Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Моделирование приливных движения воды и льда в Карском море

ВАК РФ 11.00.08, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Моделирование приливных движения воды и льда в Карском море"

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА, РОССИИ ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ И МОНИТОРИНГУ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ,

АРКТИЧЕСКИЯ И АНТАРКТИЧЕСКИЙ НАУЧНСн ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

УДК: (551. 326.14+551. 465. 71) (268. 52)

Дмитриев Николай Евгеньевич

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИЛИВНЫХ ДВИЖЕНИЯ ВОДЫ И ЛЬДА В КАРСКОМ МОРЕ

11.00.08 - океанология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Санкт-Петербург - 1993 г.

>

Работа выполнена в Арктическом и антарктическом научно-исследовательском институте

Научный руководитель: Кандидат гсогр. наук

Н. В. Мустафин

Официальные оппоненты: доктор географ, наук доктор геогрд(р. наук

А. П. Легеньков А. В. Некрасов

Ведущая организация: Государственная морская академия

имени адмирала С. О. Макарова

Защита состоится \q9Jt. в ^ часов &&

мин. на заседании специализированного Совета Д. 024.04.01 в Арктическом и антарктическом научно-исследовательском институте по адресу:

199226, Санкт-Петербург, ул. Беринга, 38.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ААНИИ.

Автореферат разослан

,»£«

Ц0#ьр» \993v.

Ученый секретарь специализированного Совета

Е П. Карклин

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время проблемам добычи нефти 5 газа на шельфе арктических морей уделяется повышенное внима-ше. Возросшие требования к гидрометеорологическому обеспечению годобных работ ставят перед исследователями ряд неотложных задач ю изучению океанологических процессов в окраинных морях Север-юго Ледовитого океана (СЛО), и, в частности, приливных явлений, ¡оставляющих важный элемент гидрологического режима. Одним из фиоритетных является район Карского моря.

Анализ предшествующих исследований позволяет Еыделить >сновные нерешенные вопросы ь проблеме изучения приливных явле-гай данного региона, определяюаде актуальность темы диссертаци-шной работы:

- с одной стороны, в Карском море приливы являются наиболее [рко выраженными, по сравнению с другими арктическими морями, а : другой - детальное изучение приливов современными методами ^следования здесь практически не проводилось. Приливной режим гекоторых районов моря, мелководных бухт и заливов известен лишь I оСвдх чертах.

- Открытой остается проблема исследования приливного дрейфа 1ьда в море. Приливные подвижки льдов, как показывает многолетий опыт, могут оказывать существенное, 'а порой и определяющее ;лияние на судоходство и эксплуатацию морских гидротехнических шружений. Поэтому оценка возможных скоростей дрейфа льда, про-[ессов приливных сжатий и разрешений в -ледяном покрове требуют пециального рассмотрений.

- Необходимы исследования остаточных приливных течений и статочного дрейфа льда. Существование постоянных зон с подожи-ельной и отрицательной дивергенцией остаточных течений может ыть одним из механизмов, поддерживающих систему арктических ле-овых массивов.

- Недостаточность количества и качества натурной информа-ли. высокая стоимость океанографических наблюдений вызывают не-бходимость применения методов численного моделирования. В связи

этим встает задача адаптации имеющихся моделей' к условиям арского моря.

Целью диссертационной работы является уточнение существующих редставлений о структуре приливных течений, колебаний уровня.и

дрейфа льда в Карском море и в одном из его заливов - Байдарац-кой губе, а также выявление роли приливов в формировании особенностей гидрологического режима данного региона методами численного моделирования.

