Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Тепловой баланс деятельного слоя Тропической Атлантики и го сезонная изменчивость

ВАК РФ 11.00.08, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Тепловой баланс деятельного слоя Тропической Атлантики и го сезонная изменчивость"

ОДЕССКИЙ ГВДГОМЕТШРОЛОгаЧЕСИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

Тумавд Камара

УДК - 551,465

' ГШОВОЙ БАЛАНС ДЕЯТЕЛЬНОГО СЛОЯ ТРОПИЧЕСКОЙ АТЛАНТИКИ И ЕГО СЕЗОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ

Специальность 15,00.08 - океанология

Автореферат : на соискание ученой степени кандидата географических наук

Одесса ,1992

Работа выполнена в Одесском гидрометеорологическом институте

Научный руководитель - доктор географических наук, профессор' ■ • Суховей В.Ф.

Официальные оппоненты- доктор географических наук, ■ , Полонский А.Б. (ЩИ АНУ)

'кандидат географических наук, • 'Шинка вич Н.Г. (УхрНЦЭМ) '

Ьедуцая организация: Государственный океанографический институт.

Защита состоится " 23 " коня 1992 года в' "_14_" часов на заседании специализированного совета 1С 068.04.01 в Одесском гидрометеорологическом институте но адресу:

270016, г. Одесса, ул.'Львовская, 15 ОМ .

С диссертацией'можно ознакомиться в библиотеке Одесскою гидромете^ро лопгческох „ института. •

Автореферат разослан 1992 г.

Учений секретарь специализированно! о совета,

кандидат географических, наук ф^шЗ^Ь^ "1о<3ода

. ОБЩАЯ 1АРАКГЕШСТМКА РАШГЫ

Актуальность теш. Изучение процессов, протекающих в тропической зоне Мирового океана, представляет "собой одну из важнейших задач геофизики. С одной стороны, это-обусловлено существенным влиянием тропической зоны океана на общую циркуляцию атмосферы и самого океана, так как именно в тропической зоне вода получает наибольшее количество тепла, переносимого затем* в высокие широты. С другой стороны, тропическая зона характеризуется очень сложной динамикой вод, паллием противоположно , направленных течений, пересекающих океан от одного берета до другою, что приводит к большой неоднородности теплового состояния верхнею деятельного слоя этого региона. В связи 'с этш в 1979 г. была принята Всемирная исследовательская климатическая программа (ЕИКП). Для выполнения конкретных целей этой програшц разработали и выполняется проекты ТОГА (Тропический океан. Глобальная атмосфера), ВОСИ (Эксперимент по изучению циркуляции Мирового океана), СКХВАЛ (сезонный эксперимент в Экваториальной Атлантике), оОКАЛ (Океан и климат. Экваториальная Атлантика), "Разрезы". Задачи этих проектов - изучение процессов переноса'тепла в океане, тепло- и влагообыена иезду океаном н атмосферой как основных факторов, оиределяшкх энергетический баланс планеты и связанные с шм колебания глобальных и региональных погодных условий. .

Из расчетов многих' специалистов следует;' что изменчивость в притоке тепла з тропических зонах Атлантическою океана через несколько месяцев будет оказывать влияние на температуру воздуха в Западной Африке и всей европейской части Евразийского континента. По згой причине изучение .сезонной изменчивости и аномалии теплового состояния Тропической Атлантики является одной из главных задач как упомянутых международных программ, так и советской программы "Разрезы", что свидетельствует об актуальности тем предлагаемой диссертации.

Выше упоминалось, что термодинамическое состояние тропической зоны Атлантическою океана очень неоднородно, а шхогдадэ меаду 20°с.ш. к 20°ю.ш. огромна. Поэтому особый интерес представляет исследование пространственного распределения различных компонентов теплового баланса верхнего деятельного слоя

иод, вьделение областей в этой огромной акватории, характерных наиболее интенсивным поступлением тепла к океану, областей переноса тепла в океане и областей, которым свойственен наибольший тсллооборот за год, т.е. наиболее активных областей. Бри невозможности осуществлять мониторинг всей тропической эоны, целесообразно в дальнейшем производить наиболее частые наблюдения именно в таких областях.

Цель работы. В связи со всем излояенным выше в настоящей работе были поставлены, следующие основные задачи.

1. Детальное исследование пространственного распределения всех компонентов теплового баланса верхнего деятельного слоя Тропической Атлантики.

2. Изучение закономерностей годового хода этих компонентов по всей акватории тропической зоны Атлантического океана.

3.'Выделение областей с наибольшим годовым теплооборотом деятельного слоя.

4. Оценка возможных мездугодичных колебаний компонентов теплового баланса деятельного слоя Тропической . Атлантики.

