Помощь студентам в учебе
Исследование изменений ледово-океанографического режима фьордов острова Западный Шпицберген в условиях современных изменений климата
|
Список сокращений 3
Введение 4
Глава 1. Современные изменения климата в Арктике 7
Глава 2. Физико-географическое описание района 19
Глава 3. Используемые данные и методы обработки 24
3.1. Используемые данные 24
3.2. Методы обработки 27
Глава 4. Анализ временной изменчивости приземной температуры воздуха, температуры трансформированных атлантических вод и ледовых условий в районе архипелага Шпицберген 29
4.1 Приземная температура воздуха 29
4.2 Ледовые условия 36
4.3 Температура трансформированных атлантических вод 45
Глава 5. Сравнительный анализ временной изменчивости параметров океана, атмосферы и морского льда. Взаимосвязи в климатической системе архипелага Шпицберген 50
Глава 6. Анализ континентальности и аномальности климата в районе острова Западный Шпицберген по данным наблюдений за приземной температурой воздуха во второй половине XX века 55
Заключение 60
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 62
Введение 4
Глава 1. Современные изменения климата в Арктике 7
Глава 2. Физико-географическое описание района 19
Глава 3. Используемые данные и методы обработки 24
3.1. Используемые данные 24
3.2. Методы обработки 27
Глава 4. Анализ временной изменчивости приземной температуры воздуха, температуры трансформированных атлантических вод и ледовых условий в районе архипелага Шпицберген 29
4.1 Приземная температура воздуха 29
4.2 Ледовые условия 36
4.3 Температура трансформированных атлантических вод 45
Глава 5. Сравнительный анализ временной изменчивости параметров океана, атмосферы и морского льда. Взаимосвязи в климатической системе архипелага Шпицберген 50
Глава 6. Анализ континентальности и аномальности климата в районе острова Западный Шпицберген по данным наблюдений за приземной температурой воздуха во второй половине XX века 55
Заключение 60
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 62
В последние десятилетия климат нашей планеты претерпевает серьёзные изменения. Наиболее заметные климатические изменения наблюдаются в Арктическом регионе. Например, рекордное уменьшение площади ледяного покрова, повышение температуры промежуточных атлантических вод (АВ), повышение приземной температуры воздуха (ПТВ). Все это указывают на существенное потепление, наблюдаемое в Арктике в последние два десятилетия XX и первую декаду XXI веков. Подобные процессы уже были зафиксированы исследователями в 1920 - 1940 гг. и вызвали большой научный интерес, который выразился в формировании гипотез о причинах наблюдаемого явления. В связи с этим встает вопрос об изучении приатлантического сектора Арктики, а именно акватории пролива Фрама, района со сложным взаимодействием теплых атлантических и холодных арктических водных и воздушных масс.
В районе архипелага Шпицберген (через пролив Фрама) происходит поступление атлантических вод в Арктический бассейн Северного Ледовитого океана, а также интенсивное взаимодействие теплых атлантических вод и холодных поверхностных арктических вод. Одной из ярких особенностей Шпицбергена, по сравнению с другими арктическими архипелагами, является наличие фьордов, в которых наблюдается сложное взаимодействие элементов атмосферы, гидросферы и криосферы.
Актуальность данной работы заключается в том, что изучение и мониторинг ледово-океанографического режима, являющегося значимым индикатором климатических изменений, позволяет наиболее объективно оценить изменения, наблюдаемые в климатической системе архипелага Шпицберген.
