Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Связь потоков тепла через поверхность океана с синоптическими атмосферными процессами (на примере Ньюфаундлендской энергоактивной области)

ВАК РФ 11.00.08, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Связь потоков тепла через поверхность океана с синоптическими атмосферными процессами (на примере Ньюфаундлендской энергоактивной области)"

КОМИТЕТ ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ И МОНИТОРШГУ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕЦИ .

МИГЛСТЕРСТВА ЭКОЛОГИИ й ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИЙ > .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОКЕАНОГРАФИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

1 4 *"* '"Ч ,

- -Л 7 •

.. На правах руу описи

ГЕШЕЛИН Юрий Сергеевич

(

СВЯЗЬ ПОТОКОВ ТЕЩА ЧЕРЕЗ ПОВЕРХНОСТЬ ОКЕАНА С СИНОПТИЧЕСКИМИ АТМОСФЕРНЫМИ ПРОЦЕССАМИ ' (на примера Ньюфаундлендской энергоективной облает)

11.00.03 - океанология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени ' " кандидата физико-математических наук

Москва - 1393 .

Работа выполнена в Одесском отделении Государственнрго

океанографического института и Украинском научном центре экологии моря

Лаучный руководитель - кандидат физико-математических наук

Колинко A.B. '

Официальные оппоненты - доктор физико-математических наук

Алексеев В. В. /М17/

кандидат физикс-'атеыаткческих наук

Нечволодов Л. В. /ГОШУ

> -

N.

Ведущая организация - Гидрометеорологический ■

научно-исследовательский центр Российской Федерации

Защита состоится в -"f час. *00* шт. на заседании специализированного .совета .К 024.52.01 в Государственном океанографическом . институте /119838, ГСП, Москва, Г-34, Крсятоткинскяй пер., б/

С диссертацией можно ознакомиться и библиотеке Государственного океанографического института. '

■ < ■ ■ ' fi'

Автореферат разослан

п№ SUißaf.^ 199'fr

Ученый секретарь специализированного _ совета, кандидат физико-математических наук , Ю.А. Рева

. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Энергоактив ныв зоны окегча (ЭАЗО) яв-» ляются важнейшим климатическим и погодоо'разуктдим фактором, ¡происходящие в них процессы взаимодействия океана и атмосферы (BOA), отличаются повышенной, по сравнению с другими раЯо;.„ми активностью, в особенности на синоптическом и сезонном масштабах. В настоящее время количественное описание крупномасштабного и синоптического теплового BOA в ЭАЗО являе^я далеко не полным.

В то время .как характерные временные интервалы, соответствуйте, атмосферному и океанскому синоптическим масштабам, хорошо известны, понятие синоптического масштаба BOA подлежит уточнению.

Ряд физических закономерност й изучаемых явлений еде не понят. Влияние синоптических атмосферных ситуаций ,на локальный теплообмен исследовано достаточно подробно (Гулев, Колгашо, 1991; Тарнопольский, 1987). В качестве самостоятельного объекта исследовались поля параметров теплообмена в Ньюфаундлендской энергоактивной области (Волкова, Гулев, Лапцо, 1987; Тарнопольский, Шинкевич, 1988; Украинский, 1987). Однако не ясно, как изменяются интегральные показатели полей теплообмена при различных синоптических-ситуациях в атмосфере.

Плохо изучены закономерности перемещения барических образований над среднеширотными ЭАЗО и их влияние на тепловлаго-обмен между океаном и атмосферой." Существующие метода количест-' Венного описания траекторий барически ; образований (Воронина, Куксова, 1987; Погосян, 1959) недостаточно Точны для исследования указанных процессов и нуждаются в совершенствовании.

