Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Статистическое прогнозирование полей температуры поверхности океана Восточно-Тропической Атлантики

ВАК РФ 11.00.08, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Статистическое прогнозирование полей температуры поверхности океана Восточно-Тропической Атлантики"

? ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

УДК 551.465.63:951.438(261.7)

ЛЛЯКИН Александр Валентинович

СТАТИСТИЧЕСКОЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПОЛЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ ОКЕАНА ВОСТОЧНО-ТРОПИЧЕСКОЙ АТЛАНТИКИ

Специальность 11.00.00 - океанология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУГГ 1995

Работа выполнена в Российском Государственном гидрометеорологическом институте

Научные руководители: доктор физико-математических наук, профессор Л.Н.Карлин кандидат географических наук П.А.Вайноеский

Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор А.И.Угримов кандидат географических наук Р.В.Абрамов

Ведущая организация: Атлантический научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии (г. Калининград)

Защита состоится MsfZi J995 г,

в /& час. Зо мин. на заседании Специализированного совета Д.0в3.19.01 в Российском Государственном гидрометеорологическом институте по адресу: 195196 Санкт-Петербург, Малоохтинский пр., 38.

С диссертацией можно познакомиться в библиотеке Российского Государственного гидрометеорологического института.

Автореферат разослан "2.^' //APTA 1995 г.

Ученый секретарь Специализированного совета РГГМИ

Ю.И.Ляхин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Восточно-Тропическая Атлантика (ВТА) квля-ется важным в промысловом отношении районом Мирового океана, высокая биологическая продуктивность которого в немалой степени обусловлена разнообразием характерных для наго океанологических и гидрометеорологических процессов. В числе природных особенностей ВТА следует указать на два из четырех восточных пограничных точений Мирового океана - Канарское и Бенгельское, на доминирующий в океанографии прибрежной зоны Западной Африки апвеллинговый подъем вод. Уровень биологической продуктивности вод ВТА определяется сезонными и межгодовыми изменениями состояния среды обитания гид-робионтов и, в частности, термического состояния вод поверхности океана. Представляется актуальным количественное описание межгодовой и сезонной изменчивости теплового режима поверхности океана в промысловых районах ВТА, включая наиболее удаленные районы, расположенные в южном полушарии к востоку от Гринвического меридиана.

Изучение сезонных и межгодовых особенностей формирования поля температуры поверхности океана (ТПО) имеет большое значение для разработки промысловых прогнозов, способствующих оптимизации работы флота на промысле и, тем самым, рациональному использованию сырьевых ресурсов Тропической Атлантики. Неравномерность и непродолжительность наблюдений за ТПО, отсутствие в достаточном количестве регулярно накапливаемой информации за другими элементами океанологического режима явились главной причиной привлечения современных массивов данных ТПО, аномалий ТПО для изучения сезонных и межгодовых закономерностей формирования полп температуры поверхности океана; оценивания впервые эффективности и перспективности применения статистико-оерсятмостных мэтодоэ для прогнозирования тепловых полей в Восточно-Тропической Атлантика.

ШШ» работы состоит о изучении пространствэнно-вромекной изменчивости и оценке статистической предсказуемости попей ТПО и аномалий ТПО Восточно-Тропической Атлантики. При этом решались следующие ¿члачи:

1. Сформировать информационный банк данных ТПО Восточно-Треии-чоской Атлантики;

Изучить пространственно-врсменную структуру внутрисозонноА и моясгодооой изменчивости полей аномалий ТПО, оценить вклад сезонного хода в общую изменчивость поля ТПО;

3. Районировать акваторию Восточно-Тропической Атлантики по степени однородности термического режима вод поверхности океана;

4. Оценить статистическую предсказуемость полей ТПО и аномалий ТПО Восточно-Тропической Атлантики.

Научная новизна:

1. на основе анализа информационного банка данных ТПО и аномалий ТПО получены количественные оценки взаимосвязи характеристик атмосферной циркуляции и величины аномалий ТПО в ВТА;

2. уточнена между- и энутригодовая структура колебаний в поле аномалий ТПО ВТА;

3. впервые выделены однородные по изменчивости и сопряженности колебаний.ТПО и аномалий ТПО участки акватории ВТА;

4". впервые оценена статистическая предсказуемость сезонного хода полей ТПО и аномалий ТПО ВТА,

Практическая значимость:

1. создан Атлас полей температуры поверхности океана и аномалий ТПО Восточно-Тропической Атлантики (южное полушарие);

2. оценена предсказуемость полей ТПО и аномалий ТПО ВТА статис-тико-вороятностными методами прогноза;

3. даны практические рекомендации по использованию статисти-ко-вероятностных методов при составлении прогнозов ТПО и аномалий ТПО о районе Восточно-Тропической Атлантики.

