Термохалинная структура и динамика вод Японского моря

Юрасов, Геннадий Иванович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Термохалинная структура и динамика вод Японского моря
ВАК РФ 25.00.28, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Термохалинная структура и динамика вод Японского моря"

на правах рукописи

Юрасов Геннадий Иванович

ГЕРМ ОХАЛ III1ИЛЯ СП'У КТУ РА И ДИНАМИКА ВОД ЯПОНСКОГО МОРЯ

Специальность 25 00 28-океанология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук

2 ФЕБ 1Ш

Владивосток - 2011

005009249

Работа выполнена в Учреждение Российской академии наук Тихоокеан океанологическом институте им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения РАН

Официальные оппоненты:

доктор географических наук, профессор, СПбГУ Фукс Виктор Робертович

доктор физико-математических наук, профессор, ИМГиГ ДВО РАН Шевченко Георгий Владимирович ¿ ' доктор географических наук, ТИГ ДВО РАН Чупрынин Николай Иванович

Ведущая организация: Институт океанологии им*П П. Ширшова РАН

Защита состоится « ^» (//¿ty, да в Т^Гчасов ¿^¿йинут на засе;

совета ДМ212 232 21 по защите докторских и кандидатских диссертаций при С Петербургском государственном университете по адресу: 199178, г. Санкт- Петербург, линия В О., д. 33, центр дистанционного обучения «Феникс»; e-mail: spb geograph@gmail факс: (812) 328-41-59

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке им. A.M. Горького С Петербургского государственного университета по адресу: 199034, г. Санкт- Петег Университетская набережная 7/9

Автореферат разослан « » 2011г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат географических наук

ПряхинаГ.В.

Актуальность темы исследования. Объектом наших исследований являются Японское море и океанологические процессы, протекающие в нем. В настоящее время Тихоокеанский бассейн России, включая Японское море, занимает ключевые позиции в обеспечении страны морепродуктами и минеральными ресурсами, в реализации стратегических задач военной доктрины, в морских транспортировках грузов в Азиатско-Тихоокеанском регионе.

Несмотря на неплохую изученность Японского моря, ряд важных принципиальных вопросов океанографии его вод не получил должного освещения. К ним относятся: характеристики водных масс и структуры вод, фронты и фронтальные разделы, механизмы формирования и трансформации водных масс; процессы вентиляции и перемешивания, горизонтальная и вертикальная циркуляции вод. Настоящее исследование направлено на изучение этих сторон гидрологического режима, что позволит ликвидировать сущесгв\тощие пробелы в характеристике океанографических особенностей Японского моря.

Выполненные в последние десятилетия исследования с использованием данных зондовых измерений высокой точности показали изменчивость характеристик промежрочных и придонных вод, обусловленную вентиляционными процессами, обновляющими глубинные и придонные слои за счет новых вод, имеющих непосредственный контакт с атмосферой. Именно это направления является в настоящее время важнейшим при изучении природа Японского моря. Естественно, что именно в результате динамических процессов происходит перераспределение поверхностных и глубинных вод, и без знания характеристик течений невозможно прийти к объяснению этих явлений. Анализ же термохалинной структ\ры вод позволяет вскрьпъ закономерности в изменчивости температуры и солености, и, таким образом, найти фактическое отображение динамических процессов и результатов взаимодействия в системе океан-атмосфера.

Цель работы - исследование термохалинной структуры и динамики вод Японского моря, а также процессов и механизмов их определяющих. Для реализации поставленной цели решатись следующие основные задачи:

- создать массив данных глубоководных гидрологических измерений за весь исторический период исследований Японского моря;

- разработать методику обработки данных многолетних наблюдений, позволяющую определять положение нижней границы деятельного слоя, и рассчитать значения гидрологических элементов в центрах полуградусных квадратов на средний день каждого из месяцев года;

- исследовать на основании данных гидрологических измерений за период 1925-1У9' пространственно-временную изменчивость температуры и солености и определить среднемноголетние (климатические) характеристики.

- изучить классификацию водных масс, определить их количественные показах диапазоны изменчивости температуры и солености, пределы глубин залегания горизонтальные границы. Выделить характерные типы структур вод.

- выявить, используя высокоточные зондовые измерения температуры и солено детальный анализ водных масс и структуры вод на шельфе северо-западной части моря;

- оценить на основе данных анализа поля течений, рассчитанных по трехмер диагностической квазигеострофичесхой модели, учитывающей вращение Земли, рельеф , конфигурацию береговой черты, ветер, водообмен через открытые участки границы (проли основные факторы, определяющие циркуляцию вод моря. Выполнить динамические расчеть климатическом интервале и построить схемы интеграчьной циркуляции и составляю! вектора скорости геострофических течений;

- изучить характеристики фронтов и явления апвеллинга в прибрежных районах ссв западной части моря с использованием данных дистанционных (спутниковых) и контакт (судовых) измерений;

- рассмотреть модели вентиляции вод и с их помощью оценить интенсивно вентиляции глубинных вод за весь период изучения Японского моря.

На защиту выносятся:

1. Методика построения среднемесячных полей гидрологических характеристик.

2. Климатические характеристики водных масс, типов структуры вод и тече) глубоководных районов Японского моря

3. Водные массы и явления апвеллинга в прибрежных районах Японского моря.

4. Климатические термические и халинные фронтальные разделы в Японском море данным судовых измерений. Поверхностные термические фронты по данным спутников наблюдений.

5. Основы гидрологического режима прибрежных вод морей с муссонным типом.

6. Физическая и боксовая модели вентиляции глубинных и придонных вод Японск моря.

Методы исследования. В связи с многоплановостью поставленных задач для их реализации использовались как классические методы анализа, так и разработанные соискателем с соавторами методики и численные схемы. При анализе термохалинных характеристик вод применялись традиционные, а также модернизированные статистические методы ТЗ- анализа

Исследование поверхностных термических фронтов и алвеллинга потребовало привлечения спутниковых данных. Для изучения поля течений применялись методы численного моделирования, а также классический динамический метод. Кроме того, при решении ряда прикладных вопросов использовались методы статистического анализа и метод наименьших квадратов.

Практическая значимость работы. Диссертационная работа выполнена в рамках реализации плановых работ ТОЙ ДВО РАН по целевым программам «ВЕСТПАК и дальневосточные моря», «Мировой океан». Результаты по теме диссертации вошли составной частью в отчеты по этим и хоздоговорным темам.

Результаты работы, характеризующие гидрологические и гидродинамические факторы Японского моря, могут быть использованы при оценке состояния экосистемы вод моря в целом и отдельных его частей. Данные о фронтах, зонах алвеллинга, водных массах в прибрежной зоне широко используются рыбопромысловым флотом. Предложенная соискателем гидродинамическая модель зачива Петра Великого может быть успешно использована в решении проблемы экологической безопасности акватории залива, обусловленной сбросом промышленных и бытовых отходов. Сведения о течениях могут быть использованы в морской практике как надводного, так и подводного флотов для расчетов в целях зашиты интересов государства.

Атласы, в которых разделы, характеризующие океанографию Японского моря, выполнены соискателем, служат справочным пособием при проведении как научной, так и хозяйственной деятельности.

Личный вклад автора. Основные результаты работы получены соискателем лично. Он участвовал в организации и проведении экспедиционных исследований в Японском море. Гидрологические данные (современные) получены лично им или при его участии.

Соискатель непосредственно принимал участие в создании и формировании баз данных по океанографии Японского моря, используя измерения, полученные им в морских экспедициях и Архивах мореведческих организаций России.

Соискатель провел самостоятельно расчеты термохалинных характеристик в узлах полуградусной сетки по разработанной им методике, а также течений и проанализировал

полученные результаты. Соискателем лично или под его непосредственным руководст написаны опубликованные научные статьи по теме диссертации.

В монографии «Течения Японского моря» раздел «Исследование циркуляции Японского моря диагностическими методами» полностью написан соискателем. Он прини участие также в обработке и анализе данных наблюдений над течениями и в совмест написании главы о формировании гидрофизических полей под влиянием течений, монографии «Природопользование в прибрежной зоне», а также в Атласах участие авт ограничивалось разделами по океанографии Японского моря.

Достоверность полученных результатов обусловлена использованием историчес данных океанографических измерений, прошедших тщательный предварительный контрол также данных современных высокоточных зондовых CTD-измерешш, нрнменеш современных математических методов и моделей океанографических процессов и явле> Полученные результаты не противоречат сложившимся представлениям о термохалин структуре и динамике вод Японского моря, значительно их расширяют и детализир)тот, а та дают объяснение проблемным вопросам, связанным с вентиляцией и перемешиванием развитием апвеллинга в прибрежных районах, водообменом через проливы, циркуляцией водными массами и типами термохалинной структуры.

Апробация работы и публикации. Результаты работы в период ее выполнения (19 2010 гг.) докладывались и обсуждались на семинарах отдела обшей океанологии, океанологических семинарах ТОЙ ДВО РАН, на Ученых советах мореведческих организа Дальнего Востока; на Первом (1977, г. Москва) и Втором (1982, г. Ялта) съездах совете океанологов; на международных симпозиумах и конференциях: JECSS (1989 г., Корея, 1991 Япония), 1APSO (1991 г., Австрия; 1995 г., США), P1CES (1994 г., Япония; 1996 г., Канада; 2 г., США; 2001 г., Канада; 2007 г., Канада; 2008 г., Китай), CREAMS (1997 г., 1999 г., Япон 2001 г., США; 2001 г., Корея), секции "Морские науки" ТНА (1993 г., Япон UNESCO/WESTPAC (1998 г., Япония).

По теме диссертации опубликовано 69 научных работы, в том числе: 6 коллектив монографий (4-отечественные и 2-зарубежные), 3 атласа, 4 рукописи, 3 1 тезисов в зарубежн и отечественных изданиях, 2 5 статей было опубликованы в журналах из списка ВАК.

Краткое содержание. Основное содержание работы изложено в шести самостоятельн главах. В структуру рукописи последовательно включены:

Введение;

Глава 1. Краткая справка по истории океанографических исследований в Японском море и сведения о состоянии изученности термохалинных характеристик и течений;

Глава 2. Факторы, определяющие гидрологический режим бассейна Японского моря;

Глава 3. Материалы наблюдений и методы их обработки, где приведены сведения об использованных данных и методах их анализа по каждому из направлений исследований;

Глава 4. Термохалинные характеристики, водные массы и структура вод, где проведен анализ водных масс глубоководных и шельфовых районов;

Глава 5. Течения Японского моря, где анализируются результаты расчетов трехмерного поля течений для моря в целом и отдельных его районов;

Г лава 6. Вентиляционные процессы и особенности гидрологии отдельных районов.

Заключение. Краткая формулировка основных результатов, выполненных исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава. 1. «История и итоги гидрологических исследований Японского моря» носит обзорный характер.

В разделе 1.1. Рассматриваются основные этапы изучения моря. Отмечается, что первые сведения о Японском море были получены в период великих географических открытий и связаны с именами широко известных мореплавателей (Лалеруза, Броугола, Крузенштерна, Невельского). Уже в 1854-1856 гг. русский академик Л.И.Шренк произвел в море ряд физико-географических наблюдений и биологических анализов проб, что легло в основу его последующих исследований. Начиная с 1860 г., после закрепления за Россией по Пекинскому договору нынешнего Приморья, начались первые гидрографические работы русских военных моряков. В 1894 г. основоположник отечественной океанографии адмирал С О. Макаров обобщил накопленные к этому времени данные океанографических измерений и опубликовал их в известной книге «Витязь и Тихий океан».