Недостаточно исследована физика .процессов теплового BOA при экстремальных состояниях пограничного слоя океана и атмосферы над субполярным гидрологическг фронтом (СГФ), л у-<'

Одним.из факторов, сдаркивагацих развитие исследований в . данной области, является сложность получения натурных данных. : Отсюда вытекает ■ акт. зльность параметризации процессов БОА в ,, ЭАЗО с целью дальнейшего получения достоверных количественных ; оценок на основе относительно легкодоступной гг зрометеорологи-чесйой -шформации. " . , • ' ■,.■

Цель и задачи исследования. Основная дель работы - исследование "лияния Синоптических атмосфёрных процессов на формирование пространственно-временной структуры турбулентных тепловых потоков через поверхность океана во фронтальных областях среднеширотных ЭАЗО и оценка возможностей параметриза-ць^ синодического анергообмана. Для достижения поставленной цели автором решались следующие задачи.

I.Оценка вкладов генерального направления ветра.(ГНВ) и характеристик подсталаидэй поверхности в формирование пространственно-временной структуры полей тепловлагообмена.

2.Разработка метода количественного описания траекторий цбнтров барических образований (ТЦБО).

. 3.Исследование закономерностей синоптического и сезонного тепловл^ообмена между океаном и атмосферой в зоне СГФ,

4.Разработка параметризации процессов синоптического ГОА в А юфаундлэндской ЭАЗО (ГОАЗО).

Метода'исследования. В работе использованы вероятностные, -физико-статистические метода, автомодельный подход (Иванов, 1991; 31итайгородский, 1970). Для расчетов турбулентных потоков

тепла и влаги использованы балк-параметризации (Методические указания, Главная Геофизическая Обсерватория, 1981).

Фактический материал. Основой исходных данных, использованных в работе, являются уникальные гидрометеорологические наблюдения, полученные d 83 мониторинговых рейсах научно-исследо-'ватвльских судов погода (КИСЛ) Государственного океанографического института (ГО,ИН), всего около 20000 сроков наблюдений. Сода входя? также данные специализированных .экспериментов (НЫШЭКС-88, АТЛАНГЭКС-90). Помимо этого использовались синоптические фз"симильнь. карты, освещш тие акваторию Северной Атлантики.

научная новизна. Количественно оценена роль ГНВ в формировании сезонной изменчивости потоков тепла и влаги и сиг птичес-кой структуры полей тепловлагообмена. Введена новая количественная характеристика BOA - статистический аналог числа Боуэна и. показана ее перспективность в исследовании теплообменных процессов.

Предложен метод количественного анализа ТЦБО. с его помощью количественно описана бимодальность циклонического шторм-трека (ЩГГ) в западной части Северной Атлантики и исследовали сезонные перемещения главных циклонических ветвей. Выявлена связь этих перемещений с теплообменными процессами. Исследованэ сезонная гзмончивость спектральных характеристик крупномасштабного состояния атмосферы на различных участках северо-атланти-чоского шторм-трека. .

Показана модуляция крупномасштабных теплообменных процессов синоптическими атмосферными процессами.

Предложен метод исследования процессов теплового BOA, основанный на переходе в координату температуры поверхности

океана (ТПО). Осуществлена параметризация процессов БОА во фронт?"ышх среднеширотных,областях. ' •

. Практическая ценнсст, Результаты работы могут найти применение при организации мониторинга траекторий барических образований, при моделировании среднего климата Северного полушария, при исследовании аномальных погодных условий над обширными прилегающими к океану частями континентов.

Кроме гото, полученные результаты могут быть использована для построения карт тепловых потоков на основе информации, поступающей с проходящих коммерческих и рыбопромысловых судов. Соответствующие разработки .могут найти применение в создании И ', эксплуатации моделей общей циркуляции атмосферы, динамики океана и моделей взаимодействия двух сред. '

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы догадывались на четвертой Всесоюзной (Одесса, 1990) и первой стран СНГ (Москва, 2992) конференциях про программе. . '"Разрезы", на советски-канадских конференциях по исследования '-Ньюфаундлендской энергоактивпой области (Галифакс, Одесса, • 1930) , на 6-й регионально!, конференции "Ког/лляксноэ иоученк.. • прут?ода Атлантического океана" (Калининград, 1991), на кездуна-. родне« совещании по езшкодойствш' океана и атмосферы 'Мокша, .' 1932), на научны? семинарах лабораторий' Государственного оке- . _Биографического института (Одесса, Москва, 1983-1993), на научном семинаре отдела фаэкки и химки Еэдфсрдского института- ско-анографт (Галифакс, 1992).