Апробация работы; отдельные этапы работы докладывались на итоговых заседаниях отдела Центрально-Восточной Атлантики ЛтлантНИРО (Калининград, 1990,1991 гг.) на Всесоюзной конференции по проблемам рыбопромыслового прогнозирования (п.Лесное, 1991г.). Пол-носты» работа доложена на семинаре кафедры промысловой океанологии и охраны природных вод РГГМИ (1994 г.) и отдела центрально-Восточной Атлантики АтлоктНИРО (Калининград, 1995 г.).

Аотор выносит нп защиту:

1. количественные оценки взаимосвязи межгодовых изменений характеристик атмосферной циркуляции и значений аномалий ТПО в восточно-Тропической Атлантике;

2. оценки пространственно-временной изменчивости полей среднемесячной ТПО и аномалий ТПО в ВТА;

3. оценку предсказуемости полой ТПО и аномалий ТПО Восточно-Тропической Атлантики;

4. практические рекомендации по использованию статистико-веро-ятностных методов при составлении прогнозов сезонного хода ТПО и

аномалий ТПО по району Восточно-Тропической Атлантики.

06ъем_работы: диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения. Общий объем работы: 102 страницы текста, 13 таблиц, 71 рисунок, в том числе 142 рисунка приложения. Список цитируемой литературы содержит 99 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной тепы, сформулированы цель и задачи исследования, отражена научная новизна и практическая значимость работы, изложена ее структура.

Первая глава диссертации посвящена изучению по существующим данным закономерностей формирования термического режима вод поверхности океана Восточно-Тропической Атлантики.

Основными причинами формирования аномалий ТПО в ВТА являются изменения внешнего теплового баланса поверхности океана (результирующего потока лучистой энергии, потоков явного и скрытого тепла), перенос тепла дрейфовыми и градиентным!» течениями, парораспределение тепла крупномасштабной циркуляцией, вертикальные движения о океане. Вклад перечисленных факторов о процесс формирования аномалий ТПО Восточно-Тропической Атлантики обусловлен их сезонной и меигодовой изменчивостью, а также географическим положенное конкретного участка акватории ВТА.

Существующие немногочисленные количественные оценки оклада различные факторов относятся главным образом к оценивания влияния радиационного прогрева и горизонтальной адвекции на теримчоскоо состояние вод поверхности Тропической Атлантики. По данным Л.И.Угрюмова и др.(1931), вклад радиационного фактора в формирование аномалий ТПО на северной части OTA составляет 10-313 дисперсии сеэомнмх аномалий ТПО; доля адвективного фактора оценивается рапной 41-64« дисперсии. Мэридионаяьний пярвнОс тепла дрой-Фобмми точениями а соперной части Тропической Атлантики практически полностью определяет вынос тепла о умеренные пирош, а п районе экпатора - примерно на ООП (Артамонов и др.,100!; Саоа и до. 11964} ibushton, 1907). «Пряду с этм-ч считается, что суцвотоугэ-вчэ сцоихи ркляда аномальной алпчкции я форчироячмио «ночапи? ТПО труймоопродадиму и протизерочиги: от призианип веду«оЯ роли лд-поктионого фактора а сравнении с аномалией тепловых потоков fío прямо протисопояолсн.мх выводов (Питерйзрг ИЭЗЗ;Яаппо и др,,1900).

Причина этого связана с чрезвычайно сложным характером влияния каждого из факторов, отсутствием систематических наблюдений за течениями и сугубо методическими аспектами оценки вклада адвекции в формирование аномалий ТПО (Суставов,1991; Серяков,1971). Количественные оценки влияния на формирование аномалий ТПО в ВТА других факторов, среди которых большой интерес представляет влияние интенсивности атмосферной циркуляции, в настоящее время отсутствуют.

