производственной практике.

9. Осуществлен расчет карт ледовой обстановки по климатическим массивам метеорологических элементов для мягкой, умеренной и суровой зим. Определены качественная и количественная оценка надежности расчетного метода при решении климатических задач. Средняя по морю обеспеченность расчета (по сравнению с годами-гомологами) для сплоченности льда составила в январе, марте и мае - 93 %, 90 % и 81 % соответственно), для толщины льда в январе и марте - 74% и 77% (соответственно). Такой расчет может рассматриваться в качестве основы для прогностического метода при условии предсказания суровости зимы.

10. Проведено испытание метода в качестве прогностического. Средняя оправдываемость прогноза для сплоченности и толщины льда составила соответственно 81 и 78%. Средняя эффективность прогнозов по сравнению с обеспеченностью инерционного прогноза для сплоченности и толщины льда составляет 5% и 7% соответственно, по сравнению с обеспеченностью климатического прогноза - 8% и 10% соответственно. Результаты верификации метода расчета и семисуточного прогноза перераспределения характеристик дрейфующего льда Белого моря показали его надежность для решения прогностических и климатических задач.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе исследована изменчивость характеристик ледяного покрова Белого моря и разработан метод расчета и среднесрочного прогноза перераспределения ледяного покрова в море, основанный на численном моделировании и учете эмпирических представлений и зависимостей.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Думанская, Ирина Олеговна, Москва

1. Абрамов В.А., Аппель И.Л., Гудкович З.М., Стернзат С.М. Результаты исследований энергетического взаимодействия между ледяным покровом и атмосферой в Карском море//. Тр. ААНИИ. 1985. - Т. 400. - С. 173-187.

2. Абрамов В.А., Гудкович З.М. Результаты анализа материалов наблюдений за дрейфом льда в Карском море// Тр. ААНИИ. -1985. Т. 400. - С. 115-123.

3. Абузяров З.К., Кудрявая К.И., Серяков Е.И., Скриптунова Л.И. Морские прогнозы. -Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 320 с.

4. Аппель И.Л. Гудкович З.М. Численное моделирование и прогноз эволюции ледяного покрова арктических морей в период таяния. С- П.: Гидрометиздат, 1992. - 143 с.

5. Аппель И.Л., Гудкович З.М. Учет влияния тепловых процессов на изменение сплоченности ледяного покрова// Тр. ААНИИ. 1977. - Т. 346. - С.29-44.

6. Аппель И.Л., Гудкович З.М. Численная модель перераспределения ледяного покрова в летний период// Тр. ААНИИ. 1977. Т. 346. - С.4-129.

7. Аппель И.Л., Сперанский Д.А. Учет процессов переноса в моделях эволюции ледяного покрова//Тр. ААНИИ.-1990. -Т. 420. -С. 130-141

8. Арсеньева Н.Я. Расчет распределения льдов в море (на примере Белого моря)// Труды ГОИН. 1960. - Вып.55. - С.64-76.

9. Арсеньева Н.Я. Тепловой баланс Белого моря и его изменения во времени и пространстве // Тр. ГОИН. 1964. - Вып. 81. - С.62-93.

10. Атлас волнения и ветра Белого моря. Архангельск: Сев УГКС, 1965. - 58 с.

11. Атлас течений Белого моря. Л.: Управление гидрографической службы ВМФД962. -20 с.

12. Баранов Г.И., Масловский М.И. Моделирование межгодовой изменчивости состояния ледового покрова Арктического бассейна// Тр. ААНИИ. -1979. Т.357. - С. 48-56.

13. Бергман Г.Р. Атлас вскрытия и замерзания рек европейской части СССР. JI.: Управление Гидрографической службы, 1947. - 253 с.

14. Борисенков Е.П. Численные методы анализа и предвычисления гидрометеорологических полей в полярных районах// Проблемы Арктики и Антарктики. -1970. Вып. 36-37. - С. 67-85.

15. Болотинская М.Ш., Вангенгейм Т.Г, Рогозина B.C., Худякова И.Н. Результаты испытаний прогностических связей для уточнения фонового метеорологического прогноза/Яр. ААНИИ. -1990. Т. 422. - С.88-92.