Публикации. По тема даосэртвцзонной работа опубликовано 7 . работ. '

- ? -

Объем и структура диссертации. Общий объем диссертации -страница. Работа состоит из введения, четырех глаз, заключения, .списка "итературн (110 наименований), содержит 43 рисунка и 20 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении показаны актуальность темы и. идеологическая направленность диссертационного исследования, очерчрч круг задач, подлеязчих ре ¡ш, сформулированы цель работа и осковшо ее положения, дана кроткая характеристика исходного материала.

В первой главо приведен обзор исследований BOA в ЭАЗО'и дани краткая гидрометеорологическая характеристика района НЭАЗО. Порвяй параграф посвящен сравнительному анализ" методов определения турбулентных потокоз тепла и влаги через поверхность океана, . Обсуздэни преимущества. и недостатки прямых и кос-

ч

венных методов получения количественных оценок потоков. Особое внимание уделено балк-параметризаниям (Методические ;, лазания, Главная Геофйзнчэская обсерватория; I. Л). Показано, что балк-формулн . клеят' ■ ограниченный диапазон прш-if чшости (от 5 до 17-20 м-с"', отсутствие низких отрицательных температур воздуха}.. Затронуты аспекты проблемы определения входящих з Оалк-, формулу коеф&ккентов тепло- и влагсобмона,'обосновывается выбор этях-Формул в качестве инструмента для исследования тешооОмзшза'прЬцзссоз. •

Проведай-анализ информативности данных",ШСП. Данные, по- -луч-зЕлдэ за время. одной сг-омки 1Ьафаундлевдского энергетического полигона (НЭП), явдшатся'пространственно-временным сеченном. В раде случаев сто сечение ' удобно' рассматривать как простренст-веи'.сэ, а в ряде .случаев -'как временное (Колгако, 1987).

Сделан вывод о том, что используемые исходные данные достаточно однородны, и их пространственно-временное разрешение при иоответствущих подходах интерпретации позволяет решить поставленные перед автором зьдачи.

Во втором параграфе рассмотрены особенности гидрологической структуры района.НЭАЗО, имеющие практическое значение при исследовании процессов теплообмена. Поквзано, что в формирование этих процессов основной вклад.вносят следующие объекты; фронт Гольфстрима, течение Склоновых вод, синсптические вихрив возникавшие на этих фронтах, и квазистаужшарныЯ антищклони-ческий вихрь, находящийся в юго-восточкой части НЭАЗО.

Отмечено, что особенно вакным обстоятельством является общее соответствие ШТ и СГФ. Перемещающиеся вдоль шторм-трека • циклоны соприкасаются холодными тыловыми частями с теплыми водами Гольфстрима. В результате возникает рассогласование тепловых полей на границе раздела вода-воздух, и,' как следствие э-ого, - интенсивный теплообмен мезду океаном и атмосферой в НЭАЗО. ' .

Вторая глава поовящена изучению проотранотвенно-временной структуры тепловлагообмена в НЭАЗО на основе данных экспедиционных рейсов ЛИСП ГОШ, выполненных, в 1981-1991гг. Развиваются более ранние исследования сезонного хода ..jtokob тепла в НЪлЗО (Бирман, Позднякова, 1985; Гудев и др., 1986; Bunker, wonhington, 1976). Рассмотрены различные.режимы сезонной из-манчушости взаимодействия между синоптическими атмосферными и синоптическими океанокими процессами. С'Словной упор сделаз на изучение двух режимов - оеверс западного и юго-восточногс ГНВ.

В первом параграфе исследована изменчивость типовых полей тепловых Характеристик пограничного слоя океан-'атмоофера в зависимости от ГШ. Помимо северо-западного и юго-восточного ГНВ рассмотрен случай переноса воздушных масс в свверо-вйсточном

направлении, вдоль фронта Гольфстрима.

Для каздой атмосферной ситуации помимо полей параметров тепловлагообмена расчитаны. плотности их распределения, средние значения и дисперсии.