Термическое состояние вод поверхности океана в Восточно-Тропической Атлантике обусловлено характером сезонной и межгодовой изменчивости океанологических и гидрометеорологических условий (Нестеров и др., 19Э1 -.Седых, 1971, 1Э78,1983,1987;Соркииа, 1974¡Shannon', 1SQ5,1387;Белевич,1909¡Ковалев и др.,1989¡Бубнов,1990;Воскресенская и др.,19Э2;Дж_иганшиН и др.,1992,1993;Абрамов,1971¡Кудерс-кий и др.,1988;Полонский,1969¡Суховей,1977;Roy,1989). Характерной особенностью существующих физических моделей сезонных и межгодо-вах процессов в 0ТА является их во многом качественный характер: отсутствуют оценки пространственно-временных масштабов сезонной изменчивости полей ТПО и аномалий ТПО, величины вклада межгодовых колебаний в изменчивость полей ТПО, недостаточно полно исследована структура их межгодовых и внутригодовых колебаний. Следует заметить, что внутри- м межгодовая изменчивость океанографических и гидрометеорологических процессов Восточно-Тропической Атлантики, а также влияющие ма образование аномалий ТПО факторы более изучены с северном полушарии, чем в южном.

В второй главе дано описание границ .района исследований, характеристика использованного материала, методика исследования и прогнозирования полей ТПО и аномалий ТПО.

Районом исследования является часть Восточно-Тропической Атлантики в границах б'с.ш.-35'ю.ш. восточнее Гринеического меридиана.

В работе были использованы данные ВНИИГМН-МЦД (г.Обнинск) в виде массива среднемесячных значений ТПО и аномалий ТПО Восточно-Тропической Атлантики за период 1985-1992 г.г. в узлах сетки 2 градуса по широте и 2 градуса по долготе; данные Южно-Африканского центра океанографических данных (SADCO,Shannon,1989) в виде массива среднегодовых значений ТПО и приводного напряжения ветра (АПНВ) для районов босточно-Тропической Атлантики за период 1950-1905 гг. Значения ТПО и приводного напряжения ветра представлены в виде отклонений (аномалий) среднегодовых значений

от среднего значения -, рассчитанного за ряд пет. На основании" имеющихся данных был составлен Атлас среднемесячных полей ТПО и аномалий ТПО Восточно-Тропической Атлантики (южное полушарие), включая его компьютерный аналог.

Анализ данных, с целью получения количественных оценок пространственно-временной изменчивости попей ТПО и аномалий ТПО, районирования акватории ВТА по степени однородности теплового режима поверхности океана, включал о себя последовательное применении методов одномерного и многомерного статистического анализа. Опытное прогнозирование рядов ТПО и аномалий ТПО производилось десятью статистико-вэроятностными методами прогноза. Краткоо описание использованных э работа методо'э статистического диагноза и статистико-вероятностного прогнозирования, критериео оценки достоверности полученных результатов, показателей эффективности прогнозирования полей ТПО и АТПО различными методами приоодоны а таблице 1 .

1ЯЭХЬЯ глава посвящена характеристике пространствзнно-оременной изменчивости термического режима поверхности Восточно-Тропической Атлантики по результатам одномерного и многомерного статистического анализа полей среднемесячной и среднегодовой ТПО.

S изменении среднегодовых аномалий ТПО открытой части ВТА в течение периода наблюдений с 1950 по 1Э85 гг. обнаружены статистически значимые линейные климатические тренды, свидетельствуема о повышении ТПО в исследуемом районе. Вклад климатических изменений в общую изменчивость среднегодовых аномалий ТПО состаоляот 2GS между 20-25"ю.и. , 15S между 10-15"к>.ш. и связан с coKoctwM коло-баниями термического режима на позерхностм океана. Со ервненнон ходе среднегодовых аномалий ТПО о квадратах, расположанмих севернее 26" n.ui., отмечается квазиодиинадцатилотний цикл, однако, статистически достоверными, учитывая длину рядоо АТПО, следует признать колебания АТПО с периодом 5-0 пат и 2-3 года.

