Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Структура крупномасштабных интрузий и квазистационарных фронтальных зон по материалам наблюдений

ВАК РФ 11.00.08, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Структура крупномасштабных интрузий и квазистационарных фронтальных зон по материалам наблюдений"

АВДЕМИЯ НАУК СССР ИНСТИТУТ ОКЕАНОЛОГИИ им.П.П.ШИРШОВА СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЙ СОВЕТ ГО ЗАЩИТАМ КАНДИДАТСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ KD02.86.02

На правах рукописи

ЩЦАНОВ СЕРГЕЙ ЛЕОНИДОВИЧ

СТРУКТУРА КРУПНОМАСШТАБНЫХ.ИНТРУЗИЙ И КВАЗИСТАЦИОНАРНЫХ ФРОНТАЛЫЖ ЗОН ПО МАТЕРИАЛАМ НАБВДЕНИЙ

Специальность 11.00.08 - океанология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-иатеыатичес..их наук

Москва - 1990

Работа выполнена в Институте океанологии им. П.Б. Ширшова'АН СССР

Научные руководители: член-корреспондент АН СССР кандидат физико-математических наук

| К.Н.Федоров Г.И.Шапиро •

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук

кандидат физико-математических наук

Л.Н.Карлин С.Н.Овсиенко

Ведущая организация - Физический факультет Московского Государственного Университета им.М.В.Ломоносова кафедра физики моря и вод суши

г.

Автореферат разослан " " Ш) 199©

Защита состоится " /[ " ^¿^ЛсаСЕЬ^ 1990 г.

1

в & часов на заседании Специализированного совета KQQ2.86.Q2 Института океанологии им.Ц.и.Ширшова АН СССР по. адресу: 117218 Москва, ул.Красикова, д.23

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института океанологии им.П.Г1.Ширшова АН СССР

Ученый секретарь Специализированного совета, кандидат географических наук

(.'С.Г.Панфилова

I. ОБЩАЯ ХАРАКЕРЯСТИКА РАБОТЫ

Актуальность Диссертационная работа посвяцека ис-

следованию пнтрузконноЯ структуры промежуточных год океана, которая фор:птруется в районах квазнстсцпонерных фронтальных son, а такпэ при водообиене окраинных бассейнов с океаном через проливы. Термин "интрузия" был заимствован из геологии и введен в океанологическую прутику около 30 лот назад (Купер, 1961) для обозначения инородки прослоек воды, которые вклинивается в толщу местных вод с отлкчсгщмися хсраэтеристика&и. Изучение интрузионной структуру вагно со многих точек зрения:

- посредством иктрузионкого взаимопроникновения осуществляется расслоение а разиеэтзекие водках usee, процессы тепло-si масеопереясса во фронтальных зонах;

- расслоение водкой толщи, образование тонкой термохалин-ной структуры вод океана и изолированных неэомасетайных линз способствуют перераспределения в океане энергии, а такзо кислорода и других хпкических эяеыентов;

- изучение интрузиокной структуры фронтальных зон и понимание физики структурообразующих процессов ваткы при выделекш районов повьзенной биологической продуктивности;

- интрузконку» структуру водной толаи следует учитывать при резекии ряда прикладных задач, в частности некоторых проблем гидроакустики и гидрооптики и задач, касаицяхся охраны окружающей среды и оптимального использования природных ресурсов.

В океане встречается интрузии с вертикальными меептабааи от нескольких сантиметров до нескольких сотен метров и горизонтально.!',: - соответстзенго, от сотен метров до сотен и деже

связаны с водообменом окраакаас бсосейкэв к озеака через про-якззы: лркка пр^'ероы явлсвтся средязагпэ^орснпз воды в Атлантическое океана. Распространило круппогггсгггггЗких Енгрузкй коаст ироксходеть по еднтш ело си, а соЕро^оидьтьоя образова-1шсд| кезомасстабных прослоек в пволкроБогягз: лккэ, т.е. косеть дкекретно-кепрерызшй хсрах-гер (Еислылюв, кодеров, 1965). Такта образоы, фронгадькаа гоки, которые отдаллз? нрупиоигсетаб-н*а шггрузкк с? фзнокгг ¡год, такю как и квазг^стадуонсрше фронтальшо зона ке!ша?пческого прокезох^екяя, пэдзернеш кн-текеивкоыу кнтруоионюау расслоению (пнгерлпвг.нгу). Формирующиеся в результате интерливинга ¡.'сзо^ЕгЕгабЕЗЗ прослойки и лкн-зи обладал бохьп;^ хохкчсстеоу стеукт^р^хх деталей, которые образуют тогпув термох&гккну» страсхфтхацнв промежуточных вод океана.

