Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Математическое моделирование термохалинной структуры приповерхностного слоя океана

ВАК РФ 11.00.08, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Математическое моделирование термохалинной структуры приповерхностного слоя океана"

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

р Г Б ОД УДК 551.465.4

1 5 ДЕК 1395

ГОГОБЕРИДЗЕ

Георгий Гививич

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

ТЕРМОХАЛИННОЙ СТРУКТУРЫ ПРИПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ОКЕАНА

Специальность 11.00.08 — океанология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1996

Работа выполнена в Российском государственном гидрометеорологическом институте.

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор Л. Н. Карлин.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Л. А. Тимохов; кандидат физико-математических наук Ю. Д. Реснянский.

Ведущая организация: Институт океанологии им. П. П. Ширшова Российской Академии наук.

Защита состоится „-"- 1996 г. в -ч - мин

на заседании специализированного совета Д-063-19-01 при Российском государственном гидрометеорологическом институте по адресу: 195196, Санкт-Петербург, Малоохтинский пр., 98, РГГМИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГГМИ.

Автореферат разослан .-* -1996 г.

Отзыв на диссертацию, заверенный печатью, в одном экземпляре просим направить в адрес специализированного совета РГГМИ: 195196, Санкт-Петербург, Малоохтинский пр., 98.

Ученый секретарь специализированного совета доктор географических наук, профессор

Ю. И. Ляхин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Понятие приповерхностного слоя океана впервые было введено К.Н. Федоровым в начале 80-х годов и с тех пор привлекает самое пристальное внимание исследователей. Именно в пределах этого слоя главным образом осуществляются процессы нагревания,, охлаждения, испарения и распреснения, происходящие за счет локальных воздействий атмосферных процессов, отмечается повышенная пространственная и временная изменчивости основных гидрофизических полей. В зависимости от преобладания тех или иных действующих факторов в настоящее время а ПСО выделяют 7 основных режимов (Федоров К.Н., 1988/ Карлин Л.Н., 1988; Тимо-хов Л.А. и др.? 1993).

В настоящее время имеется малое количество натурных данных по приповерхностному слою океана, которые дают представления лишь об общих закономерностях формирования приповерхностного слоя и только для отдельных его режимов. Одной из возможностей восполнить эти пробелы является привлечение информации, получаемой с помощью дистанционного зондирования с космических аппаратов. Этот способ дает возможность использования ИСЗ в определении характеристик приповерхностного слоя океана, в т.ч. распределения температуры поверхности воды на океанских и морских акваториях, которое влияет, в частности, на величину первичной продукции, а также на морской промысел, играет определяющую роль в вопросе взаимодействия океана и атмосферы, и т.д.

Вместе с тем, спектр данных спутникового зондирования также весьма ограничен. Информация зондирования напрямую дает сведения только о поверхностных характеристиках и но в состоянии показать структуру приповерхностного слоя.

Расширить спектр знаний о формировании и эволюции слой приэванк математические .модели, которое цслж-

ны воспроизводить изменчивость термохалинных характеристик. Однако, имеющиеся модели разрознены и позволяют проводить модельную оценку эволюции приповерхностного слоя лишь для отдельных его режимов, что затрудняет изучение комплексного воздействия внешних факторов вследствие их непостоянства на изменчивость характеристик слоя.

Таким образом, весьма перспективным представляется создание единой математической модели формирования и эволюции приповерхностного слоя, описывающей все его режимы, и объединение этой модели с модулями обработки информации, получаемой благодаря дистанционному зондирования со спутников.

Такой подход позволяет получить сведения по формированию и эволюции гидрофизических характеристик приповерхностного слоя океана с учетом оперативного усвоения космической информации в режиме реального времени. Наличие таких сведений актуально для решения не только теоретических, но и прикладных задач океанологии, экологии, аквакультуры и т.д.

Цель и задачи исследования. Цель предлагаемой работы состоит в разработке теории и метода расчета характеристик приповерхностного слоя океана по стандартной метеорологической информации с оперативным усвоением космической информации и создании на этой основе программного комплекса, который позволит воспроизводить реальную структуру слоя.

