Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Речной сток и его влияние на режим солености Балтийского моря

ВАК РФ 11.00.07, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Речной сток и его влияние на режим солености Балтийского моря"

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ГИДРСЖГЕОРОЛОГИЧЕСШЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

Мякиаева Наталия Вячеславоэна

УДО:55б,16.551.464.38

РЕЧНОЙ СТШ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА РЕШ СОЛЕНОСТИ БАЛТИЙСКОГО МОРЯ

Специальность 11.00.07 - гидрология суши, водные ресурсы

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата географических наук

Ленинград - 1990

Работа ¡?ьшсл»«ка в Язучьо-усследовательском институте географии Ленинградского Государственного Университета

О^кцмаяьымз 'оппонента - доктор географических наук, старший научный

ситрудтк ».В. СУСТАВОВ ^ - канзвд&т техшмосккх наук, стариий научный

сотрудник Д.Г. ЛОБДГОВА ££дуя;гш органйзгщкл - Иястут Озероведения АН СССР

Залита состоится * а£¿¿>/¿¿2- 1590г. в часов на

эйседсиии специализированного совета К.063.19.01 в Ленинградском гидрометеорологическом институте (195196, Ленинград, Иалоохпшский

пр., 93).

С диссертацией «окно ознакомиться в библиотеке ЛГШ,

Ат-орефера* рааоеябн ЯсОЛ^_ 1990 г.

Заверенные печатью учреждения отзывы » двух экземплярах Просим направлять по адресу: 195196, Ленинград, йапоохтинский проспект, 98, ЛГШ, учёному секретарю.

Учёный секретарь /

специализированного ссэета, С.

доцент А.Ы. Догононсгий

■№£(ЮЪУ 3

;;$:.-;«Т£»а |

¡и./гглг, ОБЩАЯ ХАРШЕРИСТИКА РАБОТЫ

г.ссргаци." !

Актуальность работы. Проблема исследования временной изменчивости ройного стока различных территорий является одной ио основных в современней гидрологии. Привлечение новых концепция и соответствующих км методов анализа существенно расширяет возможности расчета, обобщения и протока реяекмнкх характеристик процесса, необходимых для обеспечения народохозяйственных запросов и научно-исследовательских разработок. Весьма актуальна в настоящее время и проблема изучения режимообразущей роли речного стока. Значений этой проблем« возрастает в связи с увеличивающейся антропогенной нагрузкой иа внутренние водоемы и окраинт» моря.

Внутриматериковое положение Балтийского моря, его мелковод-ность и ограниченный водообмен с Севернш морем определяют исключительно важную роль речного стока в формировании режима водоема. Реки не только непосредственно воздействуют на режим заливов и верхнего кзазиоднеродного слоя открытого моря, но и опосредованно влияют на водообмен через Датские проливи и режим промежуточного и глубинного слоев.

Особенности влияния речного стока .на режим солености вод Балтийского моря определяются свойствами внутригодовмх и многолетних колебаний водности рек. Эти свойства изменяются в пределах водосбора моря. Поэтому для установления реяимообразуячей ролл ручного стона их необходимо иип>ить и обобщить на уровне гидрологического районирования водосбора.

Цель и задачи исследование. Цель работы состоит в ы,¡явления и . обобщении на основе адекватна вероятности!.«- характеристик ссобен-

е

«остей внутркгодоснх к шшголстнкх колебаний рэчного стока водосбора Балтийского «оря я установлении ж ролк л формировании режима солености вод йодосыа. Для достижения этой цели ь работе решаются сл едущие задачп:

1. Найтк вероятностное характеристики, едекватно отражающие ймутри-годовой ход в многолетние колебания речного стока, дать их фиэЕчос-кую гштеряретацию.

2. На основ» найденных вероятностных характеристик выполнить юмализ внутригодовой и многолетней изменчивости речного стока водосбора моря.

3. Обобщить результаты анализа, ввделив на водосборе Балтийского моря районы с одинаковыми особенностями вероятностных характеристик внутригодоенх и многолетних колебаний речного стока, для выделенных районов выбрать реки, интегрирующие основные особенности изменения водности в их пределах.

4. Найти вероятностные характеристики,.адекватно отражателе режнмо-образувщую роль янутригодойкх я многолетних колебаний речного стока, деть их физическую интерпретацию.

