Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Прибрежный морской апбеллинг: методический подход и результаты изучения с использованием спутниковых данных ИК-диапазона

ВАК РФ 11.00.08, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Прибрежный морской апбеллинг: методический подход и результаты изучения с использованием спутниковых данных ИК-диапазона"

ГОСШРСТЕЕННЫа КШЯЕЕТ СССР ПО ГЩРС^ЖОгОКОГКИ ГОСУД^ТВШЖЯ 0ШН0Г?Л'311ЧЭ:Х1Й ¡ШСТИТУТ

На правах эукозас:

Б1ЯКОВА КРИТА. АНАТОШША

т: 551.46(083.13)

ШКВРШЬЙ МОРСКОЙ АПЕЕШХЙЪТ: 1.ЕГ0ДКЧЕС1Ш ПОДХОД И 1ЕЗШШЫ ИЗУЧЕНИЙ с иопсшыовшш сппкшж ДАННЫХ ИК-ДИАДЛЗОКА (НА ПИЩИ? ШТЙЙОКСГО МОШ)

(II.00.08- океанология).

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации ка соискание ученой отодоцд кандидата географических яаук

Москва-1290

Работа выполнена в Ленинградском отделении Госуцарствзшюгс океанографического института Яаучдае руководители: акад&кик АН УССР, доктор физико-

кандадат физико-мате:,этических наук С.В. Викторов Оаициалышз сппскеити: доктор географических наук

М.Базаров

кандидат физико-математических наук Я.Б.Нэчволодоб Вздущая организация: Институт океанологии АН СССР

Еадита состоится " к<Ш*£&Д990 г. на заседании спецяаяизкроватюго совета К 024.02.01 при Государотзэкколт океанографическом институте Госкомгидромэта СССР, Москва, Кропоткинский пер., д.6. £ С диссертацией мог/яо ознакомиться в библиотеке Государственного океанографического института

штедзатических наук Б.А. Нелепо .

Учекай секретарь сшцаалпзированного совета

кандидат физико-•катештпчеоких наук

ОЕЩАЯ Ш>АКТЙВ'.СТИКЛ РАБОТЫ

Актуальность теми. Прибрехчкй морской апвэллипг играет важную роль в вертикальном переносе органических и иилоралышх веществ, оказывал влияние ка биологическую продуктивность отдельных районов и термохэлиняую структух>у вод. Изучение процесса апвеллинга в конкретных акваториях необходимо для решения проблем рационального использования водшнх ресурсов, и згидитц акватории от всё возрастающего антропогенного загрязнения. Ограниченные размеры «лвеллингов, малое время жизни и эпизодичность их появления затрудняет исследования таких локальных алвзлллнгоз средствами одной классической океанографии. 'Использование спутниковой информации становится обязательным условием проведения работ по изучению аавэлликгов. Причем, спутниковые данные о температуре к яркости водной поверхности позволяют: - дать оценку частоты наблюдения апвел-линга в тех или иных районах; - определить зону, в которых наблздается явление прибреяного апвеллкнга; - установить типичные пространственно-временные параметры зон алведдшга, включая особенности структуры гидрофизических падей; - оценить интенсивность апвеллкнгов - по величине пзг-епаца температур мезду водами алвеллинга а окруж&щкии водалм; - выяснять роль топографии дна и конфигурация береговой черти в генерации и дальнейшей развитии зпвеллинга;

Возрастает роль оперативной спутниковой информации о лекальных ахгаеллмнгах таксе в связи с началом в ССОР работ по искусственному рыборазведению (карикулътуре) в прибреккоЁ а о-

'не морей. Учитывая перспективы промышленного рыбоводства в от-" крытых солоноватых морских районах, необходило дальнейшее совершенствование спутниковых методов контроля параметров среда облт&кия объектов марикультуры. Выращиваемые объекты промысла не обледаит, как правило, свободой перемещения, необходимой дая быстрой эвакуации из районое с неблагоприятными дня их жизнедеятельности параметрами среды, в частности районов с пониженной температурой воды ели повышенным уровнем загрязнения. Оперативная спутниковая информация поможет вовремя предупре- . дитъ рыбоводов о неблагоприятном изменении гидрофизических параметров среды.