Исследование ЕВ?рузЕошгай структуры путей натуршх наблюдений в океана - сложная и дорогосто!щая задача, которая требует тщательной предварительной подготовки. В настоящее срс1«я имеется обгирный ерхиз гидрологических данных, пспользование которого весьма'актуально с точки ерзгая оптимального планирования натурного эксперимента и понимания физики гроцесса образования кнтруоионкой структуры промегуточких год в том ели ином районе Ынрового океана.

Цель работы. Целью настоящей работы является изучение на основе материалов океанологичсссях наблюдений структуры крупномасштабных интрузий водообиенного происхождения н интрузион-ной структуры квазистационарных фронтальных зон (т.е. тех регионов Мирового океана, в которых ингрузионные процессы наиболее ярко выражены), а именно:

- изучение количественных и качественных закономерностей

формпровакяя, рагпростршеняа, тракзфорзщии и деоблвнкя 1фас!к>йорсжас вод з ИндяЯско» ояаонз;

- пзучежз структуры, ?ep:;cxr¿!:iKi:¡sc херазтергстйх и геог-ргфичоского респредегежя явзсиссгтг-бках иволпрованксс япкз а Атлантическом к Индкйспои опзанзх;

- пзучспчэ эляжгсю термо- и берокяпкиости на Еотвввпзнаоть а хсрагстер :>к?р;7зп0ЕЧ0Г0 ргсеяоввяв фроэтатыссс аои йурсско я

С ев еро с: гг irí оо ко го т г ч онл г.

Орттенэ »адаяя ttec^ergse^a.

1. Опрсдечекие ткпоа фропт&ггпз: sos по признакам термо- п бсрокяинкостк.

2. Устакозлггаз завксЕястя aairsy ткпон гроетаяызя: зон Куро-сго и Сбзгро-Аглйнткчесгсого течения я тшгтт^язксстьз их "т.трус.юкпэго расслозг-гл.;:.

3. Определение наиболее вероятна: флзпчоскнх процессов, учьст-вущях э ^рв^иформацшт кргскоиорскиг год, и сцонаа их относительной ЗПЛЧГЕ-'ОСТа.

4. Выдзясггие оскоеннх путай распространения арасискорсккх под.

5. Выявление диспратно-кггрернзгай (линзообразной) структура краенокорсккх вод.

6. Изучения сезонной изменчивости распределения красконорсках ' вод.

7. Исследование особенностей в выявление закономерностей структуры и трансформации интрузконнкх ликз в Северной Атлантике.

Научная новизна. На основе предложенной К.Н.Федоровым (1968) концепции вперсые проведена типизация основных фронтальных разделов северо-западной части Тихого и севсро-залад-ной части Атлантического океанов по признакам термоклинности я бароклинности кх структуры. Для фронтальной зоны Куроско уста-

новлена пряная зависимость квкду увеличением термоклинпости в направлении с юга на север к кигепокфгкецввй процессов ингру-зеоншго расслоения и трансфронтального тешопереиоса.

Применен предлоЕежый Г.И.Шапиро (Иещанов, Шапиро, 1990) новый метод статистической обработки гидрологических данных, который позволил вцделнть фронтальную зону кенду красномор-скеыи и фоновкин водами, изучет:. прсстракственно-врегеш^в изменчивость распределения к определить пути распространения краскоморских вод в Индийском океане.

Подтверждена гипотеза о существовании изолированных крас-номорских линз, выявлены и обобщены их термохалинкые свойства, определена районы и механизм их наиболее вероятного формирования.

Приведена новыо натурные данные о процессах трансформации и взаимодействия с докной топографией икгрузиокнах линз средиземноморского происхогдения.

Получены новые свидетельства возможности линэообразования в районе фронтальной зоны Зеленого Мне а.

На защиту выносятся с л едущие положения.

1. Интенсивность ингрузнонного расслоения фронтальных зон Иу-росио и Северо-Атлантического течения пропорциональна термо-клинности кх структуры.

2. Взаимопроникновение промежуточных водных масс может осуществляться путем отделения изолированных интрузионных линз от внутренних фронтальных разделов.