В диссертационной работе поставлены и решены следующие задачи:

- адаптированы и откалиброваны численные гидродинамически« модели приливов для исследуемой акватории;

- проведен расчет основных характеристик приливных движени! воды, льда и анализ механизмов формирования приливов;

- оценена роль приливов в гидрологическом режиме моря;

- уточнены характеристики приливов для Байдарацкой губ: Карского моря.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- детализированы котидальные карты суточных и полусуточны приливных волн"Карского моря, уточнены местоположения его основ ных амфидромических систем;

- - получены карты максимальных приливных уровней, течений : дрейфа льда. Выделены зоны экстремальных приливных сжатий и раз режений ледяного покрова;

- получены оценки влияния дрейфующего льда на раслро.стране ние приливных волн; показано, что ослабление приливных движени в зимний период вызывается, в основном, наличием неподвижног ледяного покрова;

- отмечено незначительное влияние стратификации на прилив Карского моря;

, - выявлено, что приливные движения являются одним из факто ров, поддерживающих сложившуюся структуру термохалинных поле Карского моря;

- получены расчетные дачные о вертикальной структуре при ливного потока в мелководном заливе Карского моря - Байдарацкс губе;

построены схемы остаточной приливной циркуляции (ОПЦ) мс ря и Байдарацкой губы;

- получены уточненные характеристики бюджета приливно? энег гии Карского моря; показало, что основная часть энергии приливе расходуется на диссипацию, а около 20 процентов уходит чере пролив Карские ворота в Баренцево море.

Практическое и научное значение работы. Работа выполнялась рамках следующих научно-исследовательских тем:

- "Изучить приливные явления Северного Ледовитого океана (СЛО) и их взаимодействие с ледяным покровом на основе анализа натурных данных и моделирования" (1991, тема IX. 2а. 10);

- "Изучить приливные явления в Карском море на основе натурных данных и моделирования" (1991, х/д 22/316);

- "Разработка основ моделирования ледово-гидрологических процессов в Байдарацкой губе" (1990, х/д 21/90);

- "Разработка научной концепции комплексных научно-исследовательских работ и основ моделирования ледово-гидрологических процессов в Байдарацкой губе" (1990, х/д 22/333);

- "Комплексная ледовая, гидрометеорологическая и экологическая характеристика Байдарацкой губы" (1992, х/д 10/293 между институтом "Гипрспецгаз" и ААШШ ).

Практическая значимость работы состоит в возможности использования подученных результатов для:

- расчета приливных движений воды и льда, выделении зон приливных сжатий и разрешений ледяного покрова при проектировании и эксплуатации гидротехнических сооружений, гидрометеорологическом обеспечении судоходства в Карской море;

- дальнейшего уточнения гартины приливных двикенйй воды и льда, в том числе трехмерной структуры прилива, в Карском море;

- повышения эффективности экспедиционных исследований.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и

обеукдалксь на конференции молодых специалистов ДАНИИ (1983), семинарах отдела океанологии ААНШ (1983-1993) и лаборатории "Арктйк-шельф" (1991-1993) , секции ученого совета ААШИ (1993), втором и третьем съездах советских океанологов (Ялта, 1982; Ленинград, 1987); представлены на четвертую международную конференцию по южной атмосферной метеорологии и океанографии (Хобард, Австралия, 1993).

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 5 статьях, список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы. Общий объем работы составляет 163 страницы, включая 74 рисунка и 3 таблицы. Список литературы насчитывает 119 наименований.

- 6 -СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, сформулированы цели работы, приведено краткое содержание разделов диссертации, дана характеристика полученных результатов, приводятся основные положения, выноеише на защиту.

ПерЕЫй раздел диссертации посвящен описанию изученности приливных явлений Карского моря.

В первом параграфе дается характеристика физико-географических условий региона. Карское море, отличающееся сложной береговой чертой, неравномерностью глубин, мощным пресноводным стоком, является водоемом со сложившимся гидрологическим режимом, значительно огличавдимся от остальных окраинных морей СЛО. Важную роль в его формировании играю ледяной покров, сохраняющийся в море большую часть года, и сгонно-кагонные и приливные колебания уровня, величины которых в некоторых районах моря соизмеримы. Б ААНИЙ выполнено значительное количество работ, посвященных вопросам исследования режима колебаний уровня региона. Проведенное рядом авторов районирование Карского моря по типам колебаний уровня на основе анализа натурных данных (Е. Дворкин и др. , 1985) и моделирования (А. Пропутинский, 1980; И. Поляков и А Пропутинский, 1988) показало, что преобладавшую роль в формировании его локальных особенностей играет рельеф дна и конфигурация береговой черты.

