Тип работы:
 Предмет:
 Язык работы:


Статистические характеристики мезомасштабных вихрей Баренцева моря

Работа №135848

Тип работы

Дипломные работы, ВКР

Предмет

гидрология

Объем работы45
Год сдачи2023
Стоимость4325 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
27
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение 3
Глава 1. Общая информация о вихрях и характеристика исследуемой акватории 5
1.1. Общая информация и вихрях 5
1.2. Местоположение и топография Баренцева моря 6
1.3. Климат 7
1.4. Ледовые условия 8
1.5. Температура и солёность воды 8
1.6. Основные течения 9
1.7. Основные водные массы 11
1.8. Фронтальные зоны 13
1.9. Приливы 14
Глава 2. Методы определения вихрей 15
2.1. Обзор основных методов определения вихрей 15
2.2. Используемый метод 17
Глава 3. Данные альтиметрии 26
3.1. Общие сведения 26
3.2. Используемые данные 27
Глава 4. Результаты работы 28
4.1. Общая статистика 28
4.2. Линейные размеры 29
4.3. Области генерации вихрей 29
4.4. Траектории вихрей 33
Заключение 36
Список Литературы 38


Первые публикации существовании вихревых образований в районе течений Гольфстрим и Куросио появились в 1930-х гг.(Iselin,1936; Church, 1937), но именно полигонные эксперименты 1960-1980-х гг. послужили необходимым фундаментом для развития теории о механизмах их генерации (Кошляков и Белокопытов, 2020).
Сильно разреженное распределение измерений insitu ограничивало подробные знания о глобальной структуре мезомасштабных вихрей. Новая глава в изучении вихревых образований наступила после запуска альтиметричеких спутников спутников на орбиту Земли. С их помощью стало возможно изучать временную и пространственную изменчивость поверхностного слоя океана с совершенно недоступным ранее уровнем детализации(Fuet al.,2010).
Сейчас известно, что более половины кинетической энергии океанической циркуляции содержится в мезомасштабном вихревых структурах, которые играют значительную роль в транспортировке водных масс, тепла и питательных веществ в океане (Dongetal., 2014; Danabasogluetal.,1994; Zhangetal.,2013; Zhangetal.,2014; Oschliesetal.,1998; Gaubeetal., 2013).Участие вихрей в переносе термохалинных свойств и биогенов в океане обуславливает актуальность работы.
Оценки вихревой изменчивости, основанные на данных спутниковой альтиметрии и анализе траекторий дрифтеров, уточняют различные характеристики вихрей: размер, скорость, направление перемещения, направление вращения и др. Несмотря на достигнутые значительные успехи, до сих пор получить всеобъемлющую картину наблюдений за распределением энергии и характеристик вихревых движений во всем объеме океана представляется затруднительным.
Наличие алгоритмов автоматического выделения и отслеживания мезомасштабных и субмезомасштабных вихрей имеет основополагающее значение для изучения динамики вихревой активности на основе больших наборов спутниковых данных. В последнее десятилетие анализ статистических характеристик вихрей был проведен для разных районов океана(Isern-Fontanetetal., 2003; Morrowetal., 2004;Cheltonetal., 2007; Dogliolietal., 2007; Chaigneauetal., 2008; Bashmachnikovetal., 2020). В этой работе впервые будут исследоваться статистические характеристики мезомасштабных вихрей в Баренцевом море на основе анализа спутниковых альтиметрических измерений и гидродинамических моделей за период с 1993 по 2018 годы.
Цель работы – выявить особенности статистического распределения характеристик мезомасштабных вихрей и их траекторий в Баренцевом море.
Для выполнения намеченной цели необходимо решить следующие задачи:
Изучить основные методы выделения вихрей и получить статистические характеристики вихрей
Выделить траектории вихрей и определить характер движения вихрей
Связать статистические характеристики вихрей с особенностями топографии акватории