3. Ыегду красноморскхми и фоновыми водами северо-западной части Индийского океана существует фронтальная зона, которая не проявляется явно на климатических картах температуры или солености, то могет быть выделена с помощью специального ста-

ттетгпчеокэго катода обрйЗстпп натургзх дмпзсс.

4. Рсггрострелгппэ грсгпсмсрзгпх езд а Ездяйсесм огеаяэ чпгт'тч-пэ пропсгздкт в зедэ пзаи!ро1»агпкг лякз, которые по сеогм яграэтср~отпгси существенно отдечйется от лякз средиземноморского Егротахаяденля в Северной Атлетике. Выявленная фронгаяьпсз звпа (см.п.З) яздяотся наиболее вероятная райо-поу фсрнкровакгя кргскскорскях линз.

5. Сезонная искокчгоость ргспрсдазешя красногорских вод слабо зс.27:с:тт 07 се5с?"тх пульсацпй расхода «грез Баб-зль-Мандгб-сйпЯ пролив, я • гзсзнва образом, связана с сезонной перестройкой океанической цггркулпцкк на глубинах распространения кргсноиорсккх вод.

Практическое значенуэ. Провздвюгыэ кссладозгния позволяют распирать я углубить понимание фнзкческнх лзхакизыов распространения, трансформации и дробяонзя хрупЕоиасЕТ&бньк яктрузиЯ, которые $оруяруются вследствие водообмена акреикяях бассейнов с океаном. Полученная д*я кргяпсуорскжс еод оценка коэффгцяен-та горизонтального турбулентного обмена йоге? быть использовала в прупнвмасвтабши моделях циркуляции Индийского окоаиа. Типизация фронтальных разделов северо-западной чести Тихого океана по признакам юрио- я бароклинности и установление заззсгаости ыазду их типои и интенсивностью интрузяошгзго расслоения представляют интерес дяя рыбопромысловой океанографии с точки зрения выделения и грогнозированяя районов повкзекной биологической продуктивности. Развитые в диссертационной работе статистические методы обработки ыогут быть использованы при анализе больших массивов гидрологических данных в различных районах Мирового океана. Результаты исследования путей распространения, сезонкой изменчивости распределения и дискретно-кепрерыэной

(линзообразной) структура 1ф ас коморских вод в Индийском океане получила практическое ксгкмЕьпоаание при вкборе района работ и плакировании ряда натурных экспергиэнтов в рамках научной программа 52-го рейса НИС "Академик Курчатов".

Апробация работы. Основные результату дкссе-ртационной работы докладывались на научных семинарах Отдела крупноь'асстаб-ного БЭШЕзодействия океана в атмосферы КОАН СССР (1989), Отдела экспериментальной к космической океанолога КОАН СССР (1989, 1990), на Ш съезде советских океанологов (Ленинград, 1987), на Ш и 1У Всесоюзных неучко-технкчееккх кон^еренцгаас молодых уче-¡ак (Севастополь, 1988, 1939), на 1У Всессггкой научной коире-ро.'цик по проблемам прсиыслоБого прогнозирования (Мурманск, 1989), на Ш Всесоюзном симпозиуме "Тонкая струтаура к синоптическая изменчивость ыорэЯ к океанов" (Таллин;:, 1990).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 статей и 6 тезксов.

Структура и объеи работн. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Работа содержит I £3 страниц наги -копке ко го текста,43 рисунка и 8 таблиц. Список литературы включает 122 наименования.

П. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована ахтуальность вобранной темы, сформулирована цель и основные задачи исследования. Дано краткое описание структуры работы и приведены положения, вынос кие на защиту.

В первой гладе дан краткий обзор современного состояния вопроса. Приведены результаты теоретических, лабораторных и натурных исследований интрузионных процессов в океане.

Вторая глава посвящена исследованию структуры и транс-

формации незсмасптебшх интрузкокных лига средиземноморских вод а Атлантическом оке?,::э. В § ЯЛ предстааяекы результаты расчета изопикняческих таило- я солосодерзанкл дэуг

средиземноморских лпнз :;а основе с-кепоргшеэталышх далпя, полученных в 41-м рейсе ИКС "Академия Курчатов" (при участки автора) и З-is рейсс ШС "Аясдзикк С.ВаЕияоз". Исследовано нлплстг фоновой стратгфякацгн на результата расчета, предаете;! я апро-бггровал простой способ ргечата, основанный на првдполегеняя о крутогоЯ сгзягетрян линза относительно ее вертикальной оси (Цецанов, Цыбанева, 1968). По результатам исследования пзотно-стпой структуры линзы "Незопслигона-85" (41-й рейс ШС "Академик Курчатов") сделан кгаэд о значимости конвективных эффектов двойкой диффузия з ео трансформация. Отпечена существенная роль среднземьонорских л «но в глобальном тешговом п солевом балансе Северной Атлантики.