До сих пор, однако, спутниковая информация при езучедки морей играла второстепенную роль, что объяснялось недостаточной проработкой методически вопросов использования спутниковых данных в региональной океанографии. Поэтому представляются весьма -необходимыми исследования по методаяогли применения спутниковых даннкх в сочетании с градационными океанографическими нападениями - для решения конкретных научных я прикладных задач, связанных с изучением апвеллингов в прибрезной зоне морей.

Дбдь к задачи исследования. Цель работы состояла в исследовании морских прибрежных апвелзныгов Балтийского моря с помощью регулярной спутниковой информации ИК-диапазока. Основными задачами при этом бшш:

I. Разработка методического подхода к оцзнке достоверности и усвоении спутниковых данных о температуре в районах мор. ехшх алмеллмнгов с использованием ;латериаяов опорных подспут-^

.таковых наблюдений.

2. Определение по спутназовым даявда основных зон дпибрен-, ных подъемов вод в Балтмйекол: норе, теследэвагше престракст-велно-врелгеяякх масштабов и структуры поля тедаоратуры ло-зсрхяостк моря (ТСЛ) конкретных зон аггвэллунга.

3. Выяснение причин, вызывающих явление лрибрежюго ап-вслштнга з БактиУско;л море.

Фактический :га?сщал. В работа использована оиутпсовая информахзця, порченная с КСЗ КОМ (4-й какал радиометра AVHBH) на автономном пункте приема'АтдантНИРО в резаке регулярного приема з зесзнке-летние се^онк 1986-1853 гг. (-258 суток наблюдения, в режиме-эпизодического делового приема для обеспечения судовых экспедиционных райот) в 1283т1285 гг. (30 суток наблвдения), а также спутниковые изображения Балтики за I9SQ-I982 гг., опубликованные б работах Хсрстмаяа (Horatmatm, 1983) н'Гвдхегепа (Sidbagea, IS64) (78 суток наблюдения). Б период регулярна работ на ШШ екесуточно по акватории Балтийского моря принималось до 8 сеансов связи с ¡-"Со. Технические характеристики аппаратура АПШ позволяли обеспечивать пространственное разрешение 3 ил и тешера^урное разрешение 0,5К. Погревагость оценки значений ?Щ по спутниковые данным изменялась в пределах + (С,5-?)К, п зависимости от услозяй приема {шут, радиотехнические помехи), изменчивости атмосферных условий и прочих факторов. Оценка погрешности г доводилась по данным квазпоинхроня'хк: опорных подспутниковых наб.адцзкий и по данным анализа дисперсий отдельных студеней телеметрического ;«лина КС-3, принимаемого ;<а АШИ.

Научная новизна. Разработана методическая схема усвоения спутниковой информации ИК-диапазона для исследования явления морского яркбратсного элвеллинга, базирующаяся на исисиидова-ина дашшх регулярного иршла к опорных данных, предварительна прошй^тазироважкх на репрезентативное?!..

Показано, что в качестве оперативного метода атмосферной коррекции, обеспечивающего приемлемую погрешность в определении ТЯюч (менее 1К) щ)я изучении апЕвллингов, шавт быть использован метод коррекции по естестаешшм полигоном. Дяя акватории Балтийского коря в период "гидрологической веса:" (апрель-июль) в качество таких полигонов предложено использовать твплоинертгав зоны Ладожского и Онежского озер. Предложен статистачоский критерий наличия прибрежного апвеллинга на спутниково;/, снимке, базирующийся на дисперсионном анализе опоршх найлвденкй. Проведена классификация апведлинговых зон Балтийского моря но спутниковым данным 1980-1388 гг. По механизму генезиса выявлены два типа апвеллингов: обусловленные сгонным экыановским эффектом, наблвдащемся при интенсивном вдольбереговом ветре, а такко ашюллинги, обусловленные особенностями топографии. Оцэнены пространственно-временные маситабы явлений прибрекного адволлинга ка Балтийском море.

Ж^ашаг. Ж9ря?.ся:

- Методическая интерпретационная схема изучения локальных

прибрвтаых апвеллингов, основанная на использовании регу-

ляриой спуашжовш «н&фхации ПК-диапазона и опорных наблв-

дений, прошедших предварительную проверку на репрозентатив-

-б-

ность.

- Объективный статистический критерий наличия прибрелсного ал-веллинга на спутниковом снимке, основанный на расчете критической разности температур, ясшшяуюцвм дисперсионный анализ данных опорных наблюдений.