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

Впервые исследовались статистические характеристики мезомасштабных вихрей в Баренцевом море на основе данных альтиметрии за длительный период. Несмотря на невысокое пространственное разрешение, использование альтиметрии для идентификации вихрей остается актуальным. Изучение вихревых структур позволит в дальнейшем точнее определить их влияние на изменение термохалинных свойств, биохимию и биологическую продуктивность верхних слоёв океана. Для анализа был использован метод, основанный на анализе геометрии потока Nenciolietal. (2010).
Радиусы вихрей вычислялись из средней площади области, ограниченной последней замкнутой изолинией вокруг центра вихря Chaigneauetal. (2008).Радиусы наиболее часто встречающихся вихрей находились в пределах 14-20 км. Количество вихрей больших радиусов монотонно уменьшалась с увеличением размеров вихря. Количество циклонических и антициклонических вихрей был примерно одинаково, хотя циклоны несколько преобладали.
Рассчитаны и визуализированы области генерации вихрей (как первый момент наблюдения вихря вдоль его траектории). Было показано, что наибольшее количество вихрей наблюдается в центральной и южной частях моря. Была выделена область интенсивного вихреобразования севернее п-ва Канин, исследование вихревой динамики которой, может стать важным с точки зрения рыбного промысла. В северной части моря наблюдение вихрей затруднено наличием зимнего ледяного покрова.
Выявлены закономерности распределения областей генерации вихрей в зависимости от глубины моря и степени изрезанности донной топографии. Показано, что большинство областей образования вихрей находится в области промежуточных глубин моря.
Построены траектории близко выделенных вихрей для центрального района моря. Показано, что специфическая топография и динамика вод Баренцева моря приводит к сложному характеру движения вихрей, не имеющему сильной тенденции к движению большинства вихрей на запад, как это наблюдается в открытом океане.