В § 2.2 приведено описание средиземноморской линзы после ее взаимодействия с подводными горами Эрвикг и Йер на основе материалов, полученных при участии автора в 14-м рейсе УЭС ЛШИ "Профессор С.Дорофеев". Показано, что линза имела эллиптическую форму и наклон вертккальпой осп, оставила за собой "слег в виде двух осколков (суммарный объем которых составляет 14185? от объема линзы), ко все же сохранилась как когерентный, гидродинамически устойчивый объект.

Исследование закономерностей распределения температуры и солености в одноядерных средиземноморских линзах (с одним максимумом на вертикальных профилях Т и S) проведено в § 2.3. Возмущения температуры, обусловленные присутствием осескнметрично? линзы, параметризуются соотношением

Т'(г,н) = Тг:а,-Р(§)-В(|) , (I)

где Т^/Р^Упшх т'(г,г) , Р(0) = 1, (2)

§ = , I - радиус линзы, • распре-

деление "толщины" линзы по радиусу. Функции В( |) и § ) ога-сазехзт вертикальную и горкзонтааькуэ структуру возмущений. Аналогичным образом могут быть представлена возмущения солености.

Проверка справедливости формул (I), (2) и расчет входящих в нзх функций и параметров выполнена ка основании СТД-данкых 3-го рейса НИС "Академик С.Вавилов" по структуре средиземноморской линзы, обнарукенкой в ксрто 1989 г. в районе 28°30' с.п., 28°20'з.д. Для входящих в формулу (I) безразмерна* функций получены следущие выражения:

Н-(8«)в1_0 (3)

= к™*« -о.2б-84),

где ?чтах= 363 мДтмах= 349 м, [ = 30 ки, 1.10%о и

'тах = 4.66°С. Функция В( ) получена в графическом виде. Показано, что восстановленные по формулам (I) - (4) распределения солености и температуры хорошо согласуются с реально измеренными. Использование формул (3), (4) для восстановления полей Т и£в линзе "Шарон" (Хеберт,, 1968) такге дает удовлетворительное соответствие восстановленных п измерение распределений. Рассмотрение конкретных примеров позволяет предположить, что структура одноадершх средиземноморских линз подчиняется универсальным соотношением (I) - (4) и, таким образом, является автомодельной. Эта гипотеза нувдается в дополнительной проверке на основе новых сведений о пространственной структуре линз.

В § 2.4 рассмотрен случай транс фронтально го обмена посредством проникновения изолированной кнтрузионной линзы из од-

кой водной к ас си и другую. Приведено списание линзы Юяко-Атзая.-тичсской центральной воды (ЮАЦВ), которая была обнаружена в районе 20оЗЗ'с.п., 20оп'з.д. по данный СТД-зондирований, вы-полпэнгах в 14-м рейсе УХ ЛГШ "Профзссор С.Дорофеез" при исследовании фронтальной зоьгы Зеленого Мыса (53311). В предположении об нзопякизческом характере перемешивания двух взакмодей-ствусщкх а ФЗЗН еодкых масс (Северо- и Юзно-Атлантическая центральные воды) рассчитано процентное содержание ГАЦВ на двух перпендикулярных разрезах, проходящих через центр линзы. В горизонтальной плоскости ядро линзы (условно ограниченное изолинией 80!» ВАЦВ) кисет форму эллипса с осяия 50 и 15 ки, в слое 200-300 и содержание ВАЦВ превкпает 90%. Представленные результаты подтверждают возможность линзообразования в районах внутренних фронтальных зон, какой, в частности, является ФЗЗУ.

Третья глава посвящена исследованию краспоыорских вод (КБ) поваленной солености, которые изливежтся с ккжниы течекиеы Баб-эль-Мандебского пролива в Аденский залив и распространяется на многие сотни километров, оказывал существенное влияние на структуру и термохалинные свойства промежуточных водных масс северозападной чести Индийского океана.