Цель работы - изучение ледово-океанографического режима фьордов архипелага Шпицберген и сравнение двух периодов потепления на примере данного района. Для реализации указанной цели был сформулирован ряд задач:
1) Обзор отечественной и зарубежной научной литературы, посвященной описанию первого и второго потепления Арктики (причины возникновения, сходство и различие обоих процессов, характерные особенности каждого из потеплений) и многолетней изменчивости атлантических вод в указанные периоды потеплений;
2) Изучение структуры и вычислительных возможностей БД «Северных морей», созданной в отделе взаимодействия океана и атмосферы ААНИИ;
3) Подбор дополнительных данных о температуре атлантических вод, отражающих долгопериодную изменчивость океанологических характеристик в ХХ и начале XXI веков;
4) Формирование специализированного электронного архива данных по температуре атлантических вод (средние оценки для июля-сентября) в фьордах острова Западный Шпицбергена (Конгс-фьорд, Ис-фьорд, Бельсунн, Хорнсунн);
5) Проведение анализа многолетней изменчивости ледовых, атмосферных и океанографических условий в районе архипелага Шпицберген за весь доступный период инструментальных и дистанционных наблюдений;
6) Сравнительный анализ долгопериодной изменчивости нормированных аномалий температуры воды в слое ТАВ, ПТВ, ледовитости в районе архипелага Шпицберген;
7) Предварительный анализ аномальности климата в районе архипелага Шпицберген по данным ПТВ за весь доступный период инструментальных наблюдений.
В ходе выполнения работы были использованы данные из следующих источников: архив Всероссийского научно-исследовательского гидрометеорологического института (ВНИИГМИ МЦД, г. Обнинск), архив данных Норвежского Полярного института, база данных «Северных морей», созданная в отделе взаимодействия океана и атмосферы ГНЦ ААНИИ и данные института Океанологии Польской Академии Наук. Для анализа временной изменчивости ПТВ были использованы данные Норвежского Метеорологического института. Для изучения ледовых условий в районе архипелага Шпицберген были использованы данные «Глобального банка цифровых данных по морскому льду» (ГБЦДМЛ), созданного в лаборатории режимных пособий ГНЦ ААНИИ.
Личный вклад автора заключается в следующем:
1) Сбор и критический анализ архивных океанографических данных для фьордов острова Западный Шпицберген;
2) Формирование специализированного электронного архива данных по температуре АВ (средние оценки для июля-сентября) для фьордов острова Западный Шпицбергена (Конгс-фьорд, Ис-фьорд, Бельсунн, Хорнсунн);
3) Получение количественных оценок проявлений первого и современного потеплений на примере характеристик АВ в заливах острова. Западный Шпицберген;
4) Получение количественных оценок скорости изменения ПТВ в терминах линейного тренда в период первого и современного потеплений в районе острова Западный Шпицберген;
5) Анализ временной изменчивости ледовых условий в районе архипелага Шпицберген за период с 1979 по 2015 гг.;
6) Получение среднегодовых и сезонных количественных оценок скорости изменения площади ледяного покрова в терминах линейного тренда для ряда районов вокруг архипелага Шпицберген;
7) Проведение первичного сравнительного анализа долгопериодной изменчивости температуры АВ в фьордах архипелага Шпицберген, ПТВ и ледовитости, омывающих архипелаг акваторий.
8) Формулирование предварительных выводов и заключений по теме работы.
Ряд результатов работы был апробирован и представлен на различных научных конференциях: «Большой географический фестиваль» в 2015, 2016 гг. (СПб, ИНЗ СПбГУ), «География: развитие науки и общества» в 2015, 2016 гг. (СПб, РГПУ им. Герцена), «Arctic student forum» в рамках международной конференции Arctic Frontiers - 2016 (Норвегия, г. Тромсе). Тезисы указанных докладов опубликованы. По теме выпускной квалификационной работы также опубликованы 2 статьи в научных журналах: «Проблемы Арктики и Антарктики» (РИНЦ), «Czech Polar Reports» (Scopus).
Выпускная квалификационная работа состоит из списка используемых сокращений, введения, 6 глав, заключения и списка использованной литературы.
В районе архипелага Шпицберген (через пролив Фрама) происходит поступление атлантических вод в Арктический бассейн Северного Ледовитого океана, а также интенсивное взаимодействие теплых атлантических вод и холодных поверхностных арктических вод. Одной из ярких особенностей Шпицбергена, по сравнению с другими арктическими архипелагами, является наличие фьордов, в которых наблюдается сложное взаимодействие элементов атмосферы, гидросферы и криосферы.
