Тип работы:
 Предмет:
 Язык работы:


ЛЕДОВЫЙ РЕЖИМ ФЬОРДОВ ОСТРОВА ЗАПАДНЫЙ ШПИЦБЕРГЕН

Работа №134537

Тип работы

Бакалаврская работа

Предмет

гидрология

Объем работы64
Год сдачи2018
Стоимость4350 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
32
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Основные сокращения
Введение
Глава 1. Физико-географическое описание арх. Шпицберген
1.1 Географическое положение
1.2. Климат
1.3. Ледовый режим
1.4. Океанологический режим
Глава 2. Современное состояние климата и морского ледяного покрова на арх.
Шпицберген
Глава 3. Используемые данные
3.1. Пирамида (залив Билле-фьорд)
3.2. Баренцбург (залив Грен-фьорд)
Глава 4. Методы обработки
4.1. Статистический подход
4.2. Термодинамический подход
4.2.1. Квазистационарная балансовая модель морского льда ААНИИ
4.2.2. Особенности расчётов и обработки результатов
Глава 5. Использование эмпирических зависимостей для описания эволюции
припайного льда (на примере залива Билле-фьорд, п. Пирамида)
Глава 6. Применение одномерной термодинамической модели ААНИИ для описания
ледового режима фьордов
6.1. Билле-фьорд, п. Пирамида
6.2. Грен-фьорд, п. Баренцбург
6.3 Предложения по улучшению модели. Расчёт коэффициента теплопроводности льда .. 43
Заключение
Литература
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4
Приложение 5
Приложение 6.

Целью работы является исследование эволюции морского ледяного покрова в
фьордах архипелага Шпицберген.
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:
1. Обзор отечественной и зарубежной научной литературы по проблеме;
2. Обобщение и анализ имеющихся данных;
3. Первичный статистический анализ имеющихся данных, получение оригинальных
регрессионных уравнений, описывающих зависимость толщины припая от суммы
градусо-дней мороза и толщины снежного покрова на припае;
4. Ознакомление с термодинамической моделью морского льда Арктического и
Антарктического научно-исследовательского института (ААНИИ), проведение
тестовых расчетов, верификация результатов.
В качестве объекта исследований выбран архипелаг Шпицберген, а именно припай в
заливе Билле-фьорд (данные метеорологической станции Пирамида) и припай в заливе Гренфьорд (данные ГМО «Баренцбург»).
Архипелаг Шпицберген является одним из показательных районов в Западной
Арктике, подходящим для изучения современного состояния природной среды и
направленности изменений регионального климата. Это связано с его уникальным
географическим положением: в районе архипелага наблюдается интенсивное взаимодействие
теплых и насыщенных влагой воздушных масс атлантического происхождения с холодными
арктическими воздушными массами и снежно-ледниковой поверхностью суши. Западные
районы архипелага испытывают сильное влияние теплых вод атлантического
происхождения, а именно Западно-Шпицбергенского течения (ЗШТ), тогда как центральные
и восточные районы находятся под воздействием процессов, протекающих в Арктическом
регионе и Баренцевом море – выноса многолетних льдов и холодных распресненных вод
Восточно-Шпицбергенским течением (ВШТ). Расположенные на пути распространения
атлантических вод (АВ) атмосфера, гидросфера и криосфера архипелага первыми реагируют
на изменения в теплосодержании этих вод и могут являться своеобразными индикаторами
последующих глобальных климатических изменений (Иванов и др., 2012). Именно
уникальностью местоположения архипелага объясняется наш выбор объекта исследования.
Расчёт эволюции толщины припайного льда является весьма актуальной задачей,
поскольку это необходимо как для судоходства, так и для хозяйственной и туристической5
деятельности на архипелаге. Распространённым способом расчёта толщины льда являются
эмпирические выражения и в настоящее время их имеется довольно большое количество.
Например, хорошо известны формулы Зубова (Зубов, 1945), Быдина (Быдин, 1932; Быдин,
1933), Шестерикова (Шестериков, 1964). Однако все они имеют ряд допущений и, как
правило, учитывают лишь малую часть процессов, влияющих на ледообразование в
конкретном месте. В связи с этим возникают довольно большие погрешности при
использовании подобных формул для других районов, и, следовательно, существует
необходимость получения более точных эмпирических формул для конкретных исследуемых
областей. Такие формулы должны иметь свои индивидуальные коэффициенты, отражающие
степень влияния того или иного внешнего параметра на эволюцию припая. В первой части
работы мы предприняли попытку получения таких эмпирических выражений для расчёта
толщины льда в зависимости от температуры воздуха и толщины снежного покрова
(статистический подход).
Поскольку на скорость нарастания льда влияет не только температура воздуха и
снежный покров, но и условия энергомассообмена на верхней и нижней границах льда, а
также взаимодействие с нижележащими слоями океана, было решено использовать также и
модельный подход. Были выполнены расчеты сезонной эволюции припая с помощью
одномерной квазистационарной балансовой модели морского льда, разработанной в
ААНИИ. В модели учтены основные физические процессы, протекающие на верхней и
нижней границе льда и в его толще (теплопроводность через снег и лед, средняя соленость
льда, поглощение солнечной радиации и т.д.).
В нашем исследовании были использованы данные Государственного фонда ААНИИ,
ВНИИГМИ-МЦД и данные атмосферного реанализа ERA-Interim.
В выпускной квалификационной работе (ВКР) применяются такие общеизвестные
методы исследования, как описание, сравнение, анализ, синтез, индукция, дедукция,
аналогия и некоторые другие.
Эмпирическую базу исследования составили данные регулярных и специальных
гидрометеорологических наблюдений, выполненных на российских и норвежских
метеорологических станциях, и результаты анализа этих данных.
В ходе подготовки ВКР было использовано лицензионное программное обеспечение:
Microsoft Office 2016 (Word, Excel, PowerPoint), Grapher 11, STATISTICA, MATLAB R2014b.6
ВКР включает в себя список используемых сокращений, введение, 6 глав, в которых
решаются поставленные исследовательские задачи, заключение, список литературы и приложения.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