Решение этих задач осуществлялось на основе современных методов, расчета компонентов внешнего теплового баланса. Кроме того, выполнены расчеты полного теплового баланса верхнего наиболее активного слоя океана по изменениям его теплосодержания за фиксированные интервалы времени. Адвекция тепла определялась двумя -способами: как разность между полным и внешним балансами и по заданным полям течений и горизонталь?-ных градиентоз температуры воды в верхнем слое. Расчеты компонентов внешнего теплового баланса производились по гидрометеорологическим параметрам, определяемым по наземным наблюдениям и спутниковым измерениям ухошцей длинноволновой радиации. •

Для определения теплосодержания деятельного слоя использованы все доступные глубоководные наблюдения за температурой воды в Тропической Атлантике меиду 20°с.ш. и 20°ю.щ. , ,

Научная новизнг. Новые результаты, полученные автором и 'составляющие"предмет защити, следующие:

- построены средние месячные карты всех компонентов 'теплового баланса верхнего деятельного слоя Тропической Атлантики: радиационного баланса,' теплообмена с атмосферой, полного теп-лпт-01'0 баланса деятельного слоя и адвекции тепла в этом слое;

- установлены основные закономерности сезонной изменчивости всех компонентов теплового баланса деятельного слоя океана, определены количестве-пшо характеристики .этой изменчивости ; • .'

- получено пространственное распределение полного годового теплооборота деятельного слоя и оценена роль каждой' составляющей в этом теплообороте;

- определены особые энергоактивнне области Тропической Ат- . лантики, в которых теплооборот в 4-5 раз превышает его среднее по акватории значение.

Практическая значимость. Полученные результаты можно ис- -пользовать для рационального планирования экспедиционных работ и организации мониторинга теплового состояния вод в.Тропической Атлантике, для разработки климатических моделей и проверки численных моделей, воспроизводящих закономерности изме- . нений теплового баланса деятельного слоя.

Достоверность полученных результатов подтверждается тем, что средние месячные значения радиационного баланса, вычисленные по наземные гидрометеорологическим наблюдениям, достаточно удовлетворительно соответствуют аналогичным значениям,*полученным по спутниковым измерениям УДР. Разность между значениями радиационного баланса, рассчитанного этими двумя способами, для большинства узлов сетки составляет 2-6%, а наибольшие значения разности не превышают 10-12^ от средних месячных 'значений соответствующих месяцев. Адвекция тепла в деятельном' слое океана, определяемая по изменениям теплосодержания этого слоя и внешнему бюджету тепла, такж$ соответствует по'порядку величин и пространственному распределению адвекции, оцениваемой на'основе поля течений.

Апробация работы. Основные результаты работы докладыва- • лись на семинарах и итоговых коференциях кафедры океанологии ОГМИ, расширенном семинаре, проведенном совместно кафедрой океанологии и Одесским отделением ГОИН-а.

Структура и оСъем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованиях источников. Общий объем работы составляет, 170 страниц,-включая 53 рисунка. Список использованных источников содержит 127 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертации и сформулированы ее основные задачи и полученные в соответствии с этими задачами новые результаты, выдасише на защиту.

В первой главе рассматривается состояние вопроса об исследовании термических процессов Тропической Атлантики. Приведен краткий обзор экспедиционных исследований, направленных на изучение и уточнении особенностей распределения температуры воды и циркуляции.в этом регионе. Приведены основные результаты ' этих- исследований - описана схема течений верхнего слоя тропической зоны Атлантического океана, как" она представляется в настоящее время по измерениям в океане, расчетам по заданным полям плотности, теоретическим моделям. Приведены известные характеристики течений и противотечений: районы их возникновения, протяженность, ширина, развитие в. глубину, скорость в • верхнем слое, сезонные изменения.

Показаны основные черты пространственного распределения температуры воды. Описаны результаты теплобалансовых исследо- ■ ваний в Тропической Атлантике на основе изданных Атласов теплового баланса Мирового океана и значительного числа статей, опубликованных в последние годы по изучению внутриводной ад- ■ векцин тепла. В результате такого обзора показана необходимость дальнейшего изучения таких вопросов как сезонная изменчивость всех кошонентов теплового баланса деятельного слоя Тропической Атлантики, детальное.распределение величин этих компонентов по акватории в каадом месяце года, адвекция тепла в деятельном слое в различных регионах и ее сезонная-изменчивость, выделенке гкергоактившх областей с особо большим годовым тепдооборотоу. Автором наставилась цель определить все задачи, которые предстоит решать в будущем при изучении тепловых процессов Тропической Атлантики, а названы лишь те из них, которые исследована в той или иной ыере. е-данной работе.