С 1871 г. начинают работы в прибрежных районах Японии и японские гидрографы, а с 1915 г. выходят исследовать и отдельные районы открытого моря. Обширные экспедиционные исследования одновременно несколькими выполнены японскими судами летом 1929 г, в июне 1932 г. и в октябре 1933 г. Обобщение данных этих исследований были выполнены в классических работах R. Suda, R. Hidaka и М. Uda.

Отечественные исследования по океанографии Японского моря наиболее 11114 развернулись с 1925 года, после создания во Владивостоке мореведческих организа1 которые существуют и в настоящее время: ТИНРО-центр (ранее именовавшийся ТОНС, ТИ1 ДВНИГМИ (ранее ДВГФИ, Владивостокская морская обсерватория). С 30-х годов нач исследования и ученые Российской Академии Наух. Начавшиеся в это время экспедицион исследования не прерывались даже в период Отечественной войны 1941-1945 гг. С приходои Дальний Восток в 1949 г. научно-исследовательского судна «Витязь» начались качествен исследования по океанографии дальневосточных морей. В течение нескольких лет рейс «Витязя» было выполнено исследование гидрологического режима Японского моря последующие годы океанографические съемки моря выполнялись судами ДВНИГМИ последняя экспедиция в пределах всего моря была выполнена в июне-августе 199! международной экспедицией на американском («R/V Revelle») и российском («нис Профес Хромов») судах. В настоящее время отечественные экспедиционные работы в откры районах Японского моря проводятся редко и в ограниченном объеме. Японцы продолжают с исследования на сети стандартных разрезов. К настоящему времени массив данных гидрологии моря составляет около 150 тыс. станций.

В раздел« 1.2. сделан обзор работ по термохалинным характеристикам вод. Рассмотр вопросы: горизонтального и вертикального распределения температуры и солено фронтачьных разделов, водных масс и механизмов их формирования.

В плане рассматриваемой работы обобщение многолетних гидрологических дан началось с 1930 г. К настоящему времени в рамках этих обобщений опубликовано (до 1994 более 20 различных атласов и карт. В последние годы в ТОЙ ДВО РАН созданы электрон атласы по океанографии дальневосточных морей, в которых раздел по Японскому мо написан автором настоящей работы.

Отечественные работы и монографии активно публиковались в период 1960-1961 гг работе Ю.В. Истошина на основе измерений на стандартных разрезах и данных прибрежн гидрометеорологических станций (ГМС) исследован температурный режим моря. Он первым отечественных ученых по материалам отдельных съемок попытался установ местоположение главных фронтов в море и их динамику. Им утверждается, что в м< формируется два типа вертикального распределения температуры, характерных для севе западной и юго-восточной частей моря, соответственно.

В последующих работах А.К. Леонова гидрологический режим Японского моря рассматривался в полном объеме с рассмотрением всех океанографических характеристик (температуры, солености, водных масс, типов структур вод и течений). Он в пределах акватории моря выделил четыре водных массы. Первая из них, названная Восточно-Китайской, соответствует верхнему слою Южно-Японского (по современной терминологии Цусимского) течения, мощностью 25-50 м, втекающего в море через Корейский пролив и распространяющегося на значительной территории в юго-восточной части моря. Вторая водная масса, названная Тихоокеанской, расположена ниже восточно-китайской на глубинах 50-200 м, является водой нижнего слоя Цусимского течения, сохранившего основные свойства тихоокеанской воды. Третья водная масса, названная Северной япономорской, представляет собой переработанную восточно-китайскую и частично тихоокеанскую водные массы. Четвертая водная масса, поименованная автором Глубинной япономорской, находится на глубинах больших 200 м, отличается большой однородностью термохалинных характеристик, и по своему генезису представляет результат последовательной трансформации верхнего слоя вод, т. е. Восточно-Китайской, Тихоокеанской и Северной япономорской водных масс. По мнению автора Глубинная япономорская вода из года в год в процессе конвекции вытесняется вверх и вовлекается в общий круговорот водных масс моря, частью выливаясь в соседние моря, частью вновь погружаясь в нижние слои моря, завершая сложный и весьма многообразный процесс переработки тихоокеанской воды.

Более предпочтительным в части анализа представляется исследование, выполненное в Институте Океанологии АН СССР им. П.П. Ширшова. В нём на основе многолетних данных до 1960 г., обработанных по средним месячным и сезонным интервалам, последовательно рассматривается общая характеристика гидрологии вод, водные массы, водный и тепловой баланс, циркуляция вод. В пределах всего моря были выделены следующие 3 водные массы: поверхностная тихоокеанская, поверхностная япономорская и глубинная, каждая из которых разделена на естественные слои.

В работах M.Miyazaki методом анализа кривых вертикального распределения температуры и солености был выполнен анализ водных масс в зоне влияния Цусимского течения. Им впервые южнее фронта были выделены промежуточные воды Японского моря (J1W), которые характеризуются пониженной соленостью и обычно сопровождаются максимумом кислорода. Позднее подобная особенность была отмечена и в бассейне юго-западной котловины моря (Ulleng/Tsushima Basin-UBT) и эти воды были названы Промежуточными водами Восточного моря. В последствие Kim У. and K.Kim выделили воды

повышенной солености с высоким содержанием кислорода в восточной части Японс котловины, севернее САФ и назвали их Высоко солеными промежуточными водами (Н51У/).

Наиболее детальные, но наименее упоминаемые в научной литературе, исследова водных масс на рубеже 60-70-х годов XX века были выполнены японском ученым 8. N15111111 Он использовал для анализа весь массив данных гидрологических измерений, выполненнь море к этому времени.

По мере накопления данных наблюдений в глубоководных слоях Японского м расширялись знания и об особенностях распределения термохалинных характеристик больших глубинах, в Собственных водах Японского моря. В пределах этих вод различи авторами выделялось различное количество слоев. Высокоточные измерения с использован СТО-зондов также подтвердили присутствие в Собственных водах Японского моря несколь слоев. Отмечено, что эти воды моря не являются однородными, как это утверждалось ране состоят из промежуточной, глубинной и придонной водных масс. В совместной россий американской публикации в толще Собсткенных вод Японского моря выделено наиболь количество слоев воды (восемь): высоко соленые промежуточные воды; центральные во нижние собственные япономорские воды, включающие в себя расположенный на глубине 1 м. слабый глубинный минимум солености и минимум кислорода на глубине 2000 м.; а та глубинные воды; донные воды и придонный адиабатический слой.

Результаты отечественных исследований последних лет по водным массам Японс моря немногочисленны. Одна из работ, представленная Л.П.Якуниным в виде тезисо выполненная на многолетнем массиве данных, является по существу справкой, в кото приведены современные названия ранее выделенных водных масс. В другой более обшир работе В.А.Лучина в деятельном слое моря до глубины 600 м выделено пять водных м поверхностная, северная япономорская, промежуточная, Тихоокеанская или промежуточн повышенной соленостью, глубинная. Вместе с тем при более детальном рассмотре предоставленных результатов оказывается, что типов вод, сложенных по вертикали всего пя обозначенными водными массами насчитывается восемь. Также вызывает сомне определение ареалов распространения отмеченных типов структуры вод. Известно, границы между водными массами приурочены к зонам фронтов, но из проведенного автор анализа этого не следует.

Завершая обзор работ по водным массам, следует отметить, что предшествую исследования водных масс нуждаются в существенном уточнении, которое может б

достигнуто нри более тщательном анализе натурных данных, а также разумном использовании полученных различными исследователями конкретных результатов. В предлагаемой работе водные массы и термохалинная структура вод рассматриваются отдельно для глубоководных и шельфовых районов. В глубоководных районах их выделение основано на полном массиве данных глубоководных измерений, то есть выполняется на климатическом масштабе. В шельфовых районах северо-западной части Японского моря для выделения водных масс и типов структуры вод используются данные крупномасштабных съемок шельфа с использованием модифицированного метода статистического Т, Б-анализа.

В глубоководных районах моря вертикальные границы водных масс приурочены к глубинам залегания термохалоклинов, а горизонтальные определены положением фронтов, исследованию которых посвящен специальный раздел работы.

В разделе 1.3. сделан обзор существующих представлений о течениях Японского моря. Впервые основные течения Японского моря на основе термометрических наблюдений были определены Шренком. Он первый дал общую схему циркуляции вод, согласно которой мощная струя теплого течения, входя в море через Корейский пролив, распространяется к северу вдоль побережья Японских островов и выносит воды в проливы Сангарский и Лалеруза. Вдоль побережья материка существуют стоковое течение из лимана р. Амур. Дальнейшие исследования касались уточнения и развития этих взглядов. Наиболее существенным было уточнение С.О.Макарова об отсутствии связи течения вдоль берега Приморья со стоком вод из лимана р. Амур. Первые попытки определения циркуляции поверхностных вод Японского моря на основе данных "бутылочной почты" были предприняты в начале XX века.

Дальнейшее изучение течений Японского моря было возобновлено после 20-летнего перерыва, когда летом 1928 г. японскими океанографами в южной части моря было выполнено 98 глубоководных гидрологических станций. На основании этих данных с использованием разработанного к тому времени динамического метода был сделан расчет течений. Анатиз динамических расчетов и измерений течений окончательно подтвердил циклонический тип циркуляции вод Японского моря в целом. Было показано, что основные элементы горизонтальной циркуляции сохраняются в течение всего года. Наибольшей сезонной изменчивостью характеризуются течения Татарского пролива и центральной части моря, а в прибрежных областях имеют место устойчивые течения. В работе М. Уда была проведена классификация основных течений в результате чего выделены отдельные течения: теплое Цусимское, холодные Северо-Корейское, Лиманское и Сибирское течения.

В довоенные и послевоенные годы на основе данных гидрологических измерений и наблюдений над течениями отечественными учеными была исследована циркуляция вод в

различных районах моря: в прибрежье Приморья, в Татарском проливе заливе Петра Велик Уточнению существующих представлений о циркуляции вод в юго-восточных районах м посвящены многочисленные исследования как советских, так и японских ученых. Пом: рассмотренных выше работ, посвященных исследованию и детализации течений отдель: звеньев циркуляции вод, были предприняты попытки расчета течений всего моря на основа данных многолетних наблюдений над температурой и соленостью. Используя мае наблюдений, выполненных в море до 1956 г., Ю.В. Павлова (Сизова) в 1958 г. выполн расчет течений для различных сезонов года.

В 1970-1980 гг. годы продолжаются отечественные публикации по динамике Японского моря. Они основаны как на традиционном анализе карт динамической топограф рассчитанных по данным гидрологических измерений, так и на новых методах численн расчета течений. К первому из рассматриваемых направлений следует отнести рабо посвященные режиму горизонтальной циркуляции и основанные на гидрологических съемк выполненных судами ДВНИГМИ в марте 1974 и 1975 гг., а также в декабре-январе 1974-1 гг. В этих работах приводится генетическая схема циркуляции вод для зимнего сезона и да сравнительная характеристика полей геострофических течений. К работам второго направли следует отнести численные расчеты В.Ф.Козлова по интегральной циркуляции вод Японск моря с целью выяснения влияния на течения рельефа дна, бетта-эффекта, бароклинности, ве расходов через проливы и сезонной изменчивости гидрологических условий. Его расч показали, что наиболее существенное влияние на циркуляцию вод оказывает водообмен че Корейский пролив и совместный эффект бароклинности и рельефа дна (СЭБИР).