1. Атаджанова, О. А., Зимин, А. В., Романенков, Д. А., & Козлов, И. Е. (2017). Наблюдение малых вихрей в Белом, Баренцевом и Карском морях по данным спутниковых радиолокационных измерений. Морской гидрофизический журнал, (2 (194)), 80-90..;
2. Атаджанова, О. А., Зимин, А. В., Свергун, Е. И., & Коник, А. А. (2018). Субмезомасштабные вихревые структуры и фронтальная динамика в Баренцевом море. Морской гидрофизический журнал, 34(3 (201)), 237-246.
3. Добровольский А.Д., Залогин Б.С. Моря СССР. М.: МГУ, 1982. 349 с.
4. Жичкин, А. П. (2014). Пространственно-временная изменчивость промысловой значимости различных районов рыбного лова в Баренцевом море. Вестник Мурманского государственного технического университета, 17(3), 465-473.
5. Жмур В. В. Мезомасштабные вихри в океане. – М: Изд-во ГЕОС, 2011. – 290 с.
6. Каменкович В.М., Кошляков М.Н., Монин А.С. Синоптические вихри в океане. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 511 с.
7. Коник, А. А., Козлов, И. Е., Зимин, А. В., &Атаджанова, О. А. (2020). Спутниковые наблюдения вихрей и фронтальных зон Баренцева моря в годы с различной ледовитостью. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 17(5), 191-201.
8. Костяной А. Г., Лебедев И. А., Новиков В. Б., Родионов В. Б. О вихреобразовании в Полярной фронтальной зоне Баренцева моря // Тр. Аркт. и антаркт. научно-исследоват. ин-та. 1992. Т. 426.С. 19–32.
9. Кошляков М. Н., Белокопытов В. Н. Синоптические вихри открытого океана: обзор экспериментальных исследований //Морской гидрофизический журнал. – 2020. – Т. 36. – №. 6 (216). – С. 613-627.
10. Лисицын А.П. и др. СИСТЕМА БАРЕНЦЕВА МОРЯ. – 2021.
11. Монин, А.С., Жихарев Г.М. Океанские вихри // Успехи физических наук. –1990. –Т. 160. – Вып. 5. – С. 1-47.
12. Aksenov, Y., S. Bacon, A. C. Coward, and A. J. G. Nurser (2010). The North Atlantic inflow to the Arctic Ocean: High-resolution model study. J. Mar. Syst. 79(1-2), 1–22
13. Arashkevich E., Wassmann P., Pasternak A., Riser C.W. Seasonal and spatial changes in biomass, structure and development progress of the zooplankton community in the Barents Sea // Journ. Mar. Syst. 2002. Vol. 38. P. 125–145.;
14. Bashmachnikov I. L., Kozlov I. E., Petrenko L. A., Glock N. I., Wekerle C. Eddies in the North Greenland Sea and Fram Strait from satellite altimetry, SAR and high-resolution model data // J. Geophysical Research: Oceans. 2020. V. 125. Iss. 7. Art. No. e2019JC015832. 40 p. DOI: 10.1029/2019JC015832.;
15. Chaigneau, A., Gizolme, A., &Grados, C. (2008). Mesoscale eddies off Peru in altimeter records: Identification algorithms and eddy spatio-temporal patterns. Progress in Oceanography, 79(2-4), 106-119.
16. Chelton, D. B., M. G. Schlax, R. M. Samelson, and R. A. de Szoeke, 2007: Global observations of large oceanic eddies. Geophys. Res. Lett., 34, L15606, doi:10.1029/2007GL030812.;
17. Church P. E. Temperatures of the western North Atlantic from thermograph records // Association d’Océanographie Physique. Publication Scientifique. 1937. No. 4. P. 1–32.
18. Danabasoglu, G., McWilliams, J. C., & Gent, P. R. (1994). The role of mesoscale tracer transports in the global ocean circulation. Science, 264(5162), 1123-1126.
19. Doglioli, A. M., B. Blanke, S. Speich, and G. Lapeyre, 2007: Tracking coherent structures in a regional ocean model with wavelet analysis: Application to Cape Basin eddies. J. Geophys. Res., 112, C05043, doi:10.1029/2006JC003952
20. Dong, C., Mavor, T., Nencioli, F., Jiang, S., Uchiyama, Y., McWilliams, J. C., ...& Clark, D. K. (2009). An oceanic cyclonic eddy on the lee side of Lanai Island, Hawai'i. Journal of Geophysical Research: Oceans, 114(C10).
21. Dong, C., McWilliams, J. C., Liu, Y., & Chen, D. (2014). Global heat and salt transports by eddy movement. Nature communications, 5(1), 3294.
22. Fu, L. L., Chelton, D. B., Le Traon, P. Y., & Morrow, R. (2010). Eddy dynamics from satellite altimetry. Oceanography, 23(4), 14-25.
23. Gaube, P., Chelton, D. B., Strutton, P. G., &Behrenfeld, M. J. (2013). Satellite observations of chlorophyll, phytoplankton biomass, and Ekman pumping in nonlinear mesoscale eddies. Journal of Geophysical Research: Oceans, 118(12), 6349-6370.
24. Hakkinen, S. and D. J. Cavalieri (1989). A study of oceanic surface heat fluxes in the Greenland, Norwegian, and Barents Sea. J. Geophys. Res. 94, 6145–6157.