В §"3.1 представлены результаты исследовьлня структуры, путей распространения (п.3.1.1) и трансформации (п.3.1.2) КВ в Аденском заливе. Использованы данные стандартной гидрологии из архива МОйС (Национальный центр океанографических данных, США) и цанные СТД-зондироваттй, полученные в 7-ом рейсе НИС "Акаде-ыик Мстислав Келдьа". В результате - анализа данных установлено (Федоров, Мещанов, 1988), что в западной части залива (43°00'- 45°30 в.д.) распространение КВ происходит в заде трех ветвей - северной, центральной и южной. Разделение потока ¡{В на

ветви обусловлено его взаимодействием с рельефом дна залива. В восточной оконечности рифта Таднура происходит взаимодействие осех ветвей, и при дальнейшем удалении от пролива КВ проявляется в виде двух основных интрузионных максимумов: воды центральной ветви формируют верхний (главный) максимум на глубинах 400700 м, воды северной и южной ветвей составляют значительную часть нижнего (глубже 800 м). В районе рифта Таджура обнаружена небольшая (диаметр 9 км, толщина 80 м) изолированная линза, а также бользое количество интрузионных прослоек КВ, распространение которых отличается от изопикнического. Отмечена сезонная изменчивость распределения и термохалинных характеристик КВ в Аденском заливе.

С помощью - анализа данных Н02>С получена сводная схематизированная - диаграмма, из которой следует, что первичная трансформация КВ на выходе из Баб-эль-Мандебского пролива сопровождается значительным уменьшением плотности за счет активного турбулентного перемешивания с вышележащими слоями воды. На основе СТД-данных по рифту Таджура (7-ой рейс НИС "Академик Мстислав Келдыш") выполнен спектральный анализ тонкой термохалинной структуры КВ и проведены расчеты угла устойчивости. Качественные оценки относительных вкладов различных физических процессов в •¡рансфорыацию КВ получены в результате анализа уравнений сохранения О и £ в форме, предложенной в (Мак-Дугал, 1984, 1987). Показано, что трансформация КВ происходит, в основном, в результате мелкомасштабного вертикального турбулентного обмена (обруиение внутренних волн), либо дифференциально-диффузионной конвекции, либо их соизмеримого сочетания, в зависимости от конкретных условий (Ыакашин, Ыещанов, Федоров, 1989). Около 30% объема КВ потенциально неустойчиво по отноше-

нию к конвекции в виде солевых пальцев, и около 50% - по от-новегспэ к послойной конвекции. Дпфферонциально-диффузконная конвекция является действенным механизмом расслоения крупных интрузионных прослоек КВ и приводит к образованта мелких тер-ыохалинных неоднородностей с преобладающим вертикальным масз -тебом 4-10 м. Двизение отдельных интрузионных прослоек способно стимулировать вихревые движения в нижележащих слоях воды, что также является эффективным механизмом трансформации КВ.

В § 3.2 на основе материалов за 1935-1981 гг. из архива гидрологических данных ИОАН СССР выполнен статистический анализ распределения КВ в северо-западной части Индийского океана (0-20°с.п., 43-70°в.д.). Промежуточные воды северо-западной части Индийского океана характеризуются малыми горизонтальными градиентами температуры и солености, что затрудняет выделение ядра красноморских вод на климатических картах Т и б. С целью изучения пространственной структуры, механизмов дробления и основных путей распространения (п.3.2.1), а также сезонной изменчивости распределения (п.3.2.2) красноморских вод, введен параметр Р= -Д- ( П - количество станций с максимумом красномор-ского происхождения на' вертикальных профилях солености; И- общее число станций в данной области), который представляет собой вероятность присутствия КВ в некоторой ограниченной области океана. Построено пространственное распределение параметра Р и показано, что в среднем за многолетний период распространение КВ в северо-западной части Индийского океана происходит в з::де четырех основных ветвей (Меданов, Шапиро, 1990). Использование параметра Р позволило обнаружить отчетливую фронтальную зону (0.3 < Р* < 0.7) между красноморскими и фоновыми водами.