При атмосферном переносе с юго-востока соответствующие изолинии поля температуры воздухг. смещаются на 200-300 юл к_ северу о.носительно изолиний поля, построенного для переноса с северо-запада. Средкко потоки явного тепла'для юго-восточного ГНЭ соответственно в "3 и в 14-раз меньше, чьм для вдоль-фронтального и северо-западного ГНВ.

Значимый максиму теплоотдачи океана южнее СГФ имеет место лишь при первом атмосферном типе. В этом случав холодный арк-и-чёский воздух соприкасается с теплыми водами Гольфстрима. Это детализирует общую схему, изложенную ранее без типизации по ГНВ (Тарнопольсккй, Шинкевич, 1987). .

Плотности распределения скорости ветра, разности температур вода-воздух и потоков явного тепла одаомодалыш при всех атмосферных ситуациях. Иначе обстоит дело с плотность» распределения тешературв воздуха: при северо-западном и вдол -фронтальном ИВ она бимодальна. Чаходяща..;я мевду модами ложбина идентифицирует фронт приводной атмосферы, "го явлгэтся количественным подтворадкивм качественных оценок,- опубликован-1шх ранее (Гриаакоз и др., ISSG).

Показано, что смопа ГШ в районе НЭАЗО оказызаэт рокайцеа влияние кек на поля параметров теплообмена, так и'на плотности' кх распреД( ленля.

• Бо втором параграфа рассмотрена времэштя гзмзнчивость параметров топлошгагообмэна при различных нопрввлешшх переноса в атмосфере. •

РассчятЕН гезошшй ход повторяемости совэро-западаого и ого-восточного ГШ. На осково'"болээ подлого материала подтверж-

-Го-

ден вывод (Колинко, Погодин, 1989) о преобладании в НЭАЗО северо-западного ГНВ в зимний период и юго-восточного ГНВ в летний период. Для обоих РВ проведен сравнительный анализ ^графиков сезонного х^ча десяти параметров (осреднениях по площади НЭП); температур воды <Т№) и воздуха (Та), их разности (ДТ), упругости вопяного пара (Еа), скорости ветра (и)," атмосферного'давления (ра). потоков явного (0„) и скрытого (С^) тепла, суммарного потока (0^) и соотношения Боуэна (Во). Результаты анализа дают основание разделить все параметры на .две группы - параметры, подверженные чилъному влиянию ГНВ, и параметры, влияние ГНВ на которые пренебрежимо мало. При таком подходе к. первой группе относятся Т&, АТ, Ба, <3Н, 0Е, 0НЕ; ко второй - и, ра,, Во.

Для более детального сравнительного анализа режимов северо-западного и юго-восточного ГНВ предложен метод, позволяющий количественно оценивать различие между плотностями распределения, параметров, соответствующими обоим режимам. Мерой различия является функция К, зависящая от времени года г й углового диапазона направлений ветра о>, являющегося критерием формирования выбо! к, по которым рассчитывались плотности распре* деления. Анализ поведения функции К позвол- * выявить бимодаль-...кгаъ плотности распределения потоков скрытого тепла в июне, не от„.эченн_ .о в соседние месяцы. . ' .

В резуль. те интегрирования К по времени пс учается функция 1(ы), характера ующая среднюю чувствительность параметров ;теплообмена к смене синопитких процессов. Показано, что наиболее высокие значения 1 имеют разность температур вода-воздух, упругость зданогс пара Ц поток явного тепла.■ . ,

В третьем параграфе аналогично определению функции К ' вводится функция !Вв, зависящая, подобно К, от времени года и углового диапазона и характеризующая различие меаду плот-

ностями распределения потоков . ного и скрытого тепла. Величина !За названа статистическим аналогом числа Боуэна. При одао-модальных плотностях распределения она показы: ";эт, насколько далеко отстоят друг ^т друга модальные значг ■ия потоков явного й скрытого тепла.

Показано, что при любом ГНВ сезонный -эд Зв отличается от сезонного хода традиционного числа Боуэна, Амплитуда сезонного

да 5Вв составляет 0,3. При северо-западном ГНВ величина изменяется от 0,1 до 0,4; при юго-восточном - от 0 до 0,3.