5. На примере выбранных рек и на основе найденных вероятностных характеристик установить особенности влияния речного стока на режим солености вод Балтийского моря, обобщить кх в терминах моделей передаточных функций речной стон-еоленоеть воды.

Научная новизна, Впервые ь гидрология Суши для анализа внутри-годового хода речного стока применен метод теории периодически ¡коррелированных случайных процессов (ШСП) и показало, что вероктиост-нь» характеристик* ПКСП адехватно отражают его особенности для рек разных типов водного режима и раалнчкой степени естественной зарегулированное™ стока.

Впервш в гидрология суши Анализ многолетней изменчивости речно-

■о стока вняолнеп по ежегодным последовательностям средних расходов (ля всех месяцев года с учетом степеин их взаимной вкутригодовой {оррелкроааяности и показано, что вероятностные характеристики ио-■халыюго процесса авторегрсссии первого порядна АР(Х)' адекватно отражают особенности многолетних колебаний процесса.

Впервые на оенойе набора вероятностных характеристик ПКСП и АРШ выполнен анализ и обобщение внутркгодоеьк и многолетних колебаний речного стока водосбора Балтийского моря.

Впервые з гидрометеорологии для выявления особенностей влияния впутригсдовюс колебаний речного стока на соленость зоды взаимодействующее процесса рассмотрены как совместно периодически коррелирования к показано, что их вероятностные характеристики адекватно от-ptt&nf рехммообраэую^уп роль процесса.Выполнено обобщение статистической взаимосвязи виутригодовнх и многолотмо: колебаний речного стона к солености ъодн Балтийского моря в терминах моделей, передаточных функций линейных динамических систем.

Практическое значение> Получений набор вероятностны* характеристик анутригодовоЛ а многолетней изменчивости речного стока подо-сбора Балтийского моря может быть использован 8 справочных целях для обеспечения н&родохозяйственных запросов я научно-исследовательских разработок.

Найденные вероятностные характеристики внутригодо^кх к многолетне колебаний речного стока могут быть использованы для анализа речного стока других территорий , различных гидрологических процессов, обладающих ритмикой годовой цикличности, а также для статистического обоснования классификаций рек по типам водного режима.

Найденные вероятностные характеристики, адекватно отражающие режмиообразующую роль внутригодоеых л многолетиях колебаний ручного

/г

б

стока могут быть использованы для анализа и описания вэатаодейе раалнчякх гидрологических процессов, сбладгшцлх ритмикой годоао! ■ цикличности и влияния речнсго стока на режим других внутренних ! доемо» м окраинные морей.

йетодииа исследования♦ Ежегодная повторяемость характерных элементен виутригодоаого хода, речного стока г.оэвомясг стньстм р мику годовой цикличности процесса к классу периодически коррелн ваннкх случайных (ПКСП) и анализировать её соответствующими мет длми. Большая изменччвость по периоду и амплитуде реализаций ср кйх годовых и. ежегодных средних расходов воды для всех месяцев да, отсутствие четлюс представлений и механизмах колебания кдшд приводя* fi необходимости аиализа и описания многолетней измекчи тй речного стока с использованием параметрических методов автор рессия скользящего среднего (АРСС). Для проверки полноты анали: работе для каждого из рассмотренных диапазонов временной намек* вости строится м верифицируется вероятностная модель колебаний кого стока. Для установления особенностей влияния речного сгокг соленость вод Балтийского моря в диалазене внутригодовоЯ изуеш вости процессы рассматриваются как совместно периодически Kopp« рованные, л диапазоне многолетней изменчивости - как стационар) случайные. Обобщение статистической взаимосвязи речного стока i лености воды в обоих диапазонах временной изменчивости проводи-терминах моделей персдаточкюс функций линейных динамических си< . Использованное данные. Для решения поставленных задач в pi использовались данные наблюдений над расхсдаыя воды на реках !ü: Финляндии, СССР и ПНР, опубликованное в национальных гидрологи кйх ежегодниках и международных изданиях. Всего взято 13 Родос (4 шведских, 2 финских, 5 советских, 2 польских) с площадями о

,о 280 тыс. т.е. относящихся я категории средянх и больших. Длительность периода наблюдения на двух реках превышает .60 лет, на гетьгрех - 00 лет, на трех - 100 лет, на двух- - 130 лет, на двух -:75 лет, т.е. использованные временные ряда расходов воды относят-:я к категории длинных. Период наблюдений на реках Финляндии н СССР - по I086-1989 гг.» ка реках Швеции к ПНР - по 1979-1984 гг. При шалпае внутригодового хода речного стока использовались данные :редких месячных расходов воды, многолетних колебаний - средние го-*овые и ежегодтя средние последовательности расходов длят всех Mesares года.