На основании количественных оценок Сипл получена схема £ормиро-зэния среднегодовых аномалий ТПЭ s СТА, о соответствии с котсроЛ:

а) возникновение аномалий ТПО о OTA к сегару от 20*;з.и. оэам-мосзпзаио с удаленным воздействием атмосфэры - мериднональт:;« напряжением сотра »яснее 30"».и. Вклпд вариаций пр«ггд«згэ п;прп-женйя сотра на юге ВТА в oüajyKj изменчивость твплопого pe^iva под попзрхиости океана в рамках линейного приближения ■ оценивается равным 50-59% дисперсии колебаний АТПО о открытой части океана

1 С*она статистического диагноза м прогнозирования полей ТПО Восточно-Тропической Атлантики

Статистический диагноз

Одномерный анализ;

Цели Методы, критерии, показатели

Первичный статистический анализ Проверка статистических гипотез, стационарности, однородности, ■ нормальности распределения • Анализ внутрирядних связей Анализ скрытых лериодичностей Оценка вклада годового хода и его гармоник расчет среднего, дисперсии, коэффициентов асимметрии и эксцесса. г критерий Пирсона X , критерий Маниа-Уитни, тренд-анализ, дисперсионный анализ, автокорреляционный анализ спектральный анализ интегрированный перисдограмн-анализ

Шогойбрнш! анализ

Анализ скрытой структуры данных описание связности полей Районирование Иетод главных компонент 'Факторный анализ Множественная линейная регрессия, канонический корреляционный анализ Автоматическая классификация по методу кратчайшей связующей сети <КСС>

Статистическое прогнозирование

Цели Методы, критерии, показатели

Экстраполяция времзнних рядов и членов разлоайния Оценка результатов: а) оправдываемое«! прогнозов б) эффективности прогнозирования Оценка предсказуемости 1-го рода инерционный Динамико-статистический Байесовский Дмнанико-стохастический Авторегрессиа 1, 2, 3 порядка Фурье-экстраполяция Средняя коиплексация регрессионная комплексация по знаку, по величине в соответствии с критериями 0. 676, 0. 86 0 сравнении с инерционным П9ТОДОИ относительная дисперсия оаибок прогноза, косвенная оценка относительной дисперсии оиибок прог-• ноза, предел статистической предсказуемости.

(10-20*ю.ш.) и 15-25% - на участках прибрежного апваплинга;

б) многолетние изменения аномалий ТПО происходят с периодом 5-3 лет, соответствующим квазишестилетнему периоду колебаний меридионального напряжения ветра южнее 30"«.w.

в) изменения меридионального напряжения ветра ижнеэ ЗО'ю.ш. достоверно взаимосвязаны с 6-7-ми летними вариациями интенсивности южноатлантического антициклона.

Вклад годового хода и его гармоник (б, 4, 3 месяца) а общую изменчивость среднемесячной ТПО оценивается на уровне 30-95» общей дисперсии в пределах основного потока Бенгальского течения и южного Пассатного течения. Оклад годового хода уменьшается а прибрежной части района (14-1в"ю,ш., 22-33*ю.ш.) и о экваториальной зоне (2*с.ш.-1*ю.ш.) и составляет 50-75» общей дисперсии колебаний ТПО.

Временные изменения величины аномалий ТПО происходят с периодом 2-3 года, 13-16, 5-10 и 2-3 месяца. Вклад квазидвухлетних колебаний в общую изменчивость поля аномалий ТПО ВТА составляет, о среднем, 20Ж а западной части района и увеличивается до 503 на востоке, вклад внутригодовых колебаний изменяется от 50ж дисперсии в восточной части района до BOX в запздной части. 17й исследуемых рядээ АТП0 не имеют статистически значимых периодов колебаний. Выявленные зоны интенсивной внутри- и междугодовой изменчивости аномалий ТПО (до 2"С) приурочены к pailону взаимодействия теплого Ангольского и холодного Беигольского течений между 12 и 10'ю.ы.

Изменения теплового режима поверхности океана на различии* участках ВТА к северу от 16"o.i¡i. происходят в гротмзофзза. Положение очагов противофазных колебаний нгменлстсгг о направлении "юго-состок - северо-запад", что может Сыть ссязгно о сезонной изменчивость» скорости юго-восточного пассата.

Средние месячные поля ТПО л DTA проязляит сходство своей структуры о разнкз годы. Выделяются доз периода, tm протяжении которых наблюдалось сходство сезонного развития тепловых прсцзссоз на поверхности океана: период 1933-1591 гг. аномального потепления поверхности«* сод на востока ВТА и период 1985-fsjflfl, вторая половина 1992 г, когда ni востоке происходило похолодание. Пространственные масштабы и знак фэноеоЯ изменчивости ТПО ЭТА различаются п годы предельных состояний интенсивности юго-восточного пассата. Установлено, что размер области фонового потепления на поеерхнос-

ти океана в 1990 г. (пассат ослаблен) по площади вдвое превышал размер области фонового похолодания в 1987 г. С учетом имеющихся сведений о 6-7 летних вариациях меридионального напряжения ветра южнее ЗО'ю.ш., можно предположить, что описанные выше состояния теплового режима поверхности океана возникают с периодом около в лет.