В третьей главе исследуется связь циклонической деятельности над Северной Атлантикой с крупномасштабным теплообменом в системе океан-атмосфера.

В первом параграфе предложен'метод количественного анализа ТИВ0. '••етод основан на описании Тио функцией ф-Э(Я), где ¡р.Л. -широта и долгота центра барического образования (ЦБО) в декартовой система координат. Пс. дание ЦБО фиксируется с помощь- синоптических факсимильных ке^т, передаваемых радномет-цэнтрами. Для. восстановления кандой ТЦБО используется пространственная' сплайн-интерполяция'функции 55 ■

3

ф - га) - 2а1к , -

КтО

Восстановленные координаты ЦБО, относящиеся к совокупности траекторий, рассматриваются как двумерная случайная величине Е=(Ф*Д*), плотность распределения которой в географических координатах р'(ср,\) представляет интерес для исследователя: оси ее максимальных значений являются осредненг ¡ми траекториями, положение которых отвечает наиболее вероятным перемещениям атмосферных барических образований за исследуемый интервал.

Рассмотрены также возможности применения маргинальных (безусловных) Плотностей, распределения координат ЦБО в исследованиях ТЦЕО. Эти плотное: к получаются путем интегрирования функции р(<р,Я) по одно^ из координат. В частности, интегрирование по долготе дает функцию рф(<р) - безусловную плотность распределения. шрот ИБС Характеристикой функции рф является величина

Фр = J ФР^Ф) <*Р. (2)

Ф

отвечающая интегральному широтному положению всей системы Щ1Г.

Для сравнительного анализа двух м ргинальных плотностей .распределения широт ЦБО используется коэффициент различия, аналогичный функции К (§2.2). При сравнении распределений, рассчитанных для двух соседних календарных месяцев, этот коэффициент несет в себе смысл скорости меридиональных смещений всей систем-' ЩИ в исследуемом регионе. .

Применение предложенных методов к акватории Северной Атлантики позволило выявить в ее западной части в зимний период две циклонические ветви, ориентированные вдоль Гольфстрима и течения Склоновых вод. Предаесчвувдие метода количественного описания TIIBO (Воронина, Куксова, 1987; Пэгосян, 1959) обладают более грубым разрешением и не позволяют получить такой детализации. Уазрешащие способности этих методов могут иокаоать только наличие общего шторм-трека. 0.другой стороны, бимодаль-ность северо-атлаы'ического шторм-трКш отмечена в литературе (ЗбнковскиЯ,_ 1988; Крнжажа кая, 1968; Sanders, 1986); однако ети исследования являются качественными.

Поди не раде но наличие связи между ЦШТ и 'СГЗ> (Волошин, •Гулвв, Чугунов, 1989; Kroitzberg, HafUook, 1983; Yau,-Jean, 1989). Проведено количественное исследование этой связи и

сделан вывод о том, что наиболее четко она проявляется в дол- * готном диапазоне 75-65°з.д.

Второй параграф посвящен исследованию сезонной изменчивости параметров синоптических колебаний атмосферных характеристик в НЭАЗО. Количественно оценена скорость меридионального смещения ТЦБО.' Установлено, что смещение траекторий циклонов с юга на север в восточной части ок?.эна происходит в два раза быстрее, ч.->ч в западной.

Проанализирован спектральный состав колебания атмосферного давления на различных участках Щ1Г. Выявлены два характерных периода колебаний: 2-2,5 и 4-5 суток. Первый объясняется наличием сравнительно небольших циклонов, возникающих на волне холодного фронта и перемещающихся почти строго на север. Второй спектральный максимум обязан своим происхождением более крупным циклонам, смещающимся вдоль ЩГГ. Установлено, что в районе НЭАЗО низкочастотный максимум заметно слащен в область более высоких частот по сравнению с другими районами океана, что объясняется активизацией процессов теплообмена, вызывающей, увеличение скоростей перемещения циклонов в этой энергоактивной зона. С наступлением весны оба максимума смещаются в более низкочастотную область, что свидетельствует об ослаблении циклонической деятельности.