Второй параграф содержит обзор результатов исследования приливных явлений данного региона. Первые котидальные карты Карского ыоря, полученные в 20-30 годах были далеки от совершенства и существенно отличались от современных (А.Белобров, 1925; Вс. Березкин, 1932), что обтаскялось отсутствием данных наблюдений за приливами и упрощенными методами их расчета. В дальнейшем, по мере накопления натурного материала, уточнялась и детализировалась картина приливных движений в окраинных морях СЛО, включая и Карское (И. Максимов, 1936; А. Коптева, 1945; Д. Бе-ренбейм, 1953; Р. Диес17ерова,1954; К. Тирон, 1966; Г. Бзйнов, 1983). Е последнее время одним из основных методов исследования приливных явлений арктических морей стало математическое моделирование, ( позволившее существенно расширить наши представления о структуре ■< приливных движений в Карском море в летний период (2. КоуаНк, 1931; В. Б;еУ)к агхЗ Т.БЪгаиге- ,1989; Н. Дмитриев ' и А. Прошу-

инский,1989,1991). Оценка роли ледяного покрова в формировании риливных явлений не всегда однозначна Наиболее распространен-:ым является мнение о том, что лед приводит к ослаблению прилива ( запаздыванию фаз колебаний, но в ряде случаев за счет измене-1ия резонансных свойств бассейна ледяным покровом отмечался об-)атный эффект (G. Godin, F. Barber, 1980). Обобщающей в данном нап->авлении явилась работа А. Прошутинского (1991) по моделированию ¡риливных и сгонно-нагонных явлений в СЮ.

Второй раздел работы посвящен Еолроеам численного моделиро-¡ания приливов в Карском море. Обзор численных моделей приливов, ¡риведенный в первом параграфе раздела, показывает, что наиболее фименимым для данного района, слабо освеженного данными наблго-*ений, является NH-метод Хангена, основанный на решении уравне-1Ий мелкой воды. Наличие ледяного покрова на акватории моря зыкает необходимость применения совместной модели приливов и движений льда.

Модель, описание которой приведено во втором параграфа раз-цела, успешно использовалась для исследования приливов и сгон-«о-нагонных явлений в СЛО (Z. Kovalik, 1981; А. Прошутинский, 1991). В качестве условий на жидких границах расчетной области задаются полученные из данных наблюдений колебания уровня в виде гармонического закона или суммы гармоник нескольких волн прилива. Для разностной аппроксимации задачи использовалась "шахматная сетка" (С-сетка по предложенной А. Аракавой, 1979, классификации). Чтобы избегать накопления энергии в системе при вычислении ускорений Ко риолиса в уравнениях движения, ^следствии применения разнесенных пс пространству точек для составляющих полных потоков U и V» использовалось весовое сглаживание (G. Platziran, 1972). В этом случае общее количество приливных циклов, необходимых для дисгижения стационарного режима колебаний сокращается и составляет около 20 приливных периодов. Необходимость учета адвектив:шх ускорений в уравнениях движения при расчете приливов в областях с резкими перепадами глубин и на мелклводье вызывает потребность в выборе экономичной и устойчивой численной схемы. Нзш была выбрана оптимальная в этом смысле схема с направленными разностями. Численное интегрирование системы уравнений при решении задачи о распространении одной приливной волны продолжалось до выхода решения на режим периодических колебаний. Проверка данного условия проводилась по интег-

- е -

ралу полной прилизной энергии за приливной период. Расчеты велись на сеточных областях с аагами по пространству 16.7 и 33. 3 км.

