Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Климатическая изменчивость термодинамических характеристик энергоактивной зоны Куросио

ВАК РФ 11.00.08, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Климатическая изменчивость термодинамических характеристик энергоактивной зоны Куросио"

я

На правах рукописи

Манько Александр Николаевич ЮШМЛТИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ

к

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ХЛРА1СТЕРИСТИК ЭНЕРГОАКТИВНОЙ ЗОНЫ КУРОСИО

11.00.08 — океанология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Владивосток — 1995

Работа выполнена в Дальневосточном региональном научно-исследовательском институте Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

Научные руководители:

доктор географических наук, профессор Муромцев A.M. доктор географических наук,

старший научный сотрудник Нелезин А.Д.

Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор Якунин Л.П. кандидат географических наук,

старший научный сотрудник Лобанов В.Б.

Ведущая организация: Тихоокеанский научно—исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии

Защита состоится 1995 г. в ^ ^ час. на заседании

диссертационного совета Д002.06.09 при Президиуме Дальневосточного отделения РАН по адресу: 690041 Владивосток, ул. Балтийская, 43.

С диссертацией молено ознакомиться в цешрольной библиотеке Президиума ДВО РАН по адресу: 690022, Владивосток, проспект Столетия Владивостоку, д. 159, ДВГИ ДВО РАН.

Лдиороферат, разослан, " JJ^S __1995 г.

Учении секретарь , //j

дио^ч-ртацттнот coiiora Uj '"J'УЪ Новожилов В.Н,

СГнцая характеристика работы

Актуальность тепы исследования определяется н е об:: од: i м осты о изучения влияния океана на климатическую систему, ресчетов климатических величин параметров скеена энергсактнвнс;! зоны Курссно. Это обусловлено значительно возросшим объемом денных наблюдений и результате' выполнения программы экспедиционного мониторинга п потребностью детального и комплексного исследования i годового хала хгрехтернстик скеона в целях решения задач программы "Разрезы".

Осноаная цел*» иестспщей работы заключеется з исследовании терио — динамической структура под энерговхтнаной зоны Курссно, основанном па расчете климагичесхих .(средиемногслетних) пелнчнп и внутригодс:мх изменений температуры, солености, циркуляции и теплосодержания сод.

В работе решаются следующие задач»:

— резрабегать технологию климгптесхсго мсиитсрзшга ЭАЗО Куро— cito, ахлючсаощую формирование базы глубочезодных дгчшых :i создание сг'.сг;".!! программно—технологических сродсго для их упр^зления:

— рпегштаг» среднсннсгслетнгге (хлпквптсвеше) nwvnrnu темпе — ретурц л сел с:: cení под;

— пнпелнпть спали з прсстрйнегаскнсй структуры ежемесячных полей ;:ере.:п":рпстш1 п пх шзугрнгодозей изменчивости;

— нзучпг» виугрпгсдсзые колебюпш пнтеиснвносга геострофпчесхсЗ ичрхуляцяи сод: •

— прсзсста псследсзмпзе Ояисдальноста Курссио на ренезе рпстетоз

климатических величин характеристик для периодов шельфовой и ме — андроаой траекторий течения.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые был проведен анализ внутригодовых изменений геострофической циркуляции вод эиергоактавной зоны Куросио, комплексный анализ годового хода температуры, солености, теплосодержания и течений по ежемесячным средним многолетним данным. Рассмотрены возможные причины, объясняющие полученные результаты. Рассчитаны климатические характеристики для двух квазистационарных состояний течения Куросио в районе к югу от о.Хонсю.

Практическая значимость проделанной работы: был создан банк данных глубоководных наблюдений, включающий около 55 тыс. океанографических станций. Реализовано программное обеспечение, позволяющее осуществлять эффективный контроль качества данных, произвести необходимые вычисления и представить полученные результаты в удобном для пользователя виде.

Рассчитанный массив климатических величин температуры и солености был использован для оценки аномальности теплового состояния вод сеьеро—западной части Тихого океана при выполнении программы "Разрезы" в ДВНИГМИ, при тестировании диагностических методов расчетов течений в отделе океанографии Вычислительного центра Сибирского отделении Академии Наук, при разработке долгосрочных ГцкчнозоЕ ¡»лт^ав промысловой продукции района северо-западной части Тихого окоана в ТИНРО. Подготовлен и издан во ВНИИГМИ — МЦД "Л глас термодинамических характеристик океана и теплообмена с отмосфорсм! и ЭЛЗО Куросио".

Сформированная база данных, программное обеспечение, рассчитанные

среднемноголетние величины температуры и солености могут быть использованы в дальнейшем для решения научных и практических задач. Выносится на защиту:

1. Обоснование пространственно-временных масштабов осреднения, методика расчетов и полученный массив средних многолетних величин температуры и солености для ЭАЗО Куросио.