16. Бородачев В.Е. Некоторые особенности распределения льдов в арктических морях летом и их влияние на скорость судов// Тр. ААНИИ. 1974. - Т. 316. - С.35-41.

17. Бровин А.И., Бузуев А.Я., Миронов Е.У. Уточнение содержания комплексных краткосрочных ледовых прогнозов и оценок их оправдываемости// Тр. ААНИИ. -1987.-Т. 402. -С.177-184.

18. Будыко М.И. Тепловой баланс земной поверхности. Л.: Гидрометеоиздат,1956. -253 с.

19. Бузуев А.Я. Некоторые статистические закономерности распределения толщины многолетнего льда// Тр. ААНИИ. 1968 .- Т. 284. - С. 76-82.

20. Бузуев А.Я. Статистическая оценка пространственного распределения основных параметров ледяного покрова// Тр. ААНИИ. -1975. Т. 326. - С. 187-192.

21. Бузуев А.Я., Дубовцев В.Ф. Статистические характеристики некоторых параметров ледяного покрова в Арктике // Тр. ААНИИ. 1971. - Т. 303. - С. 166-178.

22. Бурке А.К. Атлас карт состояния льдов, сжатий и разрежений в северной части горла Белого моря и в районе острова Моржовец- Архангельск: Изд. Северного ГМИ, 1932. -20 с.

23. Вангенгейм Г.Я. Основы макроциркуляционного метода долгосрочных метеорологических прогнозов для Арктики// Тр. ААНИИ. 1952. - Т. 34. -314 с.

24. Вангенгейм Т.Г. Прогностические связи для уточнения фонового метеорологического прогноза на декабрь-февраль// Тр. ДАНИИ. -1990. Т. 422. - С.80-87.

25. Воеводин В.А., Колесов С.А., Кулаков И.Ю., Тимохов JI.A. Методика краткосрочного численного прогноза сжатия льдов// Тр. ААНИИ. 1981. - Т. 384. - С. 23-33.

26. Волков Н.А., Гудкович З.М. Состояние и перспективы методики ледовых прогнозов для арктических морей// Океанология. 1967. - Т.7. - Вып.5. - С.792-800.

27. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Белое море. Л.:Гидрометеоиздат, 1991.-Т.2, Вып. 1.-240 с.

28. Гирдюк Г.В., Кириллова Т.В. Методика расчета составляющих радиационного баланса поверхности океана// Метеорология и гидрология. 1974. - №12. - С.63-69.

29. Гире А.А. Макроциркуляционный метод долгосрочных метеорологических прогнозов. Л.: Гидрометеоиздат,1974. - 487 с.

30. Гире А.А. Увеличение заблаговременности и детализация долгосрочных метеорологических прогнозов для Арктики// Тр. ААНИИ. 1959. - Т. 262. - С. 5-69.

31. Горбунов Ю.А., Лосев С.М. О возможности исследования сжатия льдов по материалам радиолокационных съемок// Тр. ААНИИ. 1976. - Т. 320. - С. 196-201.

32. Гудкович З.М., Доронин Ю.П. Дрейф морских льдов. С-П.: Гидрометеоиздат, 2001. -112 с.

33. Гудкович З.М., Романов М.А. Метод расчета распределения мощности льдов в арктических морях в зимний период// Тр. ААНИИ. 1959. - Т. 292. - С. 4 - 47.

34. Давыдова Л.А. О принципах составления долгосрочных прогнозов погоды малой заблаговременности для Арктики// Тр. ААНИИ. -1958.-Т.215,- 270 с.

35. Дерюгин К.К., Карелин Д.Б. Ледовые наблюдения на морях. Л.:Гидрометеоиздат, 1954,- 168 с.

36. Дерюгин К.М. Гидрологический режим Белого моря// Тр. ГТИ. 1928. - Вып. 7-8. - С. 90-181.

37. Дерюгин К.М. Фауна Белого моря и условия ее существования// Исследования морей СССР. 1928. -Вып.7-8 - 551 с.