Нынешние представления о динамике вод Японского моря сводятся к следующему, показано В.Г. Яричиным на основании данных измерений течений в динамическом отноше море может быть разделено на два сектора теплый и холодный, где характер течений циркуляция вод отличаются друг от друга (рис. 1.1). В теплом секторе, расположенном к югу фронтальной зоны, выделяются два сравнительно устойчивых теплых течения: Цусимско Восточно-Корейское. Первое из них следует вдоль шельфа островов Хонсю и Хоккайдо второе своей северной струёй повторяет очертания зоны фронтального раздела.

В холодном секторе, к северу от фронтальной зоны, движение вод осуществляется системе циклонических круговоротов, западная периферия которых примыкает к материково шельфу. Основные элементы горизонтальной циркуляции в этом районе состоят из т круговоротов. Западная периферия этих круговоротов формирует в шельфовой зоне холодных течения с южной составляющей: течение Шренка, Приморское и Северо-Корейско

Несмотря на многочисленное количество работ, затрагивающих различные аспекты горизонтальной циркуляции вод Японского моря, в научной литературе нет ни одной работы, которая содержала бы четкое и достоверное представление хотя бы о сезонной изменчивости системы течений. Одни исследования страдают недостатком исходного материала другие используют такие ряды наблюдений, которые позволяют вскрывать лишь тенденции, но не закономерности, третьи ограничиваются анализом нерегулярных океанографических съемок.

Исходя из вышеизложенного, представляется целесообразным, используя численное моделирование течений оценить влияние различных факторов на циркуляцию вод Японского моря и рассчитать как интегральную циркуляцию, так и три составляющих вектора скорости течений. Вместе с тем, используя динамический метод расчета с привлечением созданного массива многолетних гидрологических измерений, рассчитать течения Японского моря на различных глубинах.. В соответствующих разделах настоящей работы изложена методика расчета, характеристика использованного материала и методика построения полей исходных данных, а также приведены результаты численных (включая и динамический метод) расчетов и карты циркуляции вод на различных глубинах.

Глава 2.Факторы, определяющие гидрологический режим Японского моря

Своеобразные гидрологические условия водной среды Японского моря и отдельных его частей определяются: а) географическим положением; б) климатическими условиями, их изменчивостью и связанными с ними сезонными и межгодовыми колебаниями атмосферной циркуляции и температуры воды; в) опресняющим влиянием материкового стока и

Рис. 1.1. Обобщенная схема течений Японского моря.

атмосферных осадков; г) орографическими условиями, влияющими на интенсивный прог мелководья в весенне-летний период и быстрое охлаждение в начале зимы, изолированное вторичных заливов и бухт; д) обменом водами с соседними бассейнами через проливы; т различными динамическими факторами (приливными явлениями, адвекцией, волнени ветровыми стонами и нагонами, перемешиванием вод); ж) теплообменом между море атмосферой.

В данной главе по опубликованным данным дается краткая аннотация по вс указанным выше направлениям. Более подробно затронут вопрос о водо-теплобмене мо Показано, что общий дефицит тепла из атмосферы в уравнении теплового бал-компенсируется в море за счет адвекции теплых вод через Корейский пролив. Также бо тщательно рассмотрены факторы, определяющие формирование водных масс на мелково

Показано, что создание и диссипация водных масс различных разновидностей связ со следующими механизмами и процессами: с особенностями теплового баланса на мелково опреснением прибрежных вод материковым стоком, ветровым перемешиванием, прибрежнь апвеллингами, приливной адвекцией и приливным перемешиванием, плотностной циркуляш вод, конвекцией. Конвекция является механизмом возможного влияния на вертихальн структуру вод, действующим только сезонно. Именно осенью-зимой она проявляется мощно, что практически на всей акватории шельфа полностью определяет структуру вод период времени. Лишь в отдельных районах шельфа при льдообразовании формиру1 донные воды высокой солености, которые рассматриваются как возможные источн вентиляции вод глубоководных слоев моря.

Глава 3. «Материалы наблюдений и методы их обработки по направлениям исследований»

В связи с многоплановостью данной работы для выполнения исследований кажд направления использовались различные массивы данных наблюдений.

Для характеристики термохалинной структуры вод моря в целом собраны матери многолетних глубоководных наблюдений за весь период изучения моря. Эти дан используются для изучения климатических характеристик водных масс, фронтов и течений, поэтому этот массив принимаем как базовый. Для исследования отдельных районов мор отдельных процессов и явлений созданы специализированные массивы данных.

В разделе 3.1. рассмотрен базовые массив данных. Сведения об имеющемся в наш распоряжении массиве отечественных и зарубежных данных приведены на рис.3.1. Как след из рисунка объем массива за 1925-2002 гг. составляет 133752 станции.

В настоящей работе предложена оригинальная методика построения среднемесячных полей гидрофизических характеристик на основании данных многолетних измерений. Оказывается, что достаточно хорошо разработанные математические методы могут быть успешно применены к решению поставленной задачи. Используя статистические методы, основанные на сравнении дисперсий, позволяют определить глубину, разделяющую поверхностный и глубинный слои. После выполнения этой процедуры, производится расчет средних значений температуры в узлах сетки на горизонтах ниже глубины проникновения сезонных колебаний путем обычного осреднения измерений.

Рис. 3.1. Количество гидрологических станций, выполненных в Японском море за 1925-2002.

Следующий этап обработки данных состоит в вычислении значений температуры на стандартных горизонтах в поверхностном слое. Для этого вначале с помощью выбранной весовой функции производится интерполяция значений температуры, измеренных в пределах квадрата, в его центр. На очередной стадии обработки осуществляется исключение сезонного хода температуры в пределах каждого из квадратов. Приведение данных измерений к середине месяца производится путем обработки их по методу наименьших квадратов. В узлах, где измерения отсутствуют, с необходимостью приходится прибегать к интерполяции. В настоящей работе для этих целей используются полиномы Лагранжа, а также вариационные методы.

Для анализа водных масс открытых районов моря используется массив данных среднемноголетних измерений температуры и солености, обработанный по вышеизложенной методике. В настоящей работе для выделения водных масс используется комбинированный подход, включающий в себя: анализ положения фронтальных разделов на различных глубинах

и определение по ним горизонтальных границ различных типов структуры вод; ан< широтных и меридиональных разрезов температуры и солености в результате ч определяются вертикальные границы водных масс, слагающих выделенные типы структ вод; определение диапазонов изменчивости температуры и солености в каждой из выделен водных масс. Эти же данные используются при исследовании климатических фронт являющихся горизонтальными границами водных структур. Более подробно метод построе климатических фронтов рассмотрен в разделе 4.1.1.

В разделе 3.2. рассмотрены данные и методы исследования водных масс прибреж районов. Большая часть материалов, использованных в работе, получена широкомасштабных съемках прибрежных районов в экспедициях ТИНРО на судах ТУРНИ Съемки проводились СГО-зондами по стандартной сетке с расстояниями между станциями более 5-10 миль над изобатами 50, 100 и 200 м. Другая особенность состава материала шельфу Приморья состоит в том, что этот район специально исследовался многими мелки экспедициями. Несмотря на то, что каждая из этих экспедиций обследовала небольшой уча шельфа, классификация водных масс оказалась возможной при совместном анализе всех : данных, а также для описания закономерностей сезонной изменчивости структуры вод.

Наибольший интерес представляли термохалинные характеристики, наблюденные июле-августе, как отражающие типично летнюю ситуацию. Зимней структуры вод в рай исследований не существует в полном смысле этого понятия, так как она разруша конвективным перемешиванием.

Статистический ТБ-анализ в принципе может быть применен как к натурным, так климатическим данным. Разделение водных масс на ТБ-диаграммах, рассчитанных климатическим данным, происходит по "ложбинам" минимальных, но не равных ну повторяемостей Т8-классов, т.е. имеет лишь вероятностный смысл.

Глава 4. «Термохалинные характеристики, фронты, водные массы и структура в

Для выделения водных масс и определения их характеристик (диапазонов изменчиво температуры и солености, вертикальных и горизонтальных границ), а также термохалинн структуры вод в рамках классического подхода необходимо выполнить ан пространственно-временного распределения температуры и солености.

В направлении исследований, выполненных в настоящей работе, горизонтальн границы водных масс определяются фронтальными разделами, характеризующим повышенными горизонтальными градиентами гидрологических параметров. Вертикальн границы же определяются поверхностями повышенных вертикальных градиент (термохалоклинами). Термохалинные характеристики водных масс определяются диапазон

изменчивости температуры и солености в пределах выделенных горизонтальных и вертикальных границ. Все перечисленные характеристики находятся в процессе анализа данных наблюдений с использование разработанных методик.

Различие процессов формирования водных масс на мелководье и в глубоководных районах моря привело к раздельному рассмотрению этих районов.

В разделах работы, посвященных глубоководным районам (с глубинами более 200 м), проведен анализ пространственно- временного распределения температуры и солености, изменчивость которых на различных горизонтах определяется по среднемесячным данным и в целях исключения перегруженности графикой демонстрируются в виде карт распределения на отдельных горизонтах для характерных месяцев каждого из четырех сезонов года. За характерный месяц зимнего сезона (16 декабря-15 марта) принят февраль; весеннего (16 марта-15 июня) - май; летнего (16 июня 15 сентября) - август; осеннего (16 сентября-15 декабря) -ноябрь.

4.1. Глубоководные районы

В разделе 4.1 рассматриваются водные массы глубоководных районов моря. В данной работе на основании исторического (1925-2002 гг.) массива данных гидрологических измерений для глубоководных районов моря (с глубинами более 200 м) последовательно проводится анализ пространственно-временного положения фронтов, определяющих, как показано в авторских работах, положение горизонтальных границ отдельных типов структуры вод. Далее производится анализ распределения температуры и солености на широтных и меридиональных разрезах и определяются вертикальные границы водных масс по глубинам залегания термохалоклинов, оцениваются диапазоны изменчивости температуры и солености в пределах выделенных горизонтальных и вертикальных границ для отдельных водных масс. Завершение процедуры выделения водных масс позволяет перейти к характеристике типов структуры

В разделе 4.1.1. приводятся результаты по исследованию климатических фронтов в открытых районах моря. Средний модуль горизонтального градиента температуры для моря в целом, изменяется в пределах от 0.011 (в августе) до 0.017°/милю (в ноябре). А в зоне фронта градиент значительно больше и достигает на отдельных участках 0.2°/милю. Положение климатического фронта как линии повышенных градиентов температуры в нашем случае

определяется по карте распределения модуля температуры {р= ^(дТ Iёх)г + (дТ Iду)г ) как линии, проходящей через его максимальные значения. Образец таких карт представлен на рис.4.1. Построенные таким методом схемы положения фронтов на фоне горизонтального

распределения температуры и солености по среднегодовым и среднемесячным даннь позволили по среднегодовым данным выделить климатические фронты на различных глубин как в поле температур, так и солености. Следует отметить, что халинный фронт выдел впервые.

Рис.4.1. Карты распределения модуля градиента температуры на поверхности.

В разделе 4.1.2. рассматриваются вопросы пространственной изменчивое; температуры и солености по климатическим данным. По выбранным критериям глуби, проникновения сезонных колебаний получилась равной для температуры 300 м., а д солености 200 м. Распределение температуры и солености на указанных глубинах для август^ февраля месяцев приведены на рис.4.2. На больших глубинах изменчивость гидрологичес параметров, как показывает таблица 4.1, незначительна.

При рассмотрении карт распределения температуры на поверхности Японского мо (рис.4.3) можно отметить, что в течение всего года наиболее высокие температу наблюдаются в юго-восточной части моря, а наиболее низкие - в северо-западной.