2. Выполненные расчеты теплосодержания и полей геострофической циркуляции для каждого месяца года.

3. Комплексный анализ внутригодовых изменений температуры, солености, теплосодержания и циркуляции вод энергсактивной зоны Куросио.

4. Рассчитанные характеристики океана для двух квазистационарннх состояний течения Куросио ( при меандрозой и шельф опой модах ).

Степень обоснованности научных положений и выводов определяется тем, что сформирована достаточно представительная база данных, создан комплекс программных средств для контроля данных. Метод расчета климатических (средних многолетних) величин достаточно прост и апробировал, в том числе и другими исследователями. Дано обоснование выбранных параметрса метода поквадратней обработки с учетом неравномерного распределения данных. Полученные научные выводы основаны на детальном анализе изменчивости характеристик ( от месяца к месяцу п ет горизонта к горизонту ), при необходимости проводилось осреднение данных для отдельных районов.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на IV Всесоюзной конференции "Проблемы научных исследований в области изучения и освоения Мирового океана" (Владивосток, 1983 г.), на Г/ Всесоюзно:! конференции по программе "Разрезы" (Одесса, 1990 г.), на Всесоюзной конференции "Рациональное использование бноресурсов

Тихого океана" (Владивосток, 1991 г.). на II Российско-китайском океанографическом симпозиуме (Далянь, 1992 г.), на Международной Конференции "Северная Пацифика".(Владивосток, 1994 г.). Результаты рабаш неоднократно обсуждались на океанофнческом семинаре ДВНИГМИ, а в целом диссертационная работа докладывалась на Ученом совете ДВНИГМИ (декабрь 1994г.), на Ученом совете отделения общей океанологии ТОЙ ( март 1995 г.), на коллоквиуме лаборатории промысловой океанографии ТИНРО (ноябрь 1995 г.). По теме диссертации опубликовано 8 научный статей.

Личное участие: соискатель принимал участие в подготовке и проведении крнтконтроля исходных данных, разработал и реализовал необходимое программное обеспечение, обосновал метод расчета средних многолетних величин температуры и солености, выполнил необходимые расчеты. Основные выводы получены соискателем на основании проведенного анализа результатов расчетов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глли, и которых изложены результаты работы, заключения, списка литературы и приложения. Объем работы 132 страницы, в том числе 18 рисунков, расположенных по тексту и 35 рисунков, помещенных в приложении, 3 таблицы. Список литературы содержит 70 наименований.

Содержание работы

\

Но нпедонни рассмотрены результаты предшествующих исследований (пмончншхти термодинамических характерцам к океана в районе Куросио, обоснована актуальность темы, сформулированы цель и (х-жадиие злдачн работы, ее новизна и практическая значимость.

В первой главе диссертации дана характеристика использованных данных, изложены методы исследований.

В первом параграфе рассматривается общая структура программного обеспечения. По своему назначению его можно разделить на три вида: программы управления базой данных; прикладной обработки данных и программы вывода информации в табличном или графическом виде. Программы, обеспечивающие ведение базы данных, позволили нроводтъ контроль данных на качество, осуществлять их выборку по заданным признакам, получать справочную информацию. К программам прикладного назначения относятся программы интерполяции данных и их осреднения, расчета интегральных характеристик. Программы графического вывода информации позволили в наглядном виде представить результат« обработки данных.

Во втором параграфе дана характеристика, использованных данных. Формирование информационной базы осуществлялось приведением к единому формату г, с ей доступной информации. В качестве исходных денных использовались пелнчшш температуры н соленоста на стандартных горизонтах до 1500 м. Массив включал около 55 тысяч океанографических станций за период с 1925 по 1932 годы для района 15 — 45°с.ш., 125—1б5°в.д.

Распределение станций в пределах исследуемой акватории неравномерно. Наибслее плотно они сосредоточены к югу ц к востоку от о. Хонсю — 75% от общего количество. По отдельным месяцам года количество станций колеблется от 2.7 до 8.1 тысяч. С глубиной общее число станций уменьшается и составляет 41% от общего 'тела на горизонте 150Ó м.

Сформированный массив является вполне представительным для решения поставленных задач. По сравнению с другими обобщениями он

дополнен материалами наблюдений, выполненными в 80 — ых годах и составляющими 30% от общего числа собранных данных.

Обоснование метода расчета климатических характеристик ЭАЗО Куросно рассматривается в третьем параграфе. Под климатом в работе понимается обобщеное состояние океана в течение периода времени, достаточно длительного для того, чтобы определить его свойства как статистического ансамбля.