В третьем параграфе исследованы особенности взаимодействия системы океан-атмосфера при аномальных атмосферных ситуациях. С псмощыа специально введенной функции вклада исследуется обмен теплом через СГФ. Сделан вывод о том, что интенсивность этого обмена только за счет механизма атмосферного переноса в зегсад-ной части НЭАЗО составляет не менее 25-35Й тепла, усвоенного атмосферой из океана. В восточной части зта оценка уменьшается до 15-20$. Показано, что январь 1ЭЗЭг был отмечен в Европа аномально теплым, однако поток;! тепла из океана в атмосферу в

НЭАЗО лишь назна ..дельно превышали климатическую норму. Для этого аномального периода получены количественные характеристики П0А, на основе которых выявлены два основных фактора аномальности:

г смещение системы циклонических шторм-треков к северу; - отсутствие блокирующих антициклонов над Скандинавией. Тем самым уточнено ранее высказанное предположение (Россов, Кисляков, 1971) о ром, что аномольно теплые зимы возникают лишь при налич.ш первого из указанных механизмов.

В четвертом параграфе исследовано влияние сезонных пространственных перемещений циклонических траекторий не крупномасштабный теплообмен. С помощью метода,, изложенного в J3.I, рассчита- ¡ вероятностные ЦШТ для зимного и летнего периодов. Показано, что основная, связанна., с Гольфстримом циклоническая ветвь в зимний период локализована на 200-300 rat кыше, чем в летнзгй. Сделан вывод о том, что это является причиной высокой повторяемости северо-западных ГНВ в зимний .лриод, отмеченной в главе 2. Кроме того, это приводит к существенному, рассогласованию гидрологических и атмосферных полей в пограничном.слое, т.к. холодный арктический воздух выносится зимой дальше ш. юг, чем летом, и, следовательно, дольше соприкасается с более теплыми водами. ' •

В пятом параграфе продемонстрирована связь синоптических процессов с крупномасштабным теплообменом между океаном и атмосферой. Исследуются уоловы, отсутствующие тепловому BOA в зим-ке-весенний период I9¿7-I98S гг (эксперимент НШйАЭКС-88). По данным о скорости ветра и атмосферного давления рассчитаны текущие спектры и автокорреляционные функции. Получено, что от зимы к весне происходит смещение основного энергонесущего максимума в сторону низких частот. Аналогичным образом изменяются текущие, оценки автокорреляционных функций: радиусы корреляции '.

возрастают от зилы к весне, т.е. величины, отстоящие друг от друга на один.и тот ке временной промежуток, лучше скоррелиро-ваны весной, чем зимой.

Тенденции изменения изокорр-эляг и спектральных максимумез хорошо согласуются о сезонным ходом интегральных потоков тепла с поверхности всей НЭАЗО. Локальным максимумам потоков тепла соответствует смещение осниьлых максимумов спектров в область более высоких частот. И наоборот, смещение пиков спектральных плотностей в низкочастотные области соответствует уменьшению интегральных потоков. Поскольку основным механизмом, влияющим на форму спектральных.плотностей и автокорреляционных функций, является прохождение циклонов через НЭАЗО, -редсгавлэнные результаты позволяют сделать вывод о модуляции крупномасштабных теилообменных процессов синоптическими. Показано, что максимум теплоотдачи океана в зимнее время обусловлен не только максимальной разностью температур вода-воздух, но и увеличением скорости перемещения циклонов через НЭАЗО.

Четвертая глава посвящена параметризации синоптических процессов г шлового БОА в НЭАЗО.