Рис.4.2. Распределение температуры на горизонте 300 м в августе (а) и в феврапе (б)

солености на глубине 200 м в августе (в) и феврале (г). 18

Это обусловлено двумя причинами. Во-первых, поступлением в течение всего года субтропических вод из Восточно-Китайского моря через Корейский пролив и их распространением в южной и восточной частях моря вплоть до побережья о Сахалин. Во-вторых, значительной протяженностью моря в меридиональном направлении от 35 до 52°с.ш., при муссонном характере климата северные районы моря под действием сильных холодных муссонных ветров с материка в зимний сезон подвергаются значительному охлаждению вплоть до образования льда в Татарском проливе и заливе Петра Великого, Это обеспечивает существенное охлаждение поступающих субтропических вод по мере их движения в северном направлении и формировании вод субарктической разновидности.

Рис.4.3. Распределение температуры на поверхности в феврале (а), мае (б), августе (в) и

ноябре (г).

Таблица 4.1.

Изменчивость температ уры и солености в глубоководных слоях Японского моря.

горизонт, м Т "С 1 Ш1П, V- Т "Г 1 так, V- ^тт, %о

300 0.3 2.00 34.04 34.08

400 0.2 0.8 34.03 34.06

500 0.2 0.5 34.04 34.06

600 0.2 0.4 34.05 34.07

800 0 18 0.3 34.05 34.07

1000 0.17 0.21 34.05 34.07

1500 0.14 0.17 34.05 34.07

2000 0.14 0.17 34.05 34.07

2500 0.15 0 17 34 06 34.07

3000 0.22 0.24 34.06 34.07

Примечательной особенностью термического поля на глубинах 200-300 м являет мезомасштабное вихревое образование с центром на 37.5°с.ш. и 130.5°в.д„ характеризующее повышенным фоном температуры по отношению к окружающим водам.. Это образова выделяется в поле температур и соленостей до глубины 500 м..

На вертикальных профилях температуры на фоне ее монотонного убывания с глубин отмечаются интервалы глубин, где температура резко изменяется, так называемые термокли Обычно большую часть года термоклинов два: верхний, сезонный (СТ), и нижний, основн или главный (ГТ). Выше сезонного термоклина располагается верхний квазиоднородный сл (ВКС), толщина которого существенно изменяется в течение годового цикла.

В течение года наблюдаются два типа пространственного распределения солености поверхности. Первый тип распределения солености имеет место в период с января по июнь характеризуется тем, что её максимальные значения имеют место в южных и восточных част моря. Второй тип, который выделяется с июля по декабрь, характеризуется максимааьны значениями солености в центральной части моря. С приближением к побережью значен соленостей уменьшаются и на незначительном удалении от берега (30-60 миль) в течение все года отмечается область сгущения изохалин, то есть формируется халинный фронт.

Хотя по акватории моря соленость вод изменяется в ограниченном диапазоне значени обычно не превышающем 1%о, но с глубиной вертикальный профиль солености, как правил имеет несколько экстремумов. Наиболее выраженным из них является максимум солёное наблюдаемый в теплый период года в юго-восточной части моря и связанный с адвекци тихоокеанских вод через Корейский пролив. Ядро этих вод повышенной солености (до 34.6 проявляется в диапазоне глубин 50-200 м. Другой экстремум на климатическом масшта осреднения в юго-западной части моря выявляется как промежуточный минимум солености ядром на глубинах от 50 до 500 м, Он выражен в течение всего года и в дальнейш классифицируется как отдельная водная масса пониженной солености (ППСА).

В разделе 4.1.3. Рассматриваются водные массы и типы структуры вод. В рабо использована система классификации основных водных масс, которая, хотя пока и представлена в полном виде в литературе, но широко используется в океанологическ практике. Для глубоководных районов Японского моря обычно выделяются поверхностнь промежуточные, глубинные и донные водные массы.

Выделение водных масс в настоящей работе для глубоководной части мо производится только для центральных месяцев экстремальных сезонов года (для зимы февраль, а для лета - август). Используя фронты, как горизонтальные границы водных масс,

горизонтальному распределению температуры и солености строго определяется интервал их изменчивости на отдельных горизонтах.

Верхняя граница поверхностной водной массы, естественно, находится на поверхности (горизонт 0 м), а нижняя - определяется как нижняя граница верхнего (сезонного) термохалоклина. Промежуточная водная масса простирается по вертикали от нижней границы верхнего термохалоклина, до глубины деятельного слоя, которая в свою очередь является верхней границей глубинной водной массы. Нижняя граница глубинных вод определяется глубиной минимума температуры (in situ), приуроченной к горизонтам 1500-2000 м. Придонная водная масса располагается на глубинах больше 2000 м.

Следуя такому подходу, по термическим признакам в пределах акватории моря выделено четыре водных массы в деятельном слое моря: поверхностная субарктическая (ПСА), промежуточная субарктическая (I1PCA); поверхностная субтропическая (ПСТ) промежуточная субтропическая (11РСТ). Ниже деятельного слоя выделено две водные массы, распространенные на всей акватории моря: глубинная водная масса (ГВМ) и придонная водная масса (ПВМ), которые в совокупности исторически называются «Собственными водами Японского моря».

Кроме обозначенных водных масс по соленостным признакам выделено еще две отдельные водные массы. Первая из них подповерхностная водная масса пониженной солености (ППСА) отмечается в юго-западной части моря и проявляется в течение всего года, и вторая подповерхностная водная масса повышенной солености (ППСТ) проявляется только в теплый период года в южной части моря.

Для определении вертнкачьных границ и интервалов изменчивости температуры и солености для каждой водной массы используются вертикальные разрезы по широте и долготе для двух экстремальных сезонов - зимы и лета

Результаты исследований водных масс и типов структуры вод представлены в виде двух таблицы 4.2.

Таблица 4.2.

Характеристика структур вод и водных масс глубоководных районов Японского моря(числитель - август; знаменатель - февраль)

Водные Глубина Температура, Соленость,

Структура вод массы залегания, м. °С %о

Субарктическая 0-50 10-21 32.9-34.0

ПСА 0-200 1-4 33.8-34.06

ППСА Отсутствует Отсутствует Отсутствует

100-400 0.5-2.0 34.02-34.05

Структура вод Водные массы Глубина залегания, м. Температура, °С Соленость, %0

ПРСА 50-500 200-500 0.5-1.0 0.4-1 33.8-34.06 33.02-34.06

ГВМ 500-2000 500-2000 0.14-0.8 0.14-0.8 34.04-34.07 34.04-34.07

ДВМ 2000-дно 2000-дно 0.14-0.28 0.14-0.28 34.06-34.07 34.06-34.07

Субтропическая ПСТ 0-50 250-500 0.4-5 0.4-3 34.02-34.06 34.06-34 06

ППСТ 50-250 отсутствует 12-12 отсутствует 34.0-34.3 Отсутствует

ПРСТ 250-500 100-500 1.0-1.8 0.5-2 34.0-34.07 34.02-34.07

ГВМ 500-2000 500-2000 0.14-08 0.14-0 8 34.04-3407 34.04-34 07

ДВМ 2000-дно 2000-дно 0.14-0 28 0.14-0 28 34.06-34.07 34.06-34 07

В разделе 4.2. рассмотрены водные массы, фронты и апвеллинг в прибрежных район северо-западной части моря.

В разделе 4.2.1 проводится анализ водных масс северо-западного шельфа Японско моря. Статистический ТБ-анализ, предложенный в настоящей работе, показал, что в шельфов районах модификации как поверхностной субарктической водной массы (ПСА), так глубинных вод существенно отличаются по своим термохалинным характеристикам от водн масс глубоководной части моря (рис.4.4). Летом в северо-западной части Татарского проли иногда существует также подповерхностная субарктическая водная масса - холодн промежуточный слой (ХПС). Зимой в различных районах шельфа конвекция происходит к при относительно высокой, так и при пониженной солености; к тому же при льдообразован формируется холодная высокосоленая донная шельфовая водная масса (ДШ-шельфовая водн масса высокой плотности), которая в некоторых районах шельфа способна достигать е кромки и являться источником донных вод Японского моря. Методом статистического анализа определены водные массы в прибрежной зоне северной части Японского мо качественные характеристики и механизмы образования которых приведены в табл. 4.3.

Субтропические воды проникают на шельф северо-западной части моря только лето обычно в четырех примерно постоянных районах, соответствующих направлению некотор ветвей теплых течений: на шельф зал.Чосонман (с западной ветвью Восточно-Корейско течения), на шельф зал. Посьета или в юго-западную часть зал. Петра Великого (с восточн ветвью Восточно-Корейского течения), на шельф Приморья между 44-45°с.ш. (с ветв Цусимского течения, направленной из района Сангарского пролива на северо-запад) и на шел

восточной части Татарского пролива (с основным потоком Цусимского течения). Последний район отличается наиболее мощными вторжениями субтропических вод: с июля по сентябрь они занимают почти весь шельф о. Сахалин к югу от мыса Ла-Манон и могут распространяться на север в виде поверхностных или внутри термоклинных вихрей, а иногда на запад, достигая азиатского шельфа в районе мыса Золотой.

I п

33 34 32 33 34

солитосчь,

Рис. 4.4. Статистические ТБ - диаграммы двух съемок в Японском море: 40-46° с.ш. 131-139"в.д., июль 1989г.,(I) 46-51°с.ш. 138-142°в д., август 1989г (II) для горизонтов 0, 30 и 50 м (сверху вниз).

В разделе 4.2.2. Анализируются результаты по исследованиям прибрежных фронтов и алвеллингов. Основное внимание уделено северной части моря в связи с наличием здесь значительных мелководий и резкими контрастами в распределении океанографических характеристик на фоне существенной сезонной изменчивости. Фронт, по-видимому, имеет сложную природу и формируется под воздействием нескольких факторов. Его можно отнести по классификации Федорова К.Н. к циркуляционно-топографическим фронтам, в формировании которых участвуют приливные и постоянные течения. При обтекании потоками неоднородностей береговой линии, таких как мысы и полуострова, в определенных зонах возникает локальное понижение уровня, что приводит к компенсационному подъему вод в этих районах и образованию резких фронтальных разделов.

Таблица 4.

Характеристика структур вод и водных масс в северо-западной части Японского моря (числитель-февраль, знаменатель-август)

Водные массы Структура вод Глубина залегания, м. Температура, °С Соленость, %0

пет Субтропическая нет 0-20 нет >21- нет 33,6-33,8-

ППСТ нет 20-200 нет 10-15 нет 34,1-34,5

ПСА Субарктическая 0-70 0-20 -1.9-2 16-18 33.6-34.0 33,1-33,7

Глубинная 70-200 >20 -1.9-0 0-5 33 8-34.2 33,9-34,1

ПП Прибрежная нет 0-20 нет 16-19 нет >32,9

дш 0-дно нет -2--1 нет >34,0 нет

ППСА нет 20-200 нет -1 -5 нет 33,2-33,7

ПШ Шельфовая 0-дно 0-20 -1-2 <14 33 5-34.0 33,0-33,5

ГШ 0-нет 20-200 нет 4-9 нет 33,4-33,8

На рис 4.5 показано расположение типов структур и водных масс на шельфе северс западной части Японского моря

А)

Б)

Рис. 4,5. Расположение различных типов структуры вод на шельфе (А) и водных масс на условном разрезе(Б) поперек шельфа в северо-западной части Японского моря. Вверху зима,

внизу лето.