При расчете климатических величин океанографических параметров большое распространение получили два метода осреднения данных. Один из них заключается в отыскании среднего взвешенного значения с уметом весовых коэффициентов, зависящих от расстояния до узла сетки, другой известии как поквадратнын метод обработки данных. Для их сравнения были проведены тестовые расчеты. Результаты показали, что оба метода дают примерло одинаковые результаты.

В настоящих исследованиях за основу был взят метод поквадратной обработки данных, который прост при реализации алгоритма на ЭВМ, не требует больших ресурсов памяти и позволяет проследить результаты огделъных этапов вычислений. Метод включает в себя процедуры осреднения данных в пределах заданных квадраюв, линейную интерполяцию а те квадрат, где данные отсутствовали, пространственное и временное сглаживание полученных величии.

Выбор пространственного масштаба осреднения 1 градус но широте и долине и временного один месяц позволил удовлетворительно отразть основные черты климатического распределения температуры, солености и других характеристик окетт, проследить их годовой ход. Эти прострап — станции и временные масштабы соответствуют требованиям программы "Розреаы", предъявляемым к средним многолетним данным.

Сравнительный анализ показал, что для температуры, начиная с глубины 200 метров, а солености — 100 метров, величины годовых колебаний и стандартного отклонения становятся близкими. То есть, глубже этих горизонтов достоверность годового хода температуры п солености уменьшается. Поэтому для глубинных слоев были проведены расчеты среднегодовых многолетних величин. При формировании единого массива от поверхности до глубины 1500 метров возникла проблема стыковки данных поверхностного слоя с месячным осреднением и средних многолетних в более глубоких слоях. Для обеспечения плавности изменения характеристик с глубиной, начиная с горизонта 300 метров, среднемесячные данные были подвергнуты -временному сглаживанию скользящим осреднением. На указанием горизонте — по трем месячным полям, 400 метров — . пяти, 500 метров — семи, 600 метров — девяти. На горизонте 700 метров и глубже рассчитывались средние многолетние величины температуры и солености. Климатические величины температуры и солености были рассчитаны для района 18 —44°с.ш., 127 —156°в.д. на стандартных горизонтах до 1500 метров.

Оценки точности показали, что величина погрешности для нижних горизонтов составляет около 0,1°С по температуре и 0,02%о по солености. В поверхностном слое погрешность рассчитанных климатических величин в значительной степени меняется от району к району и err месяца к месяцу. При анализе полученных данных рассчитанные величины осреднялись в пределах однородных районов, или качественно выделялись те или другие общие черты в распределении характеристики, что в целом обеспечивало достоверность полученных результатов.

В четвертом параграфе рассматриваются методы расчета характеристик и анализа результатов. От е чается, что полученные климатические

величины температуры и солености представлялись в виде карт, разрезов, профилей, графиков. Анализ теплозапаса вод различных слоев проводился на основе теплосодержания вод, которое характеризует собой количество тепла, содержащееся в столбе воды определенной высоты с единичным основанием. При растете и построении полей геострофической циркуляции испсхльзовались климатические величины температуры и солености.

Результата расчетов и анализа пространственно—временной изменчивости температуры и солености вод ЭАЗО Куросио представлены во его— рой главе. В распределении температуры наибольшие сезонные изменения наблюдаются в поверхностном слое. На поверхности выделяется район, расположенный к северу от 35°с.ш. и характеризующийся большими горизонтальными градиентами. Воды субтропической структуры в период максимального теплонакоплешш отличаются большой однородностью: температура изменяется в пределах 2"С. С сентября по апрель распределение температуры приобретает зональный характер, причем ее контрасты возрастают до 9°С (в районе от 18° до 34°с.ш.). В период с апреля по август наблюдается уменьшение контр а сто» температуры.

В подповерхностном слое трансформация поля температуры в напСоль — шей степени проявляется в водах субтропической структуры в период максимальною тепло]кроплении (август—сентябрь). Вдоль южпсй трапнцы течении Куросио выделяется область повышенных величин температуры (22—19°С), юхтее температура понижаете;; примерно на 1 — 2'С, а меягду 20 —274".т. —возрастает к югу до 24 —25°С,, В период выхолаживания вед распределение температуры и субтропически;; водах с глубиной изменяемся постепенно и проявляется в уменьшении горизонтальных гра лненюн |емиершуры к югу от точения Куросио и некоторым их увеличением южнее 23"с,1и..

Начиная с горизонта 200 метров, сезонные различия в поле температуры становятся незначительными. По особенностям горизонтального распределений выделяются слои 200 - 300, 400.- 800 и 1000 — 1500 метров.