Факт существования изолированных линз КВ доказан путем

исследования пространственного распределения солености на изо-пикнической поверхности 27.25 усл.ед. (которая является "предпочтительной" для распространения КВ в этом района (Рошфор д, 1964)) и посяедутсцки индивидуальным анализом обнаруженных исопнкнкчесхих аномалий. Удалось выявить семь линз КВ с горизонтальным масштабом 20-60 миль и инверсионным повышением солености в ядрах 0.1-0.3°/оо (Мещанов, Шадаро, 1990). Ядра некоторых линз содорсат тешые, изотермические объемы воды, или даже температурные инверсии, тогда как в других аномалия температуры практически отсутствует. Поскольку промежуточные слон океана в этом районе характеризуются плотностным соотта-нением с*. / р, = 10 15, то дахе достаточно интенсивнее аномалии соленостн красноморского происхождения незначи-тёлько влияют на вертикальную устойчивость и нэ приводят к образованию итаереяй плотности в линзах. Все линзы расположены в районах резкой пространственной изменчивости параметра 1Р . Следовательно, наиболее вероятным механизмом, контролирующие процесс их генерации, является неустойчивость фронтальной зоны между красноморскими и фоновыми водами.

Анализ сезонных карт пространственного распределения параметра^ показал, что относительное увеличение занимаемой КВ площади составляет около 9% при переходе от зимы к лету. Статистическая значимость этого изменения подтверждена путем использования метода "бутстрепа" (Эфрон, 1988). Рассмотрены две возможные причины сезонкой изменчивости распределения КВ : I. сезонные пульсации расхода через Баб-эль-Мандебский пролив; 2.сезонная перестройка течений, обусловленная муссонным характером ветровой циркуляции, - и выявлена их относительная значимость.

Роль сезонках пульсаций расхода оценена ка основании интегральной -¿одели баланса КВ з релаясацкошюа приблкгсшя!

-а^-ал)-^'. <5,

где + о^та КВ. приведенный я исходной

солености 38.1%о; = 2.38-Ю14 л3; Т= I год; ч?- сдвяг фазы; - (Зс+ С^-Яп интенсивность источника;

= (9 16)- Ю12 м3 в год; С^ = 0.25-Ю6 н3/с; т- вреац полного обмена КВ в данной области океана.

С зачетом отсутствия мэжгодоэой изменчивости (^-^.=0), ииеем Т= = 15 * 27 лет и

Я'^-"! = (0.29 * 0.95). ИГ2. (6)

Следовательно, сезонное изменение площади распространения КВ з© счет пульсаций источника не прегьаает 1%. Основной вклад в это изменение вносит сезонная перестройка течений на глубинах распространения КВ: зимой происходит интенсивное поступление КВ ка юг вдоль сомалийского побережья, летом усиливается перекос в восточном направлении. Получена оценка коэффициента горизонтального турбулентного обмена КВ

Ки = = (0.7 * 1.3)- Ю7 са^/с (7)

(где С = 1100 та - характерней рагкегр области распространения КВ, ограг-нченныЯ изолижгей Р= 0.7), которая согласуется с типичными для крупномасятабных процессов значенная этой величины (Озмидов, 1983).

Четвертая глава посвящена исследозипзо интрузиошого процесса в районах квазистационарных фронтальных зон на примере фронтальной зоны ^гросио ($ЗК) в Тихом ойеане и фронтальной зоны Северо-Атлантического течения (САТ) в Атлантическом океане.

В § 4.1 ка основе предложенных К.Н.Федоровым (1988) соотношений и критериев проанализирована степень терыэ- и баротсляи-кости ФЗК к востоку от о.Хонсю (п.4.1.1), ксследовьна связь интенсивности кшрузконного расслоения с типом фронтальной структуры и вкполнеш сцзнхи параметров, характеризующих осущгстьля-емый интрузиями трансфронталышй теплообмен (п.4.1.2). Использованы данные по гидрологии района Куросио, полученные в рамках иездународной программы С£К ("Совместные исследования Куроско") Показано, что структура ФЗК в слое 100-500 м в осново своей двухфронтвльна. Ее основными элементами являются Суберкткческп? фронт (САФ) около 40-41°с.п., связанный со струей Курильского течения, и основной фронт Куросио (ОФК) около Зб°с.и. Методика расчета степени терао- и бароклкшгасти основана на оценке углов наклона изотерм ( ¿т ), изохалкн ( ) и изопикн ( ¿д ) по отношению к изоберам. При /ут - /ситуация чисто тер-кокликная, т.е. кзопиккы и изобары параллельны друг другу. При ^ь/^-г = I наклоны изотерм, изохааин и изопикн одинаковы, и ситуация чисто бороклинная, т.е. изопикны пересекаются только с изобарами. В смепанной ситуации, когда изопккны пересекаются как с изотермами, таи- и с изобарами, териоклинность характеризуется величиной изопикнического градиента температуры

в поперечном к фронту направлении. Степень бароклинности определяется величиной У5 .