По средним многолетним данным, наблюдениям отдельных экспедиций и результатам анализа спутниковой информации на шельфе Приморья в летние и осенние месяцы температурный фон ниже, чем в прилегающей части моря. В поле изолиний поверхностной температуры холодные воды в виде изолированных "языков", прилегающих к побережью, или "пятен", расположенных в средней части шельфа, прослеживаются от южных районов Татарского пролива до зал. Петра Великого. Отмечается, что наблюдаемое распределение температуры нельзя объяснить только адвекцией холодных вод в потоке Приморского течения, ядро которого расположено за пределами шельфа. Выход холодных вод в поверхностные слои может быть обусловлен прибрежным ветровым алвеллиигом, который проявляется на фоне сезонного охлаждения осенью, или в виде холодных пятен в прибрежной зоне на фоне летнего прогрева при усилении южных ветров. Для проверки этого предположения был проведен анализ спутниковых и гидрологических данных, а также полей ветра. Осенью (октябрь-ноябрь) площадь, занимаемая холодными водами у побережья материка, начинает увеличиваться. В Татарском проливе ТПО может быть выше, чем в районах, расположенных южнее. Обширная область холодных вод формируется между 43° и 45°с.ш. где в летний период наблюдались только отдельные очаги холода. Большое пятно холодных вод у южного Приморья в это время года существует постоянно. При анализе данных разрезов можно отметить сходство вертикальной термохатинной структуры в этих районах и в известных зонах апвеллиига.

На данных отдельной экспедиции по мониторингу залива Петра Великого, выполненной в период с ноября 1999 по март 2000 гг. изучен возникший здесь апвеллинг и с использованием существующих численных моделей произведен расчет параметров явления. По данным расчетов ширина зоны апвеллинга составила 5.5 км, время разрушения стратификации-12 час., а вертикальная скорость-4.810 "2см/с.

Глава 5. Течения Японского моря.

В разделе 5.1. рассмотрены результаты диагностических расчетов течений.

В настоящей работе численные расчеты не ставили целью получение практически приемлемых схем движения вод. Как во всех численных экспериментах, в наших интересах были вопросы о выяснении влияния на течения внешних факторов (бароклинность, конфигурация берегов, рельеф дна, ветер, водообмен через проливы, бета-эффект). В данном случае, в связи с неоднозначностью определения интенсивности протока и стока вод через проливы, пришлось на начальном этапе заняться этим вопросом. Для расчета водоообмена через Корейский пролив и пролив Лаперуза использовались данные инструментальных измерений течений, выполненные в предшествующие годы, Разработанный метод расчета с учетом закономерностей изменения скоростей по сечению пролива позволил получить искомые

величины: для Корейского пролива интенсивность прихода вод составила для февраля-1.61 Sv| Для пролива Лаперуза в августе сток вод из моря составил-],02 Sv. Эти значения с учетом уж существующих оценок балансовых соотношений обмена водами через проливы позволяют Ç дальнейшем использовать эти данные для строгого задания краевых условий задачи численны расчетов течений.

Проведенные в работе оценки по влиянию различных факторов на интегральнуг циркуляцию в море показали, что по значимости влияния в Японском море на первом мест стоит водообмен, а на втором совместный эффект бароклинности и рельефа дна. В тоже врем^ влияние ветра оценивается в величину менее чем 10%.

Для зимнего сезона схема интеграпьной циркуляции представлена на рис 5.1 А, а. н> рис.5.1 Б. приведена схема течений на поверхности моря. На рис.5.2 А приведена вертикальна* скорость на нижней границе слоя трения, а на рис 5.2 Б горизонтачьная скорость на глубине 501

5 1 Интегральный перенос вод (А) и течения на поверхности (Б) в Японском море в фсвраче.

Резюмируя результаты использования диагностической модели для исследовашц течений, следует отметить, что она в силу допущений сделанных при постановке, не позволяет рассчитать течения в узких прибрежных зонах моря (Приморское, Цусимское, Севером Корейское). Течения же открытых областей этим методом вычисляются качественно.

Рис. 5.2. Вертикальные скорости течений в Японском море на нижней границе слоя трения в феврале(А) и горизонталь))ая скорость течений на горизонте 500 метров (Б) в феврале (масштабы см рис.5.1).

В Разделе 5.3. Рассмазриваются результаты исследований течений отдельных районов моря. Здесь последовательно характеризуются течения, рассчитанные как диагностическимиметодами так и полученные по данным измерений течений для проливов Татарского, Лаперуза и Корейского..). Показано, что только два течения в Татарском проливе являются устойчивыми при различных синоптических ситуациях. Одно из них, пограничное течение Шренка, представленное южным потоком вдоль западного берегового склона; другим устойчивым течением является Западно-Сахалинское пограничное течение. Образуясь в восточной части антициклонического вихря, этот поток следует в южном направлении вдоль берегового склона о. Сахазин. Основным элементом циркуляции вод в южной части пролива, прослеживающимся во все сезоны и отмеченным в работах большинства авторов, является вихревое образование антициклонической ориентации вокруг о. Монерон. Циркуляция вод в проливе четко регулируется соотношением уровней между Японском и Охотском морей.

На основании выполненных диагностических расчетов для весны лета и осени в проливе Лаперуза четко выделяются два района с различными режимами циркуляции: это входящий с востока трансформированный поток вод Восточно-Сахалинского течения и поступающий с запада поток вод из Японского моря в виде течения Соя. Результаты проведенных расчетов показывают, что бытующее в литературе мнение о смене знака циркуляции вод летом в заливе Анива и об осенней интенсификации течения Соя представляется не вполне обоснованным

По данным измерений течений можно утверждать, что летом имеют место сильнь течения из Японского моря и в северной части пролива Лаперуза, под мысом Крильо Следовательно, мнение о существовании течений из Охотского моря в северной части прол* является не всегда оправданным; течения в этом районе распространяются в основном Японского моря в Охотское. На большей части акватории пролива преобладают устойчив потоки на юго-восток. Выполненные измерения позволяют оценить водообмен через проли который в августе оказался равным 1.02 Бу. Анализ данных по соотношению уровней межд Охотским и Японскими морями показывает, что зимой между Охотским и Японским морями районе пролива Лаперуза в основном существует наклон уровня, обратный наклону в летни период, что препятствует проникновению вод из Японского моря в Охотское.

На основании данных долговременных измерений скорости и направления течений настоящей работе последовательно рассмотрены характеристики суммарных приливны течений, а также течения полусуточного и суточного периодов, вносящих основной вклад формирование режимных приливных течений в Корейском проливе.

Выполненные исследования прапивных движений и впервые построенные карт позволили выявить ряд особенностей в режиме приливных течений и условий распространени основных волн прилива на акватории Корейского пролива. Движение вод в бассейн Корейского пролива под влиянием совместного приливного воздействия со стороны Японског и Восточно-Китайского морей, морфологических особенностей берегов и рельефа дна им с прогрессивно-стоячий характер с преобладанием стоячей волны. Наличие последне способствует формированию на акватории пролива системы разнонаправленных приливны течений.

В разделе 5.4. рассмотрена климатическая характеристика течений по данным расчето динамическим методом. Построенное в данной работе среднемноголетнее поле плотност является исходным для расчета и построения схем течений при выборе отсчетной (нулевой поверхности равной 500 дБ. По этим данным выполнены расчеты динамических высот горизонтальных скоростей течений, которые позволили построить карты горизонтально циркуляции на различных глубинах для февраля и августа (рис.5.3). На карте поверхностны течений (рис.5.3) в феврале месяце максимальные скорости течений (до 25 см/с) приурочены южной части моря, где, как отмечено выше действуют Цусимское и Восточно-Корейско течения. Ветвь, отделяющаяся от Восточно-Корейского течения на 38°с.ш. распространяющаяся к югу образует антициклонический вихрь с центром в координат 37°с.ш. и 13Гв.д.

Вторая ветвь этого течения с более низкими скоростями (10-20 см/с) образует антишшюнический меандр и далее распространяется на восток вдоль 40°с.ш. и на 138°соединяется с Цусимским течением. Теплые воды этого меандра распространяются вплоть до 43°с.ш. и оконтуривают циклонический круговорот северной части моря. Суммарный поток субтропических течений достигает широты 43°с.ш., образуя циклонический меандр, который генетически связан с отмеченным выше крупным циклоническим круговоротом, расположенным к северу от 40°с.ш. и хорошо известным из предшествующих исследований. Динамическая структура этого вихря на фоне низких скоростей течений (4-10см/с) выражена двумя более мелкими вихревыми образованиями также циклонического типа. Необычная схема циркуляции вод отмечается в области моря, расположенной к северу от параллели 43°с.ш. Здесь, как отмечается и по данным расчетов динамических высот, в зоне прилегающей к проливу Лаперуза и к югу от него прослеживается крупное циклоническое образование геострофические скорости на западной периферии которого (139°в д.) достигают 10 см/с. Скорости такой же величины наблюдаются в потоке, распространяющемся в северном направлении севернее траверза пролива Лаперуза. В прибрежных районах северо-западного материкового побережья прибрежных течений в зимний сезон отчетливо выделить нельзя. С увеличением глубины скорости течений хотя и уменьшаются, (рис.5.3), но отмеченные для поверхности особенности динамики вод сохраняются. На схеме поверхностных течений в августе (рис. 5.3) течения южной части моря (Цусимское и Восточно-Корейское представлены гораздо ярче чем в феврале). Их интегральный поток прослеживается до северной границы расчетной сетки, расположенной на 48°с.ш. Наиболее высокие скорости потока субтропических вод приурочены к области Сангарского пролива, где потоки двух течений соединяются. Крупномасштабный циклонический круговорот северной части моря занимает большее пространство чем в феврале, а его западная граница в это время определена хорошо выраженными течениями холодного сектора (Приморским и Северо-Корейским). Вместе с тем антициклонический меандр в юго-западной части моря, связанный с ветвлением Восточно-Корейского течения более развит чем в феврале на схеме заметно повышение скорости течений на границах циклонического образования в районе 46°с.ш. у материкового побережья. Как можно судить из предоставленной схемы это образование связано с ветвью теплых вод, отделяющихся от субтропического потока на этих широтах. На глубине 50 м (рис.5.3) все отмеченные для поверхности особенности динамического поля сохраняются на фоне общего уменьшения скорости течений. На глубине 100 м (рис.5.3) наряду с общим сохранением особенностей динамики вышележащих слоев следует отметить образование из южного меандра Восточно-Корейского течения изолированного антициклонического вихря с центром в точке с

координатами 47,5°с.ш. 13) "в.д., о котором уже говорилось в связи с термохалинны»| особенностями (глава 4). На глубине 200 м (рис.5.3) картина течений более значителы! отличается от охарактеризованных выше: холодные течения северной части моря не выражен^ воды субтропического потока вод заметны в восточной части моря только до 45°с.ш. вместе! тем развито образование циклонического типа у пролива Лаперуза, ранее отмечавшееся до февраля. Антициклонический вихрь юго-западной части моря охватывает более значительна пространство. Скорости течений закономерно уменьшаются на всей акватории моря и только крайней восточной его части, у Сангарского пролива, отмечаются скорости 10 см/с.

Необычная схема циркуляции вод отмечается в области моря, расположенной к севе{| от параллели 43°с.ш. Здесь, как отмечается и по данным расчетов динамических высот, в 301! прилегающей к проливу Лаперуза и к югу от него прослеживается крупное цикдоническс! образование, геострофические скорости на западной периферии которого (139°в.д.) достигая! 10 см/с. Скорости такой же величины наблюдаются в потоке, распространяющемся в северно! направлении севернее траверза пролива Лаперуза. В районах северо-западного материковог

побережья прибрежных течений в зимний сезон отчетливо выделить нельзя. С увеличение1

глубины скорости течений хотя и уменьшаются, (рис.5.3), но отмеченные для поверхност1 особенности динамики вод сохраняются.