Зо второй главе приведены, результаты расчетов составляющих о'чеганего теплового баланса Тропической Атлантики. В связи с тем, что судовых актинометрических наблюдений в океане с.шг"лэм мало (это эпизодические измерения по маршрутам экспедиционных судов и на гидрологических станциях),для того, чтобы

на их основе можно было построить климатические карты радиационного баланса тропической зоны, для такой дели можно, использовать два других пути. Один из них основа» на эмпирических соотношениях, в которых потоки радиации выражены через метеорологические параметры: температуру и влажность воздуха,. облачность', температуру поверхности воды, которые вычислены по многолетним попутным судовым наблюдениям и приводятся в Атласах океанов. Для получения детальных данных о радиацион- ,• ном балансе перспективнее второй путь - по измеряемой со спут^ никое Земли уходящей з космос коротковолновой (УКР) и длинноволновой радиации (УДР). В настоящей работе для изучения радиационного баланса Тропической Атлантики использованы оба этих пути.

Расчеты компонентов радиационного баланса выполнялись на основе гидрометеорологических параметров в узлах сетки 2,5° х 2,5° от 20°с.п. до 20°и.и. по формулам, предложенным в Морском гидрофизическом институте Н.А.Тимофеевым. Эти формулы учитывает особенности атмосферы над океаном. Многократная проверка этих формул показала, что рассчитанные по ним величины достаточно хорошо соответствуют измеренным значениям. Среднее квадратичес-кое отклонение при использовании общей и ншшей облачности не превышает от измеренной величины. Использование же только общей облачности увеличивает сроднее квадратиче-ское отклонение до 10^. К сожалении, в климатических расчетах приходится использовать только значения общей облачности, так . как сведений о нижней облачности в современных Атласах океанов, из которых выбирались значения гидрометеорологических параметров, не приводится.

Для получения значений радиационного баланса вторым способом использовались опубликованные значения УДР с июня 1974 по Февраль 1978 гг. по измерениям сканирующих радиометров, установленных на борту спутников НОАА. Расчеты производились по"схеме' перехода", разработанной Н.А.Гимофеевым, который показал однозначность определения поглощенной солнечной радиации и ■радиационного баланса поверхности океана по значениям УДР.

Годовые значения радиационного баланса, вычисленные по наземным гидрометеорологическим данным и спутниковым наблюдения^, оказались одинаковыми. Максимальные за год значения наблодаит-ся около 5°о.и., где они несколько превышают 6000 МДж/м^, к

л А

к 29 с. и ю.ш. ходовые cyi.ff.M уиеньшагогся до 550 Щж/мй. Сезонные значения, вычисленные тем и другим способом, несколько различаются казду собой, однако разница для большинства узлов сетки составляет 2-6 наибольшие расточения достигают 1012 от средних кесячних значений. Б дальнейшем для получения •величин внесшего теплового баланса использовались значения радиационного баланса, вычисленные го гидрометеорологическим наблюдениям, так как и другие компоненты теплового баланса определены на осноое данных, заимствованных из тех же Атласов, следовательно, при одном и том ке периоде осреднения. Значения .же радиационного баланса, полученные по спутниковым данным, полезш для подтверждения надежности вычисленных величин и для оценки междугодичной изменчивости радиационного баланса.

Ежемесячные (климатические) значения радиационного баланса позволяет оценить характер и величину годошх колебаний. Наибольший размах этих колебаний в пределах рассматриваемой акватории наблюдается около 20°с.ш. и '20°ю,ш., при этом амплитуда годовой волны здесь составляет Ы0-190,а полугодовой ~ только 20-3(5 Щя/м^.иес. От эгех широт в сторону акватора амплитуда годовой волны убивает на 10°с.ш. до 60, а на 10° ю.ш. до 100 ЗДн/м^.мес; Амплитуда полугодовой волны составляет не более 40 !№/м2.глес. Вблизи экватора колебания; радиационного баланса имаэт вцд почта правильной полугодовой волны с амплитудой 40-50 ас.

.Расчеты радиационного баланса за отдельные хода по спутниковым данным показали, что в Тропической Атлантике могут наблюдаться значительнее мекдугодичные его изменения. Разность мезду средними'месячными значениями в конкретные ходы л средними. многолетними значениями для соответствующих месяцев может "достигать 20-40 и дааэ 50 5» от средней многолетней величины.

Потоки явного и скрытого теша от океана в.атмосферу определялись такке на основе полуэмпщической методики, испсльзуе-i'Ou в Порском гидрофизическом институте АН Украины Тимофеевым. Результаты расчетов, выполненные а узлах той ке се пси, что ж радиационный-батане, показывают, что потери тепла океаном в ri?:,:oc<T.öpy происходя? очень неравномерно как по акватории рас-сдярлсаекого региона, так и внутри года. В зишкй сезон соот-вегстзузцего полушария формируются области наиболее интенсивной теплоотдачи около Т0°с.п.. к 10°а.п., где ее •значения превышают

600 ВДя/м -мес. Летом теплоотдача в этих областях ослабевает, ['еяду этими областями в экваториальной зоне отдача тепла остается пониженной в течение всего года. Низкой теплоотдачей, уменьшающейся до нуля поздней весной и в начале лета соответствующего полупария, характерны юго-восточный и северовосточный регионы Тропической Атлантики, где з этот период температура води в результате спвеллинга становится ниже температуры воздуха.