Годовой ход температуры на поверхности океана на всей исследуемой акватории, за исключением южных районов, имеет четко выраженный минимум в феврале —марте и максимум в августе. Наибольший ралмах внутригодовых изменений (по средним многолетним данным) наблюдается в субарктических водах, где он превышает 16°С, в субтропических водах он уменьшается и южнее 25°с.ш. составляет 4°С. Трансформация годового хода температуры с глубиной проявляется в том, что в теплое полугодие температура воды уменьшается, а время наступления ее максимальных величин смещается на более поздние месяцы. Начиная с глубины 30 метров, в годовом .ходе температуры наблюдаются локальные экстремумы. Наиболее часто выделяется локальный минимум в июне или июле. Подобные тенденции в годовом ходе температуры отмечались и другими исследователями и объяснялись влиянием динамических факторов ("Гидрология Тихого океана", 1968 ).

Распределение солености на поверхности в водах субарктической структуры я зоны субарктического фронта характеризуется большими горизонтальным! градиентами. Величина солености возрастает с севера на юг от 32,8%о до 34,6%о (на юяшой границе фронта). Соленость вод субтропической структуры в зимние месяцы изменяется в пределах от 34.7%о в зоне течения Кур оси о, до 35.2%о на юго-востоке исследуемого района. В теплое полугодие неоднородность распределения -солености возрастает, наблюдается увеличение солености с севера на юг вдоль потеха Куросио примерно на 0,4 — 0,5%о. В субтропических водах виде —

ляются зоны с повышенными градиентами солености, причем наблюдается значительная изменчивость их положения, от месяца к месяцу. •

Глубже горизонта 200 метров повышенными величинами горизонтальных градиентов солености выделяется течение Куросио. Для промежуточных слоев характерна область пониженных величин солености { менее 34.1%о ) в районе 29-31°с.ш., 145- 155°в.Д..

Общей тенденцией в годовом ходе солености в поверхностном слое океана является более высокие ее величины в холодное полугодие и низкие в теплое. В районе течения Куросио размах годовых изменений доходит до 0,5%о. На фоне этой общей закономерности можно отстать и определенные различия для отдельных районов. В водах субарктической структуры в первое полугодие наблюдается локальный минимум солености. В зоне субарктического фронта в годовом ходе солености отмечается быстрое ее понижение от апреля к июлю и белее медленное ступенчатое возрастание от июля к январю. Во внутренней области субтропического круговорота понижение солености происходит более плавно и характерным является появление локальных максимумов в лепши период.

С глубине,!) характер годового хода солености изменяется. В водах субарктической структуры, начиная с горизонта 10 метров, а в субтропических водах с 30 — 50 метров, наблюдается повышение солености в летние месяцы. С глубины порядка 100 метров в годовом ходе солености выделяются 1..:сколи<о локальных экстремумов при размахе колебаний 0,1- 0,2%о.

II треп,ой глине рассматривается распределение теплосодержания вод, отражающего энергозапас вод н являющегося одним из индикаторов их динамического состоянии. В первом параграфе приведены результаты

расчета л анализа пространственного распределения клн.ч.пнмсо'.лх зсли'яш теплосодержания. Изменения еилосодержшш я состапляют о г 1 до 3 ГДгк/м' п слое 0—100 метрсз и от 2 до 21 Гд;к/м' п ело? 0 — 250 ?!отроз. В холодно« полугодие (с декабря но .злрелъ) п целом нг.бл-.ода.:!гм широтный xs"p?Kicp распределения теплосодержания. В зоно суб.'рктн — 'rrctccro фронта зональный ¡рпднеит теплосодержания " средне»' состав — л.'-ет О.-i ГДгх/м* «а градус широты для Слоя 0 — 100 м и 1.2 ГДж/м' на градус широты для слоя 0 — 250 м. 3 района 34—20*с.ш. прссле.т^пг^.счся более однородная область, а юла íes 2Tc.in. вали мины зеналтлиего i pavicurn таг*сссдер;ХЫ m я возрестгсот до 0.2 п 0.4 ГД-:;/мг на градус п;прап..' сеопготстпонно для слс?з 0—1С0 и 0 — 250 ыегроз. С мая по а'.чует зс-"ív-.ъ- i'ость распределении топлсссдерхения к jery сг точения iíypccio (2-Í—35ас.ш.) пгрушезтгя, >пт> сОуслгзлепо прсгревся ropvpxuco— ■iTtix г:сд к зозрастш'пеп роли течений в формировании теплоггг5 структуры пп:ка однородного слоя, "отерне в тгом районе 'гачптсльпую "с.рпдпснальчуто сссггвляющую, I) пшусте эта ойл-гат» дс-гтгоет раз.'.-.ерез, распространяясь до 25'c.ui.. Сг стгусгэ

гс д^хаЗтпо в. мое 0—ICO метроз в субтропических подач усгглаз — лп^сстея гянротнеэ распределение теплссодсрлгеиня, a rs coa 0 — 250 "стров до нсяЗрп сохраняются черты, сходные с распределением его в -rxrycre.