Наибольший вклад (32-37Х) в общую изменчивость поля аномалий среднемесячной ТПО ВТА вносят колебания термического режима поверхностных вод в районе Ангольского и северной еэтви Бангельско-го течений. Следующие по значимости вклада изменения аномалий ТПО (13-17*0 приурочены к положению южной ветви экваториального противотечения и основной части потока бенгальского течения (южнее 10*ю'.и.). Установлена статистическая достоверность колебаний аномалий ТПО в районе взаимодействия Ангольского и 'Бонгельского течений (12-13*».ш.) с периодом около 2 лет и 9-11 месяцев. Колебания значений среднемесячных аномалий ТПО в районе южной ветви экваториального противотечения и основного потока Бенгельского течения происходит с периодом 5-14 иесг.цев. Изменения теплового режима на участке тропического циклонического круговорота происходят с периодом около полугода, а о районе Южного пассатного течения с периодом 2-3 года и около б месяцев.

Проведено районирование акватории СТА по характеру межширотной и внутригодовой изменчивости ТПО, по сопряженности колебаний ТПО. Максимум однородности теплового режима на поверхности океана отмечается южнее 10"ю.ш., где объективно выделяются два однородных района - прибрежного апвеллингевого и Бенгельского течения, неоднородность в пола ТПО в наибольшей степени проявляется к северу от 1В*ю.ш.( где объективно оыдвляятся дополнительно еще 6 районов, однородных по измэнчиеости и сопряженности колебаний ТПО, отражающих сложный характер динамики вод поверхности океана в этой части БТА. Район высокой изменчивости ТПО между в и 10'ю.ш. может рассматриваться в качестве района, где находится граница, разделяющая экваториальную и центрально-атлантическую водные массы поверхности океана. Полученные карты районирования акватории БТА объективно отражают неравномерность межширотного поступления тепла в океан иэ атмосферы и уточняет существующую схему циркуляции в слое 0-100 метров в ВТА (Морошкин и др.,1970).

В четвертой главе приводятся результаты статистического прогнозирования разными методами полей среднемесячной температуры по-

- и -

верхности океана и аномалий ТПО в Восточно-Тропической Атлантике, -

Анализ олравдываемости результатов лрЬгнозирования показал, что самыми надежными для прогнозирования сезонного хода ТПО s BTA являются динамико-статистическйй метод и метод средней комплексации прогнозов. Для первого характерны значения олравдываемости прогнозов более 00* (по критерии 0,676) в районе Южного пассатного течения при сохранении общей по району ВТА оправдываемости прогнозов около 75» (Рис.»). Второй метод обеспечивает оправдывае-мость прогнозов ТПО по району 8ТА от 60 до 75*. Опрадываемость результатов прогнозирования обоими методами менее 6055 отмечена о прибрежном апвеллинговом районе между 12 и 32*ю.ш. Самая низкая оправдываемость прогнозов сезонного хода ТПО (30-70%) получена при использовании метода Фурье.

Сравнение оправдываемости инерционных прогнозов ТПО (по критерию 0.676) с оправдываемостыо результатов прогнозирования остальными статистико-вероятностными методами показало преимущество (эффективность) последних на 5-30». Наибольшая эффективность прогнозирования (более 20«) ТПО получена при использовании динамико-ста-тистического метода и метода средней комплексации прогнозов. Эффективность прогнозирования менее 20Я> получена при использовании группы методов - динамико-стохастического, байесовского, авторе|— России 1-го порядка.

Наиболее благоприятными для прогнозирования сезонного хода ТПО являются районы основного (западного) потока Бенгельского течения и южного тропического циклонического круговорота. Положение участков акватории ВТА с высокой оправдываемостыо и эффективностью результатов статистико-вероятностного прогнозирования сезонной изменчивости ТПО оконтуривается изолинией В5»-го вклада годового хода в общую изменчивость поля ТПО, совпадает с положением участков, для которых характерно уменьшение (менее 40») величины вклада квазидвухлвтних колебаний в изменчивость аномалий ТПО и уменьшение инерционности колебаний в рядах аномалий ТПО.