В процессе проведения работы решались следующие основные задачи:

1) разработать единую теорию формирования приповерхностного слоя в различных режимах и на этой основе создать математическую модель, позволяющую воспроизводить изменчивость характеристик слоя вследствие влияния внешних условий;

2) разработать и реализовать на основе полученной модели программный модуль для расчета эволюции ха-

рактеристик приповерхностного слоя при различных режимах для любой выбранной акватории;

3) провести проверку достоверности результатов моделирования термохалинной структуры приповерхностного слоя по имеющимся натурным данным;

4) установить путем математического моделирования закономерности эволюции характеристик приповерхностного слоя в зависимости от воздействия внешних факторов;

5) разработать принципиальную схему программно-аппаратного комплекса по расчету эволюции характеристик приповерхностного слоя на основе поступающих метеоданных с усвоением в режиме реального времени информации, поступающей со спутников;

6) реализовать программно-аппаратный комплекс и провести оценку его работоспособности и адекватности получаемых результатов на примере акватории Финского залива по реальным данным.

Научная новизна работы. Разработана принципиально новая единая теория и на ее основе создана математическая модель формирования и эволюции приповерхностного слоя для различных режимов, основанная на системе исходных уравнений с использованием метода замыкание второго порядка, т.е. учет диссипации проводится на основе двухпарамвтрической Ь-е модели турбулентности. Впервые получено решение полной системы уравнений, включающей в себя уравнения эволюций температуры и солености, баланса энергии турбулентности и уравнения диссипации в пределах перемешанного слоя.

На основе моделирования выявлена роль различных механизмов в формировании и эволюции верхнего перемешанного слоя. Предложена новая схема описания вертикальных профилей температуры и солености, что дало возможность расчета изменчивости этих параметров не только для верхнего перемешанного слоя, но и в пределах всего приповерхностного слоя.

Разработана методика и согласно ей создан программно-аппаратный комплекс, который позволяет рассчитывать эволюцию характеристик приповерхностного слоя по метеоданным в режиме -реального времени, а также проводить постоянную корректировку результатов моделирования по оперативной информации, получаемой со.спутников .

На защиту выносится!

1. Единая теория и модель формирования и эволюции гидрофизических характеристик приповерхностного слоя океана в суточном масштабе времени для различных режимов на основе двухпараметрической Ь-е модели турбулентности.

2. Оценка влияния различных метеорологических факторов на эволюцию характеристик приповерхностного слоя в различных его режимах, полученных в результате моделирования е

3. Программно-аппаратный комплекс, разработанный на основе созданной математической модели приповерхностного слоя с оперативным усвоением метеорологической и космической информации.

Научное и практическое значение работы. Главное практическое значение данной работы состоит в том, что полученный программно-аппаратный комплекс позволит на основе спутниковой информации и минимального количества метеорологических исходных данных (температура воздуха, скорость ветра, информация об облачности и осадках) по выбранной акватории давать информацию о термо-халинной структуре приповерхностного слоя, что необходимо для решения многих задач океанологии, аквакульту-ры, экологического мониторинга и т.д. Предполагается использование данного комплекса в первую очередь для такого важного с промысловой точки зрения района, как акватория Норвежского, Гренландского и Северного морей. Такой выбор в первую очередь обусловлен российскими рыбопромысловыми интересами по данной акватории, а также наличием российской и зарубежной открытой

спутниковой и метеорологической информации по району. Теория, предлагаемая а диссертации, используется в лекционном курсе "'Приповерхностный слой океана", читаемом для студентов океанологической специальности в РГШИ.

Апробация работы. Отдельные главы настоящей работы докладывались и обсуждались на 7-ой Международной сессии рабочей группы "Лабораторное моделирование динамических процессов в океане" (Москва, 1993), на Итоговой сессии Ученого Совета РГШИ в 1994 году, на 0-ой Международной сессии рабочей группы "Лабораторное моделирование динамических процессов в океане" (Санкт-Петербург, 1995) и на I Меяздународном семинаре "Рациональное использование прибрежной зоны северных морей" (Кандалакша, 1996). В полном объеме диссертация докладывалась на заседании кафедры Промысловой Океанологии и Охраны Природных Вод РГШИ в ноябре 1996 года.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, из них три на английском языке.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Общий объем работы составляет 123 страницы, включая 30 рисунков и 4 таблицы. Список литературы содержит 93 наименования, из них 41 - на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обсуждается проблема исследования эволюции ::ара:<-терисгЛ1!с приповерхностного слоя океана и роль дистанционного зондирования со спутников в решении данной проблемы. Обосновывается актуальность и важность рассматриваемой темы, формулируется цель и задачи исследования, приводятся основные положения, раскрывающие новизну и практическую ценность проводимых исследований.