Большая изменчивость теплообмена океана с атмосферой по площади приводит к тому, что Тропическая Атлантика не представляет собой однородной области с положительным годовым балансом тепла. Значительные положительные годовые вели-, чины наблюдается только в центре экваториальной полосы (более

2500 Щи/м2) и, в особенности, в северо-восточной к вго-восточной частях зонм, где они достигают 3500, в прибрезшых районах - 45С0 ЦДн/м . По обе стороны экватора находятся обширные районы, в центрах которых, расположенных около 10°с.га, и Ю°ю.я. годовой внепний баланс тепла близок к пул», т.е. в этих районах приток тепла от Солнца почти полностью компенсируется его отдачей в атмосферу.

Величина сезонных колебаний внешнего теплового баланса сильно различается в разных районах Тропической Атлантики. Распределение по акватории этой величины не имеет широтной закономерности. Несмотря на сложный годовой ход внешнего баланса тепла, его можно представить двумя главными гармониками - с годовым и полугодовым периодами, которые воспроизводят более 9С$ дисперсии, оцениваемой по- месячным значениям. Севернее 10°с.ш. и южнее Ю°о.ш. амплитуда годовой волны существенно превышает амплитуду полугодовой волны и составляет' 150-250 ЦЦж/"'мес. Меиду 10°с.к. и 10°в.ш. амплитуда годовой волны резко уменьнается, в полосе между экватором и 5-6°е.и. она менее 50 МДя/м^-мес, в середине этой полосы годовой волны нет вообще, здесь наблюдаются правильные полугодовые колебания внешнего баланса тепла с амплитудой, достигающей 100—НО ВДж/м^-мес.

Третья глава диссертации посвящена исследованта полного теплового баланса верхнего, деятельного слоя Тропической Атлантики .

Тепловой баланс верхнего наиболее' активного слоя океана за отдельные интервалы времени определялся по изменению теплосодержания этого' слоя. Чаще всею в качестве деятельною в океане принимая» слой 0-200 м. В настояцей работе расчеты теп--лосодержания и тепловою баланса такке были выполнены для слоя 0-200 и, однако такой выбор представляется слишком формальным. По этой причине в работе параллельно производились расчеты и для верхнею квазиоднородного слоя, ограниченного снизу глубиной залегания максимальных градиентов плотности. Эта глубина, как правило,. находится в середине температурного скачка (за ис-' клкиением узкой восточной прибрежной полосы). Наибольшие гради-'еиты плотности на этой глубине обусловлены не только резким убыванием температуры, но и наличием максимума содзности, свойственною распространяющейся в тропической зоне подловерхност-ной субтропической воде. Кривые вертикального распределения температуры и плотности воды показывают, что в преимущественном большинстве случаев на глубине максимальных градиентов • плотности температура воды около .21 °С. .Поэтому в качестве нижней границы наиболее активного (квазиоднородного) слоя можно принять изотермическую поверхность 21 °С. На востоке тропической зойы толцина этою слоя составляет 30-40 м (если исключить узкую прибрежную полосу, где она уменьшается до 10 ы). Б направлении на запад граница квазиоднородаого слоя заглубляется и вблизи западной границы океана достает 150-170 м. Изменяется толщина этого слоя и поперек экватора.

Сезопте изменения в положении поверхносМ 21 °С невелики, они заметны лишь в самой западной и саг.юй восточной частях Тропической Атлантики, где ога предапаот 10 % от средней годовой ее глубины. Во всех остальных регионах эти отклонения мень-ве 'Т.0 в связи с чем в работе толщина квазиоднородного слоя' . принималась 'одинаковой для всех месяцев -года и определялась в каядсм узле сетке по средней глубине изотермической поверхно-сги 21 °С.

"• Расчеты теплосодержания производились по данным глубоководны:«:-наблюдений, обработанных в 0Ш1. В массиве данных, сорт$епшпс по квадратам 2,5° х 2,5° вошли наблюдения 1957 -1959, гг; .по.программам MIT и MIC, 1963-65-гг. по щхярамме ;ксщ,-а таете по.программам AT0ÏI (1974 г.) и ПГ.Л1 (1979 г.).-

Кроме того использовано большое число наблюдений немецкого экспедиционного судна "Александр Гумбольдт" у берегов Северной Африки в 1970-73 гг. и все доступные измерения температуры воды, выполненные судами советской промысловой разведки. Всего для расчета средних значений в узлах сетки (центрах упомянутых ^водратоз) использовано 14264 станции. Эти станции неравномерно распределены по акватории и месяцам года. Для сглаживания годового хода средние месячные значения температуры получены посредством трехмесячного скользящего осрденения. Вычисленное среднее значение отнесено к 15 числу центрального из трех месяцев.