- Способ оперативной атмосферной коррекции спутниковых дан-

Ш-диапазона по естественным полигонам, в качестве которых для Балтийского моря используются тезлоиверткне &онк Ладожского и Онежского озер.

- Результаты усвоения спутниковых данянх ПК-диапазона по акватории Балтийского моря: пространственно-временная изменчивость и структура пота температуры поверхности моря в апвелликговых зонах.

Практическая ценность. Полученные новые данные по дянаьжке вод Балтийского моря необходимы при разработке методов гидрологических прогнозов, в частности, при прогнозировании выходов холодных вод у побережий; при обосновании ращюнашюго использования прпродккх ресурсов моря, проведении приход сохранных мероприятий; при решении рекреационных задач. Результаты изучения алвеллилгез Балтики могут быть использованы при создании экологической модели моря и-при правлении различных существующих аналитических и численных моделей Балтийского моря.

Методическая часть работ, аключащая разработку вопросов оценки дсстоворноста спутниковой и опорной информации, проведение атмосферной коррездш,-успользована при составлен/;« на-учно-проазводствен1ШХ изданий: "Вреыенныс методкчвеядо рэко-

-7-

ьендацви по приему, обработке и испсльзогаша спутниковой ин-форменри по температуре пов&рэаккяи г-;орей и океанов" (1285, Гвдроштвоиздат) и "Методические указания во комплексно:^ использованию спутниковой информации для изучения морей" (1987, Гздрометеопздаг).

Апробация работы. Основные результаты .диссертации докладывались на 5--м Всесоюзном совещании по неконтактным методам и средствам измерений оксанох'ращических параметров (Москва, 1983 г.), 21У и ХУ конференциях Балтийских океанографов (Гдыня, 1964 I1., Копенгаген, 1585 г.)» 2-м и 5-м Всесоюзных совещаниях-семинарах ло спутниковой макрофизике (Севастополь, 1985 и 1988 гг.), III Съезде советских океанологов (Ленинград, 193? г.), научных секикарах Ленинградского отделения Государственного океанографического института, Морского гидрофизического института АЛ УССР.

Публикации. Но теые диссертации опубликовано 16 печатных работ, в соавторстве.

Структура и объеи диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глаз, заключения, списка литературы. Работа содержит ''72 страниц машинописного текста, 31 рисунок, I? таблиц. Схзиоон литературы включает 146 наименований, в том числе 9Э иностранна.

ССЙЕШНШ РАБОТЫ

Ео введении обоснована актуальность теш, сформулированы

цель и задачи исследования.

-8-

Первая глаза росит общий характер. В ней дается краткий анализ методических погрешностей Ил-радиомзтр.чи при дистанционном определении температуры морд. Показано, что основные погрешности определения ТПМ обсуловлены недостаточно точным учетом влияния атмосферы на перенос ИК-иглучения з состеме охеак-дистгкцконный (космический) носитель. Дала оценка погрешности определения температуры поверхности моря с помощью ШС-радиометров ИСЗ, составившая (11-0,5)л - для автономных пунктов призма спутниковой информации, выполняющих декодирование сигнала (перевод из аналоговой формы в цифровую). С учетом этой оценки сделан вывод о правомерности выделения термических фронтов апзеллингоЕ по спутниковой информации Ж-диапазояа, так как тестовые контрасты мекду ашзелзошговой зоной и ведами открытого моря (на поверхности морд) превышают I К.

Дана характеристика информационной базы, основу которой составили материалы наблюдений радиометра дунав ИСЗ НОАА-6 -ЫСАА -10. Условия приема спутниковой информации в режиме непосредственной передача данных по-золяли получать данные лишь с одного ИК-канада, что предопределило поиск методов атмосферной коррекции ориентированный только на данные одяоканальных Ж-измерений с учетом возможности привлечения синхронных данных бидемого диапазона спектра, получаемых одноврэменно на А5Ш.

