Введение
Глава 1. Гидрометеорологические условия в Южно-Курильском районе ......................5
1.1. Климат
1.2. Гидрология.
Глава 2. Общие закономерности пространственно-временного распределения сайры
в северо-западной части Тихого океана.
2.1. Условия обитания и биологическая характеристика тихоокеанской сайры ..................10
2.2. Особенности формирования скоплений сайры и их миграции
Глава 3. Субмезомасштабная динамика вод
Глава 4. Материалы и методы анализа
4.1. Модель FESOM 1.4.
4.2. Продукты сервиса Copernicus Marine Environment Monitoring Service (CMEMS).........21
4.3. Промысловые планшеты
Глава 5. Феноменологический анализ промысловых планшетов вылова сайры и
сопоставление их со спутниковой информацией и с данными модели FESOM 1.4 .....27
5.1. Спутниковые данные
5.2. Гидродинамическое моделирование FESOM 1.4
Глава 6. Влияние процесса вихревого апвеллинга на распределение скоплений
тихоокеанской сайры.
Заключение
Список использованной литературы
Энергия турбулентного перемешивания вод, которая возникает в результате действия процессов мезомасштабного (синоптического) спектра, оказывает значительное влияние на распределение океанологических характеристик в Мировом океане. Такого рода флуктуации в северо-западном районе Тихого океана определяются фронтальными зонами и вихрями, которые можно зафиксировать по градиентам значений на спутниковых снимках. В данной работе будет рассматриваться влияние мезомасштабной динамики вод на пространственно-временное распределение такого гидробионта, как тихоокеанская сайра (Cololabis saira), которая является стайной пелагической рыбой.
Изучение приуроченности сайры к океанологическим структурам, определяемым по спутниковым данным, остается актуальной задачей в настоящее время, так как на данный момент не существует конкретной методологии, позволяющей оперативно определять скопления рыбы, используя при этом не эмпирические методы, а спутниковые и модельные данные, которые сейчас превосходят эмпирику по количеству и качеству измерений. Спутниковые измерения позволяют получить непрерывные ряды измерений с высокой точностью для всего Мирового океана, а модельные расчеты позволяют рассматривать не только мезомасштабные явления, но и субмезомасштабные, которые представляют огромный интерес для данной работы. Характеристики поверхностных течений, положение фронтальных зон и мезомасштабных и субмезомасштабных вихрей, полученные по спутниковым данным и гидродинамическим моделям, соответствуют результатам in situ. Таким образом, с применением спутниковых и модельных данных существует возможность решения практических задач, в том числе научного обеспечения рационального и эффективного использования биологических ресурсов Мирового океана.
На величину промыслового вылова сайры влияют многие гидрометеорологические, биологические и технологические факторы. Изучение причин, влияющих на вылов, является актуальной задачей для составления прогнозов состояния рыбных запасов. Данные прогнозы помогут стабилизировать вылов и улучшить экономические показатели страны.
Новизна работы заключается в изучении субмезомасштабной динамики вод и ее влиянии на тихоокеанскую сайру. Новой является не применявшаяся ранее методика исследования не только самих гидрометеорологических характеристик, но их аномалий.
Такой подход ранее не применялся к промысловым задачам. Полученные результаты являются новыми и уточняют сложившиеся ранее научные представления в данной области. В нашей работе также выдвигается и проверяется гипотеза о влиянии вихревого апвеллинга в циклонических субмезомасштабных образованиях на распределение
промысловых скоплений сайры в Южно-Курильском районе.
Целью работы является исследование характеристик вод в Южно-Курильском районе по данным спутниковых измерений и гидродинамического моделирования с помощью реанализа FESOM, а также изучение влияния вихревого апвеллинга на распределение промысловых скоплений тихоокеанской сайры.
Поставленная цель достигается путем решения следующих задач:
1. Описание геоморфологических, гидрологических и климатических особенностей Южно-Курильского района.
2. Определение общих закономерностей пространственного распределения сайры, условий формирования и миграций ее скоплений.
3. Описание субмезомасштабной динамики океана.
4. Подготовка данных спутниковой информации в Южно-Курильском районе (уровень океана, температура и соленость поверхности океана) и картирование характеристик.
5. Подготовка данных реанализа FESOM 1.4 для Южно-Курильского района и картирование характеристик на отдельных горизонтах.
6. Сравнение пространственных распределений океанологических полей по спутниковым и модельным данным.
7. Определение диапазонов изменчивости параметров океанологических полей и их аномалий, характерных для скоплений косяков сайры в период путины в ЮКР, по спутниковым и модельным данным реанализа FESOM 1.4.
8. Проверка гипотезы влияния вихревого апвеллинга на распределение скоплений сайры на примере сентября 2001 г.
В исследовании применялись методы вычисления аномалий океанологических параметров, основанные на использовании среды разработки алгоритмов MATLAB, а также задействован многофункциональный графический редактор Adobe Photoshop CC 2018 для сопоставления данных по промыслу тихоокеанской сайры и спутниковых измерений.
В нашей работе мы исследовали приуроченность тихоокеанской сайры к океанологическим структурам в поле температуры, солености, их аномалий, а также в поле динамической топографии и вертикальной составляющей скорости, которые были получены по спутниковой информации и данным гидродинамического моделирования. Наиболее важные результаты выпускной квалификационной работы заключаются в нахождение
диапазонов распределения параметров, которые представляли собой наиболее благоприятные
условия для формирования скоплений сайры в исследуемый период (таблица 1). В ходе работы было выявлено, что наиболее плотные скопления сайры формируются в зонах циклонических образований. Чаще всего они формируются не в центральной части вихрей, а на их периферии, в области высоких градиентов параметров и термических фронтов.
При определенных гидродинамических условиях промысловые скопления криля могут быть приурочены к центральной части вихрей, что, согласно классификации Chang et al. (2017), соответствует стадии А вихреобразования, когда вихрь только начинает зарождаться и в его центре существует вертикальный поток массы, направленный к поверхностному слою океана.
Следует подчеркнуть, что для анализа пространственного распределения сайровых скоплений и приуроченности сайровых косяков к определенным термодинамическим условиям аномалии океанологических полей, рассчитанные по указанной выше методике, используются впервые, а полученные результаты являются новыми.
Таким образом, цель исследования достигнута, и все поставленные задачи решены. Новые представления о закономерностях распределения промысловых скоплений сайры в Южно-Курильском районе могут стать научной основой для обеспечения прогностическими данными промыслового флота и способствовать улучшению показателей промысловых изъятий.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