Известно, что уровень относительной дисперсии ошибки прогнозирования (d) меньше 0.45 обеспечивает 100» оправдываемость прогноза, а уровень меньшэ 0.74 обеспечивает в среднем оправдавшийся прогноз по критерию 0.076 /Смирнов и др.,1992/. Использование в качестзе критерия уровеня d<0.45 и d<0.74 позволяет выделить как благоприятные, так и неблагоприятные для прогнозирования ТПО районы ВТА и методы прогноза. Самыми надежными для прогноза ТПО в

Рис. 1 Результаты прогнозирования сезонного года ТНО д'лнаиИЕ-О-статкстичбОким кзтодои

смысле условия d<0.45 и d<0.74 являются методы динамико-статисти-ческий и средней комплексации, обеспечивающие величину d<0.45 для 75» рядов и d<0.74 для более чем DOS. В наименьшей степенью условию d<0.74 удовлетворяет инерционный метод, обеспечивающий среднюю оправдываемость прогноза ТПО по критерию 0.676 для S5% рядов ТПО.

Масть района ВТА, для которой инерционный метод обеспечивает 100%-ю оправдываемость прогнозов ТПО по критерию е<0.676 располагается в западной масти ВТА между 10 и 26'ю.ш. Такое положение обусловлено, по видимому, условиями, благоприятными для продолжительного во времени сохранения знака температурной аномалии на поверхности океана, а именно - антициклоническим характером поверхностной циркуляции вод. В числе неблагоприятных для инерционного прогноза ТПО районов ВТА следует признать районы прибрежного апвеллинга (20-32"ю.ш.), Анголо-Бенгельского термического фронта на поверхности океана (12-1б"ю.ш.) и тропического циклонического круговорота (б-10~ю.ш.).

Методы динамико-статистический и средней комплексации обеспечивают величину относительной дисперсии ошибки прогноза ТПО не более 0.45 на значительной по площади части акватории ВТА западнее 12*в.д., т.е. практически на всей акпатории южной части ВТА, за исключением зоны прибрежного ппвеллинга. Минимум величины d=0.3 и максимум надежности доух методов отмечен в юго-западной части ВТА, в зоне Южного Пассатного течения.

Байесовский и динамико-стохастический методы являются приемли-мыми для прогнозирования ТПО на большей части ВТА, кромо прибрежного апвеллингового района между 22 и 30" ю.ы. (d>0.74).

Исследование эффективности прогнозирования в виде косвенной оценки относительной дисперсии ошибки прогноза (d*) дает возможность оценить теоретическую надежность каждого метода в зависимости от улреждения прогноза t мес. Благоприятными для прогнозирования следует считать те методы и географические районы, для которых получена теоретическая оценка d', превышающая величину 0.74.

Приемлимыми дпя прогнозирования ТПО с упреждением один месяц оказались два метода прогноза: динамико-статистический и средней комплексации. Участки акватории, для которых была получена косвенная оценка d' меньше 0.74, занимают практически все пространство ВТА. Нэблагоприятными для прогноза ТПО указанными выше двумя

методами оказались: прибрежный апвеллинговый район (18-32"ю.ш.), прибрежный район между 6 и 1в"ю.ш. и экваториальная зона. Наиболее благоприятной для прогнозирования ТГ10 с эаблаговременностью 1 месяц методами авторегрессии 1-го порядка, динамико-стохастичас-ким, байесовским и инерционным оказалась юго-западная часть ВТА, охваченная преобладающим здесь пассатным переносом на поверхности океана. В числе неблагоприятных для прогнозирования этими методами оказались прибрежные участки ВТА и открытой части океана севернее 10" ю.ш.

' Статистическая предсказуемость сезонного хода ТПО уменьшается в направлении с юга на север, при этом изменяясь от 5-6 мес. в районе Бенгельского и (Ожного Пассатного течений до 1-2 месяцев в

экваториальной зоне (Рис.1). В зоне прибрежного апвеллинга южнее «

22"ю.ш. и в районе взаимодействия Ангольского и Бенгельского течений между 12-16*ю.и. предсказуемость ТПО не превышает одного месяца. Максимальная заблаговременность прогноза ТПО достигается при использовании динамико-статистического метода и средней комп-лексации результатов прогнозирования.

Преимущество использования статистико-вероптностных методов при прогнозировании полей аномалий ТПО в сравнении с инерционным методом прогноза (эффективность прогнозирования) достигает 5-40% по критерию 0.076 на участках акватории севернее 1в"ю.ш., характеризующихся наибольшей интенсивностью и значимой инерционностью колебаний аномалий ТПО. Эти участки приурочены к положению северной ветви Бенгельского течения и Бенгельской дивергенции.

