ВЛИЯНИЕ АТМОСФЕРНОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ НА КОЛЕБАНИЯ УРОВНЯ В ФИНСКОМ ЗАЛИВЕ
|
Введение 3
1. Причины и механизмы колебаний уровня в Балтийском море 6
1.1 Геологические особенности бассейна Балтийского моря 6
1.2 Уровень моря. Гидрологический режим, климат 7
1.3 Свободные и вынужденные колебания уровня 9
1.4 Синоптическая изменчивость уровня 11
1.5 Влияние циркуляции атмосферы на уровень 15
2. Исходные данные и методы исследования 19
2.1 Исходные данные 19
2.1.1 Данные Кронштадта и Шепелево 19
2.1.2 Данные PSMSL 22
2.1.3 Данные по формам циркуляции атмосферы 23
2.2 Применение статистических методов для поиска связи форм
атмосферной циркуляции и уровня моря 25
2.2.1 Метод корреляционного анализа 25
2.2.2 Метод кластерного анализа 27
2.2.3 Метод гармонического анализа 28
3. Анализ результатов 30
3.1 Результаты проведения корреляционного анализа 30
3.2 Результаты проведения гармонического анализа 31
3.2.1 Гармонический анализ уровня моря на станциях Кронштадт и
Хельсинки 35
3.2.2 Гармонический анализ рядов повторяемости форм атмосферной
циркуляции W, E и С 37
3.3 Результаты проведения кластерного анализа 39
Выводы и заключение 44
Список источников 46
1. Причины и механизмы колебаний уровня в Балтийском море 6
1.1 Геологические особенности бассейна Балтийского моря 6
1.2 Уровень моря. Гидрологический режим, климат 7
1.3 Свободные и вынужденные колебания уровня 9
1.4 Синоптическая изменчивость уровня 11
1.5 Влияние циркуляции атмосферы на уровень 15
2. Исходные данные и методы исследования 19
2.1 Исходные данные 19
2.1.1 Данные Кронштадта и Шепелево 19
2.1.2 Данные PSMSL 22
2.1.3 Данные по формам циркуляции атмосферы 23
2.2 Применение статистических методов для поиска связи форм
атмосферной циркуляции и уровня моря 25
2.2.1 Метод корреляционного анализа 25
2.2.2 Метод кластерного анализа 27
2.2.3 Метод гармонического анализа 28
3. Анализ результатов 30
3.1 Результаты проведения корреляционного анализа 30
3.2 Результаты проведения гармонического анализа 31
3.2.1 Гармонический анализ уровня моря на станциях Кронштадт и
Хельсинки 35
3.2.2 Гармонический анализ рядов повторяемости форм атмосферной
циркуляции W, E и С 37
3.3 Результаты проведения кластерного анализа 39
Выводы и заключение 44
Список источников 46
Изменения уровня моря являются важным и значимым показателем изменения климата и оказывают прямое влияние на повседневную жизнь людей в прибрежных районах. Любое долгосрочное изменение средних или экстремальных значений уровня Балтийского моря окажет неотъемлемое воздействие на экономическое и социальное развитие региона. В Финском заливе основное воздействие данных изменений на себе испытывают такие секторы экономики как энергетика, защита побережья и судоходство.
В октябре 2023 года побережья Балтийского моря в Германии и Дании подверглись сильному штормовому нагону, который затронул немецкую территорию Шлезвиг-Гольштейн и некоторые районы южной Дании. Критический подъем уровня в море, вызванный мощным циклоном, привел к масштабным наводнениям в таких городах, как Фленсбург и Шлезвиг - Гольштейн. В результате были прорваны по меньшей мере 7 дамб, а ущерб, причиненный Шлезвиг-Гольштейну, составил сумму более 200 миллионов евро. Уровень в восточной части Финского залива поднимался до отметки 222 см. Это недавнее стихийное событие в очередной раз указывает нам на важность учета факторов, которые являются индикаторами меняющегося в наше время климата, для совершенствования прогнозов и управления наводнениями в регионе Балтийского моря и за его пределами.
Понимание социально-экономических последствий стихийных бедствий, в том числе, связанных с колебаниями уровня моря, имеет решающее значение для оценки, прогнозирования и борьбы с будущими катастрофическими угрозами, которые влечет за собой изменение климата.
Циркуляция атмосферы в Атлантико-Европейском регионе играет важную роль для определения характера регионального климата бассейна Балтийского моря и прилегающих территорий. Характер крупномасштабных процессов атмосферной циркуляции является одними из основных факторов, определяющих связь между местным повышением уровня и глобальной изменчивостью климата.
Оценка возможных изменений уровня в Балтийском море и Финском заливе в связи с климатическими изменениями и влиянием крупномасшабных процессов в атмосфере является как региональной практической задачей, так и актуальной научной проблемой.
Показателями крупномасштабных циркуляционных процессов, с имеющимися длительными многолетними рядами, являются ряды повторяемости форм атмосферной циркуляции Вангенгейма-Гирса. Также имеются длительные многолетние ряды наблюдений над уровнем в Кронштадте и некоторых других пунктах в Финском заливе, что позволяет исследовать разномасштабные связи между атмосферной циркуляцией и уровнем моря в этих пунктах.