При выполнении ВКР были рассмотрены теоретические основы ледообразования и
ледотаяния за счёт термодинамических процессов, протекающих в прилёдных слоях
атмосферы и океана. В качестве основы использовалась одномерная балансовая модель
морского льда, разработанная в ААНИИ.
Практическая часть работы заключалась в изучении, критическом контроле и
обработке исторических и современных гидрометеорологических данных, полученных на
российских метеорологических станциях, расположенных на арх. Шпицберген. Это таблицы
метеорологических наблюдений ТМ-1 (1948-1957 гг.), ледовых наблюдений ТГМ-2 (1948-
1957 гг.), сводные ледовые таблицы (2000-2011 гг.). Материалы получены в Госфонде
ААНИИ. Также использовались данные реанализа ERA-Interim.
В данной работе использовалось два основных метода моделирования морского льда:
статистический и термодинамический.
В результате выполненного исследования были получены следующие основные результаты:
1. Выполнен литературный обзор и проанализированы результаты предшествующих
исследований, которые связаны с прошлыми и современными изменениями климата Шпицбергена.
2. Исследованы и представлены статистические зависимости изменения толщин
ледяного покрова (припая) от сумм градусо-дней мороза и толщин снежного покрова. С
помощью метода множественной регрессии были получены оригинальные эмпирические
выражения, которые позволяют рассчитывать толщины припая по имеющейся
прогностической метеорологической информации.
3. Одномерная балансовая модель ААНИИ позволила более детально рассчитать
эволюцию припая с использованием основных метеорологических параметров,
наблюдающихся в приземном (приледном) слое атмосферы, с учетом реальной
стратификации приземного слоя и основных теплофизических свойств морского льда.
4. Поток тепла от нижележащих слоев воды в квазиоднородный слой и к нижней
поверхности льда является важнейшим внешним параметром модели, позволяющим
существенно улучшить результаты моделирования.48
5. Модель ААНИИ может использоваться для исследования (прогноза, оценки
сценариев) влияния внешних (атмосфера, океан) и внутренних (теплофизические свойства
морского льда) факторов на эволюцию припая в фьордах Шпицбергена при условии более
корректного описания (параметризации) изменения толщины снега на поверхности льда.