В первом параграфе исследуется влияние подстилающей поверхности на первый и второй статистические моменты параметров теш; злагообмена при различных атмосферных режимах: при северо-западном и юго-восточном ГНВ, а также без разделения на ГНЗ. Осуществлен переход в феноменологическую коордичату, ТПО. Обосновывается преимущество использования этой координаты по сравнению с пространственными координатами. Отмечены характерные особенности зависимостей параметров тепловлагообмена от ТПО. аксимумы тепловых турбулентных штоков при любом направлении ветра приходятся на диапазоны ТПО 13-1Б°С. С увеличением ТПО наблюдается рост температуры и влажности воздуха. Эта закономерность нарушается в диапазонах ТПО, соответствующе

- ю -

гидрологическим фронтальным разделам, что указывает на специфичность процессов тепловлагообмена в районах с резкими температурными контрастами.

В случае северо-западного ГНВ и больших разностей температур вода-воздух в районе СГО образуются перенасыщенная воздушная масса (Баип<1егв, 1964) и - как следствие этого - туманы парения (Перри, Уоккер, 1979). Происходящее при этом испарение приводит к заемному понижению температуры воздуха, что подтверждается представленными резул: гатами экспериментов. В случае юго-восточного ГНВ а районе СГФ имеет место следующий • механизм. Вначале, когда теплый воздух попадает на холодную подстилающую поверхность, он охлаждается. Происходит кондек --л-ция, сшшаицая скорость охлаждения. Кроме того, начинается процесс роста капель тумана за счет налипания на них молекул вода, как на ядра конденсации. В результате увеличивается водность тумана, и за счет выделения скрытой теплоты парообразования увеличивается температура воздуха. Таким образом, впервые, экс- . першентально обнаружен процесс прогревания воздуха над относительно холодной водой за счет конденсации.

Еде одна интересная особенность выявлена для скорости ветра . В районе СГФ значения этого параметра возрастают при северо-западних ГНВ и уменьшаются при вго-еосточшх ГНЗ. Обь-. ясняется это наличном "термического" бриза, аналогичного "ледовому" бризу (Визе, 1944). Величина "бразовой" компоненты скорости ветра в НЭ/.ЗО состав,'.;;от около 1-2 м-с"1.

Во втором'параграфа разработаны основные принципы параметризации теплообмена. Для осуществления параметризации зависимость потока тепла (явного, с;срытого или суммарного) от,ТПО ааписнвается в безразмерном виде.. Показано, что при соворо-за-педных ГНВ основной максимум, тешюот.-.ачи океана преходится на диапазон 7П0 13-Г5°С, а второй, мэное значимый - на 9,5-10,5°С.

0<5а связаны с фронтами соответственно Гольфстрима и течения Склоновых вод, а также о теплыми вихрями, образующимися на этих Фронтах. В географическом пространстве оба максимума находятся коснее соответствующих фронтов. При юго-восточных ГНН дело обстоит наоборот - на ети же диапазоны приходятся локальные мини мумы теплоотдачи. Выдвигается гипотеза об ввхомодольности профиля потока тепла, состоящая в том, что безразмерный поток зависит только от безразмерной температуры поверхности океана, для режимов северо-западного и юго-восточного ГНВ рассчитаны величины интегрального параметра автомодельности а, содержащего в себе информацию о профиле в целом. Для северо-западного ГНВ а=1,2; для юго-восточного ГНВ а»0,8.

Показано, что.о помощью параметра автомсдельности а можно рассчитать интегральную по НЭАЗО величину потока тепла между окееном и атмосферой по заданному диапазону ТПО и граничным условиям:

А В Л В П •

<3)

где: индеко 1 - номер атмосферной ситуации;

Сн15 , - потоки явного тепла соответственно на в п

теплой и холодной границах исследуемого диапазона ТПО;

Зв1т , - то ¡хе для потоков скрытого теплг; 8 ""п .

5 - средняя площадь поверхности океана, занимаемая совместной фронтальной зоной течения Склоновых вод и Гольфстрима за некоторый интересующий исследователя промежуток времени Д{;

7 - весовой коэффициент, пропорциональный повторяемости 1-й атмосферной ситуации за время Д4.

-

Граничными условиями являются величины потоков тепла на

теплой 5-„ и холодной 5.„ границах исследуемого диапазона

в п

ТГЮ. Практически это осуществимо при наличии факсимильных или

спутниковых кэпт приземного атмосферного давления и карт ТПО, осьэщагацих определенный временной интервал. Граничные значения потоков тепла могут быть с достаточной точностью рассчитаны по данным измерений попутных коммерческих судов,, либо путем постановки и рчсплуатащш специальных гидрометеорологических буев.

