Введение 3
Глава 1. Физико-географическое положение Восточно-Сибирского моря 4
1.1. Физико-географическое положение Восточно-Сибирского моря 4
1.2. Гидрометеорологический режим Восточно-Сибирского моря 5
1.3. Распределение солёности 6
1.4. Циркуляция вод 8
1.5. Ледовые условия в Восточно-Сибирском море 9
Глава 2. Описание методов исследования 11
2.1. Анализ тренда временного ряда 11
2.2. Гармонический анализ Фурье и спектр 12
2.3. Автокорреляция 15
2.4. Кластерный анализ 17
2.5. Сумма градусо-дней мороза 18
Глава 3. Результаты расчётов 19
3.1. Исходные данные 19
3.2. Расчет трендовой составляющей 20
3.3. Расчет гармонического анализа Фурье и спектра 23
3.4. Расчет автокорреляционного анализа 26
3.5. Расчет суммы градусо-дней мороза 29
3.6. Расчет кластерного анализа 31
Заключение 42
Список источников и литературы 43
Приложение А 46
Приложение Б 48
Арктическое судоходство все больше входит в число политических повесток дня благодаря ресурсам Северного-Ледовитого океана, его более коротким навигационным маршрутам и отсутствием пиратства. Однако холодная и суровая среда данной территории делает судоходство в этом регионе небезопасным.
Исходя из выше перечисленного, можно прийти к выводу о том, что исследование влияния метеорологических параметров, влияющих на нарастание площади льда, представляет большой интерес.
Целью работы является исследование влияния суровости зим на пространственно-временную изменчивость площади льда.
Задачами работы являются:
- Ознакомление с физико-географическими особенностями заданного района;
- Формирование временных рядов по ледовитости и температуре воздуха;
- Полный анализ этих временных рядов:
- Анализ тренда временного ряда;
- Спектральный и гармонический анализ;
- Автокорреляционный анализ;
- Расчет суммы градусо-дней мороза;
- Кластерный анализ;
- Выделение классов суровости зим;
- Сравнение данных о площади льда и данных о температуре воздуха с целью нахождения зависимости.
В работе использовались данные по площади льда в Восточно-Сибирском море и температуре воздуха на шести прибрежных станциях (о. Котельный, о. Врангеля, бухта Амбарчик, о. Айон, м. Биллингс и Певек) за период с 1979 по 2022 года.
В ходе работы были произведены расчёты тренда, выполнены гармонический, спектральный и автокорреляционный анализы по ледовитости в Восточно-Сибирском море в период с 1979 по 2021 годы. Было сформулировано уравнение линейного тренда для ледовитости (K) и времени (t): S = -0,006t + 1,275. Величина тренда Tr= - 0,06 млн. км2/10 лет. Так как тренд отрицательный можно сделать вывод, что площадь льда с течением времени уменьшается. Выделено три значимые гармоники с периодами 15 лет, 4 и 2 года. Модель, полученная при выполнении автокорреляционного анализа, повторяет ход фактических значений площади льда, но максимумы и минимумы сглажены. Уравнение автокорреляционного анализа имеет вид: Si+2= 0,347Si + 0,0007.
Для выполнения кластерного анализа были посчитаны СГ ДМ на станциях о. Котельный, о. Врангеля, бухта Амбарчик, о. Айон, м. Биллингс и Певек за тот же период. В программе PAST3 были построены кластеры с помощью которых стало возможным разделение зим по трём классам. В результате анализа зим по всем шести станциям мягкой зимой была выбрана зима 2006 - 2007 года, умеренной 2000-2001 года и суровой 1983-1984 года. По этим годам были взяты данные по площади льда и построен совместный график, который позволил сделать вывод о том, что площадь льда зависит от суровости зимы. Наибольшая ледовитость наблюдается в суровую зиму, а наименьшая в мягкую. Площадь льда в умеренную зиму не выходит за пределы суровой и мягкой зим.
Сравнение карт ледовой обстановки за мягкую и умеренную зимы показывают значительные расхождения в распределении и сплочённости льдов. В умеренную зиму наибольшее распространение имеют льды, сплочённостью 8-10 баллов, а в мягкую наблюдаются участки открытой воды.