В первой главе даются общие представления о структуре приповерхностного слоя океана и изменчивости его гидрофизических характеристик, а также рассматриваются принципы моделирования этих изменчивостей.

С учетом наших сегодняшних знаний о приповерхностном слое в его структуре можно выделить следующие составные части:

- термический пограничный слой/

- верхний перемешанный слой;

- суточный термоклин.

В свою очередь верхний перемешанный слой включает в себя дневной перемешанный слой и все те расслоения, которые возникают из-за нестационарности атмосферных воздействий на поверхность океана.

Необходимо отметить, что помимо термической изменчивости приповерхностного слоя наблюдается также и соленостная изменчивость слоя, связанная в первую очередь с выпадением осадком, а также с горизонтальной адвекцией более пресных вод.

При этом наблюдается возникновение гидростатически устойчивой термической или солевой стратификации на нижней границе дневного перемешанного слоя. Это явление порождает своего рода "запирающий эффект", препятствующий распространению ветро-волновой и конвективной турбулентной энергии вниз.

Вследствие своего местоположения, приповерхностный слой океана находится под непрерывным изменчивым воздействием атмосферы. Доказано, что основными причинами пространственных аномалий термохалинных характеристик поверхности океана являются именно атмосферные аномалии, дающие порядка 60 % изменчивости, в то время как дрейфовая адвекция дает лишь порядка 10-15 '% изменчивости (Мошонкин С.Н., Дианский H.A., 1994).

Показана важная' роль термического пограничного слоя, толщиной чаще всего не превышающего нескольких миллиметров, внутри которого термодинамические свойства среды резко меняются. При этом отмечается, что

именно температура термического пограничного слоя является той температурой, которая регистрируется дистанционными (спутниковыми) зондирующими устройствами.

При описании методов моделирования эволюции гидрофизических характеристик приповерхностного слоя океана кратко рассматривается развитие подходов к решению проблемы. Большинство моделей могут описывать сезонную изменчивость параметров приповерхностного слоя (Китайгородский С.А., Миропольский 10.3., 1970; Реснянский Ю.Д., 1975; Niiler P.P., Kraus Е.В., 1977; Woods J.D., 1980). Однако, основное внимание при этом посвящено моделям, позволяющим получить суточную изменчивость параметров приповерхностного слоя (Монин A.C., Озмидов Р.В., 1981; Соловьёв A.B., 1902; Зацепин А.Г., Островский А.Г., 1984; Зилитиш-се-вич С.С., 1987; Федоров К.Н., Гинзбург А.И., 1988; Карлин Л.Н. и др., 1991).

В последнее время с развитием технических средств вычислительной техники, позволяющих проводить большие объемы расчетов, появилось новое направление моделирования приповерхностного слоя океана, связанное с численными методами решения поставленной задачи. В таких моделях зачастую моделируются турбулентные процессы во взаимодействующих пограничных слоях океана и атмосферы как в единой системе в частности и а нестационарном виде (Дмитриев Н.В., 1993; Дмитриев Н.В., Двуреченская Е.А., 1994). При этом процессы метеорологических и гидрофизических величин, характеристик турбулентности и параметры взаимодействия двух сред, включая температуру поверхности океана, определяются совместно по заданным условиям на внешни;; границах взаимодействующих сред (Тарнопольский А.Г., Шнаид-ман В.А., .1991). Создание подобных математических моделей позволило с достаточной точность» моделировать процессы суточного цикла, происходящие п приповерхностном слое.

Однако, следует заметить, что полученные математические модели достаточно громоздки и включают очень большое количество внешних задаваемых параметров. Кроме того, следует также учитывать факт погрешности численных схем при решении задачи. С этим связаны попытки создания моделей на основе аналитических решений системы гидротермодинамических уравнений и уравнения баланса кинетической энергии турбулентности с минимальным, по возможности, использованием параметризаций и применением численных методов (Калацкий В.И., 1978; Уап Х.-Н. е^ а1, 1991). Этот факт позволяет сделать вывод о том, что наиболее продуктивным направлением в моделировании изменчивости параметров приповерхностного слоя океана является симбиоз аналитического и численного решений с параметризациями в случаях упрощение решения без особого ущерба точности.