На материалах подспутниковых экспериментов на Балтийском море излагаются результаты сравнительного анализа методов ат-

-9-

мосферкой и облачной коррекции одкоканалыоа Ж-радкометров. Установлено, что ввиду высокой изменчивости атмосферных процессов над Балтикой атмосферная коррекция по штоду передаточной функции, использующая среддаег^палатические данные о параметрах атмосферы, ка обеспечивает необходимой точности олре-делокия ТШ. Страша учет изменчивости атмосферных ыетеопара-метров также невозможен ввиду того, что аэрологичэское зондирование ка Балтике производится только ка береговых гидромет-станциях, где когут быть другие воздушные массы по сравнению с района;,« открытого моря. В то еэ время, аэрологические измерения с островных гидромзтсташшн и научно-исследовательских судов не производятся. Показано, что хорошие результаты на Балтике дает регрессионный метод атмосферной коррекции, так как для этого полузамкнутого мора характерно наличие развитой сети гидрометотакцгй и наДвдцателькых постов; кроме того еяодваэно с акватории ыоря мояет быть получено ке менее 10 измерений ТШ с проходедих судов. В целом, использование регрессионного метода атмосферной коррекции обеспечило остаточное среднее ксадраткчоскоа отклонение лри определении ТШ с помощью КК-радиоиетров Ш>коаа и "Метеор-2" в пределах +(G,4-I,a)K.

Показано, что облачнуа коррекцию данных для рагионоз о высокой повторяемостью облачного покрова целесообх^знс проводить по методу пространственной когерентности и порогозощ методу. Такал коррекция позволяет уменьшить -число отбракованных спутниковых сцен и повысить достоверность результатов интерпретации океанограДжчзских явлений.

-•ю-

Сбсуэдается роль явления скин-слоя на тюгэриносм раздела океан-атнссфора при совместном ан&лгзе отудаиовкх дальс о температуре моря. Подчеркивается, что существование ож-слоя кшет приводить к типичяол разности тешсра'гууы поверхностного слоя моря (ТПСМ) и ИМ в несколько десятых градуса Цельсия. Сделан вывод о том, что шгею^еся на сегсднясаий дв22> эмпирические формулы определения разности ТПСМ-ТШ имеет недостаточную точность.

Описываются методы оценки количественных характеристик термических фронтов (в частности, щроктов егпзе.2мгнга) пс спутниковым данным Ж-диалазоиа. Показано, что регулярная спутниковая съемка региона позволяет картировать положение фронтов, оценивать поле скорости в районе фронтальных разделов, исследовать статистические характеристики поля ТПМ дяя оценки характерных горизонтальных масштабов поля ТОМ и пространственной ориентации зон температурных неоддородностей.

Проведено сраздение степени изученности прибрежных океанических и локальных морских анвеллингов, з результате выявлено отсутствие информагзш о таких характеристиках локальных ап-велдингоэ как длительность существования явления, частота его возникновения, условия генорации, структура поля ТШ. Подчеркивается, что яа настоящем ятале развитая региональной спутниковой океанологии необходимо получить статистически обеспеченный массив информации о пространств&нно-врг %нных характеристиках поля ТЖ з конкретных алт.еллаагоЕых зонах, о факторах, влияющих на интенсивность адводлингоз.

-11-

Глава, '?. посвящена методологии использования спутниковых данных ИК-дааыазода в сочетании с данными опорных подспутниковых наблюдений для изучения прибрежных морских аавехтингов. Описываете в главе процедуры совместного анализа спутниковых и опорных данных показаны на материалах КОПЗ, проведенных на акватории Балтийского ьюря совместно Ленинградским отделением Государственного океанографического института и Институтом Морэведения АВ ГДР в 12&2--108С гг.

Необходимым условием использования опорных наблюдений должна быть проверка их репрезентативности. Для этого предао&ено использовать дисперсионный анализ. Предварительно провернется собладение условий, необходимых для проведения дисперсионного анализа: с помощью критерия Кочрена проверяется однородность дисперсий на опорных измерительных пунктах (гздромехсганциях) и однородность дисперсии по дням. Затем, используя критерий согласия Пирсона , проверяется гипотеза о подчинении функции распределения ТЕШ нормальному заколу. Проверка показала, что однородность дисперсии на гидрометстанциях Батаииского меря соблюдается лишь в утренние часы, поэтому в дальнейшем анализе использовалась только эта группа данных, Цзльэ кссле-дованая было определение различий меаду группами данных, то ость измерениями ТИСЫ на одной станции, но в рааные дш или измерениям»! ТПСИ в указанный период на различных станциях. Изучается влияние на ТЕГС1Л двух одновременно действуэдих факторов: основного уровня Д С "дай" 5 к уровня подгруппы С ("станции"). Одно наблюдение представляется в виде (предполагая, что взаимодействия меаду факторами нет):

Тц - г + & + '}} '

где р - общая средняя, % - эффект, обусловленный влгяяяем ¿-го уровня «¿актора С, аффект, обусловленный влиянием ) -го уровня фактора Д. Для выяснения значимости влияния факторов Д и С на исследуемый признак проводится сравнение дис-• персии по факторам с остатоавой дисперсией. Влияние фактора Д во всех измерениях было существенно, поэтому был сделан вывод о неправомочности распространения атмосферных поправок, сделанных для одного дня, на другие дни.