Результаты численных экспериментов по расчету полусуточных (M2.S2.K2, N2) и суточных (К1 и 01) волн прилива Карского моря рассматриваются в 1-ретьем параграфе раздела. Эксперименты показали, что при задании корректных условий на жидких границах области модель с пространственным шагом 33.3 км вполне удовлетворительно отражает картину распространения основных волн прилива Полученные схемы котидальных линий и изоамплитуд полусуточных волн сохраняют известные ранее особенности, но в некоторых районах моря отмечаются существенные различия. Для всех полусуточных волн характерны амфидромические системы в юго-западной части моря и в районе островов Известий ЦИК В Байдарацкой губе отмечается наличие вырожденной амфидромии. На нашх картах отсутствует амфицромическая система в районе Енисейского залива, ее наличие не подтверждается также и данными наблюдений (Г. Е Войнов, 1983). Максимальные значения амплитуд иолн М2 и 52 в Байдарацкой губе 39 см и 19 см, а в районе о. Белый - 45 см и 23 см, соответственно. В остальных районах моря значения амплитуд не превышают 20 см для волны М2 и 8 см для 32. Для волн К2 и N2 максимальные амплитуды отмечаются в Байдарацкой губе и у о. Белый - 14 и 8 см, соответственно. Максимальные скорости приливньгх течений отмечаются в районе о. Белый, Обской губе и в районе амфидромической системы на северной жидкой границе области (для М2 - до 20 см/с, Б2 - 10 см/с). В мелководных заливах течения имеют, в основном, реверсивный характер (Байдарацкая губа, Обская губа, Гыданский и Енисейский заливы), е глубоководной юго-западной части моря течения незначительны и не превышают 2-3 см. Расчет суточных составляющих прилива проводился с учетом собственных приливов бассейна. Максимальные значения амплитуд волны К1 достигают значений более'10 см (в Байдарацкой и Обской губах), а для волны 01 находятся в пределах 5-7 см. Однородное распределение амплитуд и близкие к параллельным равноотстоящие котидали для волны К1 предполагают преобладание прогрессивной волны. Котидальная карта волны 01, наоборот, указывает на наличие близкой к стоячей смешанной волны. Несомненна близость наших котидальных карт суточных волн К1 (период 23.93 часа) и 01 ■( 25.82 часа) и соответствующих схем близких по частотам свободных колебаний (перио-

ды 23.70 и 25. 82 часа)(А. Пропутинский, И.Поляков; 1988). Этот факт находит объяснение в резонансной гипотезе формирования приливов. Среднеквадратические погрешности амплитуд основных волн прилива составляют 1.96 см и 1.08 см , фаз - 0.50 и 0.72 часа для воли !«2 и 52, соответственно. Для суточных волн ошибки лежат в пределах 0.8 - 1. О см и 1.07 - 1.46 часа. Максимальные величины приливных течений волны К1 составляют 6-7 см/с для районов мелководья севернее о. Белый; для волны 01 - 4-5 см/с. Относительно высокие скорости течений (4-5 см/с) для еолны К1 отмечается также в районе северной жидкой границы.

Для получения характеристик суммарного прилива, который можно интерпретировать как средний сизигийный прилив, проводился ряд расчетов с учетом основных значащих еолн - М2,32,[<2,М2,К1 и 01. Расчеты проводились по полной нелинейной модели с шагом 16.7 км. Первые 10 суток моделирования служили для исключения влияния нулевых начальных условий, затем в течение 30 суток осуществлялся отбор максимальных приливных уровней и скоростей течений. В 60 точках побережья и центральных районов моря (включая точки с данными наблюдений) проводилось накопление ежечасных значений уровня для последующего гармонического анализа. Гармонический анализ рядов уровня, полученных при моделировании, дает основания утверждать, что задание граничных условий в виде суммарной приливной волны повыше/ точность расчета отдельных волн прили-° ва. Так. для волны М2 срсдиеквадратическая погрешность расчета уровня в пунктах наблюдений составила 1.7 см, фазы - 0.4 часа, а для волны К1 - 1.0 см и 1.4 часа К сожалению, накопление рядов уровня во всех точках расчетной области с последующим построением котидальных карт не представлялось возможным из-за ограниченной памяти компьютера. Максимальные скорости приливных течений в некоторых районах моря имеют значительные величины. Высокие скорости отмечаются в районе о. Белый - 90 си/с, Еайдарацкой губе -более 60 см/с, проливе Карекие ворота - более 50 см/с. Сравнение иестоположения зон максимальных течений, полученных из данных наблюдений ( Г. Бойнов, 1983), с расчетными показывает довольно хорошее их соответствие. Абсолютные величины скоростей отличается незначительно.