38. Добровольский А.Д., Залогин Б.С. Моря СССР. М.: Изд. Московского у-та, 1982. -192 с.

39. Доронин Ю.П. К методике расчета сплоченности и дрейфа льда // Тр. ААНИИ. 1970. -Т. 291.-С. 5-17.

40. Доронин Ю.П. Тепловое взаимодействие атмосферы и гидросферы в Арктике. -Л.:Гидрометеоиздат, 1969. -299 с.

41. Доронин Ю.П., Жуковская И.А., Сметанникова А.В. Испытание численной модели весенне-летнего перераспределения морского льда// Тр. ААНИИ. 1971. -Т. 303. -С. 36-45.

42. Доронин Ю.П. Кубышкин Н.В. Рост и таяние морского льда. С-П.: Гидрометеоиздат, 2001.-41 с.

43. Доронин Ю.П., Сметаниикова А. В. Влияние метеорологических факторов на сроки ледообразования/Лр. ААНИИ. 1967. - Т. 257. - С. 45—56.

44. Думанская И.О. Анализ изменчивости положения кромок дрейфующего льда и максимальной ледовитости Белого моря// Тр. ГМЦ. 2004. -Вып. 339. - С.45-54.

45. Думанская И.О. Динамико-статистическая модель перераспределения льда в Белом море// Метеорология и гидрология. 2007. - № 4. - С. 69-79.

46. Думанская И.О. Зависимость ледовитости Белого моря от макроциркуляционных атмосферных процессов// Тр. ГМЦ. 2004. - Вып. 339. - С.55-63.

47. Думанская И.О. Использование вероятностных площадных характеристик дрейфующего льда для построения локальной численной модели перераспределения льда в Белом море// Метеоспектр. 2005. - № 4. - С. 53-63.

48. Думанская И.О. Методы изучения площадных характеристик дрейфующего льда и их прикладное значение для гидрометобеспечения транспортных операций в Белом море// Метеоспектр. 2004. - №1(17). - С.61-72.

49. Егоров А.Г., Спичкин В.А. Однородные ледовые районы северо-восточной части Карского моря// Тр. ААНИИ. 1990. - Т. 423. - С. 6-14.

50. Елисов В.В. Расчет теплового баланса Белого моря//Тр. ГОИН. 1985. - Вып. 174. -С.107-112.

51. Ефремов М.Р. Статистика. М.: Инфра-М, 2005. - 234 с.

52. Зубакин Г.К. О ледообмене Баренцева моря// Тр. ААНИИ. 1987. - Т. 410, - С. 113117.

53. Зубакин Г.К., Хведынич С.В. Ледообмен Белого и Баренцева морей как показатель географической общности этих объектов. Сб. Природа и хозяйство Севера. -Мурманск: Изд. ГО СССР,1982,- С. 4347.

54. Зубов Н.Н. Льды Арктики. М.:Изд. Главсевморпути, 1945. - 360 с.

55. Зуев А.Н. Численная модель для расчета скорости дрейфа и перераспределения льда в море//Тр. ААНИИ. -1983. Т. 385. - С. 19- 26.

56. Иванов В.В. Синоптико-статистический способ прогноза температуры воздуха на ноябрь-январь для Арктики и его эффективность// Тр. ААНИИ. 1990. - Т. 422. — С.93-106.

57. Каган Б.А., Рябченко В.А., Сафрай А.С. Термодинамическая модель морского льда// Докл. АН СССР. -1986. Т. 286. ~№ 4. - С. 965-968.

58. Каракаш А.И., Саускан Е.М. О ледовых прогнозах на Белом море /Яр. ЦИП. -1951. -Вып.29. -С.92-101.

59. Карелин Д.Б. Влияние солености воды и течений на рост льда// Проблемы Арктики. -1943. -№1,- С. 144-149.

60. Карелин Д.Б. Ледяной покров арктических морей // Тр. ААНИИ. 1940. - Т. 137. -106 с.

61. Каталог Индексов Атмосферной циркуляции E,W,C. -С-П.: ААНИИ, 1997. 34 с.