При анализе режииообразуяцей роля речного стока использовались Чанные натурных наблюдений над соленостью води на береговых, островных, фиксированных станциях и станциях открытого моря (всего 16 станций), опубликованные в национальных гидрологических ежегодниках, монографиях и статьях.

Апробация работу. Результаты работы докладывались на методическом семинаре (Ленинград, 1983), совещании (Рига, 1964), всесоюзных (Москва, 1982; Севастополь, 1985) и международных (Хельсинки, 1982; Киль, 1968) конференциях, на заседании научно-технического совета НКИР ЛГУ (1989) и итоговой сессии факультета географии и геоэкологии ЛГУ (1990).

Публикации. Результаты исследований представлены з двух научных монографиях. По теме диссертации опубликовано 8 статей.

Структура и объем работа. Диссертационная рьбота состоит из введения, четкрех глав и гзключения, списка литературы из 105 наименований. Обций обьед! работы 205 страниц, из них 130 страниц нолксного текста, 52 рисунка, 16 таблиц^

СОДЕРЖАНИЕ

Во введений дается сбцал характеристика работы, обоеновыааэт-ся научная к практическая значимость рассмотренных в диссертации вопросов.

В первой глаее рассматривается состояние изученности временной изменчивости репного стока водосбора Балтийского моря к его влияния на соленость вод водоема, формулируются задачи, решаемые в последующих главах.

Обзор работ по режиму речного стока показал, что анализ внут-ригодовых и многолетних колебаний водности рек бассейна коря и районирование территории водосбора применительно к задаче исследования влияния материкового стона на соленость вод Балтики, отсутствуют. Научные обобщения фактического материала по расходам воды выполнены применительно к вопросам режима речного стока к практики использования водных ресурсов либо для обпирных территорий, например,Европы (М.Д.Ыасаноза) и Евразии (В.А.Румянцев), включающих как составную часть и водосбор моря, либо для отдельных районов в пределах самого водосбора, например, района Прибалтики (Л.И.Глазачева) или рек, например, Невы (Р.А.Нежихотсний), Аналогичное положение наблюдается и при гидрологическом районировании территории водосбора, которое выполнено для отдельных диапазонов временной изменчивости на основе традиционных режимных характеристик речного стока для выделения рек с одинаковым типом водного режима (М.Й.Львович, Б.Д.Зайков), синхронными и асинхронными колебаниями водности (М.Д.Масанова; В.А.Жук, К.Ф.Ретеюм, Л.П.Чуткина) или для оценки элементов водного баланса Балтийского моря и его отдельных районов (3.Микульский).

Отмечается, что традиционно временная изменчивость речного сто

а исследуется по отдельным диапазонам с использованном в каждом з них данных соответствующей дискретности и периода осреднения ио-одной информации. Так, цнутригодовой ход речного стока анализпрутся по гидрогра4>ам, полученным с различной степень« обобщения по аннкм срочных или средних, (суточных, декадник, месячных) расходов, н обьтю характеризуется либо гиповинн параграфами стока для мно-оводного, малогодного и среднего по водности года, либо распреде-анием стока по сезонах!, месяцам или меньшим отрезкам времени {в :роцэнтах от годового). Основное внимание при исследовании времен-[oíi изменчивости речного стока уделено многолетним колебаниям по .линда средних годовых или окстрем&чышх (максимальных, минимальное) расходов (Д.Я.Ратковип, A.B.Рождественский, В.А.Румянцев, L.«.Владимиров, В.А.Пелутко), которш характеризуются нормой, комитентами вариации, ассиметрии, эксцесса.