Цель настоящей работы выявление связей разного временного масштаба между повторяемостью форм циркуляции атмосферы над Атлантико-Европейским регионом и уровнем моря в Финском заливе.
Для поиска этих связей были применены статистические методы и решены следующие задачи...
В октябре 2023 года побережья Балтийского моря в Германии и Дании подверглись сильному штормовому нагону, который затронул немецкую территорию Шлезвиг-Гольштейн и некоторые районы южной Дании. Критический подъем уровня в море, вызванный мощным циклоном, привел к масштабным наводнениям в таких городах, как Фленсбург и Шлезвиг - Гольштейн. В результате были прорваны по меньшей мере 7 дамб, а ущерб, причиненный Шлезвиг-Гольштейну, составил сумму более 200 миллионов евро. Уровень в восточной части Финского залива поднимался до отметки 222 см. Это недавнее стихийное событие в очередной раз указывает нам на важность учета факторов, которые являются индикаторами меняющегося в наше время климата, для совершенствования прогнозов и управления наводнениями в регионе Балтийского моря и за его пределами.
Понимание социально-экономических последствий стихийных бедствий, в том числе, связанных с колебаниями уровня моря, имеет решающее значение для оценки, прогнозирования и борьбы с будущими катастрофическими угрозами, которые влечет за собой изменение климата.
Циркуляция атмосферы в Атлантико-Европейском регионе играет важную роль для определения характера регионального климата бассейна Балтийского моря и прилегающих территорий. Характер крупномасштабных процессов атмосферной циркуляции является одними из основных факторов, определяющих связь между местным повышением уровня и глобальной изменчивостью климата.
Оценка возможных изменений уровня в Балтийском море и Финском заливе в связи с климатическими изменениями и влиянием крупномасшабных процессов в атмосфере является как региональной практической задачей, так и актуальной научной проблемой.
Показателями крупномасштабных циркуляционных процессов, с имеющимися длительными многолетними рядами, являются ряды повторяемости форм атмосферной циркуляции Вангенгейма-Гирса. Также имеются длительные многолетние ряды наблюдений над уровнем в Кронштадте и некоторых других пунктах в Финском заливе, что позволяет исследовать разномасштабные связи между атмосферной циркуляцией и уровнем моря в этих пунктах.
Цель настоящей работы выявление связей разного временного масштаба между повторяемостью форм циркуляции атмосферы над Атлантико-Европейским регионом и уровнем моря в Финском заливе.
Для поиска этих связей были применены статистические методы и решены следующие задачи...
Длительные ряды среднемесячных значений уровня в Финском заливе и ряды помесячной повторяемости форм атмосферной циркуляции позволили сделать ряд выводов о связи уровня моря с атмосферными процессами над Атлантико-Европейским регионом. Рассмотрены ряды значений уровня в Кронштадте (наиболее длительный), Хельсинки, Хамине, и Ханко.
Линейная корреляция между среднемесячными значениями уровня и повторяемостью форм циркуляции статистически значима и очевидна. Коэффициент корреляции между отклонениями от нормы в Кронштадте и формой W равен + 0,52, с формой Е минус 0,49. В других пунктах значения примерно такие же. Связь очевидна, т.к. форма W подразумевает преобладание западно-восточного переноса, активную циклоническую деятельность, и частые западные ветры при определенных траекториях циклонов. Форма Е соответствует в целом преобладанию над Европейской частью РФ восточных переносов, и большей вероятностью отрицательных отклонений уровня от нормы.
Гармонический анализ позволил выявить колебания в рядах уровня и повторяемости форм циркуляции с периодами около 12 и 6 месяцев с наибольшим вкладом (до 17%). Эти квазициклические колебания связаны с весенними половодьями и осенними паводками для уровня и весенними и осенними сезонами обострения циклонической деятельности с преобладанием формы W. Такая связь очевидно имеет место, но должна учитываться в деятельности заинтересованных морских отраслей.
После исключения квазисезонной цикличности посредством скользящего 13 месячного осреднения наибольший вклад в дисперсию рядов уровня вносят колебания с периодом 8 лет. Их вклад в рядах уровня и форм циркуляции достигает 6-8%. Цикличность с таким периодом в гидрометеорологических характеристиках в Балтийском бассейне отмечалась рядом авторов и связывается с гео- или гелиофизическими факторами. Такая долгопериодная изменчивость может быть использована в долгосрочных рекомендациях морским и проектным организациям. В рядах форм циркуляции наибольший вклад среди долгопериодных вносят гармоники с периодами 60 и 40 лет. Цикличности с периодами от 30 лет до 60 лет могут с определенной «натяжкой» быть выделены в рядах уровня, но их вклад в дисперсию рядов не превышает 1-2%.
Совместный кластерный анализ рядов уровня и форм циркуляции позволил выделить и подтвердить отмеченные в работах последователей классификации Вангенгейма-Гирса эпохи преобладания тех или иных форм циркуляции. Наиболее интересный вывод касается последних 30-40 лет. Гидрометеорологам очевидно, что в начале и середине 80-х гг произошли существенные изменения в климатической системе Земли. Во многих работах, обращающихся к индексам и формам циркуляции, отмечено, что к 80-м гг закончилась «эпоха Е» и началась «эпоха W».