Далее была поставлена задача определения допустимого интервала несинхронкостк (ДйН) измерении, в рачках которого целесообразно использовать разновременные данные измерений разных уровней в системе судно-самолет-КСЗ.

Для системы измерений МСЗ-судно з качестве допустимого интервала несинхронности предложено использовать радиус корреляции автокорреляционной функции временного ряда измерений ТЛСМ в точке.

Для авиационных измерений на полигонах КОЗЭ, выполняемых по стандартной сетке галсов несколько раз в сутки, допустимым интервалом несинхронности предложено считать промежуток времени, в течение которого исследуемый признак - средняя радиационная тешоратура па полигоне - меняется статистически незначимо. Дисперсионный анализ полученных результатов позволил заключать, что в открытой части Еа: ?ийскзго моря измерения ьдогшо было считать КБазиснюгрокнымл в тачанке 4 ч., а в прибрекчоЁ - з течение 1,5 ч.

Репрезентативные опорные данные, подученные в течение допустимого иктарпада косинхронности, используются далее для получения регрессионного соотношения ТйШ (?р)» где Т^ - радиационная температура, измерявши с ИСЗ.

Установлено, что в пориод "гидрологической весны" (апрель-изххь) оперативная атмосферная коррекция спутниковых данных Ж-диапазояа мокет быть получена методом калибровки по естественным полигонам, в качестве которых для Балтийского моря целесообразно использовать теплепкертные области (ТИО) Ла-доасокогс и Онежского озёр. Гидрологический решил этих озёр бактеризуется наличием в период "гидрологической весны" сравнительного постоянства темпгратуры ь зоне ТИС, что сгя-зано с развитием з этот период явления термобара (Тихомиров, 1982). Так, на I ишя ас средним шаголетяим данным температура е золе ТИО изменяется в пределах от 2,0 до 2,7°С, что при калибровке спутниковой аппаратуры по зоне ТИО даст погрешность не более 0,7 К, соответствующую погрешности определения 'ГШ с ИСЗ с помощью других методов атмосферной коррекции, з частности, многоканальных. По оперативности проведения атмосферной коррекции этот метод превосходит ранее известные методы. Разница г. длине оптического пути при визировании с 1-'СЗ Л ад окского озера и Балтики учитывается расчетным путем, предполагая, что для атмосферы применим закон Бугера.

В главе обсуздастся такие различные подходы к оценке эффекта скин-слоя при дистанционном определении Т№! в ИК-диа-пазоне. На материалах экспедиционных работ ЛО ГО'ЛН сделана ■ попытка оценить влижме ряда гидрометеорологаческкх фактироь

на величину разнести температуры- в поверхностном слсе моря. Анализ проводился по методу факторного эксперимента с трзмя факторами: ветер С/), облачность {п, балл), разность температур вода-воздух (Тш-Та), предполагалось, что взаимодействия между факторами нет, а число влияющих факторов ограничено тем, что в выборку воаии измерения, выложенные в одно и то л© солнечное время, в течение одного месяца в одном регионе. Исходное выраконие имело вид:

д Т s. aD + а ,1/4 ааа * as (Тгм .

Анализ показал, что наибольший вклад в разность дТ вносит разность температур вода-воздух, соответствующий аоаффицчеит в регрессионном выражении (Û3) изменялся в пределах от 0,4 до 0,5. Влияние Еетра а облачности давало на порядок меньший &ффект, а з ряде случаев для этих факторов были получены незначимые оцьнки I следует заметить, что измерения в штилевых зонах при этом не было). В целом был сделан вывод о том, что схема трехфакторного эксперимента ке позволяет с достаточной точностью учесть эффект скин-слоя. Необходима более детализированная схема, учитывающая большое число гидрометеорологических факторов, таких как волнение, влажность ...