Однако не всегда применяемые методы анализа соответствуй? ¡всйствам речного стока в. отдельных диапазонах частот. Несмотря на тюыинанпе о периодической коррелированности речного стока (H.A. 'артшшишши), методы теории периодически корродирований? случай-¡W процессов (ПКСШ до cía пор на наши своего применения при решили практичаскнх задач речной гидрологии. В то же время, эти методы позволяют не только достаточно хорошо проанализировать ритми-:у годовой цикличности процесса, но м обобщить результаты анализа i терминах вероятностной модели. В силу периодической коррелиропан-юсги речного стока, особенности его многолетней изменчивости за-сладнваются ухе в диапазоне внутригодового хода. Поэтому наряду с

градиционно испольэуешки даннши средних годовых расходов, изуч__

1ие многолетней изменчивости целесообразно' проводить по ежегодным

значениям расходов воды для всех месяцев года с учетом степени их внутригодовой взаимной коррелированности. Большая изменчивость этих реализаций по периоду и амплитуде, отсутствие достоверных гипотез о колебании климата приводят к целесообразности анализа и описания многолетней изменчивости речного стока с использованием модельных процессов авторегрессии скользящего среднего (АРСС). Метод и теории ШСП изложены в работах Я.П.Дрогаяа, В.А.Роккова, И.Н. Яворского, а методы .АРСС - в работах Дк.Бокса, Г.Дженкинса, Ю.А. Трапезникова.

Вопрос исследования влияния речного стока на соленость вод Балтийского моря является традиционным для этого водоема. Впервые И.И.Николаев обратил пристальное внимание на необходимость учета влияния речного стока,как одного из основных режимообразуидих факторов моря. Впоследствии этот факт принимался во вникание всеми балтийскими океанографами (А.Е.Антонов, М.В.Калейс, С.Зонеелиус, И.М.Соскин). Качественные представления о влиянии речного стока на режим Балтийского моря известны. Так, речной сток не только непосредственно распресняет воды мелководных заливов и верхнего квазиоднородного слоя морн, но и опосредованно влияет на водообмен с Северным морем и режим промежуточного и глубинного слоев. Несмотря на ряд работ, предпринятых для получения количественных' оценок влияния до сих пор не установлен вид передаточной функции речной сток-соленость воды и ке получены её параметры. Такое положение во многом объясняется отсутствием анализа речного стока и солености воды на основе единой методологии в основных диапазонах временной изменчивости. Обычно рассматривается взаимодействие процессов в диапазоне многолетних колебаний, а в качестве показателя речного стока в море используется суммарная характеристика.

п

Свойство периодической коруехированности речного егока приводит *( необходимости анализа его роли» начиная с диапазона вчутркгодовой изменчивости. Генетическая вамдаоезяаь речного стока я солености зодц позволяет рассмптризать их тайга-дейстаие б отом диапазона частот, как взаииодеЯства® йо;ч;ос'р:но периодически коррелированных елучайигя; процессов. -Влияние • *аюголет~ иях колебаний речного стока, на pwwПаятийского корн целесосбрас-ко,наряду с традиционно испольгуемьми данныж средних: годо.ша зс-личии. анализировать по сячголнш средйтг значениям ..процессов для всех месяцев года с учетом стоппни их внугрнгодовай взаимной кор— релкройакностк. Да» описаний ет«тиои{ЧвС1{сЛ'-вэа1шос8я?и репного стока я солености воду'в диапазонах внутркгодоекс и м»»гсле««яс. колебаний целееообреэно пряадвиать иодвлм..' середогочн ьх функций линейных динамических систем. , •

Во второй главе дан веронтносткьй анализ многолетней изменчивости речного стока бассейна Еааткйского моря, выполнено предттг:.-тельное гидрологической р'ййокмройаийе водосбора, построена верифицирована вероятностная модель многолетних колабатй процесса.

Показано, чте многолетняя изменчивость сгока рек водосбора коря проявляется либо а виде модуляции характерных элементов ану-р~ ригодового хода (изменение от года к году анпяптудк» форму, времени наступления половодий и паводков) для естественно пеэарегулиро-ванных рзк, либо в зиде додгогкршдякк колебаний водности г бассейнах (изменение условий i/еглиного стока) длн оаариых рек. Для р. о промежуточна характером зарегулгфовакноста сто«« -харЖУерно ос четз«?а обо."х тдай исиенчпрссти.