Установлено (Федоров, Мещанов, 1989), что термоклинность возрастает с юга на север и максимальна ка широте 40-41°с.ш., в районе САФ. Степень бароклинности убывает в направлении от ОФК к САФ. Показано, что САФ характеризуется преимущественно термо-клинным типом фронтальной структуры, тогда как для ОФК преобла-

(8)

давщкм является бароклинкый тип. Отмечена сезонная изаенчивость тсрмоклинностм 53К. Увеличение термоклинности (изопикничеспих градиентов температуры) з направлении от 02К к САФ сопоставлено с обнаруженным тсм rte (Нагата, 1968) возрастанием с вга на север частоты обнаружения, толщины и интенсивности интрузисн-ных инЕерскй на вертикальных профилях температуры. Дана физическая интерпретация выязлешгай зависимости. На основе модели (Днойс, 1977) получены оценки параметров осуществляемого интрузиями трснсфронтального теплоперенеса в районах САф и 05К.

В 5 4.2 приведено описание фронтальной зоны Северо"Атлантического течения (CAT), которая формируется в результате вза-пгэде*ствия холодных вод арктического происхождения, переноси-ïfjx Лабрадорским течением вдоль материкового склона, и смешанных сепсро-атлантических вод. Использоваш данные СТД-зондирс-ваиий, полученные при участии автора в 50-м рейсе НИС "Академик Курчатов" на разрезе вдоль 36°з.д. Основными элементами фронтальной зоны являются полярный фронт (1Ю) на51°с.и., отделяющий склоновые воды от вод CAT, и субполярный фронт (СШ) в районе 48-49°с.е., отделяющий воды CAT от смешанных северо-атлантических вод. Показано, что горизонтальные градиенты Т и S не скомпенсирована в поле плотности, и фронтальная структура CAT в целом сильно бароклинна: наклоны изопикн ( fa ) практкче-ски совпадает с наклонами изотерм ( ¿'х ). В то же время, в распре целении изопикнического градиента температуры в слое 0-1000 м хорошо заметны два максимума, один из которых связан с СШ, а .другой соответствует И>. Показано, что увеличение термоклинности на С® и ПФ сопровождается интенсификацией (по характеристикам инверсий температуры ьТ) процессов интрузион-ного расслоения на них. Вместе с тем, смезанный характер фрон-

талькой структуры СП5 и Па (которые наряду с повызепаой тер-кокликаосты) хсрыгтеркзуютсЕ еще и позшенкой стегюыы) бсро-еянееости ( ). подаажкщой вкгрузионное расслоение (Еурбсс в др., 1588)) приводит к тому, что значения ьТ на на су^ест-вешю шаке, чем ка чеото теркоигккком САФ, н ензэ, чей на чисто бсроклинюм ОФК (§ 4.1).

О с но б пой вывод исследования фрогггальшк зон Куроскз к САТ кокет быть сформирован сяедугцзоз образом. Чей терзашии-пость и кке степзнь бероклкшюстк фронтального раздала, тем интенсивнее (по характеристикам инверсий температуры) протекают ка на процессы шпрузконкого расслоения и трансфронтального теплообмена за счет кнгрузкй.

Р. эакятоеник сфоркуакроваяа осковныз результаты работы, приведены свадеши о публикациях по тем8 диссертации.

Ш. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Анализ материалов наблюдений, выполненный в дкссертацион-ной работе, позвояил получить ноше результаты, касающиеся закономерностей распространения и трансформации крушгамасЕтабных интрузий, структуры, механизмов формирования и трансформации ыезсыесатабкых кнтрузионшх линз, а такке ингрузионного расслоения квазистацконорных фронтальных зон:

1. Б результате статистического анализа большого объема архивных гидрологических данных доказано существование красномор-ских линз в Индийском океане. Выявлены к обобщены их тер-ыохалиниые свойства, определены районы и механизм их наиболее вероятного формирования.

2. Определены основные пути распространения и изучена сезонная изменчивость распределения крас коморских вод в Индийском океане.

3._ Исследована роль различных физических процессов в трансформации красноморских вод в Аденском заливе.

4. На основе данных по гидрологии фронтальных зон Куроско и Северо-Атлантического течения подтвергдека прямая зависимость интенсивности интрузконного расслоения от торыоклкн-ности фронтальной структуры.