Была предпринята тагсю попытка получить аналитическое решение для оценки эффекта ыжн-слоя путем решения уравнения теплопроводности, записанного для молекулярного подслоя в виде:____.

■ЪТ _ , а

nri ~ es z-S

¡да-Ям- коэффициент молекулярной теплопроводности вода,

-15-

проникающее в поверхность вода излучение, * - показатель ослабления излучения (ьГ^).

Задача решалась при задании граничного условия III рода -на поверхности раздела вода-воздух и Т = - на второй

J 2» о ^

границе скин-слоя при начальном условии Т(г,0) = Т0.

Частное решение уравнения для ■£= {¿, где время восстановления температурного градиента в молекулярном подслое воды (определяется экспериментально от момента перьч/еЕИванпя " подслоя и до момента восстановления градиентов за счет действия тепловых источников; позволяет найти перепад температуры в с:>ин-слоо при условии задания нескольких гидрометеорологических параметров. Однако, на сегодняшний день точность определения■входных гидрометеорологических параметров недостаточна дая достижения необходимой точности (погрешосгь 0,1 К) в оценке перепада температур в скин-слое, учитывая реально встречающиеся перепады в насколько десятых градуса Кельвина. Поэтому сделан вывод о нецелесообразности интерпретации' океанографических явлении в условиях штилеврй пого- •' ды без сопутствующих измерений в скин-слое. В остальных случаях, при умеренных и сильных ветрах, эффектом скин-слоя при достигнутой на. сегодняшни! день погрешости, определения TDM с ИСЗ в 0,6т€,7 К можно пренебречь. По-видимому, проблема строгого учета аффекта скин-слоя станет предметом бдиаа£ших перспективных исследований, ориентированных на ИСЗ следующего поколения.

Глава 3 посвящена результатам исследования прибрежных

-1G-

апвеллингов Балтийского моря с помощью спутниковых данных КК-диалаэона, используемых совместно с опорными данными.

Ередяоаен статистический критерий наличия холодной аномалии на водной поверхности в прибрежной зоне, осяовашый на использовании двухфакторного (фактора "Дни" и "Станции") анализа данных о ТДСМ, полученных с репрезентативных гидромет-стакцки. Критическая разность температур, превышение которой при понижении ШЗМ на станции трактуется как выход холодных вод, определяется по методу Тьюки ( тикеу ,1940):

л Ткр = (Ш^ ■ У^

¡здесь - остаточная дисперсия (для У степенен свободы) г '¿V 1-и? ~ распределение Стьвдента, л- - число реплик на уровне основного фактора. Выбирая в качестве основного фактора фактор "Станции", можно подучить критическую разность температур, по которой определяются станции, на которых отмечается выход холодных вод (выборка из всех станций), а выбрав в качестве основного фактора фактор "Дни" и применяя процедуры дисперсионного анализа только к станциям, где отмечен выход холодных вод, по критической разности температур выделяется период, в течение которого на станциях наблюдался гыход холодных вод. Определенная таким образом критическая разность температур составляла ддя гадрометстанций восточного побережья Балтики от 0,8 К (апрель-май) до 1,6 К (июнь-шш.). Сезонный ростл1К£) объяснен влиянием различной стратификации водных ыасс в весенний и летний период.

Получена оценка репрезентативности регулярной спутнико-

-17-

во11 информации ЯК-диапазона дая изучения алвеллинтов Балтийского моря по материала.« весенне-летнего сезона 1986 г., близкого по облачным условиям к среднеклиматическим нормам. За 140 суток наблюдений 73 дня были информативны, то есть содержали информацию хотя бы по одному из районов Балтики, выбранных дая мониторинга. По спутниковым данным было зарегистрировано 24 случая апвеллинга в 17 зонах, продолжительностью от Г до 12 суток.

Анализ наблюдений гидраглзтотанций показал, что спутники фиксировали от 1/4 до З/о всех случаев апвеллинга в конкретной зоне, что было вызвано невозможностью получения информативных спутниковых данных при облачной ситуации.