Отмечетп« особенности многодетной jj3.vsiwibocw; рачнсГо стск позволяют записать априорную модель процесса а дид<?;

\

где - низкочастотная аддитивная составляющая, стационарный

случайней процесс с масштабами изменчивости больше одного года;

- центрированная составляющая сезонной изменчивости, случайный процесс с периодом коррелированное™ 7" , равнш одному году. Для-рек с различной степенью естественной зарегулированное? стока временная изменчивость описывается Частными разновидностями модели {I), а средниз годовые расходы воды (?£ характеризуют разные её составляющие: для естественно не э аре гул иро в ан ных рек -составляющую » озерных рек - составляющую <tt . Для

идентификации ввда многолетней изменчивости стока рек бассейна Балтийского моря в работе использовался совместный ход последовательностей средних месячных расходов воды , их верхних Е^ и нижних е^ огибающих.

Наряду со средними месячными расходами воды , для анал за многолетней изменчивости речного стока использовались временны ряды средних годовьх и ежегодньх средних расходов ьоды для

всех месяцев года /• Показано, что последовательности и (^¿^ носят колебательный характер, отличается больной изменчивостью по периоду и амплитуде, характеризуются участками интенсивного роста и быстрого спада значений. Графики оценок корреляционных функций Ж(т) , рассчитанных по ним в предположении о стационарности колебаний, достаточно быстро затухают на начальном участке временного сдвига т и продолжают флуктуировать с не. значительней отклонениями от нулевого уровня в дальнейшем. Оцени: спектрачьной-.ачоткости 3(иг) , рассчитанные как косинус-яркоб-разование Фурье таких оценок имеют фому многовершинных

кривых. Отсутствия четких представлений о механизмах формирования многолетней изменчивости речного стока затрудняет по таким оценкам S(urJ делать выводы о наличии в структуре процесса тех или иных преобладающих колебаний, В то же время, вед реализаций Qt » {^¿tj и оценок , S(uf) позволяет допустить, что описание

такого вида изменчивости целесообразно проводить в торшпвх модельных процессов авторегрессии скользящего среднего (АРСС5. Исследование свойств реализаций, оценок корреляционных функций и спектральных плотностей процесса авторегрессии первого порядка АРШ и сравнение их со свойствами оценок соответствующих вероятностных характеристик натурных ря^.оз Q-t и [показало, что модельный процесс АРШ может быть использован для описания общих свойств многолетней изменчивости речного стока. Поскольку процесс АР(1) полностью определяется математическим ожиданием J¿ , дисперсией Z> и параметром авторегрессии ф-f , вопрос вероятностного описания многолетней изменчивости речного стока сводится к оценке этих параметров.

Параметр можно определить либо по значениям корреля-

ционной функции по соотношении:

f ¿ Ф i<t><=r£Jf*l .

либо непосредственно по реализациям Q-t или • кос~>

пользовавшись связью параметра авторегрессии со средним флуктуа-ционнмл периодом процесса:

Т =. (arceos ф^л),

гд^ t м _ ЧИСЛ0 пересечений рядом нулевого

уровня, ¿У - длина ряда.

Значеь.л параметров ф^ ,а, следовательно» и средних фпукт} ационшос периодов реализаций и { } шняюгся в зависимос-

ти от степени естественной зарегулированное™ стока от четырех: л<за (естественно иезарегулироваиныз реки) до пя.ти-шести дет (озерные реки). • . • "

с Временные ряды средних годовых расходов анализируемых рек, нормированные на средние квадратические отклонения, показывай?, чк. по особенностям многолетних колебаний водности, на водосборе Бшт;йского моря вццеляются следующие районы: Скандинавский полуостров (I), северо-восток Европы (2), Прибалтика (3), централ) пая Европа (4),

В третьей главе да« вероятностный анализ внутригодового хода речного с? ка бассейна Балтийского моря, уточнено гидрологическое районирование водосбора с учетом ого Енутригодовкх особенностей, построена н азркфицярована вероятностная модель ритмики годовой цикличности процесса.