Вторая глава посвящена разработке теории и создании на ее основе единой модели эволюции гидрофизических характеристик приповерхностного слоя океана в суточном масштабе временио

Закономерности формирования и эволюции приповерхностного слоя, рассматриваемые при условии стационарности турбулентного режима, горизонтальной однородности, отсутствии адвекции и вертикальной однородности в пределах верхнего перемешанного слоя, основываются на системе из трех уравнений! уравнении для эволюции температуры вОды дневного перемешанного слоя, уравнении баланса энергии турбулентности и уравнении диссипации:

ЭЬ дг

'диУ (^У | д , дь

— + — +а - к----Е -

\дг) ■ ' дг дг , (2)

да<2т = О

а, — к 1 Ъ

д , де. + а, — к — -

92 9г , (3)

е е . - а, - - а - дао с Ь

где Ь - энергия турбулентности, мг/с2; е - диссипация энергии турбулентности, м2/сэ; к - коэффициент турбулентности, м2/с; и, V - горизонтальные составляющие течения, м/с; <2Т - нормированный поток тепла, °С-м/с; а -коэффициент температурного расширения, вС~1; Оь, а17 аг, а3, оц - безразмерные коэффициенты.

Для замыкания системы использовались соотношения Колмогорова, а также вводится предположение о постоянстве по вертикали величин турбулентной энергии и диссипации в пределах дневного перемешанного слоя.

Граничные условия на границе вода-воздух записываются в виде потока турбулентной энергии и градиента диссипации по вертикали. При этом считаем, что градиент диссипации зависит от потока турбулентной энергии через поверхность вода-воздух и параметра шероховатости.

Решением системы является трансцендентное уравнение относительно толщины дневного перемешанного слоя и уравнение для эволюции температуры .перемешанного слоя:

Н = Д-0<1 - —-—г + 3.8 - —; -8t ~ Н '

СП

(5)

где А, С, В, Р! - размерные комплексы; ч^.и - потоки тепла на границе вода-воздух и на нижней границе

ПерЙМ»"!ГШИОГО слои, • м/г .

о

При этом для определения величины q1,^ вводится понятие о двух так называемых подрежимах:

1. подрежим антивовлечения

2. подрежим вовлечения •

При этом для подрежима вовлечения вводится предположение автомодельности профиля температуры ниже перемешанного слоя: дТ

да ' (6)

где На - глубина залегания термоклина, м; Тн - температура воды на нижней границе термоклина, °С; а? - безразмерное теплосодержание в слое (Н-На], коэффициент автомодельности.

В качестве решения системы (4-6) имеем эволюционные уравнения для расчета толщины перемешанного слоя и температуры воды в этом слое. При решении данной системы необходимо обратить внимание на новый расчет коэффициента автомодельности а? из отношения реального теплосодержания слоя от нижней границы дневного перемешанного слоя минимальной толщины до нижней границы суточного термоклина к возможному теплосодержанию этого слоя, если бы толщина дневного перемешанного слоя достигала нижней границы суточного термоклина, т.е.

а . ! - * - Н(Т - Ц) (7)

(т - %){нй - н)'

где цг - количество тепла, полученное слоем через границу океан-атмосфера за время режима антивовлечения, м-°С; Нц - глубина верхнего термоклина, м.

Для режима объемного поглощения лучистой энергии в уравнение (1) добавляется слагаемое, связанное с учетом потока лучистой энергии через границу вода-воздух.

Для режима распреснения осадками, а также для возможность учета эффектов солености за счет влияния испарения, модель трансформируется и система дополняется уравнением эволюции солености:

8S 8Q'

БГ е " 7Г 0 (8)

dt о z

где Q3 - нормированный поток солей, fc-м/с.