В поверхностном слое (до глубины порога пролива) наблюдается общепринятая схема течений, так как субтропические воды спокойно покидают Японское море через пролив. Но уже на больших глубинах работает тот же механизм что и зимой, и замкнутая циклоническая циркуляция здесь опять образуется. Как показывают проведенные расчеты динамическим методам для остальных месяцев года аналогичная ситуация в этом отношении прослеживается с ноября до апреля. Августовская ситуация характерна для периода с мая по октябрь Глава 6. Вентиляционные процессы и особенности гидрологии отдельных районов. В настоящей главе изложены результаты выполненных исследований в направлении разработки нового подхода в объяснении вентиляции глубинных слоев моря, основанном на образовании анализе вертикальной циркуляции.

В разделе 6.1. рассмотрено Формирование гидрофизических полей под влиянием течений. Низкие значения температуры воды (менее 1°С) и высокую концентрацию растворенного кислорода (69-70% насыщения) глубинных вод моря многие исследователи объясняют отсутствием водообмена с глубинными водами Тихого океана, а также процессами интенсивной вертикальной циркуляции, охватывающей всю толщу вод. При объяснении особенностей горизонтального распределения гидрофизических элементов в Японском море исследователи ограничиваюсь лишь общими ссылками на динамические процессы, сопровождающие циклонический круговорот вод, сформированный Цусимским и Приморским течениями. Подобная интерпретация не является исчерпывающей, поскольку процессы зимней конвекции и циклоническая циркуляция вод характерны и для других дальневосточных морей. Анализ экспериментальных исследований течений, сделанный в монографии , показал, что общее горизонтальное движение вод в северной части моря, расположенной между Приморьем и о-вом Хоккайдо, не является циклоническим. В исследуемом районе Японского моря наблюдается система вергенций вод, из которой наиболее четко выраженной является зона дивергенции

К северу и западу, а также к югу и востоку от зоны дивергенции воды движутся в противоположных направлениях и, встречаясь с Приморским и Цусимским течениями, формируют зоны конвергенции. Это дает основание предполагать, что в северной глубоководной части моря общее движение вод осуществляется по системе двух взаимосвязанных между собой вертикальных циркуляционных ячеек, охватывающих всю толщу вод.

Рис 6 1 Схемы вертикальной и юризонтазьной циркуляции вод Японского моря 1 - зона дивергенции, 2 - зона конвергенции

Выявленная выше "ячеистая" циркуляция вод должна находить свое отражение н[ картах распределения различных гидрофизических характеристик моря.

Так, за счет подъема глубинных вод вдоль линии дивергенции, разделяющей циркуляционные ячейки, общий фон температуры, несмотря на ее сравнительно однородно! вертикальное распределение, по данным гидрологической съемки, выполненной в декабре 197 г. НИС "Океан", понижен на 0,02-0,08°С в полосе шириной 30-40 миль. Эта закономерности особенно четко проявляется на горизонтах 250, 300, 400, 500, 800 и 1000 м, так как именно н1 этих глубинах пространственное поле температуры характеризуются сравнительно: однородностью, и поэтому даже незначительные аномальные проявления весьма заметны.

Результаты исследований на гидрологических микрополигонах, выполненных в июн1 1981 г. и в марте 1982 г. в зоне дивергенции, свидетельствуют о том, что на разреза;; перпендикулярных зоне дивергенции, вертикальное распределение характеристик напоминаем ячеистую линзообразную структуру (рис. 6 2).

Объяснение аномачьного распределения температуры, солености и плотности исследуемой глубоководной части моря циклонической циркуляцией вод, образованно" Приморским и Цусимским течением, не совсем верно. Объяснение аномального распределена' температуры, солености и плотности в исследуемой глубоководной части моря циклоническо! циркуляцией вод, образованной Приморским и Цусимским течением, не совсем верно. Зон дивергенции является как бы своеобразной жидкой границей, "препятствующей проникновению теплых вод из южной части моря в районы к северу от нее. Об этом, I

32 1

частности, свидетельствует положение основного температурного фронта Японского моря, который, как указывалось выше, располагается к югу и востоку от зоны дивергенции и повторяет ее конфигурацию.

Многие исследователи считают интенсивные вертикальные движения вод в Японском море зимней конвекцией, возникающей за счет сильного охлаждения поверхностных вод моря, способствующего их опусканию вдоль всего берегового склона и заполнению ими центральной глубоководной части моря Поэтому в центральной части бассейна за счет опускания вдоль материкового склона охлажденных в зимний период поверхностных вод должны возникать компенсационные вертикальные движения, направленные от дна к поверхности моря. В этом случае процессы зимней конвекции, распространяющиеся до дна вдоль всего побережья Приморья, по отношению к обшей циркуляции выступают как первичный фактор, способствующий возникновению интенсивных вертикальных движений.

Таким образом, общая схема циркуляции вод Японского моря должна рассматриваться в комплексе термодинамических процессов, вертикальные движения вод в котором играют весьма существенную роль. При условии ограниченной глубины развития зимней конвекции как показано в монографии именно вертикальная циркуляция в пределах выделенных ячеек является возможным механизмом вентиляции глубинных слоёв Японского моря.

Однако в последние годы была показано, что существенного обновления придонных вод глубоководных котловин не происходило, начиная с 40-х годов XX века. С этих же пор ослабилась вентиляция и глубинных (промежуточных) вод о чем говорит уменьшение

Рис 6.2. Распределение солености (1) и растворенного кислорода (2) на разрезе перпендикулярном зоне апвеллинга (3).

содержания в них кислорода. Ранее интенсивность вентиляции можно было оценить.

основном, по изменению количества растворенного кислорода (Ог). В последнее врем1 появилась возможность оценки вентиляционных процессов с помощью новых трассеро? фреонов СРС-11 и СРС-12, которая и использовалась в настоящей работе.

Фреоны СРС-11, СРС-12 поступают в океан через процессы газообмена на поверхност| океана. Используя атмосферные модели и знание промышленного производства и выпуска эти; веществ, можно рассчитать их концентрацию в атмосфере как функцию времени, начиная с ЗС х годов. Растворимость СРС в морской воде приводилась [337] и, поскольку известно, чт время равновесия между СРС газами в океане и атмосфере относительно короткое, порядка месяца, то можно оценить их равновесные концентрации в верхнем слое океана, использу) уравнения растворимости. Многолетняя оценка концентраций в зимнее время на поверхност! Японского моря, показанная на рис. 6.3, сделана с допущением, что концентрация СРС ! поверхностном слое находится в равновесии с атмосферной концентрацией, и что вода н поверхности имеет температуру и соленость, типичные для зимних условий.

Рис.6.3. Временной ход равновесных концентраций СРС-11 и СРС-12 для поверхностных вод!

Японского моря, рассчитанный по растворимости в воде [17] и по содержанию в атмосфере [18]. Температура воды принята 0,1° С, соленость - 34,1 %о. Шкала справа - отношение ,

концентраций Р11/Р12

Как показатель возраста, СРС подходят только к той части воды, которая содержит СТС| так как отдельная проба воды может содержать многие компоненты различного возраста, т следует проявлять осторожность в определении возраста по соотношению, поскольку в обще» "возраст" не является линейной функцией.

Учитывая изложенное выше, возможны две оценки возраста СРС, как детальн; обсуждалось ). Как видно из рис. 6.3, соотношение концентраций СТС-11 и СРС-12 может быт использовано с начала 40-х по 70-е годы для определения возраста пробы морской воды.

Поскольку, вообще говоря, в океане ниже поверхности моря нет ни источников, ни стоков С НС, то невозможно построить модель эволюции С КС для частицы, подобно уравнению (1). Но можно использовать наблюдения за СТС и растворенным кислородом вместе в простой боксовой модели, чтобы попытаться выделить недавнюю историю вентиляции в Японском море.

Возьмем двухслойный океан, верхний слой которого контактирует с атмосферой. Предположим, что свойства верхнего слоя таковы, что величины растворенного кислорода и СРС в нем известны в некоторые заданные моменты времени, и ход некоторых свойств (растворенный кислород в данном случае) в глубинном слое также известен. Объём жидкости, поступающей в нижний слой во время вентиляции, сопровождается поступлением такого же объёма жидкости в верхний слой. При этом свойства поднимающихся вод отличаются от свойств вентилируемого слоя. По этому простому сценарию, эволюция во времени трассера (0 ) в нижнем слое задаётся уравнением:

у (У„ф) = Ту (фу -ф) + У0К,+к ,

а! со

Концентрации СГС-11 в глубинном слое исследовалась, используя уравнение (10), для нескольких заданных величин коэффициентов вентиляции и диффузии, как показано на рис.6.4.

_ а =.01. К ~ I Пргарщаенис ясгтлясш в

. а ».01. К = !

. « и.01. К=0

Рис 6.4 Временной ход СРС-11 в глубинном слое по боксовой модели, рассчитанный по уравнению (10) с изменяемыми параметрами вентиляции а(год~') и диффузии к(см1 /сек). Символ * означает оценку СРС-П на глубине 2000м. в 1988г., экстраполированную по данным [325], а символ Д-означает типичное значение на глубине 2000м. в 1995г.

В разделе 6.3. выяснена роль залива Петра Великого в вентиляции глубинных слоев Японско моря. Следует заключить, что механизм вентиляции глубинных слоев Японского моря не тако как был предложен изначально. Попытки выявить этот механизм предпринимались различных направлениях, связанных с локальными явлениями. В перечень этих работ входит исследование, в котором приведена гипотетическая схема вертикальной циркуляци вызванной муссонными ветрами с западного побережья Японского моря.

Попытаемся построить физическую модель вертикальной циркуляции, приводящей вентиляции глубинных вод Японского моря. Рассмотрим область, включающую залив Пс Великого и прилегающую к нему часть открытой акватории.

Начиная с сентября, по февраль, здесь господствуют северные и северо-западные ветр В начале этого периода (в сентябре) в пределах толщи вод залива формируются два сл скачка: первый - сезонный термоклин на глубине 40 м; второй - на глубине 70 м, образован которого связано с адвекцией вод из прилежащих районов открытого моря.

Сильные муссонные ветры, дующие с берега и создающие наклон уровенж поверхности в сторону открытого моря, вызывают компенсационные (реверсивные) тсча противоположного ветру направления в глубинном слое прилегающей части моря. Исходя рис. 6.5, в верхнем 70 - метровом слое имеют место дрейфовые течения, а в слое 70 - 3500 компенсационные. Считая, что кромка шельфа расположена на глубине 200 м, воды открыто моря, имеющие соленость более 34%), начиная с сентября по февраль, в слое 70 м - дн поступают на акваторию шельфа залива Петра Великого. На глубинах более 200 м поток вод сторону берега под влиянием берегового склона приобретает вертикальную составляющ скорости и в результате апвеллинга распространяется на шельф, достигая поверхности моря момент разрушения сезонного термоклина конвекцией, достигающей в это время глубины 70 Здесь в это время формируется термохалинный фронт, препятствующий проникновени поднимающихся с глубины вод и приводящий к их всплытию на поверхность моря. Начиная этого момента (конец ноября - начало декабря), воды глубинных слоев поступа непосредственно к поверхности, где их температура понижается (плотность увеличивается), также происходит насыщение их кислородом. Под действием ветров северо-западно направления эти воды выносятся за пределы шельфа и в результате конвекции (т. поверхностные воды имеют отрицательную плавучесть по отношению к подстилающему ело вод) погружаются на глубины, соответствующие их плотности.