Результаты расчетов энергетических характеристик отдельных волн прилива приведены в четвертом параграфе раздела. Основным источником энергии полусуточных приливов Царского моря является

ее поступление из СЛО через пролив между м. Желания и Северно£ Землей и пролив Вилькицкого. Поступление энергии за счет астрономических факторов для полусуточных волн №2 и 32 почти в 20 раг меньше. Значительная часть энергии (до 23 % для волны М2, 21 ° суммарной энергии) теряется, уходя через пролив Карские ворота з Баренцево море. Основные потери приливной энергии в Карском мор< происходят за счет трения о дно. Трекие о лед составляет менее ( Т., а горизонтальное турбулентное трение - 3 % от потерь энергт в море. Распределение бюджета приливной энергии для суточньс волн несколько иное. Астрономические факторы играют здесь важнейшую роль и превышает поступление энергии из СЛО для волны К: в 1.3, а для волны 01 •• в 2. 6 раза. Диссипация энергии происходит в основном за счет трения о дно, потери за счет горизонтального турбулентного трения и трения о лед незначительны. Отмечен; пространственная неоднородность интенсивности потока приливно: энергии, особенно для волн полусуточного периода. Основная еп часть (до 72 %), поступающая в акваторию с. севера мезду о. Нова Земля и о. Северная Земля, сосредоточена в узкой области у око вечности Новой Земли. Усиление интенсивности потока приливно энергии полусуточных волн мокно объяснить "топографическим зах ватом" волн (А. Некрасов, 1978) на склоне Новоземельской впадины выступающим в роли волновода , "перекачивающего" без особых по терь энергию прилива в юго-западную часть моря.

Роли ледяного покрова в формировании особенностей приливно движений в море посЕядан пятый параграф раздела. В работ использовалась модель дрейфа льда, применявшаяся в предыдувд работах для расчета приливов в СЛО (1. КоУа21к, 1981; А. Прошу тинский, 1991). На твердых границах области для льда принимаете условие прилипания. На жидких границах вектор скорости дрейЗ льда определен как функция Бремени, начальным условием для скс ростей дрейфа льда выступает состояние покоя. Функция сплочен ности льда и его толщина по всей области заданы. Учет ледяно! покрова при моделировании полусуточной волны М2 несколько изме нил картину распределения когидальных линий и изоамплитуд. С счет дополнительного трения воды о лед произошло смещение амфщ ромических систем в сторону берега, практически повсеместно (: исключением побережья Новой Земли) амплитуда прилива уменьшилас в среднем на 1.2 см, что составляет около 9 7. от амплитуд пршп ва без льда. Произошло замедление движения полны, что выразилос