На основе анализа реализаций средних месячных расходов <?,». рек ц вероятность« Характеристик ТС (£) , $(иг) , рассчитанных по ним о-предположении о стационарности процесса, показано, что ритмику годовой цикличности рачного стока целесообразно отнести к классу периодически коррелированных случайных, процессов (ПКСЛ) и анализировать её соответствующими катодами. Основными вероятностными характеристикам* ПКСП являютоп: математическое ожидание т (л дисперсия , корреляционные зависимости внутригодовей изыгнч

пссти Т « I месяц на периоде коррелиро ванностк Т ,

равном одному году. Оценки вероятностных характеристик ПКСП вычис ляются по формуле«:

у *

'г aW К =r /

ЛГ

M" /

г

Показано, что оцэнни (2-4) адекватно отражают особенности внугригодовсго хода стока рэк разнвХ типов водного рекнка и различной степени естественной заре^лкрованности и могут быть использованы при гидрологическом районировании водосбора.

Анализ набора вероятностных характеристик ( , S(iir) t

m (t) , Z>(tJ , %(t,v) при r = I мае и I год) показал, . что с учетом особенностей виутригодового хода стока раки бассейна Балтийского моря группируются по следующим районам: средняя Швеция (I), сеперо-запад {2), северо-восток (3), Прибалтика и побережье Финляндии Ботнического залива (4), центральная Европа' (5).

С территории средней Швеции и северо-востока Европы в море поступает зарегулированный крупники озерннми системами речной сток со слабо выраяенньм тгутрпгодовш ходом и многолетней изменчивостью типа красного шума, проявляющейся преимущественно в* виде преобладающего долгопериодного колебания при незначительной амплитудной модуляции характерных элементов внутригодового хода. С территории северо-запада, Прибалтики и побережья Финляндии Ботнического залива, центрально!! Европы в коре поступает естественно т-

(3)

(4)

зарегулированной сток юконского, волжского и одерианского типов водного режима. Для стока рек этих рейонов характерен ярко.выраженной внутригодовой ход сложной формы и многолетняя изменчивость типа болого иума, проявляющаяся преимущественно в.виде амплитудной модуляции характерных элементов внутригодового хода (половодий и паводков) при незначительных изменениях водности в бассейнах рек.

Максимальное количество речной воды поступает в пора в период половодья. Приток воды происходит с юго-запада на северо-восток, вслед за распространением волны половодья по территории водосбора и её трансформацией под влиянием факторов подстилающей поверхности. Максимальный приток воды в Датские проливы наблюдается в январе-феврале, в юго-западную и центральную части Балтийского моря - в марте-апреле, в юго-восточную часть и в Рижский ват ив - в апреле-мае, в Ботнический и Финский заливы - в июне-августе. Не-равпйгд.рпость распределения стока рек внутри года на территории водосбора возрастает в том же направлении, достигая максимальных величин на реках Прибалтики и побережья Финляндии Ботнического залива. Соответственно, неравномерность поступления речного стока наибольшая для юго-восточной части моря, Рижского и Ботнического заливов, '

Для проверки полноты анализа в работе построена и верифицирована вероятностная модель внутригодового хода и многолетней изменчивости речного стока. Для естественно незарегулировакных рек модель имеет вид двенадцатимерного случайного вектора, каждая компонента которого описана процессом авторегрессии первого порядка:.

где в/г,*} ,

¿"^ =< /■ £~ вектор белого шума с нулевым сродним и вектором дисперсии [^я} , тп ~ {тп^,■■ ■, т^и} -вектор математического ожидания, ф*, ..., фа - параметры модели.

Для озорных рек, во временной изменчивости стока кстормх ярко выражена аддитивная составляющая многолетней изменчивость, обусловленная долгопериодны.! колебанием уровня наполнения питающих реки озер, вероятностная модель (5) доллна быть усложнена. Усложнение модели может производиться либо за счет введения членов, учитывающих внутригсдовую.коррелированность значений процесса, либо в результате выделения аддитивной составляющей. В первом случае модель примет вид:

- $ О;"1 * Ън/-* + £</ V/

...

где Фс,г *{Фь2~ параметры модели, учитывающие взаимную коррелированность компонент вектора. Во втором случае модель привет вид уравнения Ш.

В четвертой главе дан анализ режимообразуицей роли внутриго-довых и многолетию: колебаний речного стока "а примере их влияния на соленость вод Балтийского коря, установлен тип взаимодействия процессов и вид модели передаточной функции речной сток-соленость воды, оценены ее параметры.

Показано, что вероятностные характеристики, рассчитанные в предположении о совместной периодической коррелированности внутри-годовкх колебаний речного стона и солености воды (та {у , гпзф , 2а (V , ?>$(*) = 1мес.)