При стпсснтельно иебалыпем вклада солености в пзт-сненпя плотнеет, теплссодср.-хенпе мсп'ет слулшть косвенный показателем цирку — лгал«! "'од. Срппитанс распределения теплосодергхашя п слое 0—1500 ■ г-прс. с кертп:"1 дшгал'пчесапх тжеет пехгзкзаэт определенное сходство

нелечгенпн .......A'Hwüb распределения юилеседсрлаагая в водех

ггрухтугг! пего бстсхлштого слся я егдельтго по слс*м

показывает, что для всею бароклинного слоя влияние промежуточного слоя, где наблюдается уменьшение теплозапаса вод к югу, в значительной степени компенсируется влиянием поверхностного слоя, где теплозапас иод к Ю1у возрастает.'

По существующим представлениям, образование субтропического ашицыклонпческого круговорота и субарктического циклонического круговорота во многом обусловлены характерам результирующего баланса тепла поверхности океана (A.C. Саркисян, 1971). Бетта—эффект и рад других факторов приводят к появлению западной интенсификации. Вследствие большой интенсивности потока Куросио и его завихренности, южнее Х'чсчшя развиваются патоки вод противоположного направления. В результате образуется, квазг стационарный антицнклоннческий вихрь, расположенный к югу от о. Хонсю и плмышенный теплозапас вод в промежуточных слоях к югу от течения Куросио. В поверхностном слое зональный характер потоков солнечной радиации способствует формированию широтного распределении теплозапаса вод. В области течения Куросио распре \еление теплосодержания определяет градиент платности, штрвлешшп на усиление течения. Во внутренних ооластях субтропического круговорота неравномерность процессов теплообмена приводит к перераспределению теплозапаса. Соответственно, изменяется поле плотное»!, распределение которого в поверхностном слое направлено на ослаблении novoKa ьод и западном направлении.

Под(й1цл1 характер взшшосрязи тепловых н динамичеаснх процессов tmyjpi.'Hiiefl облает западной периферии азгтциклсшнческсго круговорота-и целой на прапшорочнт существующим представлениям и даат осно— Piüi«fc полагать, что формирование тирмохалшиюй циркуляции в повер — «постном слоэ и со еезотшп изменчивость во многом определяется

теплообменом океана с атмосферой.

Во втором параграфе рассматривается годовой ход теплосодержания поверхностного слоя. Анализ проводился по осреднегсшм в пределах пятнградуслшя квадратов величинам теплосодержания для слоев 0—100 и 0 — 250 метров. В слоз 0—100 метров минимальные величины наблюдаются в период с февраля по апрель, максимальные — с августа по октябрь, га исключением ранена, расположенного к югу от 25°с.щ., где максимальные величины теплосодержания могут наблюдаться в период с июля по ноябрь. На графиках годового хода отмечается несколько замедленное возрастание теплосодержания от июня к июлю. Годовой ход теплосодерясашя в слое 0—250 метров в целом сохраняет подобные закономерности. Отличие заключается в более позднем наступлении максимальных величин: с сентября по ноябрь. Размах годовых колебаний достигает на севере исследуемого ранена 3.0 ГДж/м2 ( для слоя 0—100 метров ), на юге он не превышает 2.0 ГД>х/мг.

Годовой под интенсивности теплонакоилешш и адвектнвно—турбулентной составляющей теплового баланса, рассматривается в третьем параграфе. Наибольшие велйчнт-л теплонахоллепия и теплоотдачл, достигающие 1 ГДж/(мг.11яс) наблюдаются на сезеро—востоке исследуемой часта океана. Переход ст отдачи тепла к накоплению отмечается в период с февраля по апрель, а ог накопления к отдаче — с сентября по сктабрь. В годовом ходе изменчивости теплосодержания наблюдается два максимума интенсивности теплсикхоплення: a мае и токе—августе. По мера ¡уважения на восток врапя наступления максимальных волн'пш смещается :sa более поздний месяцы. Махашшаагаз отдача тепла подами icaaprjiocTticro слоя иаблюдеятсп в попбрэ—пивера. XQiicusa 25*с.ш. в •едовам ходе максимальные величннп огмвчаотся з мсэ, мшяншша —

в период с ноября по март.