£ 1580 г., характеризовавшемся большим процентом безоблачных ситуаций по срагн .нию со среднеклиматической нормой, за 65 суток наблвдения в алреле-иане было зафиксировано по спутниковый1! данным 40 случаев апвеллинга в 15 зонах; сравнение с опорными данными показало, что в раде зон спутники зарегистрировали до всех случаев апвеллинга. ■■"

Сравнение спутниковых данных с опорными наблюдениями гвд-роглетстанций и судов позволило заключить, что технические характеристики спутниковой аппаратуры: чувствительность, погрешность •определения ТШ, пространственное разрешение, регулярность получения информации,-достаточны дая изучения алвелдингов Балтийского моря, позволяя установить как факт ' наличия ?тогс явления, так и получить его количественные характеристики. Однако исследовать повторяемость апвеллин-

говых ситуащй только а о спутниковые данным невозможно, ввиду значительной повторяемости облачного лскрова.

За все время наблюдении ло спутниковым данным удались зарегистрировать более 100 случаев выхода апвеллинговых вод в прибрежной зоне Балтийского моря, выявлено 24 зоны апвел-лидга. Дяя тех зон апвеллинга, где наблюдалось не менее о случаев алвэлликга (5-15), в таблице приведены средние параметры зон и указаны условия возник!?овения (направление ветра, сопутствующее алвеллйнгу). За исключением апвелличга у острова Рюген, все зафиксированные случаи апвеллинга наблюдались при интенсивном вдольберэговоы ветре, сопровождавшемся сгонным экмановским аффектом. Оценка периода установления апвеллинга с момента начала действия благоприятных ветров проводилась с использованием теории Экмана ( siman, , 1905) к составила 1-2 сут., в зависимости от глцлшы залегания термоклина и вдсмьберегоЕОГо ншфяжения ветра. Пол^ченнш оценки совпадали с данными контактных наблюдений.

Апвеллинг у острова Рюген связывают с топографическими особенностями района - воздействием дарсского порога на глубинный выходкой поток (Horatuann , 1983).

В цела-,% горизонтальные масштабы зон апввллингоз составляю!' около 100 км вдоль берега и 10-20 км в направлении от берога, градиенты температуры на поверхности моря достигают 0,5-1,0 К/та», перепад температуры ыезду апвеллкнговыш годами и открытой частью моря изменяется в пределах 2-10 К. В

ряде случаев отмочается движение фронта апвеллинга со ско-

-19-

ростыо 10-15 км/оут. У южного поберекья Швеции з области Карлскруна - о.аяавд, у Лиепаи и у Висбю регулярно наблюдаются струп холодной воды протяженностью до 100 км. Продолжительность апвеллингов в 95$ случаев не превышала 7 сутс;:. Кратко-' срочные алвеллинги со временем жизни I. сут. и менее возйЕкади, когда термоклин располагался близко к.поверхности, а направление преобладающих ветров быстро изменялось. В таких случаях зарегистрированы апвеллинги малых пространственных мае- .....

штабов (~30 км по горизонтали), но с резкими температурными градиентами. Характерной особенностью поля ТЛМ е зоне апвел-линга является наличие ядер (наиболее холодных зон), отмечающихся с подветренной стороны мысов, что соответствует теоретическим представлениям, выведенным для океанических ал- ' веллингов ( Схероп и др., 1984),

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБСТЬ!

1. Разработана методическая схема проведения океанологической интерпретации такого явления как морской'прибреашгё апвеллчнг, основанная на использовании регулярной спутниковой информации Ж-дпапазона.

2. Установлена целесообразность проведения атмосферной коррекции данных одноканального ИК-радиомэтра по регрессионному ттору, основанному на репрезентативных опорных наблюдениях.

3. Предложен метод оперативной атмосферной коррекции спутниковых данных ИК-диапазона'по естественным полигона-.

-Показано, что для Балтийского моря такими полигонами могут

-20-

быть в период "гидрологической весны" (апрель-июль) тепло-инертные зоны Ладокскогс ж Онежского озер. Метод обеспечивает погрешность измерения ТПЫ~0,7 К.

4. Репрезентативность опорных наблюдений предложено проверять с помощью двухфакторного дисперсионного анализа сфакторы "Дни" и "Станции"). Для сопоставления со спутниковыми данными опорные наблюдения долины быть выполнены в течение допустимого интервала несинхронности, в качестве которого для судовых измерений используемся радиус корреляции, определяемой по автокорреляционной функции временного ряда изкзредяй ТПСМ в точке, а для азианаблященкй - промежуток врекени, г течение которого средняя радиационная температура на полигоне меняется статистически незначимо.