По результатам мониторинга залива Петра Великого эта физическая модель полность подтверждается и позволяет объяснить механизм вентиляции глубинных слоев Японского мор По предварительной оценке глубинная конвекция, достигающая дна, может произойти только

случае, когда температура воды на поверхности в районе котловины при солености поверхностных вод 34.1°/оо (равной солености у дна) понижается до -0.5°С, т.к. в этом случае плотность этих вод превышает °> =27.35, равной плотности придонных вод.

Рис.6.5. Схема вентиляции глубинных вод Японского моря: а) вертикальный профиль скорости течений; б) изменение со временем вертикальной циркуляции ячейки. Условные обозначения: V - скорость течения; - сгонное изменение уровня моря; ЗПВ - Залив Петра Великого.

В разделе 6.4. предчожена Модель гидрологического режима шельфовых районов морей с муссонным типом климата (на примере залива Петра Великого). Сезонная смена муссонных ветров происходит дважды в течение года: в сентябре - с юго-восточного направления на северо-западное (зимний муссон) и в марте - с северо-западного на юго-восточное (летний муссон). Это изменение находит свое следствие и в характере вертикального распределения температуры (рис. 6.6а), течений (рис. 6.66) и водных масс (рис. 6 бв). На рис. 6.6а, кривая (1) характеризует вертикальное распределение температуры - Т(г) в период максимального прогрева (август), основной особенностью этой кривой является начичие сезонного термоклина на глубине 40 м. Уже в сентябре (кривая 2) температура имеет существенно новый дополнительный элемент - скачок на глубине 70 м, механизм формирования которого связан с подъемом вод из открытых частей моря. Эволюция вертикачьных профилей температуры, связанная с перестройкой вертикальной структуры продолжается в ноябре (кривая 3) и в феврале (кривая 4), когда в результате конвекции температура принимает на всех глубинах постоянное предельно низкое значение.

Очередная сезонная смена от зимних муссонных ветров к летним происходит в период февраля по март, и, уже начиная с конца марта, вертикальные профили Т(г) имеют характеры летние черты: верхний квазиоднородный слой (ВКС), толщина которого увеличиваете начиная с минимальной в марте до максимальной в августе. Ниже ВКС в рассматриваем период расположен сезонный термоклин, характеризующийся наибольшей интенсивность (максимальный градиент) в августе (рис. 6.6а).

Следующий важный вопрос исследований по оценке влияния муссонных ветров системе вод залива Петра Великого связан с перестройкой поля течений, которая происхо следующим образом (рис. 6.66): в августе (летний период - нагон), вертикальная циркуляц представлена противоположно направленными потоками: в верхнем 40-м слое - севе западными дрейфовыми течениями, а в нижнем (40 - 200м) слое - компенсационными юг восточными; в феврале (зима - сгон) - в верхнем 70-м слое - юго-восточным дрейфовы течением, а на глубинах 70 - 200 м - реверсивным северо-западным.

И, наконец, рассмотрим муссонную перестройку водных масс для экстрематьнь месяцев года (рис. б.бв). Как следует из рисунка б.бв собственно воды залива Петра Великог которые в течение года не покидают его пределы, в феврале охватывают район с глубина менее 70 м, а в августе - менее 40 м. Перемешанные воды за пределом указанных глубин зимний и летний периоды отличаются по их термохазинным характеристикам.

Собственно воды залива Петра Великого однородны в зимний сезон из-за конвективно перемешивания, а летом их структура двухслойна Вместе с тем, следует отметить, что э воды на глубинах 0-40 м, практически, не покидают вторичных заливов (Амурского Уссурийского) в течение всего года.

Рассмотренные закономерности изменения гидрологических условий в заливе Пс Великого подтверждаются многочисленными данными измерений, выполненными на е акватории. Предложенные схемы характерны, в основном, для центральной части зали (^132° в.д.), а в западной его части помимо влияния на гидрологические характеристи муссонных ветров, сказывается материковый сток рек Раздольной и Туманной, а в восточно секторе - адвекция вод Приморского течения.

Приведенные в настоящей главе результаты с учетом публикаций отечественных зарубежных авторов приводит нас к выводу о том, что слабая вентиляция глубинных вод Японском море происходит непрерывно в течение всего года за счет вертикальной циркуляц вод, конвекции и каскадинга. Увеличение вентиляции происходит в зимние месяцы и за сч более интенсивных конвекции и каскадинга высокоплотных вод по береговому склону (вдо склоновая конвекция). Максимум вентиляции естественно приурочен к особо холодным зим

когда последние из отмеченных механизмов экстремально увеличены. В подтверждении последнего заключения можно указать на самое высокое содержание растворенного кислорода в придонных водах для холодных 30-40-ых годов 20-го столетия.

Т.'С

Рис.6.13. Вертикальные профили температур (а); течения (б) и водные массы (в) в период летнего и зимнего сезонов.

Заключение

Подводя итоги выполненным в настоящей работе исследованиям по термохалинной структуре и динамике вод Японского моря, можно выделить наиболее существенные из полученных результатов

1. Разработана методика обработки гидрологических данных, основанная на методе сравнения дисперсий, с применением для интерполяции в узлы, в которых данные отсутствуют, полиномы Лагранжа и вариационные методы.

2. Выполнена классификация водных масс и типов структуры вод глубоководных (с глубинами больше 200 м) и прибрежных районов Японского моря. Определены два основных типа структуры вод субарктическая и субтропическая. Для прибрежных вод выделены три типа структуры вод: прибрежная, шельфовая и субарктическая мелководная.

3. В рамках предложенной в данной работе модели оценен вклад каждого из факторов, определяющих динамику вод. Показано, что главенствующую роль имеет совместный эффект бароклинности и рельефа дна (СЭБИР) и водообмен через проливы. Предложенная модель позволяет рассчитать водообмен через открытые участки границы в процессе решения задачи.

lio созданному массиву поля плотности рассчитаны и построены новые климатические ка горизонтальной циркуляции.

4. Определены характеристики климатических термических и халинных фронтов Японском море, полученные с использованием созданного массива судовых данных и данн многолетних спутниковых наблюдений.

5. Получены оценки объемного переноса вод Японского моря через проливы как рамках реализации расчетов по диагностической модели с использованием условия свободно протекания, так и из анализа данных инструментальных измерений течений в проливах.

6. Выявлены причины формирования и качественные характеристики алвеллинга северо-западной части моря. Для залива Петра Великого рассчитаны значения вертикальн скорости, время разрушения термоклина в зоне алвеллинга и ее горизонтальные размеры.

7. Разработаны модели, методики и методы для исследования океанографическ процессов в том числе: методика построения среднемесячных полей гидрофизическ1 характеристик; численная схема диагностического расчета течений для морей закрытого ти методика построения фронтов по данным наблюдений, модель гидрологического рсиа шельфа для морей с муссонным типом климатом.

8. Разработана физическая модель вентиляции глубинных и придонных во включающая механизмы конвекции, в том числе и вдоль склоновой, и вертикальн} циркуляцию вод.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Стунжас П., Свиридова И., Юрасов Г.И. Основные результаты гидрологических гидрохимических работ в Японском морей прилегающих районах Тихого океана // Тр. ИО СССР "Исследование планктона Японского моря", Москва. 1980. С. 7-14.

2. Юрасов Г.И. Результаты исследований динамики вод Японского моря // Тез.докл. на 2-съезде советских океанологов, Ялта, 1982. - Севастополь, 1982. - Ч. 1. - С. 22.

3. Юрасов Г.И. Диагностический расчет трехмерного поля течений в Японском море Гидрофизические поля океана : тез. Всесоюзной конф. - Владивосток, 1985. - С. 21-24.

4. Гонгов Д.П., Юрясов Г.И. Методика построения среднемесячных полей гидрофизичес характеристик // Океанологические исследования в Тихом океане. - Владивосток : Изд-ДВНЦ АН СССР, 1985.-С. 117-125.

5. Zhabin I.A., Yurasov O.I. Frontal zones in the coastal areas of Japan and Okhotsk seas // Abs First Pacific Symp. on Marine Science, Nakhodka, Russia, 15-20 June 1986,- Nakhodka.- P.21-22.

6. Юрасов Г.И. О расчете водообмена через проливы в Японском море // Метеорология и гидрология. - 1987. - № 8. - С. 116-118.

7. Жабин И.А., Юрасов Г.И. Поверхностные термические фронты Японского и Охотского морей / Тихоокеан. океанол. ин-т ДВНЦ АН СССР. - Владивосток, 1987. - 16 с. - Деп. ВИНИТИ 11 03.1987, № 1956-В87.

8. Zhabin 1., Yurasov G. Application of the satlellite infrared data to analysis surface temperature front in the east seas of the far // Abstr. intern Workshop on costal zone:. symp., China, Beijing, 1988. -Beijing, 1988.-P. 2.

9. Yurasov G.I., Zhabin I.A. Fronts and surface circulation patterns in the sea of Japan from satellite data // Abstr. JECSS of 5-th Workshop, Korea, Kangnung, 1989. - Kangnung, 1989. - P. 86.

10. Юрасов Г.И., Ростов И.Д. Аномальные особенности меандрирования и строения Субарктического фронта // ДАН. - 1989. - Т. 308, № 2. - С. 472-476.

11. Yurasov G.I., Zhabin 1.А., Yarichin V.G., Zuenko Yu.l. Some features of water structure and dynamics in the northern Japan sea // Abstr. JECSS 5-th Workshop, Korea, Kangnung, 1989. -Kangnung, 1989. - P. 3.

12. Yurasov G., Kitani 1С. Physical oceanography of the Japan sea II Intern. Conf on the Sea of Japan, East-West Center, USA, 1989. - USA, 1989. - P. 11-20.

13. Жабин И.А., Зуенко Ю.И., Юрасов Г.И. Поверхностные холодные пятна в северной части Охотского моря по спутниковым данным // Исследование Земли из космоса. - 1990. - № 5. - С. 25-28.

14. Ponomarev V.I., Yurasov G.I. Specific features of generating high salinity bottom waters on the Far Eastern Seas continental shelf II Abst. 1-st Soviet-Chinese Symp. Oceanography, USSR, Vladivostok, 1990. - Vladivostok, 1990. - P. 58-59.

15. Ponomarev V.I., Yurasov G.I. Feature of high salinity water formation in the Arctic and Subarctic seas // Abstr. XX General Assembly 1APSO, Vienus, Austria,1991. - Vienus, 1991. - P. 23-24.

16. Zhabin 1.А., Gramm-Osipova O.L., Yurasov G.I. Upwelling off northwestern coast of Sea of Japan. // Abstr. of JECCS-6. Fukuoka, Japan, 1991. - Fukuoka, 1991. - P. 23.

17. Ponomarev V.I., Yurasov G.I., High salinity bottom water generation on the Japan Sea continental shelf// Abst. 6-th JECSS Workshop, Fukuoka, Japan, 1991. - Fukuoka, 1991. - P. 84.

18. Юрасов Г.И., Яричин В.Г. Течения Японского моря. - Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1991,- 174 с.

19. Yurasov G.I. Hydrological fronts of the northeast Pacific ocean in autumn seasonal // Oceanic and antropogenic controls of life in the Pacific ocean. - GeoJournal Library, 1992. - P. 117-128.

20. Yurasov G.l International cooperation in the area of the Japen Sea as means of its environ protection // Abstr. of The 7-th Рас. Intern. Congras, Okinawa, Japan, 1993. - Okinawa, 1993. - P. 1

21. Жабин И.А., Грамм-Осипова О.Л., Юрясов Г.И. Ветровой апвеллинг у северо-западн побережья Японского моря // Метеорология и гидрология. - 1993. - № 10. - С. 82-86.

22. Ponomarev V.I., Yurasov G.I. The Tartar (Mamiya) Strait Currents // J. Korean Soc. of Co and Ocean Engineers. - 1994. - Vol. 6, № 4. - P. 335-339.