Значение теплового баланса слоя в каждом квадрате (Б) определялось как следующая разность:

, ЗДлЛАмес.

или

Б{. = - Щч )/п, . . МДж/м2-сутки,

если

XI - число суток мевдг серединами I и ^ - I месяцев.

В сумме за год полный тепловой баланс слоя равен нулю, однако в Тропической Атлантике наблпдаотся значительные его сезонные изменения, величина которых неодинакова'в разных регионах. Ииротный эпЦйкт в распределении бюджета тепла слоя (как квазиоднородного, так и двухсотметрового} нарушается во всей рассматриваемой зове, но особенно большие"его нарушения наблюдаются севернее экватора. Здесь наряду'с обширными регионами, в которых величины бюджета тепла слоя во все месяцы остаются относительно небольшими, имеются области, где эти величины (положительные или отрицательные) достигают 300-400 и даже 500 МДж/.м2-иес. Одна из таких областей располагазтся к западу от 30°з.д., между 2 и Б°с.ш. Отрицательные значения теплового бюджета в этой области'Формируются в ноябре и существуют до апреля включительно. В мае здесь начинают формироваться положительные значения-теплового бюджета, достигающие наибольших величин в шоне-оггусте.

Вторая область больших месячных значений теплового баланса слоя находится вблизи африканского побережья, сзвернее

I2°c.m. Гю всей вероятности, основная часть этой области остается севернее рассматриваемой в настоящей работе акватории .

В южной тропической зоне наибольшие месячные величины теплового баланса слоя наблюдаются вблизи южной ее границы. Максимальные положительные значения здесь наблюдаются в декабре - январе', отрицательные - в июне - июле.

Годовой ход теплового баланса слоя хорош аппроксимируется двумя главными волнами с преобладанием на большей площади • годовой волны. Её амплитуда изменяется по акватории Тропической Атлантики от 50 до 250 МЯжД£«мес. Наибольших ( 200 -2.30 '*)ДжЛ/* - мое' амплитуда главной волны достигает в крайней северо-восточной части, на западе экваториальной зоны и на самом юге рассматриваемой акватории. Амплитуда полугодовой . волны в среднем меныае годовой амплитуды. Наибольшие её значения, превышающие 100 ЭДк/м^.мес, наблюдаются в западной ча-. сти между 5-б°с.ш. и 8-9°ю.я. Годовая и полугодовая волны воспроизводят около 90% дисперсии месячных значений теплового баланса.

Полный годовой теплооборот по акватории Тропической Атлан-• тики по своим величинам и распределению не соответствует внен- . нему теплообороту. Наибольшие величины полного тепяооборота слоя наблюдаются между экватором и 7-8°с.и., 35 и *150з.д., в в центре области они"достигает 3500-4000 ЦПд/f/'. В направлении на восток в этой полосе теплооборот уменьиается до §00 -750 МДжД£. Мевд' 8 и 15-17°с.ш. годовой теплооборот незначителен, в центре полосы он составляет всего 150-450 ЗДж/м*\ В предыдущей главз было показано, что в этой полосе и внешний тепловой баланс как в целом за год, так и по месяцам, невелик, следовательно приток тепла к слою на зтих широтах постоянно и почти полностью компенсируется его отдачей в атмосферу.

Расчет полного теплооборота в слое 0-200 м обнаруживает распределение, аналогичное его распределению в верхнем квазиоднородном слое. Область максимальных значений теллооборота • более 3X0, а в центре 4000 НДж/м2 такде расположена между экватором и 7°с.ш. р западной части океана. Величины теплообо- ' ■ рота двухсотметрового слоя и в других регионах Тропической Атлантики довольно хорошо совпадают с ene- величинами для верхнего квазиоднородного слоя. Такие результаты расчетов показывают,

что основной теплооборот происходит з зерхн&гл слое тропическо-Л зоны океана, нижней границей которого слунпт хлубина ¡лаксеталь-ннх градиентов плотности.

В четвертой главе приводятся результата расчетов адвекции тепла, выполненных двумя разнвш способами, ПервнЗ из шгх состоит в определении разности мзаду полным тепловым балансом • слоя я его глеинкм тепловым балансом. Так как полный тепловой баланс состоит из компонентов внешнего баланса, переноса тепла течениями и потока тепла через нгагнго границу, две последние сооталлявЕпе вггесте можно вычислить сдедулцим образом:

Т + К = Б'- 3, где • •

Т - горизонтальная адвекция; К - поток тепла через низато границу слоя; Б - полный баланс с®я; В - внешшй баланс.

Суммарная компонента Т + К в дальнейшем называется "внутри-водная" адвекция А = Т'+ К. Положительные значения А означают приток тепла к слою, отрицательные - отток. Величины А вычислялись для каждого узла и для всех месяцев года з-верхнем квазиоднородном слое и в слое 0-200 ы.