Актуальность данной работы заключается в том, что изучение и мониторинг ледово-океанографического режима, являющегося значимым индикатором климатических изменений, позволяет наиболее объективно оценить изменения, наблюдаемые в климатической системе архипелага Шпицберген.
Цель работы - изучение ледово-океанографического режима фьордов архипелага Шпицберген и сравнение двух периодов потепления на примере данного района. Для реализации указанной цели был сформулирован ряд задач:
1) Обзор отечественной и зарубежной научной литературы, посвященной описанию первого и второго потепления Арктики (причины возникновения, сходство и различие обоих процессов, характерные особенности каждого из потеплений) и многолетней изменчивости атлантических вод в указанные периоды потеплений;
2) Изучение структуры и вычислительных возможностей БД «Северных морей», созданной в отделе взаимодействия океана и атмосферы ААНИИ;
3) Подбор дополнительных данных о температуре атлантических вод, отражающих долгопериодную изменчивость океанологических характеристик в ХХ и начале XXI веков;
4) Формирование специализированного электронного архива данных по температуре атлантических вод (средние оценки для июля-сентября) в фьордах острова Западный Шпицбергена (Конгс-фьорд, Ис-фьорд, Бельсунн, Хорнсунн);
5) Проведение анализа многолетней изменчивости ледовых, атмосферных и океанографических условий в районе архипелага Шпицберген за весь доступный период инструментальных и дистанционных наблюдений;
6) Сравнительный анализ долгопериодной изменчивости нормированных аномалий температуры воды в слое ТАВ, ПТВ, ледовитости в районе архипелага Шпицберген;
7) Предварительный анализ аномальности климата в районе архипелага Шпицберген по данным ПТВ за весь доступный период инструментальных наблюдений.
В ходе выполнения работы были использованы данные из следующих источников: архив Всероссийского научно-исследовательского гидрометеорологического института (ВНИИГМИ МЦД, г. Обнинск), архив данных Норвежского Полярного института, база данных «Северных морей», созданная в отделе взаимодействия океана и атмосферы ГНЦ ААНИИ и данные института Океанологии Польской Академии Наук. Для анализа временной изменчивости ПТВ были использованы данные Норвежского Метеорологического института. Для изучения ледовых условий в районе архипелага Шпицберген были использованы данные «Глобального банка цифровых данных по морскому льду» (ГБЦДМЛ), созданного в лаборатории режимных пособий ГНЦ ААНИИ.
Личный вклад автора заключается в следующем:
1) Сбор и критический анализ архивных океанографических данных для фьордов острова Западный Шпицберген;
2) Формирование специализированного электронного архива данных по температуре АВ (средние оценки для июля-сентября) для фьордов острова Западный Шпицбергена (Конгс-фьорд, Ис-фьорд, Бельсунн, Хорнсунн);
3) Получение количественных оценок проявлений первого и современного потеплений на примере характеристик АВ в заливах острова. Западный Шпицберген;
4) Получение количественных оценок скорости изменения ПТВ в терминах линейного тренда в период первого и современного потеплений в районе острова Западный Шпицберген;
5) Анализ временной изменчивости ледовых условий в районе архипелага Шпицберген за период с 1979 по 2015 гг.;
6) Получение среднегодовых и сезонных количественных оценок скорости изменения площади ледяного покрова в терминах линейного тренда для ряда районов вокруг архипелага Шпицберген;
7) Проведение первичного сравнительного анализа долгопериодной изменчивости температуры АВ в фьордах архипелага Шпицберген, ПТВ и ледовитости, омывающих архипелаг акваторий.
8) Формулирование предварительных выводов и заключений по теме работы.
Ряд результатов работы был апробирован и представлен на различных научных конференциях: «Большой географический фестиваль» в 2015, 2016 гг. (СПб, ИНЗ СПбГУ), «География: развитие науки и общества» в 2015, 2016 гг. (СПб, РГПУ им. Герцена), «Arctic student forum» в рамках международной конференции Arctic Frontiers - 2016 (Норвегия, г. Тромсе). Тезисы указанных докладов опубликованы. По теме выпускной квалификационной работы также опубликованы 2 статьи в научных журналах: «Проблемы Арктики и Антарктики» (РИНЦ), «Czech Polar Reports» (Scopus).