в запаздывании фаз колебаний уровня в среднем по морю на 4 градуса. (0.14 часа). Исключение составляют островные пункты в мелководной части моря (о.Уединения, о.Известий ЦИК, о.Исаченко), где произошло некоторое увеличение фаз - в среднем на 6. 0 град. (0.21 часа). При моделировании приливной суточной волны К1 с учетом льда амфидромическая система в районе Пясинского залива сместилась в сторону берега и трансформировалась в вырожденную; произошло уменьшение амплитуд колебаний в среднем на О. б см, запаздывание фаз колебаний составило 4.1 град. (0.28 часа). Изменения максимальных амплитуд суммарной приливной волны, вызванное наличием дрейфующего льда, составило 4-6 см. Наиболее существенное ослабление приливная Еолна испытывает в прибрежной гоне. При задании на акватории моря не только дрейфующего, но и припайного льда наблюдается значительное ослабление амплитуд приливной волны - до 8-10 см. В Байдарацкой губе отмечено увеличение амплитуд в прикромочной зоне припая. Сильная диссипация прилива под неподвижным льдом приводит к ослаблению встречной волны и характер прилиеных движений здесь становится блике к прогрессивной волне типа Кельвина. Вырожденная' амфидромия, наблюдающаяся здесь на чистой воде, смещается далее на сушу, что и приводит к некоторому увеличению амплитуд прилива. Подобный эффект незначительного увеличения амплитуд за счет смещения амфидромий отмечается в центре юго-западной части акватории и между о. Арктического института и берегом. Скорости течения подо льдом по всей акватории (за исключением небольшого района севернее о-ов Арктического института) меньше, т. е. лед оказывает тормозящее действие на движение воды. Особенно ярко это выражено в районах Байдарацкой губы, о. Белый и между островами Новая Земля и Северная Земля, т. е. в районах со значительными скоростями движения воды и льда.

Таким образом, наши расчеты показывают, что влияние дрейфующего льда на распространение приливных волн в Карском море незначительно. Основным фактором, изменяющим картину приливных движений, является неподвижный припайный лед. Представленные результаты соответствуют выводам более ранних работ о влиянии ледяного покрова на приливную волну, но в отличие от них нами получены пространственные характеристики изменения констант прилива по акватории моря.

Оценке роли приливов в формировании особенностей гидрологического режима Карского моря посвящен третий раздел диссертаци-

онной работы.

В первом параграфе приведены результаты модельных экспериментов по исследованию влияния приливов на динамику ледяногс покрова. Влияние отдельных волн прилива на изменение сплоченности ледяного покрова, согласно результатам наших расчетов, мало и не превышает десятых долей балла. Расчеты изменения сплоченности льдов под воздействием суммарной приливной волнь (KE+S2+N2+K2+K1+01) показали, что в мелководных районах с высокими скоростями приливных течений воды и льда максимальные изменения сплоченности за счет приливов могут достигать 0.6-0. 8 балла. Наименее подвижный лед, согласно расчетам, расположен в глубоководной .части бассейна, где изменения сплоченности не превысили 0. 2-0.3 балла. При учете припайного льда зоны максимального изменения сплоченности переместились к крокке припая, стал! более локализоваными и географически привязанными к местоположению залрипайных полыней.

Во втором параграфе проведена оценка остаточной приливной циркуляции (ОПЦ) воды и льда как отдельных приливных волн, так i суммарной волны. Наиболее интенсивные остаточные течения отмечаются в районе Байдарацкой губы - 3-4 см/с, о. Белый - 5-7 см/с. устья Енисея - 2-3 см/с. Сделан вывод о том, что несмотря ш незначительность скоростей остаточных приливных течений, учитывая однонаправленность их воздействия, ОПЦ, видимо, является одним из факторов, участвующих в формировании поля масс и влияющи; на гидрологический режим всего моря в целом. Изменение сплочен ности ледяного покрова в условиях постоянного воздействия прили вов проведена по оценке дивергенции остаточного приливного дрей фа льда. На акватории моря, наряду с многочисленными локальным областями, существуют две значительных зоны с отрицательной ди вергенцией, - в районе Новоземельской впадины и между островам Новая Земля и Северная Земля. Наиболее крупные зоны приливны сжатий, обусловленных ОПЦ, в обияк чертах совпадают с положение двух основных ледовых массивов Карского моря - Новоземельским Североземельским. Приливы, не являющиеся определяющим фактором формировании гидрологического режима, несомненно играют опреде ленную роль в долгопериодной динамике ледяного покрова и в дан ном случае их воздействие оказывается однонаправленным с ат мосферными процессами.