В среднем за год в Тропической Атлантике преобладает адвективный отток тепла, однако величина этого оттока неодинакова по ее акватории. Наиболее значительные годовые величины оттока тепла наблюдается з трех областях: в узкоч экваториальной полосе (-2500 Г,Щз/м^),в крайних северо-восточной (-3500 и аго-востсчнсй (-3000 ;.Щж/м^) частях тропической зоны.

На протяжении года адвекция теша изменяется в-больших пределах. В отваре-марте в шной тропической зоне набяэдается 'в основном отток тепла в деятельном слое (отрицательные величины адвекции), хотя абсолютные -значения невелики. В -экваториально Я зоне, глазкнм образом севэряее экватора, отрицательные значения увеличиваются с востока на запад от нуля в Гвинейском заливе до -200 ¿йя/к^.мес.' вблизи берегов Америки, Оле одна область с отрицательными значениями адвекции находится в северо-восточной части, вблизи берегов Северной Ааржц (тагже до -300 »Щ--йДг.мес. В апреле распределение адвекции кгчптот изменяться. В центре ягаей тропической зона гор;.з;руется область

с положительной адвекцией. Отрицательная адвекция*возникает в Гвинейском заливе.(-200 ЦЦж/м -мес), особенно большие отрицательные значения наблюдаются на западе экваториальной зоны менаду экватором .-и 6-7°с.ш. (-400 ВДж/м^*мес).

В мае происходит существенное изменение адвекции во всей Тропической Атлантике. В западной части экваториальной зоны больше отрицательные значения адвекции смещаются на восток, в Гвинейском заливе они достигают -300 ВДкЛг :мее. В южной части между 5 л 10-12°ю.ш. через весь океан проходит область положительной адвекции, а на крайнем юге появляются отрицательные значения адвекции. В июне-июле тенденции, появившиеся 'в мае, усливэются. В Гвинейском заливе отрицательные значения -адвекции составляют -400 Щж/м^-мес. В западной части северной ■ экваториальной зоны на месте зимней области отрицательной адвекции формируется область положительной адвекции со значениями 400 5/ЩкЛг-мес. в ее центре. В северо-восточной час.ти, вблиг зи берегов Северной Атлантики большие зимние отрицательные значения сменяются относительно слабо выраженной положительной* ■ адвекцией. В южной тропической зоне от 3 до 12°ю.ш. гдвекция в эти месяцы очень слабая (-100 * +100 ВДд/м^»мес) ,• а южнее наблюдается отрицательная адвекция. ' "

В августе-сентябре возникают новые тенденции 'в изменении адвекции тепла, по-сг.епенно приближающие ее распределение к зимнему по северному полушарию варианту.

Область интенсивной положительной адвекции на западе северной экваториальной зоны начинает ослабевать, в октябре она вовсе исчезает. В сентябре-октябре формируются области с интенсивным оттоком тепла в северо-восточной и юго-восточной частях (до -400 ВДж/м2 •мес.). В ноябре вблизи берегов ЮкноЙ Америки между 2 и 6-7°с.ш. образуется область отрицательной адвекции-, которая в декабре достигает почти такого же развития, как и в январе, и вообще распределение адвекции во всей тропической зоне становится близким к январскому.

Таким образом, сезонная изменчивость адвекции тепла значительная, хотя величина колебаний неодинакова в разных регионах. Размах сезонных'колебаний, достигает наибольших значений на .западе северной экваториальной зоны (до 10С0 Щч/н£-ыес), в северо-восточной :и юго-восточной областях он меньше, но все же достигает 400-500 МДжЛ^'мес. Годовой ход достаточно хорошо ал-

проксишруется юдовой и полу ходовой волга ш. Годовая полна имеет наибольшую амплитуду з экваториальной зоне, которая в западной части превышает 300 ЗДж/м^.мес., .в восточной около 150 !(ЭД»/м^.мвс. В полугодовой волне наиболее значительная амплитуда такте наблюдается в экваториальной зоне, но только на западе, где она местами нревииает 200 Wx/tf.mo. На остальной акватории амплитуда полугодовой волны 50-100 г.Шд/дГ.мес., за исключением северо-восточной области, в которой она более 100 №/м2.мео.

Области положительной и отрицательной адвекции во все cor зоны, определяете отдельно для верхнего квазиоднородного слоя и слоя 0-200 полностью совпадает. Абсолютные значения адвекции также находятся з хорошее соответствии. :,Ьксидгалвнне положительные и отрицательные значения, достигающие по абсолютной величине 409 ЭДнДг.мес. в обоих слоях находятся в одних и тех же районах. Качественное и количественное соответствие величин адвекции, вычисленной отдельно для указанных слоев показывает, что основной пареное тепла в Тропической .Атлантике осутпестаяя-ется в верхнем слое, ограниченном снизу слоем максимальных градиентов плотности.