При этом, для режима распреснения осадками динамическое воздействие на дневной перемешанный слоя рассматривается в виде суммы слагаемых, отражающих, соответственно, динамическое воздействие ветра, кинетическую энергию падающих капель дождя и скорость трения на нижней границе распрссненного слоя:

, , i(u2 + w2)2 . . и4

T +С' Ад2Ег * л * {9)

где I - интенсивность выпадения осадков, м/с; W - вертикальная скорость падения дождевых капель, м/с; cd -коэффициент сопротивления; = 10"3 - динамический коэффициент трения на нижней границе слоя (Монин A.C., Озмидов Р.В., 1981); С, = 790 (Гогоберидзе Г.Г., Кар-лин Л.Н., 1996).

Решения с учетом изменения солености являются более полными. Однако, в отсутствие осадков в дневные и ночные часы при условии, что вклад в поток плавучести термического фактора больше солевого, потоком солей можно пренебречь и пользоваться решением без учета солености.

Для проверки адекватности и корректности результатов моделирования, модель была оттестирована по данным двух многосуточных станций в Финском заливе. Полученные при дальнейшем статистическом анализе коэффициенты корреляции Кг и критерии соответствия К показывают тесную связь между результатами моделирования и натурными данными, что доказывает хорошую адекватность модельных расчетов данным натурных наблюдений. Отногао-

нив S/o, как характеристика надежности и эффективности, доказывает надежность и эффективность метода.

Для тестирования модели в режиме распреснения верхнего слоя осадками использовались данные наблюдений в западной части Атлантики, полученные Прайсом (Price J., 1979), а также данные наблюдений Федорова и Гинзбурга (Зацепин А.Г., Федоров К.Н., и др., 1980).

Также было проведено моделирование при различных комбинациях метеопараметров для выявления основных закономерностей формирования и эволюции характеристик приповерхностного слоя. Для расчетов принимались различные комбинации значений скоростей ветра и количества облачности, которые задавались постоянными в течении всего расчетного времени, а изменчивость температуры воздуха Та принималась синусоидальной, благодаря чему получалась также близкая к синусу изменчивость потока тепла qj через границу вода-воздух. Время расчетов составляло 3 суток и, как показывают результаты, этого промежутка времени достаточно для достижения устойчивого характера изменчивости вышеуказанных параметров .

В третьей главе обсуждается вопрос мониторинга терчохалинной структуры приповерхностного слоя на основе полученной модели с усвоением спутниковой информации.

В первой части главы дается краткий обзор, посвященный информативности и качеству спутниковой аппаратуры. Отмечается, что при измерениях .температуры водной поверхности с помощью приборов спутниковой радиометрии имеются два основных источника ошибок: поглощение ИК-излучения водяным паром атмосферы и пространственной неразрешанностью облаков в поле зрения радиометра. Использование для измерений температуры водной поверхности трех ЯК-диапазонов вместо одного (3.7, 11 и 12 мкм) позволяет получить более точные данные по распределению температуры водной поверхности - В результата ср&днекйадрэтич-хясая ошибка сравпе-

ния результатов измерений со спутников и на местах составила 0.6 "С. Данная величина близка к наивысшей точности для датчиков ЛУГОЙ.

Для расчета формирования и эволюции структуры приповерхностного слоя был разработан программно-аппаратный комплекс по усвоению космической информации. Схему работы комплекса можно условно разделить на три этапа. Вначале выбираются расчетные точки, охватывающие заданную акваторию, и задаются начальные профили термохалинных характеристик в каждой точке. Далее проводится расчет по вышеизложенной модели приповерхностного слоя для каждой точки акватории до получения новой спутниковой информации. При этом для расчета используются необходимые метеорологические данные прибрежных станций, данные попутных наблюдений с судов и т.д., проинтерполированные для каждой расчетной точки заданного района.

При получении в определенный момент времени спутниковой информации, расчетное поле температуры дневного перемешанного слоя сравнивается с полем температуры, полученным по результатам спутниковых съемок, после чего проводится корректировка профилей температуры, полученных в результате моделирования, применительно к данным спутниковой съемки. Полученные профили и карты распределения термохалинных характеристик при необходимости можно использовать для дальнейших работ, а работа программно-аппаратного комплекса продолжается на основе исправленных значений до получения следующего пакета космической информации. Корректировка профилей температуры и солености проводится по данным экспедиционных и судовых попутных наблюдений по мере поступления материалов в базу данных комплекса.