5. На примере фронтальной зоны Зеленого Икса и в результате анализа структуры красноморских вод в Индийском океане получены новые свидетельства,подтверадакцие возможность от-дсления изолированных интрузионных линз от фронтальных разделов.

6. На основе данных наблюдений продемонстрировано сохранение когерентной структуры средиземноморской линзы после ее зэа:т модействия с цепочкой подводных гор.

7. В результате анализа двух конкретных пршдеров сделало предположение о том, что термохалинная структура одноядерных средиземдаморских линз подчиняется универсальным соотнопе-ниям, т.е. является автомодельной.

8. Предложен и апробирован простой.способ оценки тепло- и со-яезапасов интрузионных линз, ослованный на предположении об их круговой симметрии относительно вертикальной оси.

По теке диссертации опубликованы следующие работы:

1. Нещаноз С.Л., Цыбанева Т.Б. О термохалинной конвекции на границах интрузионной линзы по данным экспедиции Ь'ЕЗОПОЛИГОН // Тезисы докладов Ш съезда советских океанологов. Физика и химия океана. Л.: Гидрометеоиздат. 1987, с.132-133

2. Мещанов С.Л., Цкбанева Т.Е. О расчете тепло- и солезапасов глубинного антициклонического вихря по данным экспедиции МЕ30П0ЛИГ0Н // Тезисы докладов Ш съезда советских океано-

логов. Физика и хжла океана. Л.: Гидроиетеоиздат. 1387, с. 134-135.

3. Ыещаков С.Л., ЦкпЗанева Т.В. О тепло- и солезапасох глубинного актвдиклсняческого вихрк по данным экспедиции ЫЕЗОГОЖ-ГОН // Сб.: Гидрофизические исследования по программе 11Е30-ГОЛИГОН. Ы.: Наука. 1583, с.57-64.

4. Ыещаког С.Л., Цкбанева Т.Б. О шишки прямого эффекта ски-ыаеиости на плзтносткую к тершхалинну» структуру интрузи-онной ли1гзы ЫЕ30ГОЛИГ0НА // Сб.: Гидрофизические исследования по прогреве ЫЕЗОПОЛИГОН. I!.: Наука. 1988, с.64-68.

Б. £эдоров К.Н., Ыь^оков С.Л. Структура и распространенно крас-шморских вод в Аденском заливе // Океанология. 1938, т.28, Р 3, с.357-363.

6. Макслкп Б.П., Ыещагав С.Л., Фэдороз К.Н. Процессы трансформации, сопровогдазщие Еодообиэи окршзкного бассейна с океа-нои (на примере ярасноморских вод) // Изэ. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1989, т.25, № 5, с.535-543.

7. Федоров К.Н., Пеканов С.Л. О термоклинности и бероклкнкости фронтальной зоны Куросио // Океанология. 1989, т.29, № 3, с.357-363.

8. Ыещанов С.Л. Дискретно-непрерывная структура краснодарских вод в Индийском океане // Тезисы докладов 1У Всесоюзной научно-технической конференции "Вклад молодых ученых и специалистов в решение современных проблем океанологии к гидробиологии". Геофизика. Часть П. Севастополь. 1989, с.22.

9. Мецанов С.Л. Пространственно-временная изменчивость термо- к бароклинности фронтальной структуры промысловых районов северо-западной части Тихого океана // Тезисы докладов 1У Всесоюзной конференции ш проблемам промыслового прогнозирова-

-гения (долгосрочные аспекты). Иурызнск. 1989, с.127-128.

10. Мещанов С.Л., Шапиро Г.И. ЕрсстрЕкстзсштгя структура языка креснскорских г,од и фор?гярогага;е знутрггтэртаклпнкых линз на его границах // Тезисы докладоз Ш Всесогзного симпозиума "Тонкая структура и синоптическая изменчивость морей и океанов". Таллинн. 1990, с.103-104.

11. Цецанэа С.Л., Шапиро Г.И., Гадааяурдая Г.Р. 0 причинах се-ооккой изменчивости распределения красногорских год з Индийском океане // Тезясы докладов И Всесоюзного симпозиума "Тонкая структура л синоптическая изменчивость иерей и оке-апоз". Таллинн. ISS0, с.105-106.

12. Кощиэз С.Л., Шапиро Г.И. Внутритермояликныэ линзы красногорских под з Индийском океане // Докл. АН СССР. 1990,

т.311, J? 2, с.469-473.