Пошко определения внутриводной адвекции тепла в качестве разности между полшш и внешним тепловым балаасаш слоев производилось вычисление горизонтальной адвекции по заданным векторам течения в слое 0-200 м а горизонтальным градиентам температуры воды. Средниеjj слое 0-200 м вектора течений определялись по картам течений, рассчитанным на основе адаптивной модели A.C. Саркисяном и ею соавторш.®. Горизонтальные грйдкенты температур« води вычислялись по тем яе материалам, что и тепло-соцерканиа.

Несмотря'на тс, fro адвекция, оцениваемая по изменению теплосодержания, -включает и обмен чэрез юкеннхо границу слоя, а вычисляемая по г оризонталыжм с оставляй",ил течений, только горизонтальный перенос з слое, те и другие' карги обки^етвают • совпадение областей поткительаой и отрицательной адвекции и одинаковый порядок величин. Хотя.конфигурация и протяженность этих- облаете и. неодинакова, все же построенные карты позволяет считать, что основной вклад в ту соетаздяздую полного теплового баланса, которая назвэяа "одвекцаей", ькоепт горизонтальный перенос тепла течениями "верхнего слоя.'

Годовой теплооборот, обусловленный адвекций тепла в верхнем квазиоднородном слое, и годовой теплооборот в слое . 0-200 м оказались одного порядка. Наибольшие значения геп-лооборота, превышающие.2000 ЦЦж/м*", наблюдаются в двух регионах. Одиь из-них расположен в восточной части Тропической Атлантики и проходит вдоль берегов Африки от 10°ю.ш. на се-, вер, захватывав? Гвинейский залив и далее простирается на се-Ьер в виде сужающейся полосы за пределы тропической зоны. Второй регион находится в западной части между экватором и 7-8°с.ш. В его "ентре значения годового адвективного тепло-оброта достигают 3000-4000 МДж/ы2. ' ' ' '

В заключении диссертациии сформулированы выводы, которые 'сводятся к следующему.

- Величины радиационного баланса, вычисленные двумя способами: по наземным метеорологическим данным и спутниковым изме- . рениям УДР оказались близкими меиду собой. Максимальная разница ежемесячных значений, определяемых тем и другим способами, составляет 10-12%, однако для большинства узлов сетка она не превышает &% от средней месячной величина, что свидетельствует о надежности полученных ¿результатов.

- Наибольшие годовые значения радиационного баланса наблюдаются около 5°ю.с., где они превышает 6000 ЦЦжЛ/", к 20°с.п. . и;20°ю.ш. они убывают до 5500 ЭДде/ьГ"; сезонные изменения на 20°с.ш. и 20°г.ш. составляют 300-400 ЭДж/м*", при этом аг.галиту-да годовой волны равна 140-190, а полугодовой 20-30 ЭДж/м^-мес. В сторону экватора амплитуда годовой волны убывает на Ю°с.ш. до 60, а на 10°ю.т. до 100 «Щк/ы^-иее, полугодовой - увеличивается до 40 МДк/м2 •мес. Вблизи экватора колебания радиационного балглса имеют вид почти правильной полугодовой волны с амплитудой 40-50 -ЧДж/м^-мес.

- В радиационном балансе обнаруживаются значительные междугодичные изменения. Разность между средними месячными значениями в .конкретные годы и средними многолетними значениями соответствующих месяцев шжет достигать 20-40 и даже 50% (в некоторых районах) от средней многолетней величины. ' •

- Теплообмен с атмосферой происходит крайне неравномерно как по акватории'Тропической .Атлантики, .так и по месяцам года. В зимний сезон соответствующего полушария формируются зоны ин-

тенсивной теплоотдачи с осевым? линиями примерно по 10°с.ии и 10°ю.ш., где величина отдачи тепла в атмосферу превышает 600 МДж/к2 •мес. Летом теплоотдача в этих областях ослабляется. В экваториальной зоне отдача тепла в течение всего года остает-' ся пониженно!}. Слабым теплообменом, уменьшающимся до нуля поздней весной и в начале лета, характерны северо-восточный и юго-восточный регионы Тропической Атлантики, где в этот период температура воры в результате апвеллинга становится ниже температуры воздуха.

- Тропическая Атлантика не представляет собой однсродной области с положительным годовым внешним балансом тепла. Значительные ег = годовые суммы наблюдаются в центре экваториал?-ной полосы (более 2500,'.Щк/м^) и, з особенности, е крайних северовосточной и юго-восточной частях тропической зоны, где они до стигают 3500, а в прибрежных районах 4500 ЦДзкЛг. По обе стороны экватора расположены обширные районы с центрами около 10°с.и. и 10°ю.ш., в которых годовой внешний бюджет тепла близок к нуд®, т.е. в этих.районах приток тепла от Солнца почти полностью компенсируется его отдачей в атмосферу.