Д\я сценки адъективно —турбулентной составляющей данные о тепловом балансе поверхности океана были взяты из Атласа теплового баланса Земного шпра (М. II. Будкко. 1053). Результаты расчетов показали, 1по для слоя 0—100 метров величина едвелтидио —турбулептиого теплообмена положительна. В содох течения Куросио и к северу от него максимальные величины отмечаются в первое полугодие, а минимальные — во второе. Во ьпутрошшх райслах суб-трсяичсских ьод сггмгуаотся пелу— годо;:а:1 сосгавляхощал годового хода рассчитанной характеристики. Максимальные величин:.' едвечтиппо —турЗулетпой составляющей достигает 0,4 ГД;к/(м'1:ес).

Вопроси изнсычшюсго климатических полей 1-ссстрофичсской циркуляции вод рассмотрены в четгеризй глаио. По средним многолетним дшшым в районе 134—135°в.д. поток Куросио имеет ептпцихленичеекпй изгиб, а на 138— 139°б.д. — циклопический. Вследствие осреднения многолгтчих данных течение Куроаю в области антшАЖлспического изгиба прослеиашгется в виде широкого потока егг нсбере;:сья о. Хонсю до 30°с.т.. К востоку егг о. Хонсю в районе 143" — 144°в.д. образуете;', циклопический меандр, ширина потека достигает 350 миль (33° —37°с.ш.). Второй циклопический меандр отмечается ме;кду 149° — 152°в,д. В зоне субарктического фронта прослеживается течение восточного исправления ме;кду 33° и 40°с.ш. Циркуляции вод внутренней области антнцик — лопичгсксго круговорота ыеиеа упорядочена. К ссновним злекезггем циркуляции вод коя'мо отески п потоки, отходящие ст правого крал Куросио в рййслах 130° —133°в.Д. г. восточнее 145°в.д., а тскже рсспс — лккепше с гыицлхлжнчгазп: кезцдрох Куросио (з районах 135?в.д. л 14Тв.д.) гакук. В апмлне ггес.сшг (ежгрл — март) соды течения Куроаю.

отходящие от основного потока к югу, распространяются в юго-восточном направлении. Весной движение вод происходит преимущественно в южном направлении, а с июня общее направление изменяется на юго-западное. К августу наблюдается усиление вихрей в районе 135°в.д. и в районе 143°в.д.. Аналогичная картина течений наблюдаете до ноября.

Южнее 25°с.ш. направлен]! е движения вод от месяца к месяцу изменяется в широких пределах, что свидетельствует об их большой неустойчивости. В целом молено отметить преобладание восточного переноса вод в большинстве месяцев года.

Заметные изменения циркуляции вод с глубиной отмечаются на гори — зонте 100 метров и проявляются, в частности, в усилении вихря расположенного в районе 135°в.д.. Воды Куросио, отходящие ст основного потока, распространяются далее на юго-восток в течение всего года, причем в летние и осенние месяцы интенсивность их несколько выше по сравнению с зимними и весенними. Подобные тенденции изменчивости течений сохраняются и в более глубоких слоях. Глубже горизонта 200 метров сезонные различия становятся незначительными. В подповерхностном и промежуточном слоях выделяется течение Куросио и вихри в районе 135'в.д. и восточнее 140°в.д.

Максимальные величины скорости -ечения Курса i о наблюдаются на поверхности океана: 40 см/сек и более на 135° в.д. и 20 см/сек на 13'Э* в.д. С глубиной они уменьшаются и на горизонте 500 метрез составляют 15 см/сек н 0 см/сек соответственно на 135° и 138" в.д. Южнее Куросио, во внутренней области субтропического круговорота, величины скорости течений не превышают 5 см/сек. В годовом ходе скорости и расхода» течения Куросио наблюдается их увеличение в летние и ссеннне месяцы.

Так, на разрезе по 143°в.д. максимальные величины скорости течения отмечаются в июле—августе, минимальные — в декабре. Разница в величинах скорости составляет 8 см/сек. Максимальный расход течения отмечается в сентябре, а минимальный — в декабре. При средней величине в слое 0—100 метров 9,5 Св. (10вм2/с), размах внутригодовых изменений переноса вод течением Куросио составляет около 2 Св. Во внутренней области субтропического круговорота наблюдается возрастание величин переносов сгг зимы к осени.

Анализ сезонных различий в характере распределения температуры, солености и геострофических течений позволяет предположить, что уменьшение интенсивности течений в зимний сезон связано с процессами теплообмена океана и атмосферы. Известно, что в зимний сезон район Куросио является зоной активной отдачи тепла в атмосферу. В процессе активного термодинамического взаимодействия находится весь деятельный слой океана, достигающий 200 — 300 метров Так как область интенсивной сггдачи тепла значительно превышает характерные размеры течений, то теплоотдача способствует уменьшению температурных кон — трастов, что в свою очередь определяет и понижение градиента плотности и следовательно — уменьшение интенсивности течений. В летний период в результате прогрева вод формируется достаточно однородное распределение температуры воды, но в процессе активного взаимодействия участвует тонкий поверхностный слой — порядка 20—50 метров, что недостаточно для воздействия через термохалииные факторы на уменьшение интенсивности течений.