1. Баренцево море // Большая Советская Энциклопедия в 30 т. / гл. ред. А. М. Прохоров.
3-е изд. Т. 2. М.: Советская энциклопедия, 1970.
2. Быдин Ф. И. Исследование роста льда в природных условиях // Известия научноисследовательского института гидротехники, 1932. Т. 4.
3. Быдин Ф. И. Зимний режим рек и методы его изучения // Исследование рек СССР.
Вып. 5. Л.: ГГИ, 1933.
4. Гренландское море // Большая Советская Энциклопедия в 30 т. / гл. ред. А. М.
Прохоров. 3-е изд. Т. 7. М.: Советская энциклопедия, 1972.
5. Доронин Ю.П., Грушкина А.С. К учёту влияния термических факторов на
сплочённость льда в массивах // Труды ААНИИ, 1964. Т. 271
6. Доронин Ю.П. Физика океана. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1978. 294 с.
7. Доронин Ю.П. Рост и таяние морского льда. СПб: Гидрометеоиздат, 2001. 41 с.
8. Думанская И.О., Котилевская А.М. Оценка возможности использования
прогностических методик XX века в современной практике ледового обслуживания
мореплавания на неарктических морях России // Труды гидрометеорологического
научно-исследовательского центра Российской Федерации, 2009. №343. С. 60-78.
9. Зилитинкевич С.С., Чаликов Д.В. Определение универсальных профилей скорости и
температуры в приземном слое атмосферы // Известия АН СССР. Физика атмосферы
и океана, 1968. Т. 4. С. 294–302.
10. Зилитинкевич С.С. Динамика пограничного слоя атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат,
1970. 292 с.
11. Зубов Н.Н. Льды Арктики. М.: Издательство Главсевморпути, 1945. 360 с.
12. Иванов Б.В., Макштас А.П. Процессы в прикромочных зонах морских дрейфующих
льдов // В кн.: «Структура изменчивость крупномасштабных океанологических
процессов и полей в Норвежской энергоактивной зоне». Л., Гидрометеоиздат, 1989. с.
67.
13. Иванов Б.В., Макштас А.П. Квазистационарная нульмерная модель арктических льдов
// Труды ААНИИ, 1990. Т.420. Математическое моделирование ледяного покрова,
расчёты и прогнозы. С. 18-31.
14. Иванов Б.В., Журавский Д.М. Ледовые условия в заливе Грен-фьорд (Шпицберген) в
течение 1974–2008 гг. // Проблемы Арктики и Антарктики, 2010. № 2 (85). С. 27–31.50
15. Иванов Б.В., Павлов А.К., Журавский Д.М., Тверберг В. Куда «пропала»
атлантическая вода // Информационно-аналитический сборник «Российские полярные
исследования», 2010. №1. С. 16–17.
16. Иванов Б.В., Павлов А.К., Андреев О.М., Журавский Д.М., Священников П.Н.
Исследования снежно-ледяного покрова залива Грен-фьорд (арх. Шпицберген):
исторические данные, натурные исследования, моделирование // Проблемы Арктики и
Антарктики, 2012. №2(92). С. 43-54.
17. Кулаков М.Ю., Макштас А.П., Шутилин С.В. AARI–IOCM – совместная модель
циркуляции вод и льдов Северного Ледовитого океана // Проблемы Арктики и
Антарктики, 2012. №2(92). С. 6-18.
18. Макштас А.П. Тепловой баланс арктических льдов в зимний период. Л.:
Гидрометеоиздат, 1984. 67 с.
19. Малинин В.Н. Статистические методы анализа гидрометеорологической информации.
Санкт-Петербург: РГГМУ. 2008. 408 с.
20. Маршунова М.С., Черниговский Н.Т. Радиационный режим зарубежной Арктики. Л.:
Гидрометеоиздат, 1971. 180 с.
21. Матвеев Л.Т. Физика атмосферы. СПб: Гидрометеоиздат, 2000. 778 с.
22. Монин А.С., Обухов А.М. Основные закономерности турбулентного перемешивания