62. Кириллов А.А., Спичкин В.А. Беленькая С.С. Прогнозирование толщины припая на весенний период// Тр. ААНИИ. 1976. - Т. 320. - С.27-46.

63. Комплексный гидрометеорологический справочник Баренцева и Белого морей. -Л.:Гидрометиздат, 1971.- 230 с.

64. Кочетов С.В. Расчет годового цикла состояния льда в море// Тр. ААНИИ. 1973. - Т. 307.-С. 17-27.

65. Крутских Б.А. Основные закономерности изменчивости режима арктических морей в естественных гидрологических периодах. -Л. .Гидрометеоиздат, 1979.- 91 с.

66. Кудрявая К.И., Серяков Е.И., Скриптунова Л.И. Морские гидрологические прогнозы. Л.:Гидрометеоиздат, 1974.-310 с.

67. Кудрявая К.И. Оперативная проверка коэффициентов дрейфа льда в Белом море//Тр. ЛГМИ. -1962. Вып. 16. - С. 194-202.

68. Кузнецов И.М. К вопросу о разрушенности морских льдов // Тр. ААНИИ. 1981. - Т. 384. -С.123-129.

69. Кузнецов И.М. О влиянии снежного покрова на таяние припайного льда в арктических морях// Тр. ААНИИ. 1981. - Т. 384. - СЛ12-116.

70. Кузнецов И.М. О возможности краткосрочного прогнозирования толщины морского льда// Тр. ААНИИ. 1990. - Т. 423. - С. 94-97.

71. Кузнецов И.М.06 изменении количества льдов в результате таяния// Тр. ААНИИ. -1981. -Т. 384. -С. 117-122.

72. Лайхтман Д.Л. Некоторые закономерности теплового режима центральной Арктики//

73. Тр. ААНИИ. 1959. - Т. 226. - С. 42-47.

74. Лайхтман Д. Л. Физика пограничного слоя атмосферы. Л.:Гидрометеоиздат, 1961. -253 с.

75. Лайхтман Д.Л. Ю.П. Доронин. Коэффициент турбулентного обмена в море и оценка потока тепла из океанских вод // Тр. ААНИИ. 1959. - Т. 226. - С. 61-64.

76. Лаппо С. С. Исследования эмпирических формул нарастания толщины льда// Океанология. 1962. - Т.2. - Вып. 1. - С. 59-66.

77. Леднев В.А. К карте постоянных течений Белого моря//Записки по гидрографии. -1934.-№2. -С. 132-136.

78. Лоция Белого моря. Л.Управлением Гидрографической службы ВМФ, 1964. - 296 с.

79. Лукин Л.Р., Снегогвской С.В. Средняя многолетняя ледовитость Белого моря// Метеорология и гидрологи. -1986. №4. - С.72-78.

80. Матвеев Л.Т. Физика атмосферы. Л.:Гидрометиздат, 2000. - 778 с.

81. Миронов Е.У. Некоторые закономерности распределения толщины льда в Арктическом бассейне//Изв. ВГО.- 1986.-Т.118.-Вып.З.- С. 202-207.

82. Миронов Е.У, Кузнецов И.М. Некоторые особенности пространственной неравномерности толщины неподвижного и дрейфующего льда// Тр. ААНИИ. 1990. -Т. 423. -С. 42-53.

83. Никифоров Е.Г., Тимохов Л. А. Некоторые проблемы динамики ледяного покрова// Тр. ААНИИ. -1974. Т. 316. - С.4-27.

84. Николаев Ю.В. Роль крупномасштабного взаимодействия океана и атмосферы в формировании аномалий погоды. Л.:Гидрометиздат, 1981. - 52 с.

85. Николаева А.Я. Результаты расчета зон льда различного возраста в Арктических морях// Тр. ААНИИ. 1976. - Т. 320. - 121-142 с.

86. Николаева А.Я. Связь результирующих среднемесячного ветра с градиентами давления//Тр. ААНИИ.-1959. -Т. 303. -С. 139-160.