дают возможность установить тип взаимосвязи процессов и ввд модели передаточной функции речная сток-соленость воды, оценить её параметры. Оценки математического сжэдания, дисперсии, автокорреляционных зависимостей внутри- и многолетней изменчивости для каждого месяца года определяются, по формулам (2-4). Оценки взаимных корреляционных зависимостей на периоде кор-

релированном« определяются в соответствии с выражениями:

^/ «7* +Г +

Считается, что процессы и взаимодействуют как

коррелированные белые шумы при быстром затухании взаимных корре-яяционвых зависимостей, как коррелированные красные тпуиы - при их медленном затухании. Обобщение статистической взаимосвязи речного стока к солености воды при идентичном характере поведения «^/^Й . ХазС^с), проводится в терминах моделей пере

даточных функций первого порядка:

« ТС * £ * ,

где ^ г - центрированная последовательность значений солености водк, 0.% > •• > }__-центри-

рованная последовательность расходов воды, ъек

тор коэ^ицкентов функции отклика, где у01 = Л? ,

= (+ £/2,*} - вектор белого пука. 1 При неидентичном характере поведения авто- и взаимных корре ляиионкых зависимостей внутригодовой иди многолетней изменчивое1!

процессов обобщение взаимосвязи речного стока и солености воды проводятся в терминах моделей передаточньос функций более высокого порядка:

% ~ У? + ¿е » - 'Р-

В этом случае коэффициенты функции отклика на единичный га-пульс определяются: как:

/ +Фги - 2 феи ф<ца

>2 /Г* '

Н- ФсиНФат ~ Ф&с)

Показано, что особенности влияния речного стока на соленость вод Балтийского моря для рек одного и того же типа водного режима, определяются степенью естественной зарегулированное™ стока. Таи, основное влияние стока естественно кеэарегулирсвошой реки ( на примере р. Неман - репрезентативной реки района Прибалтики) сказывается в диапазоне внутригодовой изменчивости. Поступление в море или залив большого количества речной воды в период половодья формирует не только основной минимум солености, но и обилий уровень процесса последующей частя года, вплоть до зимнего максимума значений. В марте, в период интенсивного льдотаяяия, процессы не кор-релирувт. Незатухающий внутри года и от года к году характер пза-имньзе корреляционных зависимостей мекду речтм стоком н соленостью

воды о период весеннего половодья (апрель) приводит к необходимос-

I

тк распространения к списания ях взаимосвязи на диапазон многолетни.'! изменчивости. В диапазоне внутригодового хода речной сток и соленость воды взаимодействуют как коррелированные красные, в диапазоне многолетних колебаний - как коррелированные белые шумы, В обоих диапазонах временной изменчивости юс взаимосвязь описывается моделью передаточной функции первого порядка.

Влияние стока естественно зарегулированной реки (на примере Невы - репрезентативной роки района северо-востока Европы и всего водосбора моря в целом) проявляется как в диапазоне внутригсдовой (в период половодья и после него)* так и многолетней изменчивости, Влкякс..- стока этой реки на соленость вод и связано с наличием во вргкенкей структуре колебаний расходов воды долгопериодного аддитивного колебания, обусловленного соответствующим колебанием уровня наполнения питающего реку озера и формирующего аналогичное низкочастотное колебание солености воды. В диапазоне внутрягодовой изменчивости сток р. Нева и соленость воды на станциях, подверженных её влиянии, взаимодействуют как коррелированные красные шуми, их взаимосвязь описывается моделью передаточной функции четверто-го-пятого порядка , в диапазоне многолетней изменчивости - как' коррелированные белые шумы, а взаимосвязь описывается моделью передаточной, фикции первого порядка.

В открытом море влияние речного стока проявляется в период весенне-летнего распреснетш и «штыальных значений солености. В этот период года повсеместно формируется распресненный поверхностный слой воды, мощность которого на сееере моря достигает 30-40 м, а в центре и на юге - 10-15 и.

Для многолетней изменчивости процессов как в ярибрежннх районах, так и в верхнем к глубинном слоях откры.ого моря характерны

ери оды соответствия опресненных, ссолонекних и 6ли?кда к нормгль-ым состояний солености многоводным, маловодным и близким к норме остоянилм речного стока. По мере удаления от берегов наблюдается апаздив&ние а наступлетш и растягивание во времени периодов оп~ еснения и осолокения.