В заключении сформулированы основные вывода диссертационной работы:

1. Количественно описано влияние смены направления переноса воздушных масс на интегральные характеристики взаимодействия системы океан-атмосфора в Ньюфаундлендской экэргоактивной области. Показано, что при смене юго-восточного генерального направления ветра на северо-западное интегральные потоки явного тепла увеличиваются в 14 раз, Средний уровень и амплитуда сезонного хода параметров теплообмена в НЭАЗО для севзро-залад-ного атмосферного режима в 3-5 раз больае, чем для кго-восточ-ного.

2. Разработан метод количественного'описания траекторий' .барических образований, на основе которого выявлена бшодаль-' ность шторм-трека в'западно?, -¡ости Северной Атлантики. Показана модулирующая'роль сезонных изменений положения вторм-трокс и .'. скоростей перемещения циклонов в формировании крувдомасытоОкого теплообмена океана и атмосфер«. ... '

3. Обнаружен бризовый вффект, возникающий с-зоно СГФ вследствие температурных контрастов подстилающей поверхности. . Соответствующая компонента скорости ветра составляет 1-2 м-с"1.

Впервые количественно описаны сравнительно редкие в природе явления - охлаждение воздуха, над относительно теплой водой за счет испарения (туман парения) и прогрев воздуха над относительно холодной водой за счет конденсации.

4. Разработана параметризация процессов синоптического теплообмена в Ньюфаундлендской энергоактивной области. Показана возможность использования »-"ой параметризации при.создании и OKciLfvaTamra моделей взаимодействия океан-атмосфера, а также при организации принципиально новых мониторинговых наблюдений в среднёширотных ЭАЗО на основе значительно более легкодоступных данных, чем специализировшдаые измерения научно-исследовательских судов погода.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1.Колинко A.B., Гаввский Л.А., Гешс тин B.C. Исследование пространственной статистической структуры тепловых полей пограничного слоя океана и атмосферы в Ньюфаундлендской энергоактивной зове//Тр.ГОИН. -IS89.-Выл.178.-0.95-104.

2.Гаввский Л.А., Гешелин B.C.,- Колинко A.B. Изменчивость структуры тепловых полей приводного слоя атмосферы в зоне субполярного гидрологического фронта//Локальное взаимодействие океана и атмосферы в НькфзундлендсксЛ энергоактганой области (НШ'АЗХС-ВЗ). -М. -.Ггщромэтэокодат. -19Э0.-С. I05-III.

• З.Гепэлнн D.O., Колилсо A.B. Взаимосвязь синоптических процессор с крупномасштабным теплообменом океана и атмосферы// Локальное взаимодействие океана и атмосферы в Нъюфвут'ддещгчой .вдаргоактявшй области (НЕЗййАЭК0-88).-М.:Гидрометеоиздат.-IS9C".-С .127-132. ' i

4.Гоиэяш1 Ю.О., Колинко A.B. Количественный анализ траек-

торий перемещения барических образований над окваном//Метеоро-логия и гидрология.-I990.-#10.-С.52-57.

5.Колинко A.B., Гешелин D.C. Особенности взаимодействия системы океан-атмосфера и транспорт тепла на Европу в -январе .1989 Г//Тр.Г0ИН.-1РЭ0.-ВыпЛ90.-С.80-92.

6.Геаелин Ю.С., Колинко A.B. Изменчивость траекторий барических образований над Северной Атлантикой. Тез. докл. 6-й региональной конференции "Комплексное изучение природа Атлантического океана".-Калянинград,-199Т.-С.9-Ю.

Т-Хешелин Ю.С., Колшжо A.B. Количественный диагноз крупномасштабной структуры синоптических процессов в атмосфере (экспедиция АТЛАНТЭКС-ЭО)//Изв.АН СССР,' сер. ФА0.-1991.-Т.?7.-*12.-С.iJ25-I332. , . '