Во внутренней области субтропического круговорота изменение интенсивности отдачи тепла в атмосферу определяет широтный характер распределения температуры в поверхностном слое в холодное полугодие. Это

приводит к изменению направления движения вод на поверхности океана в зимнни сезон.

В главе пятой представлены результаты расчетов средних многолетних характеристик океана для периодов шельфовой и меандровой мод Куросио. Как известно из наблюдений, течение Куросио в районе к югу от о. Хонсю может занимать одно из двух положений: вблизи берега ( шельфовая мода ) или образовывать циклопический меандр ( меандровая мода ). Переход течения из одного состояния в другое происходит сравнительно быслро, а период существования щельфовой или меандровой моды может достигать нескольких лет. Основные аспекты проблемы бимодальиссгт: Куроегго заключаются в установлении причин существования двух квазнстацЕсснарных состояний. Менее исследованная сторона проблема связана с изучением влияния этого явления на другие районы.

Для решения этой задачи по исходным данным были выделены периоды, когда мг&уеАЗлааь меандровая мода Куроаю в районе к югу от о."с:гсто, к л отсутсгаовал (шельфовая мода). Все данные были

разделаны и ©клмгтегянн с выделенными периодами. Для расчетов привлекались пек неходкие величины температуры и солености, так н нх

а1ГС7.1ЛЛ!Ш.

Расчеттг плапюсп: распределения аномалий температуры и солености, по да'тыи за периоды меандровой и шельфевой мод а отдельности наполнены е для районов ю;хкого меандра, антнцнклоннчесхого вихря, к северу и к югу от течения Куросио восточнее о. Хопао показали, что лишь в районе южного меандра п промежуточных слоях наблюдаются заметные различия, а для остальных районов едш не столь значимы. В районе квазистациснарного вихря отмечается прстнвофазность в распределении температуры и солености при сравнении с районом

южного меандра.

Анализ аномалий температуры и солености для двух мод позволил выявить характер их распределения для двух рассматриваемых ситуаций. В количественном сяюшении различия для двух мод в основном не превышают ГС по температуре и 0,1%о по солености. Распределение аномалий температуры* неплохо согласуется со схемой геострофических течений. Так в случае меапдровой моды в районе 140°в.д. поток Куросио имеет преобладающее меридиональное направление, эта ситуация благоприятна для трансфронтального обмена, так как способствует более мощному переносу теплых вод к северу. При меапдровой моде наблюдается активный процесс меандрирования Куросио и восточнее 140°в.д. Различия структуры течений внутренней области субтропического круговорота проявляются в следующем: при меапдровой моде центр антицмклонического вихря располагается на 30°с,ш. 135°в.д., При шельфовой моде ценр вихря смещен на северо-восток и он менее развит. Как уже отмечалось, наличие меандра в районе к югу от о.Хонсю вызывает усиление меандрирования и в восточных районах. Это приводит к увеличению отхода части вод Куросио к юту в области ан — тициклонического меандра и более мощному развитию вихря в районе 142 — 146°в,д. В период, когда наблюдается шельфовая мода, отход ветвей Куросио к югу происходит восточнее и образуется более мощный поток в южном, а затем в юго-западном направлении. Таким образом, при меан — дровой моде и во внутренних областях антшшклоничежого круговорота усиливается трансфронтальный обмен вод на всем протяжении Куросио.

Вдоль меридиональных разрезов были рассчитаны величины скоростей и переносов вод течениями. В целом, полученные результаты не выявили значительных различий в характере течения, но можно отметить более

высокие максимальные величины скоростей течения Кур оси о в районе 143—150°в.д. для ситуации с меандровой модой, что соответствует результатам анализа распределения аномалий температуры.

Для районов, наиболее освещенных наблюдениями, был рассмотрен годовой ход температуры и солености отдельно для шельфовой и меандровой мод. Существенные различия проявились для солености: в периоды меандровой моды соленость в летний сезон ниже, чем в периоды существования шельфовой моды.

Результаты проведенных исследований, обобщенных в диссертационной работе, позволили сформулировать следующие выводы:

1. Внутригодовые изменения температуры по средним многолетним данным проявляются до глубин 200 — 300 метров. По характеру внугригодовых изменений в горизонталъном распределении выявлены различия в слое 0—20 метров и в слое от 20 до 200 метров.