23. Plotnikov V.V., Yurasov G.I. Seasonal and interranual variations of the ice cover in the N Pacific mariginal seas // PICES Scientific Report.- № 3.- 1995,- P. 31-39.

24. Зуенко Ю.И., Юра сов Г.И. Водные массы северо-западной части Японского мор Метеорология и гидрология. - 1995. - № 8. - С. 50-57.

25. Юрасов Г.И. Особенности структуры и динамики вод северной части Японского мо Тихоокеан. океанол. ин-т ДВНЦ АН СССР. - Владивосток, 1995. - 28 с. - Деп. ВИНИ 19.01.95, №468-В95.

26. Yurasov G.I. Dynamics and water structure of the Sea of Japan // Abstr. XXI General Ass IAPSO, Honolulu, Hawaii, 1995. - Honolulu, 1995. - P. 72.

27. Ponomarev V.I., Yurasov G.I. Multifreezing effect on brine water generation in narrow ba Abstr. XXI General Assem. IAPSO, Honolulu, Hawaii, 1995. - Honolulu, 1995. - P. 124.

28. Ponomarev V.I., Yurasov G.I. The Tatar Strait Waters and Currents // Abstr. XXI Gen. Ass IAPSO, Honolulu, Hawaii, 1995. - Honolulu, 1995. - P. 87.

29. Yurasov G.I. Tidal currents in the Korea Strait // Abstr. PICES 5-th Annual Meeting, Nanai Canada, 1996. - Nanaimo, 1996. P. 71-72.

30. Yurasov G.I., Zhabin I.A On the branch Tsushima warm current the Tatarsky Strait // Ab CREAMS workshop, Fukuoka, Japan, 1997. - Fukuoka, Japan, 1997. - P. 3

31. Vanin N.S., Yurasov G.I. Volumetric T - S Analysis of the Japan Sea water masess // Ab CREAMS workshop, Fukuoka, Japan, 1997. - Fukuoka, 1997. - P. 92.

32. Яричин В.Г., Юрасов Г.И., Рябов O A. Приливные течения в Корейском проливе Метеорология и гидрология. - 1998. -№ 8. - С. 87-94.

33. Yurasov G.I. Thermohaline structure and water dynamics of the Japan (East) sea // Abstr. Inte sympos. UNESCO/WESTPAC, Okinawa, Japan, 1998. - Japan, 1998. - P. 73

34. Yurasov G.I. Estimations of the water transport through of the straits of the Japan (East) Sea Abstr. Intem.CREAMS-99 Symp., Fukuoka, Japan, 1999. - Japan, 1999. - P. 33.

35. Yurasov G.I., Yaricin V.G. Mesoscale Features of the water dynamics of results seasonal surve in the Japan (East) Sea // Abstr. Intern. CREAMS-99 symp., Fukuoka, Japan, 1999. - Japan, 1999. -18.

36. Riser S., Warner M., Yurasov G. Circulation and mixing of water masses of Tatar strait and the northwestern boundary region of the Japan sea//J. of Oceanography. - 1999. - Vol. 55. - P. 133-156.

37. Vanin N.S., Yurasov G.I. Climatic characteristics of currents of the Japan Sea // PISES Tenth Anniversary meeting, Victoria, Canada, October 5-13 2001,- Victoria, 2001,- P. 199.

38. Vanin N.S., Moschenko A., Feldman K., Yurasov G. Simplified numerical model of the wind-driven circulation with emphasis on distribution of the Tuman river solid run-off // Ocean research. -2000. - Vol. 22, № 2. - P. 81-90.

39. Vanin N.S., Yurasov G.I., Ermolenko S.S. Climatic characteristic of currens in the Japan Sea // Abstr. PICES 10 annual. Meeting, Victoria,. Canada, 2001. - Canada, 2001. - P. 77.

40. Vanin N.S., Yurasov G.I., Ermolenko S.S. Transformation of water structure in the Peter

the Great Bay during fall-winter 1999-2000 И Proc. of CREAMS 2001, Honolulu, Hawaii, USA, 2001. -USA, 2001.-P. 12-18.

41. Vanin N.S., Yurasov G.I., Zuenko Ju. I., Nedaskovsky A.P., Ermolenko S.S. Monitoring of the updata state of Peter the Great Bay waters based on observations of November 1999 - April 2000 // Proc. of CREAMS Symp. 2001, Honolulu, Hawaii, USA, 2001. - USA, 2001. - P. 150-157.

42. Арзомасцев И., Яковлев Ю., Ростов И., Юрасов Г. Атлас промысловых беспозвоночных и водорослей Дальнего Востока России // Изд. АВАНТЕ, Владивосток, 2001. - 192 с.

43. Rostov I., Rudykh.N.I., Dmitrieva Е., Yurasov G. Oceanographic Atlas of the Bering sea Okhotsk sea, and Japan (East) sea II Proc.of 17-th Symp. on the Okhotsk sea and sea ice, Mombetsu, Japan, 2002. - Japan, 2002. - P. 419-495 (on CD-ROM).

44. Yurasov G.l. Deep water formation in the Peter the Great Gulf,Sea of Japan: mechanisms and processes // Abstr. CREAMS\P1CES symp., Seoul, Korea, 2001. - Seoul, 2001. - P. 56.

45. Ростов И.Д., Юрасов Г.И. и др. Атлас по океанографии Берингова, Охотского и Японского морей. - Владивосток: ТОЙ ДВО РАН, 2001. - 100 е., 1600 ил. (CD-ROM).

46. Супранович Т.И., Юрасов Г.И., Кантаков Г А. Непериодические течения и водообмен в проливе Лаперуза // Метеорология и гидрология. - 2001. - № 3. - С. 80-84.

47. Юрасов Г.И. Гидрологический режим шельфовых районов в условиях муссонного климата И Исследовано в России (Электронный ресурс): многопредмет. науч. журн. - 2002. - № 107. -С. 1170- 1172.

48. Юрасов Г.И. Физическая модель вентиляции вод Японского моря // Исследовано в России (Электронный ресурс): многопредмет. науч. журн. - 2002. - N° 106. - С. 1162 - 1165.

49. Юрасов Г.И. Гидрологический режим залива Петра Великого и особенности вентиляции вод Японского моря // Вестник ДВО РАН. - 2003. - 2(108). - С. 142-147.

50. Юрасов Г.И. Японское море. Физико-географические характеристики гидрометеорологические условия // Природопользование в прибрежной зоне. - Владивосто Дальнаука, 2003. С. 83-97.

51. Пищальник В.М., Архипкин B.C., Юрясов Г.И., Ермоленко С.С. Сезонные вариа циркуляции вод в прибрежных районах о. Сахалин // Метеорология и гидрология. - 2003. -5.-С. 87-95.

52. Ростов И.Д., Юрагов Г.И., Рудых НИ., Дмитриева Е.В. Электронный атлас океанографии Берингова, Охотского и Японского морей // Океанология. - 2004. - Т. 44, № 3. С. 469-474.

53. Никитин A.A., Юрасов Г.И. Синоптические вихри Японского моря по спутниковы данным //Достижения в спутниковой океанографии : тез. междунар. конф. - Владивосток, 200 -С. 102-103.

54. Никитин A.A., Юрагов Г.И. Поверхностные термические фронты в Японском море Достижения в спутниковой океанографии : тез. междунар. конф. - Владивосток, 2007. - С. 1 105.

55. Yurasov G.I., Rudykh N.l. Some features of Peter the Great Bay hydrological regime 69in fall-u mt period // PICES 16-th Annual meeting,Victoria, Canada, 2007. - Canada, 2007. - P. 19.

56. Юрагов Г.И., Ванин H.C., Рудых Н И. Особенности гидрологического режима залива П Великого в ооенне-зимний период// Известия ТИНРО. - 2007. - Т. 148. - С. 211-220.

57. Юрагов Г.И., Жабин И.А., Зуенко Ю.И. Океанография прибрежных районов север западной части Японского моря // Дальневосточные моря России. Т. 1 : Океанологичес исследования. - М.: Наука, 2007. - С. 474-506.

58. Никитин A.A., Юрасов Г.И. Поверхностные термические фронты в Японском море Известия ТИНРО.-2007.-Т. 148.-С. 170-193.

59. Никитин A.A., Юрясов Г.И. Вихри синоптического масштаба в Японском море спутниковым данным // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли космоса: сб. науч. ст. в 4 т. / ИКИ РАН. - M , 2007. - T. 1.-С. 165-179.

60. Никитин A.A., Юрасов Г.И. Синоптические вихри Японского моря по спутниковь данным // Исследование Земли из космоса. 2008. № 5. С. 42-57.

61. Юрасов Г.И., Вилянская Е.А. Характерные особенности и количественные харакгеристи осенне-зимнего апвеллинга в заливе Петра Великого // Современное состояние и тенден изменения природной среды залива Петра Великого Японского моря. - М.: ГЕОС, 2008. - С. 7 82.

62. Vurasov G.l. Climatic characteristics of water masses, fronts, and currents in the Japan/Hast Sea // Abstr. PICES of 17-th Annual Meeting, China, Dalian, October 24 - November 2, 2008. - Dalian, 2008.-P. 219.

63. Юрасов Г.И., Ванин H.C., Никитин A.A. Характеристики фронтов в Японском море по судовым и спутниковым данным // Метеорология и гидрология. - 2009. - № 4. - С. 93-105.

64. Юрасов Г.И. Термохалинные характеристики, фронты, водные массы, и структура вод глубоководных районов Японского моря. // Известия ТИНГО.- 2009. -Т. 156.-е. 265-281.

65. Юрасов Г.И., Вилянская Е.А. Характеристики апвеллинга в заливе Петра Великого в осенне-зимний сезон 1999-2000 гг. // Метеорология и гидрология.- 2010. - №10. С. 54-63.

66. Юрасов Г.И., Ванин Н.С., Рудых Н.И. Климатические характеристики течений по данным расчетов динамическим методом // Известия ТИНРО, 2011, Т. 164. С. 350-357.

67. Юрасов Г.И., Никитин A.A., Ванин Н.С., Рудых Н И. Геострофическая циркуляция и вихри на поверхности Японского моря // Известия ТИНРО, 2011, Т. 165. С. 265-271.

68. Юрасов Г.И., Райзер С.К., Ишенко М.А. Оценки интенсивности вентиляции глубинных слоев Японского моря // Известия ТИНГО, 2011, Т. 166. С. 166-179.

69. Олейников И.С., Юрасов Г.И., Ишенко М.А. Опыт применения системы численного моделирования ROMS для исследования гидродинамических процессов в заливе Петра Великого // Известия ТИНРО, 2011, Т. 166. С. 275-282.

Юрасов Геннадий Иванович

ТЕРМОХАЛИННАЯ СТРУКТУРА И ДИНАМИКА ВОД ЯПОНСКОГО МОРЯ

Специальность 25.00 28 - океанология Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук Подписано к печати 24.10.2011 г. Формат 60X84/16.

Печать офсетная. Уч.-изд. л.1,0. Тираж 100 экз. Заказ 79

Отпечатано в ТОЙ ДВО РАН 690041, г. Владивосток, ул. Балтийская, 43

Информация о работе

Юрасов, Геннадий Иванович
доктора географических наук
Владивосток, 2011
ВАК 25.00.28

Автореферат

Похожие работы

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему Термохалинная структура и динамика вод Японского моря ВАК РФ 25.00.28, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Термохалинная структура и динамика вод Японского моря"

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Термохалинная структура и динамика вод Японского моря
ВАК РФ 25.00.28, Океанология