Выпускная квалификационная работа состоит из списка используемых сокращений, введения, 6 глав, заключения и списка использованной литературы.
Выполненная работа посвящена анализу долгопериодной изменчивости температуры ТАВ в фьордах острова Западный Шпицберген, анализу многолетней изменчивости ПТВ в районе арх. Шпицберген, анализу временной изменчивости ледовых условий в акваториях омывающих архипелаг, а также включает в себя сравнительный анализа временной изменчивости указанных гидрометеорологических величин.
В ходе выполнения магистерской диссертационной работы были получены следующие результаты:
1) В изучаемых фьордах Западного Шпицбергена (Ис-фьорд, Конгс-фьорд, Хорнсунн, Бельсунн) наблюдается увеличение среднегодовой температуры воды в слое ТАВ для анализируемого периода. В терминах линейного тренда увеличение температуры воды составляет 0.15 градуса за десятилетие.
2) Для многолетней изменчивости температуры ТАВ характерно наличие двух пиков потепления, первый из которых приходится на 20 - 30-е года 20 века, а второй наблюдался в 1980 - 2010 гг. На основе, полученных в ходе работы количественных оценок среднегодовой температуры ТАВ, можно сделать вывод, что современное потепление (1980 - 2010 гг.) в слое ТАВ во фьордах острова Западный Шпицберген является более мощным по сравнению с первым потеплением 1920 - 1940 гг.
3) Выявлено повышение ПТВ на 2,9 градуса по оценкам коэффициента линейной регрессии за весь период инструментальных наблюдении. Для всего периода наблюдений наиболее значительное увеличение температуры воздуха наблюдается в феврале, марте, апреле и ноябре. В эти месяцы увеличение ПТВ составило 4 - 5 градусов за столетие.
4) Рост ПТВ в период первого потепления составил 0,17 градус/год, в период современного потепления - 0,11 градус/год. Анализ скорости изменения ПТВ для отдельных месяцев года показал, что наиболее интенсивный рост ПТВ приходится на февраль в период первого потепления - 0,45 градуса за год. Данная величина в 2,5 раза больше, чем представленная выше для среднегодовых значений для данного периода. Только в мае и августе для периода современного потепления характерны более высокие значения скорости изменения ПТВ, чем для периода первого потепления;
5) На основе проанализированных данных, сделан вывод, что в водах, омывающих архипелаг Шпицберген, в течение последних 35 лет наблюдается устойчивая тенденция к смягчению ледовых условий, как в среднем за год, так и для отдельных сезонов. Сокращение площади ледяного покрова в терминах линейного тренда по среднегодовым значениям составляет 2,6 тыс. км2 в год.
6) Ярко выражено наличие двух периодов в климатической изменчивости ледовых условий в конце XX начале XXI веков для района архипелага Шпицберген. Временной интервал с 1979 по 1998 гг. характеризуется преобладанием положительных аномалий ледовитости, а с 1999 г. по настоящее время наблюдаются крупные отрицательные аномалии;
7) Получены количественные показатели нормированных аномалий температуры воды в слое ТАВ, температуры воздуха в районе арх. Шпицберген и площади ледяного покрова для акваторий омывающих архипелаг;
8) Сравнительный анализ временного хода нормированных аномалий температуры воды в слое ТАВ и ПТВ в районе арх. Шпицберген показал наличие практически синхронной изменчивости указанных характеристик. По нашему мнению причиной данного явления может считаться общий внешний источник;
9) Анализ аномальности климата в районе архипелага Шпицберген по данным ПТВ с использованием индексов CAI и Кт позволил выделить временные интервалы, которые характеризуются наибольшими отклонениями от климатической нормы (1947 - 2014 гг.). Максимальная аномальность климата в районе архипелага Шпицберген соответствует двум временным интервалов 1960 - 1970 гг., 2005 - 2014 гг. Для первого временного интервала (1960 - 1970 гг.) наблюдается аномальность со знаком «-» с максимумом в 1968 г., второй период (2005 - 2014 гг.) определяется положительными значениями аномальности климата в районе острова Западный Шпицберген, максимальное значение индексов CAI и Кт для данного периода наблюдалось в 2012 г.