2. В годовом ходе температуры на поверхности океана минимальные величины наблюдаются в феврале — марте, максимальные — в августе, размах годовых колебании достигает до 16°С. С глубиной происходит трансформация годового хода, которая проявляется в более позднем (п октябре — декабре) наступлении максимальной температуры воды и в образовании в нюне локального максимума.

3. В годовом ходе солености наибольшие сезонные изменения (0.3 — Э.5%о) наблюдаются в поверхностном 50 метровом слое и характеризуются лысокимн величинами в холодное полугодие и низкими — в теплое. В районе, расположенном к востоку от о. Хонсю, в этом слое в холодное полугодие формируется локальный минимум солености.

4. Наибольшие сезонные различия в горизонтальном распределении генлосодержания поверхностного слоя наблюдаются в водах суб —

тропической структуры и провляются в том, что с июня по ноябрь в зоне 1Ь" —34°' .ш. величина теплосодержания вод незначительно понижается с запада на восток, тогда как с декабря по май его распределение в этой зоне имеет широтный характер .

5. В поверхностном 100 метровом слое энергоактивной зоиы Куросио возрастание теплосодержания вод наблюдается с марта по октябрь. В интенсивности накопления тепла наблюдается два локальных максимума: в мае и июле —августе.

6. Рассчитанная косвенным методом величина адвективно— турбулентного теплообмена в слое 0—100 метров положительна в течение всего года. В области течения Куросио максимальные величины наблюдаются в первое полугодие, а минимальные — во второе. Во внутренних районах субтропического круговорота отмечается полугодовой ход рассчитанной характеристики.

7. По расчетам геострофической циркуляции вод выявлена трансформация структуры течений в течение года во внутренней области субтропического круговорота, которая заключается в преобладании перенос? вод в юго-восточном направлении в холодное полугодие, и в юго-западном направлении — в теплое полугодие.

0. Внугригодовые изменения интенсивности течения Куросио' характеризуются увеличением его мощности в летний и осенний сезоны.

9. Впервые выполнены расчеты термодинамических характеристик для двух квагчстационарных состояний течения Куросио, которые показали, что при меандровой моде происходит увеличение интенсивности трансфронтального обмена вод.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Краткий обзор состояния и изученности некоторых вопросов гидро—

логии района Куросио. — Тр. ДВНИГМИ, 1976, вып. 60, с. 4 — 59. ( соавтор Покудов В.В.).

2. Взаимосвязь энтальпии и солесодержания с циркуляцией вод северной части Тихого океана. — Тр. ДВНИГМИ, 1984, вып. 111, с. 3—12.

3. формирование тепловой структуры вод ЭАЗО Куросио, ее внутри— и межгодовая изменчивость. — Итоги науки и техники, сер. Атмосфера, океан, космос — программа "Разрезы", т.7, М., 1986, с. 82— 95. ( соавторы Нелезин А.Д., Покудов В.В., Будаева В.Д., Рассадников Ю.А. ).

4. Атлас термодинамических характеристик океана и теплообмена с атмосферой в ЭАЗО Куросио (1081-1985 гг.) Обнинск, ВНИИГМИ-МЦД, 1900, 84 с. (соавторы Нелезин А.Д., Пятин О.Г.).

5. Тепловая структура вод ЭАЗО Куросио. Результаты экспедиционных исследований ЭЛЗО Куросио по программе "Разрезы". Итоги науки и техники, серия атмосфера, океан, космос, программа "Разрезы", 1989, т. 12, с 52 — 60. ( соавтор Нелезин А.Д.).

6. Климатический мониторинг СЗ части Тихого океана как основа изучения условий формирования бнопродуктивносш. Тезисы доклада Всесоюзной конференции "Рациональное использование биоррсурсов Тихого океана". Владивосток, 1991, с. 60 — 61. ( соавтор Нелезин А.Д. ).

7. Annua] variability of circulation in the Kuroshio energy—active zone. The Second China — Russia Joint Océanographie Symposium. Dalian, P.R. China, Auyust 27-29, 1992, p.40. ( соавтор Нелезин А.Д. ).

8. Расчеты климатической внутригодозой изменчивости нолей течений в ЭАЗО Куросио. Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 1993 т.29, N 2, с. 260 — 264. ( соавторы Кузин В.И., Мартынов А.В., Голубев а Е.П., Нелезин А.Д.).

А.Н. Манько

Климатическая изменчивость термодинамических характеристик энергоактзжной зоны Куросио

Автореферат

Подднсано'к печати 11.10.95г., В.Д. , Тираж 100 экз. Заказ , Бесплатно. Объем — п.л..

Отпечатано — П.О.П. ПУГКС, Владивосток, Октябрьская, 15