Предел статистической предсказуемости рядов аномалий ТПО но превышает 2 меспцэз. Результаты опытных прогнозов рядов АТПО на независимом материале по району восточной части ВТА (6-30"ю.ш.) с интервалом упреждения 1-2 месяца показали, что ошибки при прогнозировании методом сродной комплсксацпи не провывают 0.5'С к являются лриемлимыми с точки зрзния общепринятых критериев оценки результатов прогноза.

Эффективность прогнозирования главных компонент АТПО статисти-ко-вероятностиыии методами по знаку аномалии достигала 25£, по ' критерии 0.076 и 0.06 - 30-45%. Прогнозирование пергых пяти главных компонент с нагом один (.:ьсяц оказалось наиболее успешным о районе северной в.етви Бенгельского течений. Оправд^ааемость прогнозов по критерии 0.676 и 0,вб для первых двух главных компонент состарила 70-75 и 00-90,5, соответственно. Оправдыэаемость прогне-

зов уменьшалась до 50-80Я и ниже при прогнозировании компонент с порядком выше третьего. Использование многомерного статистического подхода рри прогнозировании тепловых условий на поверхности океана ВТА севернее 18*ю.ш. ограничивается прогнозом крупномасштабных особенностей изменчивости поля АТПО, описываемых первыми двумя главными компонентами. При этом, в среднем 50%-й уровень дисперсии прогнозируемых компонент является, очевидно, предельным в описании и прогнозировании фоновых изменений в поло ТПО OTA.

Статистическая предсказуемость главных компонент разложения среднемесячных аномалий ТПО, аккумулирующих в себе более 70% общей дисперсии временных рядов, отмечена к северу от 18"ю.ш. и не превышает 2 месяцев. Южиэа этой широты предсказуемость многомерного процесса нэ превышает 1.2 месяца. С увеличением порядка составляющей предсказуемость уменьшается до 0,5 месяца. В районах южнее 18*га.ш. статистическая предсказуемость первых двух главных компонент не превышает 1.5 месяца.

В заключении работы сформулированы выводы, которые сводятся к следующему:

1. Структура среднемесячных полей ТПО и аномалий ТПО Восточно-Тропической Атлантики имеет ярко выраженную простраиствен-но-временная неоднородность. Максимум однородности теплового режима на поверхности океана отмечается южнее 18*ю.ш., где объективно выделяются два однородных района: прибрежного апвеллингово-го и основного потока Бенгельского течения. Неоднородность в поле ТПО в наибольшей степени проявляется к северу от 18*ю.ш., где выделяются дополнительно еща в районов, однородных по изменчивости и сопряженности колебаний ТПО.

2. Вклад годового хода и его гармоник (б, 4, 3 месяца) о общую изменчивость среднемесячной ТПО составляет 90-95SS общзй дисперсии Ь пределах основного потока Бенгальского течения и Южного Пассатного течения. Годовой ход менее всего выражен (50-75» дисперсии) в прибрежной части района (14-18"ю.ш., 22-33*ю.ш.) и на экваторе (2*с.ш.-1"ю.ш.). Изменения аномалий среднемесячной ТПО происходят с периодом 2-3 года, 13-18, 5-10 и 2-3 месяца. Доля кваэидвухлэт-них колебаний в общей изменчивости поля аномалий ТПО ВТА составляет, в среднем, 208 в западной части района и увеличивается до 50« на востоке.

3. Наибольший вклад (32-37Я) в общую изменчивость поля аномалий среднемесячной ТПО ВТА вносят колебания термического режима tro-

верхностных вод в районе Ангольского и северной ветви Бенгепьско-го течений, происходящие с периодом около 2 лет и 9-11 месяцев. Следующие по значимости вклада изменения аномалий ТПО (13-17%) приурочены к положению южной ветви экваториального противотечения и основной части потока Бенгельского течения (южнее 18"ю.ш.) и происходят с периодом 9-14 месяцев.