87. Николаева А.Я., Шестериков Н. П. Метод расчета ледовых условий (на примере моря Лаптевых)//Тр.ААНИИ. -1970. Т. 292. - С. 143-217.

88. Номенклатура морских льдов. Условные обозначения для ледовых карт. -Л.:Гидрометеоиздат, 1974. 76 с.

89. Овсиенко С.Н. О численном моделировании дрейфа льда//Изв. АН СССР. Серия «Физика атмосферы и океана». -1976. - Т. 12. - № 11. - С. 1201 -1206.

90. Овсиенко С.Н., Эфроимсон В.О. К теории динамического и термического перераспределения льда в море. Сб. Исследования ледяного покрова северозападных морей. М.;Наука, 1983.- С.8-19.

91. Песчанский И.С. Ледоведение и ледотехника// Л.:Гидрометеоиздат, 1967. 461 с.

92. Рагозин А.И., Чукавин К.И. Средние траектории и скорости перемещения барических систем в Евразийской Арктике и Субарктике//Тр. ААНИИ. 1961. - Т. 240. - С. 163176.

93. Ресурсы поверхностных вод СССР. Основные гидрологические характеристики, т. 3, Северный край. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. - 475 с.

94. Романов В.Ф. Расчет касательного напряжения ветра с учетом реального распределения температуры воздуха//Тр. ААНИИ -1974. -Т. 316. -С. 185-199.

95. Снеговской С.В. Средний многолетний ледообмен между Белым и Баренцевым морями// Сб. работ Гидрометцентра СУГМС. 1987. -Вып.1. - С. 130-137.

96. Справочник по гидрологическому режиму морей и устьев рок СССР. Основные гидрологические характеристики. - Том V. - Белое море. - Вып.1. - Уровень моря, температура и соленость. - Архангельск: СУГКС, 1971. - 341 с.

97. Справочник по гидрологическому режиму морей и устьев рок СССР. Основные гидрологические характеристики. - Том V. - Белое море. - Вып.2. -Гидрология устья р. Северная Двина. - Архангельск: СУГКС, 1971. - 110 с.

98. Справочник по гидрометеорологическим условиям шельфовой зоны морей СССР. — T.V. Белое море. - Архангельск: СУГКС, 1980. - 240 с.

99. Справочник по климату СССР. Вып.1 - Архангельская и Вологодская области. Карельская и Коми АССР. - 4.1. - Солнечная радиация, радиационный баланс и солнечное сияние. - Л.:Гидрометиздат, 1965. - 93 с.

100. Справочник по климату СССР. Вып. I. - Архангельская и Вологодская области. Карельская и Коми АССР. - Ч.И. - Температура воздуха и почвы. - Л.:Гидрометиздат, 1965,- 360 с.

101. Справочник по климату СССР. Вып.1. - Архангельская и Вологодская области. Карельская и Коми АССР. -4.III. - Ветер. - Л.:Гидрометиздат, 1967. - 304 с.

102. Справочник по климату СССР. Вып.1. -Архангельская и Вологодская области. Карельская и Коми АССР. - 4.IV. -Влажность воздуха, осадки и снежный покров. -Л.:Гидрометиздат, 1968. - 347 с.

103. Справочник по климату СССР. Вып.1. - Архангельская и Вологодская области, Карельская и Кома АССР. - 4.V. - Облачность и атмосферные явления. -Л.:Гидрометиздат, 1968. - 370 с.

104. Справочные данные по режиму ветров и волнения на морях, омывающих берега СССР. Л.:Изд-во "Морской транспорт", 1962. - 153 с.

105. Стернзат С.М. Сравнение различных методов расчета турбулентных потоков//Тр. ГГО. 1980.-Вып. 435.-С. 51-71.

106. Сычев В. И. Расчет ветровой составляющей дрейфа льда переменной сплоченности в Северном Ледовитом океане// Тр. ААНИИ. 1974. - Т. 316. - С. 146-152.

107. Таран Б.М. Численное моделирование дрейфа льда в прибрежной зоне моря// Метеорология и гидрология. -1980.-№9 С 81-85.