В ходе выполнения магистерской диссертационной работы были получены следующие результаты:
1) В изучаемых фьордах Западного Шпицбергена (Ис-фьорд, Конгс-фьорд, Хорнсунн, Бельсунн) наблюдается увеличение среднегодовой температуры воды в слое ТАВ для анализируемого периода. В терминах линейного тренда увеличение температуры воды составляет 0.15 градуса за десятилетие.
2) Для многолетней изменчивости температуры ТАВ характерно наличие двух пиков потепления, первый из которых приходится на 20 - 30-е года 20 века, а второй наблюдался в 1980 - 2010 гг. На основе, полученных в ходе работы количественных оценок среднегодовой температуры ТАВ, можно сделать вывод, что современное потепление (1980 - 2010 гг.) в слое ТАВ во фьордах острова Западный Шпицберген является более мощным по сравнению с первым потеплением 1920 - 1940 гг.
3) Выявлено повышение ПТВ на 2,9 градуса по оценкам коэффициента линейной регрессии за весь период инструментальных наблюдении. Для всего периода наблюдений наиболее значительное увеличение температуры воздуха наблюдается в феврале, марте, апреле и ноябре. В эти месяцы увеличение ПТВ составило 4 - 5 градусов за столетие.
4) Рост ПТВ в период первого потепления составил 0,17 градус/год, в период современного потепления - 0,11 градус/год. Анализ скорости изменения ПТВ для отдельных месяцев года показал, что наиболее интенсивный рост ПТВ приходится на февраль в период первого потепления - 0,45 градуса за год. Данная величина в 2,5 раза больше, чем представленная выше для среднегодовых значений для данного периода. Только в мае и августе для периода современного потепления характерны более высокие значения скорости изменения ПТВ, чем для периода первого потепления;
5) На основе проанализированных данных, сделан вывод, что в водах, омывающих архипелаг Шпицберген, в течение последних 35 лет наблюдается устойчивая тенденция к смягчению ледовых условий, как в среднем за год, так и для отдельных сезонов. Сокращение площади ледяного покрова в терминах линейного тренда по среднегодовым значениям составляет 2,6 тыс. км2 в год.
6) Ярко выражено наличие двух периодов в климатической изменчивости ледовых условий в конце XX начале XXI веков для района архипелага Шпицберген. Временной интервал с 1979 по 1998 гг. характеризуется преобладанием положительных аномалий ледовитости, а с 1999 г. по настоящее время наблюдаются крупные отрицательные аномалии;
7) Получены количественные показатели нормированных аномалий температуры воды в слое ТАВ, температуры воздуха в районе арх. Шпицберген и площади ледяного покрова для акваторий омывающих архипелаг;
8) Сравнительный анализ временного хода нормированных аномалий температуры воды в слое ТАВ и ПТВ в районе арх. Шпицберген показал наличие практически синхронной изменчивости указанных характеристик. По нашему мнению причиной данного явления может считаться общий внешний источник;
9) Анализ аномальности климата в районе архипелага Шпицберген по данным ПТВ с использованием индексов CAI и Кт позволил выделить временные интервалы, которые характеризуются наибольшими отклонениями от климатической нормы (1947 - 2014 гг.). Максимальная аномальность климата в районе архипелага Шпицберген соответствует двум временным интервалов 1960 - 1970 гг., 2005 - 2014 гг. Для первого временного интервала (1960 - 1970 гг.) наблюдается аномальность со знаком «-» с максимумом в 1968 г., второй период (2005 - 2014 гг.) определяется положительными значениями аномальности климата в районе острова Западный Шпицберген, максимальное значение индексов CAI и Кт для данного периода наблюдалось в 2012 г.
Подобные работы
- Исследование изменений ледово-океанографического режима фьордов острова Западный Шпицберген в условиях современных изменений климата
Магистерская диссертация, геология и минералогия. Язык работы: Русский. Цена: 4990 р. Год сдачи: 2016