Кластерный анализ (совместная классификация «уровень-формы циркуляции») отчетливо показал, что уровень также сменился в 80-х гг. Этот вывод подтверждает также отмеченный в некоторых работах российских и балтийских океанологов факт, что уровень в Балтике и Финском заливе с начала ХХ в до 80-х гг практически не изменялся, а с начала 80-х монотонно повышается.
В наших расчетах получено повышение среднего уровня на 8 см в последние 40 лет, что соответствует росту уровня примерно на 2-3 мм в год. Выявленные цикличности вряд ли изменят эту тенденцию в ближайшие несколько лет в силу их малого вклада в дисперсии рядов. Вероятно только очередная смена циркуляционных эпох может поменять тенденцию.
Умеренный средний сценарий многих авторов (без ускорения) подразумевает рост уровня в Балтике не более, чем на 3 мм в год (в заливах несколько больше) или 30 см за 100 лет, что доставит некоторые неудобства прибрежной инфраструктуре, но не будет иметь катастрофических последствий, какие могут приносить краткосрочные колебания уровня.
Линейная корреляция между среднемесячными значениями уровня и повторяемостью форм циркуляции статистически значима и очевидна. Коэффициент корреляции между отклонениями от нормы в Кронштадте и формой W равен + 0,52, с формой Е минус 0,49. В других пунктах значения примерно такие же. Связь очевидна, т.к. форма W подразумевает преобладание западно-восточного переноса, активную циклоническую деятельность, и частые западные ветры при определенных траекториях циклонов. Форма Е соответствует в целом преобладанию над Европейской частью РФ восточных переносов, и большей вероятностью отрицательных отклонений уровня от нормы.
Гармонический анализ позволил выявить колебания в рядах уровня и повторяемости форм циркуляции с периодами около 12 и 6 месяцев с наибольшим вкладом (до 17%). Эти квазициклические колебания связаны с весенними половодьями и осенними паводками для уровня и весенними и осенними сезонами обострения циклонической деятельности с преобладанием формы W. Такая связь очевидно имеет место, но должна учитываться в деятельности заинтересованных морских отраслей.
После исключения квазисезонной цикличности посредством скользящего 13 месячного осреднения наибольший вклад в дисперсию рядов уровня вносят колебания с периодом 8 лет. Их вклад в рядах уровня и форм циркуляции достигает 6-8%. Цикличность с таким периодом в гидрометеорологических характеристиках в Балтийском бассейне отмечалась рядом авторов и связывается с гео- или гелиофизическими факторами. Такая долгопериодная изменчивость может быть использована в долгосрочных рекомендациях морским и проектным организациям. В рядах форм циркуляции наибольший вклад среди долгопериодных вносят гармоники с периодами 60 и 40 лет. Цикличности с периодами от 30 лет до 60 лет могут с определенной «натяжкой» быть выделены в рядах уровня, но их вклад в дисперсию рядов не превышает 1-2%.
Совместный кластерный анализ рядов уровня и форм циркуляции позволил выделить и подтвердить отмеченные в работах последователей классификации Вангенгейма-Гирса эпохи преобладания тех или иных форм циркуляции. Наиболее интересный вывод касается последних 30-40 лет. Гидрометеорологам очевидно, что в начале и середине 80-х гг произошли существенные изменения в климатической системе Земли. Во многих работах, обращающихся к индексам и формам циркуляции, отмечено, что к 80-м гг закончилась «эпоха Е» и началась «эпоха W».
Кластерный анализ (совместная классификация «уровень-формы циркуляции») отчетливо показал, что уровень также сменился в 80-х гг. Этот вывод подтверждает также отмеченный в некоторых работах российских и балтийских океанологов факт, что уровень в Балтике и Финском заливе с начала ХХ в до 80-х гг практически не изменялся, а с начала 80-х монотонно повышается.
В наших расчетах получено повышение среднего уровня на 8 см в последние 40 лет, что соответствует росту уровня примерно на 2-3 мм в год. Выявленные цикличности вряд ли изменят эту тенденцию в ближайшие несколько лет в силу их малого вклада в дисперсии рядов. Вероятно только очередная смена циркуляционных эпох может поменять тенденцию.
Умеренный средний сценарий многих авторов (без ускорения) подразумевает рост уровня в Балтике не более, чем на 3 мм в год (в заливах несколько больше) или 30 см за 100 лет, что доставит некоторые неудобства прибрежной инфраструктуре, но не будет иметь катастрофических последствий, какие могут приносить краткосрочные колебания уровня.
Подобные работы
- Межгодовая изменчивость уровня Балтийского моря в условиях меняющегося климата
Бакалаврская работа, гидрология. Язык работы: Русский. Цена: 5200 р. Год сдачи: 2022 - Исследование процессов формирования пляжей Курортного района Санкт-Петербурга
Дипломные работы, ВКР, туризм. Язык работы: Русский. Цена: 4900 р. Год сдачи: 2009