В последнем параграфе раздела приводится описание трехмер

ной бароклшшой модели со свободной поверхностью и результаты расчетов по ней приливной волны ЬЕ в стратифицированном СЛО для района Карского моря. Расчеты проводились для акватории Северного Ледовитого океана на сеточной области с шагом 55.5 км. Модель включала в себя 19 уровней по вертикали. Начальным условием для уровня и скоростей течений принимало*;: состояние покоя. Температура задавалась постоянной и била равна 4 градусам, начальное распределение солености - горизонтально-однородное и устойчивое то-вертикали. Таким образом, вертикальное распределение плотности соответствовало устойчиво-стратифицированной водной массе. 3 течениии эксперимента бассейн считался замкнутым для обмена теплом и солью. На хидких границах области задавался уровень в зиде гармонического колебания с частотой волны 1.2, иные внешние :илы отсутствовали. Продолжительность расчета составила 250 при-швных периодов. Приливные течения вызвали существенную перестройку первоначально горизонтально однородных полей солености. 1аксимум солености приходится на глубокую часть моря. Отметим, по наиболее существенные изменения в вертикальном профиле дан-юй характеристики произошли в районе склона Бовоземельской впа-1ины, где вертикальные скорости приливного течения максимальны.

Одним из наиболее интересных результатов эксперимента является то, что полученное распределение солености на поверхности [меет близкое сходство с среднемноголетним полем данной характе-1истики по однонаправленности горизонтальных градиентов. Прослеживается минимум солености в прибрежной зоне Обь-Енисейского раина и северо-восточной части моря, максимум в глубокой части у Ьвой Земли. Подобное соответствие характерно и для всех осталь-ых частей СЛО. Эксперимент с отсутствием вертикальной адвекции оли показал, что в этом случае исходное горизонтально-однород-ое поле солености претерпевает очень незначительные изменения, ледовагельно, учитывая постановку задачи, основные черты полу-енного в эксперименте распределения солености определяет верти-альная адвекция соли приливными течениями. Этот механизм бусловил опускание менее соленых поверхностных вод в нижележа-ие слои, наиболее интенсивное вдоль материковых склонов.

В экперименте единственной вынуждающей силой для перерасп-эделения солености служили приливные движения, структура кото-ых формируется в основном собственными характеристиками бассей-а. Таким образом, хорошее качественное соответствие полученного

нами распределения солености и среднеклиматического указывает на несомненную зависимость последнего от морфометрических особенностей бассейна. Опираясь на данный эксперимент появляется возможность объяснить с единых позиций результаты ряда предыдущих исследований по моделированию циркуляции СЛО и его окраинных морей, когда под действием различных вынуждающих сил - атмосферного воздействия для холодного периода года и плотности морской воды весной, получались близкие схемы течений и рельефа свободной поверхности (А. Прошутинский, 1S91). Сделано предположение о том, что одним из наиболее существенных факторов, приводящих к формированию крупномасштабных особенностей полей течений и солености СЛО и его окраинных морей является морфометрия.

Четвертый раздел диссертации содержит результаты моделирования приливов в юго-западной части Карского моря, включающей мелководную Байдарацкую губу. Принцип вложения моделей позволил получить детальную картину приливных движений воды и льда в данном районе для четырех основных волн прилива - M2,S2,K1,01 и суммарной волны. Уточнена структура ОПЦ Байдарацкой губы. Трехмерная модель без учета бароклшшости позволила выявить некоторые особенности вертикального строения приливного потока в ее мелководной -части. Выявлено, что в районах, где приливные течения близки к реверсивным при. незначительной величине поперечной составляющей течения, вне зависимости от условий статификации и глубины происходит смена знака вращения эллипсов приливного течения.

В заключении сформулированы основные выводы диссертационной работы и дана краткая характеристика полученных результатов.

- ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Методами численного гидродинамического моделирования исследован ряд закономерностей приливных колебаний Карского моря. Уточнено положение амфидромических систем для отдельных вол прилива. Впервые получены котидальные карты полусуточных волн fíí и К2. Результаты расчетов приливного уровня и течений можнс использовать как основу для их предвычисления в районах не освещенных данными наблюдений. Получены карты максимальных приливньс уровней, течений и дрейфа льда Выделены зоны экстремальных приливных сжатий и разрежений ледяного покрова.

2. Расчеты составляющих баланса приливной энергии показыва-

эт. что основная часть энергии прилива теряется на диссипацию в юлководных районах моря, а ее значительная часть (более 20Х) галучается в Баренцево море через пролив Карские ворота Высокая гонцентрация приливной энергии в юго-западной части моря обеспе-швается ее "перекачкой" по склону Новоземедьской впадины, вступающему в роли своеобразного волновода.

3. Неоднородности в полях скоростей приливных течений в некоторых районах моря (у о. Белый, северной оконечности Новой Зем-ю, о. Исаченко) дают основание говорить о наличии здесь зон ло-сального резонанса и "топографическом" захвате приливной энергии ¡уточных и полусуточных волн.

4. Остаточная приливная циркуляция (ОПЦ) является одним из механизмов, участвующих в поддержании устойчивых ледовых массивов в Карском море. В Байдарацкой губе ОПЦ способствует существованию циклонической циркуляции воды и льдов.

5. Модельные расчеты подтверждают мнение о слабом влиянии зрейфующего льда на йриливные явления всего моря в целом. Но в ¡екоторых районах усиление диссипации приливных волн подо льдом вызывает изменение резонансных свойств, что способствует усиленно приливных колебаний. Введение в модель неподвижного льда фивело к локализации зон максимальных сжатий и разрежений дрейфующего ледяного покрова, географически привязанных к местополо-кению заприпайных полыней.

6. Расчеты по трехмерной нестационарной модели с учетом 1Лотностной стратификации показали незначительное влияние барок-шнности на приливные движения воды. Вместе с тем, приливы являйся одним из постоянно действующих механизмов, формирующих остойчивую структуру поля солености Карского моря.

7. Вертикальное строение приливного потока волны Ш в Бай-харацкой губе показывает, что в'районах, где приливные течения )лизки к реверсивным, за счет изменения баланса сил Кориолиса и горизонтального градиента давления происходит смена знака враще-шя эллипсов приливного течения. Ранее данный эффект в мелковод-{ых районах объяснялся особенностями вертикальной стратификации.

8. Расчеты по двумерной и трехмерной моделям подтверждают предположение о том, что морфометрия бассейна является одним из факторов, участвующих в формировании не только динамики вод барского моря, но и его гидрологического режима.

- 16 -

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Дмитриев Е Е. , Прошутинский А. КХ Об исследовании колебам уровня Карского моря // Труды Аркт. и антаркт. ин-та -1989. -41 -С. 53-62.

2. Дмитриев Н. Е. , Прошутинский А. Е К расчету приливных двике ний воды в Карском море // Труды Аркт. и антарн ин-та -1991. -424. -С. 14-21.

3. Прошутинский А. Ю., Дмитриев Е Е., Манде ль С. 3. Моделирован! приливных движений в Карском море// Труды Аркт. и антарт ин-та. -1985. -399. -С. 100-107.

3. Прошутинский А. Ю. „ Дмитриев Е Е. , Мандель С. 3. Моделироваш приливных движений воды в арктических морях // Тезисы докладе на втором съезде советских океанологов. Севостополь, 198S с. 77-78.

4. Dmitriev N. Е. Investigation of the tidal sea and ic« dynamics in the Kara Sea // Annales Geophysicae, 1993, Vol.11, Part II, p. 159.

5. Dmitriev N. E.. Polyakov 1. V. , Proshuttnsky A. Yu.

Tree-dimensional non-stationary ocean model: it's peculiarit« and possibilities // Preprint volume: fourth international cor ference on southern hemisphere meteorology and oceanography/ Hobard, Tasmania .Australia - In printing.

Ротп.ААНИИ.Злк.45-100 34.08.83 Уч.взм.0.7