25. Harris, C. L., A. J. Plueddemann, and G. G. Gawarkiewicz (1998). Water mass distribution and polar front structure in the western Barents Sea. J. Geophys. Res. 103(C2), 2905–2917.
26. Hattermann T., Isachsen P. E., Von Appen W.J., Albretsen J., Sundfjord A. Eddy-driven recirculation of Atlantic Water in Fram Strait // Geophysical Research Letters. 2016. V. 43. No. 7. P. 3406–3414.;
27. Helland-Hansen, B., & Nansen, F. (1909). The Norwegian Sea: its physical oceanography based upon the Norwegian researches 1900-1904 (Vol. 2, No. 2). DetMallingskebogtrykkeri.
28. Ingvaldsen, R. (2005). Width of the North Cape Current and location of the Polar Front in the western Barents Sea. Geophys. Res. Lett. 32, L16603
29. Iselin C. O'D. A study of the circulation of the western North Atlantic // Papers in Physical Oceanography and Meteorology. 1936. Vol. 4, iss. 4. P. 1–101. ;
30. Isern-Fontanet, J., García-Ladona, E., & Font, J. (2003). Identification of marine eddies from altimetric maps. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 20(5), 772-778.;
31. Ivanov, V. V. and G. I. Shapiro (2005). Formation of a dense water cascade in the marginal ice zone in the Barents Sea. Deep-Sea Res. I 52(9), 1699–1717
32. Ivanov, V. V., Alexeev, V. A., Repina, I., Koldunov, N. V., & Smirnov, A. (2012). Tracing Atlantic Water signature in the Arctic sea ice cover east of Svalbard. Advances in Meteorology, 2012.
33. Kozlov I. E., Artamonova A. V., Manucharyan G. E., Kubryakov A. A. (2019) Eddies in the Western Arctic Ocean from spaceborne SAR observations over open ocean and marginal ice zones // J. Geophysical Research: Oceans. 2019. V. 124. No. 9. P. 6601–6616;
34. LaCasce, J. H., &Groeskamp, S. (2020). Baroclinic modes over rough bathymetry and the surface deformation radius. Journal of Physical Oceanography, 50(10), 2835-2847.
35. Loeng, H., Ozhigin, V., &Ådlandsvik, B. (1997). Water fluxes through the Barents Sea. ICES Journal of Marine Science, 54(3), 310-317.
36. Maslowski, W., Marble, D., Walczowski, W., Schauer, U., Clement, J. L., &Semtner, A. J. (2004). On climatological mass, heat, and salt transports through the Barents Sea and Fram Strait from a pan‐Arctic coupled ice‐ocean model simulation. Journal of Geophysical Research: Oceans, 109(C3).
37. Maus, S. (2003). Interannual variability of dense shelf water salinities in the north-western Barents Sea. Polar Res. 22(1), 59–66
38. McWilliams, J. C. (1990). The vortices of two-dimensional turbulence. Journal of Fluid mechanics, 219, 361-385.
39. Midttun, L. (1985). Formation of dense bottom water in the Barents Sea. Deep-Sea Res. Part A 32(10), 1233–1241
40. Morrow, R., F. Birol, D. Griffin, and J. Sudre, 2004: Divergent pathways of cyclonic and anti-cyclonic ocean eddies. Geophys. Res. Lett., 31, L24311, doi:10.1029/2004GL020974.;
41. Mosby, H. (1938). Svalbard waters. Cammermeyer in Komm.
42. Nansen, F., 1906. Northern waters: Captain Roald Amundsen’s oceanographic observations in the Arctic Seas in 1901. Vid. Selskab. Skrifter 1, 145.
43. Nencioli, F., Dong, C., Dickey, T., Washburn, L., & McWilliams, J. C. (2010). A vector geometry–based eddy detection algorithm and its application to a high-resolution numerical model product and high-frequency radar surface velocities in the Southern California Bight. Journal of atmospheric and oceanic technology, 27(3), 564-579
44. Nurser, A. J. G., & Bacon, S. (2014). The rossby radius in the Arctic Ocean. Ocean Science, 10(6), 967-975.
45. Okubo, A., 1970: Horizontal dispersion of floatable particles in vicinity of velocity singularities such as convergences. DeepSea Res., 17, 445–454.;
46. Orvik, K. A. and P. Niiler (2002). Major pathways of Atlantic water in the northern North Atlantic and Nordic Seas toward Arctic. Geophys. Res. Lett. 29(19).
47. Oschlies, A., &Garçon, V. (1998). Eddy-induced enhancement of primary production in a model of the North Atlantic Ocean. Nature, 394(6690), 266-269.
48. Ozhigin, V. K., A. G. Trofimov, and V. A. Ivshin (2000). The Eastern Basin Water and currents in the Barents Sea. In ICES C.M. 2000/L:14, pp. 19.;
49. Oziel, L., Sirven, J., &Gascard, J. C. (2016). The Barents Sea frontal zones and water masses variability (1980–2011). Ocean Science, 12(1), 169-184.