в приземном слое атмосферы // Труды Геофизического института АН СССР, 1954. №
24(151). С. 163-187.
23. Назинцев Ю.Л., Панов В.В. Фазовый состав и теплофизические характеристики
морского льда. СПб: Гидрометеоиздат, 2000. 84 с.
24. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Выпуск 9.
Гидрометеорологические наблюдения на морских станциях и постах. Часть I.
Гидрометеорологические наблюдения на береговых станциях и постах. // Л.:
Гидрометеоиздат, 1984. 213 с.
25. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Выпуск 3. Часть I.
Метеорологические наблюдения на станциях // Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 301 с.
26. Новосёлов А.С., Карандашева Т.К. Статистические методы обработки экологической
информации: методические указания для выполнения практических работ. Вологда:
ВоГТУ, 2013. 44 с.
27. Печуров Л.В. Шпицберген. М.: Мысль, 1983. 123 с.
28. Рожков В.А. Теория вероятностей случайных событий, величин и функций с
гидрометеорологическими примерами. Книга I. Санкт-Петербург: Прогресс-Погода.
1996. 153 с.51
29. Рожков В.А., Смолянцкий В.М. Многомерный статистический анализ полей общей
сплоченности морского льда Северной полярной области // Известия Русского
географического общества. 2007.Т. 139. № 3. С. 22-31.
30. Священников П.Н., Иванов Б.В., Бочаров П.В. Влияние характеристик облачности на
радиационный режим острова Западный Шпицберген // Природа шельфа и
архипелагов Европейской Арктики. Комплексные исследования архипелага
Шпицберген (под ред. акад. Матишова Г.Г.), 2010. Изд. ГЕОС. С. 474-480.
31. Священников П.Н., Иванов Б.В., Бочаров П.В., Журавский Д.М., Тимачев В.Ф.,
Семенов А.В., Солдатова Т.А., Анциферова А.Р. Исследование радиационных
климатических факторов и метеорологического режима архипелага Шпицберген //
Российские исследования по программе МПГ 2007/08. Т. III «Метеорологические и
геофизические исследования» (под ред. Алексеева Г.В. и др.), 2011.
32. Скрипник Е.Н. Разработка методов прогнозов малой заблаговременности ледовых
условий на судоходной трассе Архангельск - Святой Нос и на подходах к основным
портам и портопунктам Белого моря в весенний и осенний периоды. Отчет по
оперативно-методической теме. Архангельск: Северное УГМС. 1988. 90 с.
33. Тисленко Д.И., Иванов Б.В., Смоляницкий В.М., Священников П.Н., Исаксен К.,
Гьетлен Х. Сезонные и многолетние изменения ледовитости в районе архипелага
Шпицберген за период 1979–2015 гг. // Проблемы Арктики и Антарктики, 2016.
№3(109). С. 50-59.
34. Ульянец Е.К., Мастрюков С.И., Червякова Н.В., Угрюмов А.И. Оценка сезонных
особенностей изменения климата в Северо-Европейском регионе // Ученые записки
РГГМУ, 2010. № 13. С. 70-82.
35. Шестериков Н.П. Некоторые особенности нарастания припайного льда в районе
Мирного // Проблемы Арктики и Антарктики, 1963. № 13. С. 19–26.
36. Berrisford P., Dee D.P., Poli P., Brugge R., Fielding K., Fuentes M., Kållberg P.W.,
Kobayashi S., Uppala S., Simmons A. The ERA-Interim archive Version 2.0 // ECMWF,
2011. 23 p.
37. Dee D.P. et al. The ERA-Interim reanalysis: configuration and performance ofthe data
assimilation system // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. Q. J. R.
Meteorol. Soc., 2011. Vol. 137, Issue 656. PP. 553–597.