В качестве примера использования программно-аппаратного комплекса для расчета изменчивости характеристик приповерхностного слоя была выбрана акватория Финского залива. Для работы использовались снимки, по-

лученные со спутника МОАА-14, а также метеорологические данные в виде кольцевых карт погоды с трехчасовым разрешением.

Расчет проводился для периода с 9 ч 00 мин 24.07.96 по 10 ч 10 мин 13.08.96.

При рассмотрении внутрисуточной изменчивости толщины верхнего перемешанного слоя характерной чертой является увеличение последнего в течении периода, когда наблюдается отрицательный поток тепла, и резкое уменьшение значения толщины слоя с момента перехода величины потока тепла через ноль в область положительных значений. Интересно отметить, что амплитуда изменений толщины слоя больше в западной части залива, что объясняется более сильными ветрами в этом районе из-за близости к морскому бассейну.

Также хорошо заметно межсуточное увеличение температуры , причем, можно говорить о том, что это увеличение напрямую связано с уменьшением скорости ветров. Амплитуда температурной изменчивости составля-. ет порядка 0.7-1.2 ®С для первых двух сроках наблюдения и порядка 2 °С и более для срока 12-13 августа.

Изменения солености обуславливались влиянием или выпадения осадков (понижение солености) или механизмом вовлечения (повышение солености), если толщины слоя становится больше глубины залегания пикноклика.

Таким образом, можно отметить достаточно устойчивую работу программно-аппаратного комплекса и хорошую адекватность результатов расчета в рамках работы комплекса и данных спутниковых измерений, а а'акже большую информативность результатов.

В заключении приведены основные практические и научные результаты, полученные в процессе выполнения работы.

1) Сформулирована единая модель формирования и эволюции термохалинных характеристик приповерхностного слоя океана на основе двухпараметрической Ь~с модели турбулентности. В отличие от большинства моделей, ис-

пользующих в своей основе различную степень параметризации величин диссипации и турбулентной энергии от внешних метеорологических параметров или предлагающих численное решение систем уравнений модели, разработанная модель использует аналитическое решение системы уравнений. Таким образом было достигнуто более точное описание процессов изменчивости гидрофизических характеристик, происходящие в приповерхностном слое.

2) Изучена и доказана применимость модели для расчета эволюции характеристик приповерхностного слоя при различных его режимах и подрежимах (вовлечение и антивовлечение). Яри этом для реализации режима вовлечения предлагается новый способ расчета коэффициента автомодельности а» из отношения реального теплосодержания слоя от нижней границы дневного перемешанного слоя минимальной толщины до нижней границы суточного термоклина к возможному теплосодержанию этого слоя, если бы толщина дневного перемешанного слоя достигал^ нижней границы суточного термоклина.

3) Оценена роль солености в эволюции приповерхностного слоя, причем, не толысо для режима распресне-ния осадками, но также и для всех остальных режимов, заключающаяся в поверхностном испарении. Для режима распреснения осадками помимо традиционного учета динамического воздействия ветра также учитывается кинетическая энергия падающих капель дождя и скорость трения на нижней границе распресненного слоя.

4) Проведено тестирование полученной модели для проверки адекватности и корректности результатов моделирования по данным, полученным на двух, многосуточных якорных станциях в Финском заливе. Коэффициенты корреляции Кг и критерии соответствия К показывают тесную связь между результатами моделирования и натурными данными. Отношение S/о, которое является одновременно характеристикой надежности и эффективности не превышало допустимое значение 0.62. Таким образом, по результатам моделирования и последующей статистической обра-

вотки доказана надежность и эффективность предлагаемого метода.

5) Проведен анализ степени влияния различных факторов на изменчивость характеристик приповерхностного слоя. Среди общих тенденций необходимо отметить

• увеличение суточной амплитуды изменчивости температуры с уменьшением скорости ветра и при низком балле облачности, что объясняется в свою очередь большей амплитудой изменчивости потока тепла через поверхность вода-воздух;

• уменьшение, среднесуточной температуры воды приповерхностного слоя наблюдается при сильных ветрах даже при положительном суммарном потоке тепла, что объясняется достижением глубины перемешивания глубины залегания суточного термоклина и большими потоками массы на нижней границе перемешанного слоя;

• устойчивый естественный тренд по температуре при малых скоростях ветра, ведущий к нагреванию дневного перемешанного слоя, зависящий от балла облачности Что касается эволюции толщины дневного перемешанного слоя, то межсуточный тренд изменчивости выражен незначительно;

• хорошо выраженный тренд увеличения толщины перемешанного слоя при больших скоростях ветра. Это связано с тем, что в режиме заглубления перемешанного слоя его точщина очень быстро достигает термоклина и увеличивает глубину залегания последнего до окончания периода действия режима ночной конвекции;

• в отсутствие осадков в дневные и ночные часы при условии, что вклад в поток плавучести термического фактора больше солевого, потоком солей можно пренебречь и пользоваться решением без учета солености.