4. Установлены многолетние периоды, на протяжении которых наблюдалось сходство сезонного развития тепловых процессов на поверхности океана: период аномального потепления в 1989-1991 гг. на востоке ВТА и период похолодания в 1986-1988 и второй половине 1992 г. Пространственные масштабы « знак фоновой изменчивости тпо различаются в годы предельных состояний интенсивности юго-восточного пассата, при этом, размер области фонового потепления на поверхности океана (1&90 г.) по площади может вдвое превышать размер области фонового похолодания (1387 г),

5. В изменении среднегодовых аномалий ТПО открытой части ВТА обнаружены статистически значимые линейные климатические тренды, свидетельствующие о повышении ТПО в исследуемом районе и вносящие 15-26» в общую изменчивость аномалий ТПО. Статистически достоверные колебания аномалий ТПО происходят с периодом 5-6 лет и 2-3 года.

6. Возникновение аномалий среднегодовой ТПО с периодом 5-6 лет в ВТА к северу от го'м.ш, достозорно взаимосвязано с меридиональным напряжением ветра южнее ЗО'и.ш. Вклад вариаций приводиого напряжения ветра на юге ВТА в общую изменчивость теплового режима вод поверхности океана в рамках линейного приближония оценивается равным 50-59% дисперсии колебаний АТПО в открытой части океана и 15-25% на участках прибрежного апвеплиига. Изменение меридионального напряжения ветрз южнеп 30"».ш. обусловлено 0-7 летними вариациями интенсивности о центре вжноатлантического максимума.

7. Установлено, что самыми надежными для прогнозирования созон-ного хода ТПО о ВТА «сляится динамико-статистичаский метод и метод средней конпт-ксацни прогнозов. Наиболее благоприятными для прогнозирования сезонного хода ТПО яапяйтся районы основного потока Бенгопьского точения и вжмого тропического ЦНКЯ0МИЧ5СКОГО круговорота.

С. Наибояьися в£$вктизмость статистико-вероятностного прогнозирования оно,-далий ТПЭ (455!) и главных компонент АТПО достигается на тех участках OTA, которые- характеризуются максимальной интом-

сивностью и значимой инерционностью колебаний аномалий ТПО. Эти -участки приурочены к положению северной ветви Бенгельского течения и Бенге,льской дивергенции.

9. Статистическая предсказуемость сезонного хода ТПО уменьшается от 5-6 месяцев в районе Бенгельского и Южного Пассатного течений до 2-3 месяцев в экваториальной зоне. В прибрежной апвеллин-говой зоне южнее 22"ю.ш. предсказуемость ТПО не превышает одного месяца.

10. Предел статистической предсказуемости рядов среднемесячных аномалий ТПО не превышает 2 месяцев. Статистическая предсказуемость главных компонент аномалий ТПО севернее 18"ю.ш., аккумулирующих в себе более 70% общей дисперсии временных рядов не превышает 2 месяцев. Южнее этой широты предсказуемость многомерного процесса не превышает 1.2 месяца.

По тsue диссертации опубликована следующие работы:

1. Ппякин A.B., Лаптиховсхий В.Н., Ассоров В.8. Межгодовая изменчивость Венгельской системы и ее влияние на уловы некоторых промысловых видов Юго-Восточной Атлантики. Тез. докл. Всесоюзной научной конференции "Проблемы рыбопромыслового прогнозирования", Калининград, 1991, с.111-113

2. Вайновский П.А., Плякин A.B. Статистико-вероятностное npoi— ноэирование полей температуры поверхности океана в Центрально-Восточной Атлантике. - Тез. докл. Э-й Всероссийской науч. конференции по промысловой океанологии, М., 1993, с. 117 -119

3. Плякин A.B. Ландшафтный подход в изучении зональной структуры поверхности океана. - в сб."Геоэкология морских ландшафтов", Калининград, 1992, с. 4-1В.

4. Лаптиховский В.В., Жерснкин Ю.Н., Плякин A.B. Мзжгодовая изменчивость гидрометеорологической ситуации и обилие двух видов кальмаров-оммастрефид о Юго-Восточной Атлантика, - Тез. докл. 5-й науч.конференции по проблемам промыслового прогнозирования (долгосрочные аспекты), Мурманск, ПИМРО, с. 71-73

ПЛЯКИН АЛЕКСАНДР ВАЛЕНТИНОВИЧ АВТОРЕФЕРАТ

Подписано в печать 13.02.95. Формат 60х&4 I/I6. Бум.пксч. Поч1л.1,0._Б.л.015. Тира* 100. ЗакЛШЛТТ! изд-ва СПбУЭЗ.

I9I023, Санкт-Петербург, Садовая ул., д.21