- Полный тепловой баланс деятельного слоя в сумме ва год равен нуло, однако, в Тропической Атлантике наблюдаются значительные его сезонные изменения, величина которых не имеет широтного распределения. Наибольшие сезоншз изменение происхо- • дят в районе 2-8°с.ш. и 35-45°з.д. Размах годовых колебаний здесь достигает 1000 ЭДжДА мес, а полный годовой теплооборот • в центре области 3500-4000 НЦх/м*", что в 4-5 раз превышает его среднее по площади значение и в 10 раз наименьшие значения мегвду 8 и 14°с.:л.

В'датой тропической зоне столь большой неоднородности в распределении- годового теплооборота не наблюдается.

- Ежемесячные'величины полного теплового баланса, квазиоднородного и двухсотметрового слоев находятся не только в качест-. венном, но и количественном соответствии, что хорошо подтверждается и картам! годового теплооборота обоих слоев. Это позволяет считать, что орнэвкой теплооборот осуществляется в верхнем слое океана, ограниченном снизу глубиной макстлалнн.чх градиентов плотности'. • *

- Годовой ход теплового баланса верхчего слоя Тропической Атлантики хорошо аппроксимируется двумя глагчыми волнами - годово-

го'и полугодового периодов с преобладанием годовой волны. Обе волны воспроизводят около 90% дисперсии месячных значений теплового баланса слоя.

• - Адвекция тепл^. в верхнем квазиоднородном слое, вычисленная как разность мевду полным и внешним балансами тепла, по географическому распределению и величинам в разных регионах удовлетворительно совпадает с адвекцией в слое 0-200 м, вычисленной таким же образом. Следовательно, основной перенос ■ .тепла в Тропической Атлантике осуществляется в верхнем квазиоднородном слое,- . --

- Расчет адвекции тепла по заданным -горизонтальным составляющим течений и градиентам температуры воды показал ее совпадение в распределении по акватории Тропической Атлантики областей положительной и отрицательной адвекции и в порядке величин с результатами вычислений разности менду полным и внешним балансами тепла. В связи с тем, что указанная разность включает не только горизонтальную адвекции, но и обмен через нианюа границу слоя, можно считать, что горизонтальный перенос тепла течениями в верхнем слое играет главную роль среди других факторов, входящих в понятие "внутриводная адвекция".

- В среднем за год , в Тропической Атлантике преобладает адвективный отток тепла. Наиболее значительные годовые величины оттока тепла Наблюдаются в грех областях: в узкой экваториальной полосе (-2500 ЧЦж/м^), в крайних северо-восточной (-3500 и юго-восточной (-3000 ДЦжД£) частях тропи- .. ^ ческой зоны- •

- В течение года адвекция тепла изменяется в больших пределах. Размах сезонных колебаний, как и годовой теплооборот, обусловленный адвекцией, неодинаковы по акватории Тропической Атлантики. Наибольшие значения адвективного теплообсрота, превышающие 2000 МДкЛА наблюдаются в двух регионах. Один из них ' проходит вдоль берегов Африки от 10°ю.ш. на север, охватывает' Гвинейский залив и простирается далее на север в-.виде узкой полосы за пределы тропической зоны. Второй регион находится

в западной части между. экватором и 7-8°с.п. В его центре значения'годового адвективного ?судооборота достигают 3009 -.4000 ЗДк/ч^.

/ - По среднемесячным величинам теплового баланса, адвекции тепла, а также полного годового теплооборота деятельного слоя в Тропической Атлантике цржно выделить три энергактивные области, которые расположены в западной части северной экваториальной зоны (2-8°с.ш.), в северо-восточной и юго-восточной частях Су берегов Африки). В этих областях как средние месячные величины теплового баланса, так и полный годовой теплообо-, рот деятельного слоя в 4-6 раз превышают фоновые значения этих величин.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах.

1. Тумани Камара, Н.А.Тимофеев. Тепловой баланс и энергоактивные зон;.? Тропической Атлантики. - Севастополь, Морской гидрофизический институт АН УССР,.1988. - 97 с. Деп.ВИНИТИ,

№ 7524 - В88.-' '

2. Тумани Камара. Адвекция тепла течениями в тропической зоне Атлантического океана.-- Одесса. Одесский гидрометеороло-ип-еский институт, 199С. - 9 с. Деп. Укр.НШНТИ, № 1002-2к 90.

3. Тумани Камара, Б.Ф.Суховей. Тепловой баланс верхнего квазиоднородного слоя Тропической Атлантики и его сезонная изменчивость. Одесса, Одесский,гидрометеорологический институт, 1992.' - 24 с. Деп. Укр.НШТИ, К 286 - У к 92.

Под п. к печати 15.03.02г. Формат В0к84 1 /1П, О^'ем 0,7уч. H30.Ü 1 ,Оп.л. Заказ № 139«. Тираж 1(ХЪкэ. Гортнпография Одесского об л по л игр я}].л г % пехЛ^ 3. Ленига:4Э,