ВВЕДЕНИЕ 3
Глава 1. Обзор литературных источников 5
1.1. Физико-географическое положение и климат Северной Атлантики 5
1.2. Поверхностные течения и водные массы 9
1.3. Фронтальные зоны, как предмет исследования 12
Глава 2. Исходные данные и методы обработки 19
Глава 3. Сезонная динамика фронтальных зон морей Лабрадор и Ирмингера 27
Глава 4. Межгодовая динамика фронтальных зон морей Лабрадор и Ирмингера 32
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 35
СПИСОК ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 37
ПРИЛОЖЕНИЕ 39
Фронтальные зоны является частью динамики океана, поэтому их изучение является важным аспектом океанологии, так как они могут служить индикатором изменения глобального климата, а также сами влиять на колебания погоды. Важной особенностью большинства фронтальных зон является их высокая биопродуктивность, обычно определяющая район рыбного промысла региона.
Район морей Лабрадор и Ирмингера является одной из немногих областей Мирового океана, где происходит непосредственное взаимодействие между поверхностными и глубинными водами в результате глубокой конвекции. В связи с важностью этой области субарктической Северной Атлантикой ее исследованию посвящено множество работ. Одной из особенностей данного региона является интенсивный обмен и взаимодействие между теплыми и солеными водами Атлантического и холодными и разбранёнными водами Северного Ледовитого океана. Немаловажным является попеременное доминирующее влияние встречных потоков теплых атлантических и холодных арктических воздушных масс над регионом, которые определяют режим осадков, а также интенсивность обмена теплом между океаном и атмосферой. Процессы взаимодействия между океаном и атмосферой приводят к уменьшению температуры вод и последующему их опусканию в глубокие слои, что приводит к интенсивному обновлению глубинных вод. Благодаря этому Северная Атлантика является одним из основных компонентов глобальной термохалинной циркуляции, связывающей все океаны.
Целью выпускной квалификационной работы (ВКР) является изучение сезонной и межгодовой динамики фронтальных зон Северной Атлантики. Рассматриваемые динамические фронтальные зоны связаны с аномалиями уровня поверхности морей, следовательно, их изменчивость будет зависеть от гидрологического режима данной акватории, который определяется географическим положением, водообменом с соседними акваториями, атмосферной циркуляцией и присутствием материкового стока. Для обнаружения положения фронтальных зон впервые будет применяться метод выделения границ из цифровой обработки изображений, поэтому актуальность данной работы заключается в нахождении достаточно эффективного способа обнаружения фронтальных зон в океане по данным спутниковых наблюдений.
Для достижения поставленной цели, были определены следующие задачи:
1. Описать расположение основных фронтальных зон региона по данным предыдущих исследований;
2. Выделить фронтальные зоны заданной интенсивности и проследить сезонную и межгодовую изменчивость положения и суммарной протяженности фронтов по данным спутниковой альтиметрии;
3. Оценить связь суммарной протяженности фронтов с индексами региональной климатической циркуляции NAO и AO.
В данной выпускной квалификационной работе исследовалась динамика фронтальных зон морей Лабрадор и Ирмингера Северной Атлантики на основе применения к картам пространственного распределения об уровне моря метода выделения границ Канни.
В первой главе работы была изучена структура и циркуляция поверхностных вод, а также физический механизм образования фронтальных зон по данным предыдущих исследований. Данные сведения позволили выяснить положение основных фронтальных зон, некоторые причины их изменения, а также выделить основные методики выделения фронтальных зон.
Во второй главе рассматривались данные и методы их обработки в рамках нашего исследования. Используемый массив данных представляет собой значения уровня морской поверхности AVISO в Северной Атлантике за 1993-2016 гг. С использованием программного обеспечения MATLAB, исходные данные были осреднены по сезонам. Для выделения фронтальных зон использовался дифференциальный оператор Канни . На основе индивидуальных карт распределения фронтов была выявлена вероятность нахождения фронта в каждой точке области исследования. Для оценки межгодовой изменчивости общей длины фронтов, как показателя их средней интенсивности, , пиксели, в которых были обнаружены фронты, суммировались по сезонам за каждый год наблюдений или по годам.
Анализ особенностей сезонной изменчивости фронтов за 1993-2016 гг. показал:
1. Стабильность фронтальных зон в областях постоянных течений: Восточно-Гренландского, Западно-Гренландского и Лабрадорского.
2. Наличие районов существенной сезонной изменчивости фронтов: фронт Северо-Атлантического течения и течения Ирмингера имеет максимальную связанность (общую длину) в зимний период; фронт течения Ирмингера в южной части Гренландии имеет максимальную длину в осенне-зимний сезон; фронт в районе стока Гудзонова залива сдвигается в сторону открытой части моря в весенне-летний сезон.
При анализе межгодовой изменчивости фронтов за 1993-2016 гг., было выяснено, что в зимний сезон прослеживается небольшая корреляционная связь между суммарной длиной фронтов и индексами атмосферной циркуляции NAO и AO, тогда как корреляция между ними в другие сезоны отсутствует.
Метод, используемый в данной работе, открывает дополнительные возможности оценки положения и временной изменчивости фронтов в условиях высокой облачности, что достигается за счет использования данных спутниковой альтиметрии, а не для датчиков ИК диапазона. В будущем также будет интересно оценить пространственные и временные отношения между динамическими и термическими фронтами, что позволит выявить условия их связанности.