50. Pfirman, S., Bauch, D., &Gammelsrød, T. (1994). The northern Barents Sea: water mass distribution and modification. AGU (American Geophysical Union).
51. Quadfasel, D., B. Rudels, and K. Kurz (1988). Outflow of dense water from a Svalbard fjord into the Fram Strait. Deep-Sea Res.PartA 35(7), 1143–1150.;
52. Quadfasel, D., B. Rudels, and S. Selchow (1992). The Central Bank vortex in the Barents Sea: watermass transformation and circulation. ICES Mar. Sci. Symp. 195, 40–51.;
53. Robinson, S. K., 1991: Coherent motions in the turbulent boundarylayer. Annu. Rev. Fluid Mech., 23, 601–639.
54. Sadarjoen, I. A., & Post, F. H. (2000). Detection, quantification, and tracking of vortices using streamline geometry. Computers & Graphics, 24(3), 333-341.;
55. Schauer, U. (1995). The release of brine-enriched shelf water from Storfjord into the Norwegian Sea. J. Geophys. Res. 100(C8), 16015–16028.;
56. Schauer, U., H. Loeng, B. Rudels, V. K. Ozhigin, and W. Dieck (2002). Atlantic water flow through the Barents and Kara Sea. Deep-Sea Res. I 49, 2281–2298
57. Schlüter M., Rachor E. Meroplankton distribution in the central Barents Sea in relation to local oceanographic patterns // Polar Biol. 2001. Vol. 24. P. 58–592.
58. Serreze, M. C., & Stroeve, J. (2015). Arctic sea ice trends, variability and implications for seasonal ice forecasting. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 373(2045), 20140159.
59. Skogseth, R., Haugan, P. M., &Haarpaintner, J. (2004). Ice and brine production in Storfjorden from four winters of satellite and in situ observations and modeling. Journal of Geophysical Research: Oceans, 109(C10).
60. Sorteberg, A., &Kvingedal, B. (2006). Atmospheric forcing on the Barents Sea winter ice extent. Journal of Climate, 19(19), 4772-4784.
61. Steele, M., J. H. Morison, and T. B. Curtin (1995). Halocline water formation in the Barents Sea. J. Geophys. Res. 100(C1), 881–894;
62. Timmermans, M. L., & Marshall, J. (2020). Understanding Arctic Ocean circulation: A review of ocean dynamics in a changing climate. Journal of Geophysical Research: Oceans, 125(4), e2018JC014378.
63. Timofeev S.F. Meroplankton in Spitsbergen waters // BerichtezurPolarforsch. 1998. Vol. 287. P. 74–79.;
64. Våge S., Basedow S. L., Tande K. S., Zhou M. Physical structure of the Barents Sea Polar Front near Storbanken in August 2007 // J. Marine Systems. 2014. V. 130. P. 256–262.
65. Vignudelli, S., Birol, F., Benveniste, J., Fu, L. L., Picot, N., Raynal, M., &Roinard, H. (2019). Satellite altimetry measurements of sea level in the coastal zone. Surveys in geophysics, 40, 1319-1349.
66. Walczowski, W., J. Piechura, R. Osinski, and P. Wieczorek (2005). The West Spitsbergen Current volume and heat transport from synoptic observations in summer. Deep-Sea Res. I 52(8), 1374–1391
67. Weiss, J., 1991: The dynamics of enstrophy transfer in 2-dimensional hydrodynamics. Physica D, 48 (2–3), 273–294.
68. Zhang, Z., Wang, W., &Qiu, B. (2014). Oceanic mass transport by mesoscale eddies. Science, 345(6194), 322-324.
69. Zhang, Z., Zhang, Y., Wang, W., & Huang, R. X. (2013). Universal structure of mesoscale eddies in the ocean. Geophysical Research Letters, 40(14), 3677-3681.

Ресурсы сети интернет
70. Запись на сайте РГО (Русского географического общества): https://www.rgo.ru/ru/article/uchyonye-proveli-gidrologicheskie-izmereniya-v-samoy-glubokoy-tochke-barenceva-morya
71. БРЭ: Большая российская энциклопедия, https://old.bigenc.ru/geography/text/862483
72. https://barenzevo.arktikfish.com/karty-barentseva-morya/karta-barentseva-morya-podrobnaya-karta-techenij-barentseva-morya
73. CMEMS: Copernicus Marine Environment Monitoring Service,http://marine.copernicus.eu/
74. NOAA (International Centers for Environmental Information. National Oceanic and Atmospheric Administration):https://www.ncei.noaa.gov/products/etopo-global-relief-model
75. AVISO (Archivage, Validation et Interprétation des données des Satellites Océanographiques): https://www.aviso.altimetry.fr/en/missions/past-missions/ers-1.html
76. ESA (European Space Agency): https://earth.esa.int/eogateway/missions/ers/description

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.