Основные выводы и результаты: . Получен набор вероятностньос характеристик внутгригодовмх к много-етних колебаний речного стока бассейна Балтийского уоря и их зли-уия на соленость вод водоема.

. На основе набора вероятностных характеристик выявлены особеннос-и временной изменчивости речного <зтока водосбора моря и его влияния а соленость вод.

. Выполнено обобщение результатов анализа внутрягодовьи: и много-етких колебаний речного стока на уровне гидрологического райояи-ования водосбора Балтийского моря.

. Выполнено обобщение результатов анализа на уровне вероятностно-

0 моделирования внутригодовых и многолетних колебаний речного сто-а и его подиапазоиного влияния на соленость вод.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах; .

. Глаэачева Л.И., Масанова М.Д., Мякишева Н.В., Рожков В.Л. Веро-гностный анализ и моделирование речного стока//Труды ЛГМ0,1983, етт. 13, с. 36-48. ~

. Беляев М.М., Мякшева Н.В., Рожков В»А. Задачи и методы обработ-и и анализа натурных данных: сезонная ритмика//Проект "Балтика", ьга. 2. Л.:Гидроыетеоидат, 1984, с. 173-179.

, Беляев М.М., Мякишева Н.В., Рожков В.А. Исследование изменчивос-

1 колебаний уровня моря и речного стока методами теории периоди-»ски коррелированных случайных процессов // Тезисы докл. 1 Всесо-

ш. koüiK "Перспективные методы планирования и анализа энспериман toe при исследовании случайных полей и процессор", М., IS82.

4. "ики'лгва Н.В., Трапезников Ю, А. Авторегрессионная модель ыеж-годовоЯ изменчивости гидрометеорологических процессов //Вероятное ну;! анализ и моделирование океанологических процессов. Л,:Гидром« Госиздат, 1904, с. 31-39.

5. Алексеев*. Т.Х>., Иякга:зпа Н.В., Трапезников ¡Q.A. Специфика вере ятностного моделирования ыежгодовой измативости г вд роме те орол о г i ческих процессов // Тезисы доки. II Есесоюз. конф. "Перспектквнн« методы планирования я анализа экспериментов при исследовании случайна полей и процессов". Ы., IS85.

6. Мякютвва Н.В., Трапезников 53.Л., Уяьянич И.Г. Вероятностное мс делярг/т.ииа элементов экосистемы // Проект "Балтика", вып. 3. Л.: Гидро: • гйоиздат, IS37, с. 194-209.

7. мшияза. П. В., Трапезников й. А. В^роятностний анализ и модели] ванна ручного стока водосборного бассейна Балтийского моря // Рч;, иосбразум;ке факторы, гидрометеорологические и гидрохимические Щ цесен в Балтийском кюре. Д.:Гидроыетеоиздат, 1988, с. 16-34.

8. Мдкиисаа H.S., Труыеьекий В.Л. О количественной оцьнке ре гул и] кл;ей способности Ладожского озйра // Веетн. Ленингр, ун.-та. Сер, Геология, географии. 1990. Вып. I W 7), с. 62-74.

9. £¿¿¿z.etr 7П.ГП., Qt-emev ¿hf, ,fosA.¿w КЛ. dn-^-Cfis tf dota. from " ¿/¿¿ t¿>ct¿ü¿ thc-'met/icd? cf a, tktory. of pzn&cLlca&ii corre£etí¿¿-

froceed¿r:a¿ of tAt Cü.ifere/me of iAe Зй-tvü. ссрягг^лбЛегл — Д'¿ ¿ftW Á: ¿, /8Я2. Ye¿. /. p. /А«*.

y. J. a. ñ¿t*zr dusioff ta ¿te.

olBÜc Sea.:proi<x.$¿£¿ty. arta.&fs¿s d. é¿ma laiton./ vsedúlff of <ÁÍ Срп/еле/ите of the jBa.e¿e, 'eajTopncxpkerí-. - X¿e6, /OS'S.

(Тчяписвно киечвти 990 г. Объем 1,0 печ.л.

Тип»* 100 экз. ;-и:»з 124. Тип. Леи ПТИ.