5. Показано, что оценка времени разрушения и восстановления температурных градиентов в скин-слое, возникающих при совместном действии радиационного нагрева, теплообмена с атмосферой, испарения и эффективного излучения с зодпоЗ поверхности, монет быть использована для оценки перепада температуры в скин-слое путем решения уравнения теплопроводности для молекулярного подслоя в воде.

С. Предкозен объективный статистический критерий наличия холодной аномалии на водной поверхности в прибреаной зоне, основанный на использовании двухгёакторнсго дисперсионного анализа с выделением критической разности по методу Т&оки -применительно к данным наблюдений гидрометстанций.

7. Оценены пространственно-временные масштабы явления прибрежного алвеллинга на Балтийском море. Проведена класси-

-21-

фккацяя апвадяинговых зон Балтийского моря по спутниковым данным 1960-1988 гг., выявлены особенности структуры поля ТШ в зоне апвеллингов - наличие струй, ядер.

8. АлБ-злялигозке ситуации сопоставлены с ветровыми услови-' ямк, наблюдавшимися в это же время на Балтике.

Доказано, что основной механизм образования апвеллингов в прибрегной зоне Балтийского морд - экмановский перенос в сторону моря при- соответствующих Едсльбзреговых ветрах (когда берег расположен слева от вектора ветра).

Основные результаты диссертации опубликованы в следущих работах:

X. Бычкова И.А., Викторов C.B., Виноградов В.В. Использование спутниковых данных для изучения апвеллинга и фронтоге-аеза в Балтийском моро // Исследов.Земли из космоса. - 1985. - Ш. - C.I2-I&.

2. Бычкова И.А., Викторов С.З. Исследование допустимой не-синхротаости наблюдений разного уровня при проведении комплексных океанографических подспутниковых экспериментов

// Исследов.Земли из космоса. - IS85.-JÉ6. - о.93-100.

3. Бычкова И.А., Викторов C.B., Виноградов В.Ь. Использование в региональных океанографических исследованиях спутниковых цифровых карт температуры поверхности воды // Природа Зешш из космоса. - Я.: ГидроыетеОиздат, - IS84. - с.125-128.

4. Бычкова И.А., Викторов C.B., Смирнов Б.I'. Особенности использования спутниковой информации ИК-диапазона для изучения акватории при облачных ситуациях // Иослодов.Земли из •космоса. - 1986. - Ji3. - с.60-66.

-22-

5. Временные методические рекомендации по приеду, обработке и использованию спутниковой ИК-информации по температуре поверхности морей и океанов. - £.: Гидрометзсиздат, 1985.

- 128 с. ( в соавторстве с Бикторозым С,В., Виноградовы;,! В.В., Смирновым Б.Г.).

6. Комплексный подспутниковый океанографический эксперимент СССР и ГДР на Балтийском море. - Л.: Гидрсметеоиздат, IS85, - 104 о. (в соавторстве с Викторовым C.B., Виноградовым Б.В., Копровой Л И.)

7. Методические указания по комплексному использований спутниковой информации для изучения морей. - Д.: Гвдрометео-издат, IS37, - 144 с. (в соавторстве с Викторовым C.B., Виноградовым В.В., Лосинским В.Н., Смирновым В.Г., с.7-49).

8. Бычкова И.А., Викторов C.B., Лосинский В.Н. Структура прибрежных Фро;, У^в Балтийского моря ко спутниковым данным ИК-диапазояа // Ш съезд советских океанологов. Секция "Физика и химия океана": Тез.докл. - Л., 1987. - с.64-65.

9. БычкоЕа И.А., Викторов C.B., Виноградов В.В. Дистанционное определение температуры моря. - Л.: Гидрометеоиздат, 1988. - 224 с.

10. Дистанционное зондирование Земли из космоса // Сборник статей по итогам научно-технического сотрудничества СССР и ГДР в 1Э80-1985 гг. / Потсдам, 1987, с.145-159 (в соавторстве с Викторовым C.B., Виноградовым В.В.).

II. Бычкова И.А., Викторов C.B. Выявление и систематизация. апвеллиигов Балтийского кора //Океанология. - 1987, т.ХдУЯ, выл.2. - C.2Ï8-223.-

-23- -------