108. Тимонов В.В. Схема общей циркуляции вод Бассейна Белого моря и происхождение его глубинных вод// Тр. ГОИН. 1947. - Вып. 1(13). - С. 118-131.

109. Тимонов В.В., Кудрявая К.И. некоторые итоги разработки методики долгосрочных весенних ледовых прогнозов для Белого моря//Тр. НИУ ГУГМС. -1946. Сер.5. -Вып. 12. -С.52-75.

110. Тимонов B.B., Кузьмин П.П. Опыт приближенного определения теплового баланса Белого моря // Тр. ГТИ. 1939. - Вып. 8. - С. 22-51.

111. Тимохов JI.A. Турбулентные потоки в приземном слое атмосферы// Тр. ААНИИ. -1974 Т. 316. -С. 175-183.

112. Фролов И. Е. Численная модель осенне-знмних ледовых явлений// Тр.ААНИИ. 1981. -Т.372. -С.73-81,

113. Шереметьевская О.И. Вероятностные характеристики сроков первого появления льда на водных объектах Европейской территории СССР// Тр. Гидрометцентра СССР. -1976. Вып. 182. -С.107-113.

114. Шереметьевская О.И. Долгосрочный прогноз скорости охлаждения воды до температуры замерзания на Баренцевом, Белом, Балтийском морях// Тр. Гидрометцентра СССР. 1981 - Вып. 241. - С.84-93.

115. Шулейкин В.В. Физика моря. М.:Наука,1968. -1083 с.

116. Щеголева Е.Н. Долгосрочные прогнозы весенних ледовых явлений на Белом море// Тр. ЦИП. 1958. - Вып.76. - С.31-43.

117. Щеголева Е.Н. Долгосрочные прогнозы осенних ледовых явлений на Белом море// Тр. ЦИП. -1958. Вып.76. - С.15-30.

118. Campbell W.J. The wind-driven circulation of ice and water in a polar ocean// J.Geophys. Rec. 1965. - Vol.70. - №14. - P. 3279-3301.

119. Coon M.D. Areview of AIDJEX modeling. Sea ice processes and models. Seattle and London: Ed. PritchardR. S., University of Washington Pres, 1980. - P. 12-27.

120. Coon M.D., Maykut G.A., Pritchard R. S., Rothrock D. A., Thorndike A. S. Modeling the pack ice as an elastic-plastic material//AIDJEX Bulletin. 1974. - № 24. - P. 1-106.

121. Hibler W.D. Modeling pack ice as a viscous-plastic continuum:some preliminary results. In: Sea ice processes and models. Seattle and London: Ed. PritchardR. S., University of Wachington Pres, 1980. - P. 46-55.

122. Hibler W.D., Tucker W.B. An examination of the viscous wind-driven circulation of the arctic ice cover over a two year period// AIDJEX Bulletin. -1977. №37.- P. 95-134.

123. Koerner R. The mass balance of ice of the Arctic Ocean|//J. Glaciology. 1973 - Vol.12. -№65.-P. 173-185.

124. Lepparanta M. An ice drift model for the Baltic Sea// Tellus. 1981. -Vol. 33. - N 6. -P. 583—596.

125. Nansen F. The oceanography of the North Polar basin. -Norv. North polar Expedition 18931896. -1902. -Soi. Results. -Vol. 3. 442 p.

126. Parkinson C.L., Washington W.M. A large-scale numerical model of sea ice//J. Geophys. Res. -1979. Vol. 84. - P. 311—337.

127. TuckerW. В., Hibier W. D. Preliminary results of ice modeling in the east Greenland area. -POAC. 1981. - P. 867-878.

128. ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА РОССИИ ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ И МОНИТОРИНГУ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

129. Государственное Учреждение «Гидрометеорологический научно-исследовательский центр1. Российской Федерации»

130. Ы'01--U/R61 На правах рукописи1. УДК 551.326.0321. Думанская Ирина Олеговна

131. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЧИВОСТИ И ПРОГНОЗ ХАРАКТЕРИСТИК ДРЕЙФУЮЩЕГО ЛЬДА1. В БЕЛОМ МОРЕ