6) Предложена принципиальная схема работы программно-аппаратного комплекса по усвоению космической информации а приложении к приповерхностному слою, работа которого основана на задании начальных данных по выбранной акватории, расчете термохалинных характеры-

стик и последующем усвоении спутниковой информации по вобранной акватории и получении расчетных профилей и карт распределения термохалинных характеристик верхнего слоя.

7) Продемонстрирована работа программно-аппаратного комплекса на примере акватории Финского залива, в качестве спутниковых данных использовались снимки, полученные со спутника ЮАА-14. Сравнение данных моделирования и спутниковых съемок по температуре перемешанного слоя показывают, что в целом картина модельного распределения температуры адекватна распределению температуры слоя по данным спутниковых съемок и хорошо демонстрирует основные особенности ее распределения.

8) Показано, что характерной чертой в эволюции толщины верхнего перемешанного слоя для Финского залива является увеличение последнего в течении срока отрицательного потока тепла и резкое уменьшение его величины с момента перехода величины потока через ноль в область положительных значений. Амплитуда изменений толщины слоя больше в западной части залива, что объясняется более сильными ветрами в этом районе из-за близости к морскому бассейну.. Хорошо выражено межсу-точкое увеличение температуры. Амплитуда температурной изменчивости колебалась от 0.7-1.2 "С до 2 *С и более. Изменения солености обуславливались влиянием или выпадения осадков (понижение солености) или механизмом вовлечения (повышение солености), если толщины слоя становится больше глубины залегания пикноклина.

9) Продемонстрирована возможность оперативного использования созданного программно-аппаратного комплекса для решения различных прикладных задач в области океанологии, экологии, аквакультуры и т.д.

Основные результаты диссертации представлены в работах«

1. Gogoberidze G.G., Karlin L.N. Simulation of formation and evolution of freshing by rain water near surface layer // Abstracts the 7-th Inter. Workshop ^Transport processes in the ocean and their laboratory models".- Moscow, Aug.31-Sept.2, 1993.-P.36.

2. Гогоберидэе Г.Г., Карлин Л.Н. Моделирование распресненного слоя вблизи поверхности океана // Тез. Докл. Итог. Сессии Уч. Совета РГГМИ, 1994.- СПб.« Рос. гидромет. Ин-т. - 1994.- С.30.

3. Gogoberidze G. Wind-wave mixing modelling based on.BFU'94 data // BFU research bulletin.- March, 1995,- P.9.

4. Gogoberidze G.G., Karlin L.N, The simulation of wind-wave mixing regime of the ocean near-surface layer // Abstracts the в-th Inter. Workshop "Transport processes in the ocean and their laboratory models*',-. St.-Petersburg, June.6-8, 1995.-P.64.

5. Гогоберидэе Г.Г., Карлин Л.Н. Моделирование эволюции характеристик приповерхностного слоя океана в режиме распреснения осадками // Океанология. - 1996. -Т.36, »5.

6. Гогоберидэе Г,Г., Клюйков Е;Ю., Лукьянов С.В., Провоторов П.П., Хаймина О,В., Шилин М.В. Состояние экосистем прибрежной зоны Белого и Баренцева морей по результатам экспедиционных исследований РГГМИ // Мат. докл. I Международного семинара "Рациональное использование прибрежной аоны северных морей".- Кандалакша, 2В июля, 1996,- С.21-29,

7. Гогоберидэе Г,Г» Изменчивость гермохалинной структуры верхнего слоя губы Палкина Кандалакшского аалива Белого моря // Мат. докл. I Международного семинара "Рациональное использование прибрежной зоны северных морей".- Кандалакша, 28 июля, 1996.- С.69-74.