38. Gerland S., Renner A.H.H. Sea-ice mass-balance monitoring in an Arctic fjord // Annals of
Glaciology, 2007. № 46. PP. 435-442.52
39. Ivanov B.V., Sviashchennikov P.N., Zhuravskiy D.M., Pavlov A.K., Førland E.J., Isaksen
K. Sea ice metadata for Billefjorden and Grønfjorden, Svalbard // Czech Polar Reports,
2014. № 4(2). PP. 129-139.
40. Ivanov B.V., Sviashchennikov P.N., Zhuravskiy D.M., Pavlov A.K., Forland E.J. Metadata
for a long-term climate series from the Russian meteorological station “Pyramiden” (1948-
1957) at Svalbard // Czech Polar Reports, 2014. №4(1). PP. 42-47.
41. Konig-Langlo G., Augstein E. Parameterization of the downward long-wave radiation at the
Earth’s surface in polar regions // Meteorologische Zeitschrift, 1994. № 3. PP. 343–347.
42. Makshtas A.P., Andreas E.L., Svyashchennikov P.N. and V.F. Timachev. Accounting for
clouds in sea ice models // J. Atmosph. Res, 1999. Vol. 52. PP. 77–113.
43. Muckenhuber S., Nilsen F., Korosov A., Sandven S. Sea ice cover in Isfjorden and
Hornsund, Svalbard (2000–2014) from remote sensing data // The Cryosphere, 2016. V. 10.
PP. 149-158.
44. Nilsen F., Cottier F., Skogseth R., Mattsson S. Fjord-shelf exchange controlled by ice and
brine production: The interannual variation of Atlantic Water in Isfjorden, Svalbard //
Continental Shelf Research, 2008. V. 28. PP. 1838-1853.
45. Nordli Ø, Przybylak R., Ogilvie A., Isaksen K. Long-term temperature trends and variability
on Spitsbergen: the extended Svalbard Airport temperature series, 1898-2012 // Polar
Research, 2014. Vol. 33.
46. Onarheim I.H., Smedsrud L.H., Ingvaldsen R.B., Nilsen F. Loss of sea ice during winter
north of Svalbard // Tellus A: Dynamic Meteorology and Oceanography, 2014. Vol. 66 (0).
PP. 1-9.
47. Wang C., Cheng B., Wang K., Gerland S., Pavlova O. Modelling snow ice and
superimposed ice on landfast sea ice in Kongsfjorden, Svalbard // Polar Research, 2015.
Vol. 34. PP. 1-16.
48. Zillman I.W. A study of some aspects of the radiation and heat budgets of the southern
hemisphere oceans // Meteorol. Study. 1972. Vol. 26. PP. 562-565.
49. http://barentsburg.narod.ru/Image/MAP.jpg
50. https://www.ecmwf.int/ – European Centre for Medium-Range Weather Forecasts
(ECMWF).
51. https://global.britannica.com/place/Greenland-Sea – Greenland Sea // Encyclopædia
Britannica.
52. http://meteo.ru/ – Всероссийский научно-исследовательский институт
гидрометеорологической информации – Мировой центр данных (ВНИИГМИ-МЦД).53
Фондовые материалы:
1. Промежуточный научно-технический отчет по российско-норвежскому проекту «Исфьорд – прошлый и современный климат» // Госфонд ААНИИ, 2013. 56 с.
2. Сводные годовые ледовые таблицы для метеостанции Баренцбург за 2000 – 2011 гг. //
Госфонды ААНИИ, ВНИИГМИ-МЦД, Мурманского УГМС.
3. Таблицы ледовых наблюдений на станции Пирамида (ТГМ-2) за 1948 – 1957 гг. //
Госфонд ААНИИ, 1948-1957.
4. Таблицы метеорологических наблюдений на станции Пирамида (ТМ-1) за 1948 – 1957
года // Госфонд ААНИИ, 1948 – 1957.
5. Тисленко Д.И. Изменчивость термохалинной структуры вод в фьордах архипелага
Шпицберген в период первого (1920-1940 гг.) и современного потепления в Арктике.
Выпускная квалификационная работа, 2014

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.