Введение 3
1Описание исследуемого района 5
1.1 Охотское море 5
1.2 Значение Охотского моря 6
2 Разработка сеточной базы 9
2.1 Описание исходных данных 9
2.2 Описание технологии создания сеточной базы 15
2.3 Контроль качества данных непосредственных наблюдений 19
2.4 Специальная обработка и расчёт статистических показателей
гидрофизических полей 21
2.5 Метод интерполяции Рейнигера - Росса 24
2.6 Процедуры объективного анализа результатов расчёта статистических
показателей и формирование сеточной базы полей средней скорости распространения звука 30
2.7 Сравнительный анализ сеточных баз скорости распространения звука в
воде, полученных по данным из различных источников 34
3 Разработка рекомендаций по использованию сеточной базы 42
3.1 Визуализация данных 42
Заключение 64
Список использованной литературы 66
При исследовании океанологических полей приходится сталкиваться с обработкой больших массивов данных. Эти данные часто представляют собой результаты наблюдений, осуществленных в произвольном множестве точек области задания изучаемого поля, и являются исходным материалом для проведения многих исследований. От качества обработки исходного числового материала существенно зависит доверие к получаемым выводам. Одной из важных задач обработки исходного числового материала являются процедура интерполяции.
Обработка и интерполяция измеренных данных (оперативные данные, данные океанографических станций, данные обрывного батитермографа, данные с заякоренных буев, профильные наблюдения и т.д.) является актуальной проблемой в связи с бурным развитием наблюдательных систем мониторинга природной среды, мощных вычислительных комплексов и новейших математических алгоритмов анализа и обработки данных наблюдений и гидродинамического прогноза состояния Мирового океана. Например, система профилирующих буев ARGO дает уникальную оперативную информацию о состоянии океана, дополняя возможности других измерительных комплексов, поскольку дает важную информацию о глубинной изменчивости полей океана. С использованием данных системы ARGO впервые в истории океанографии стало возможным более детальное описание слоя океана до глубин в 2000 м.
Сложность обработки измеренных данных состоит в их неравномерном распределении по пространству и по времени. Для решения этой проблемы используются алгоритмы интерполяции данных, благодаря которым строятся поля основных океанографических параметров Мирового океана на равномерных сетках с различными пространственными разрешениями, на различных горизонтах. С помощью построенных полей можно решать задачи термогидродинамики океанов и морей, улучшать точность прогностических расчетов численных моделей, усваивая эти поля данных наблюдений в моделях циркуляции океанов и морей, решать различные обратные задачи и строить атласы наблюдаемых полей, проводить инженерные изыскания и т.д.
Цель данной работы является разработка и реализация базы данных исходных океанологических параметров (температуры и солености), плотности воды и скорости звука для Охотского моря с использованием интерполяции по методу Reiniger-Ross.
Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
- выполнить сбор имеющихся данных о распределении температуры и солености в Охотском море, путем объединения информации, имеющейся в различных источниках, и провести их объективный анализ, включая контроль качества данных непосредственных наблюдений;
- разработать сеточную базу и реализовать хранение данных с учетом их интерполяции на стандартных горизонтах в узлы сеточной области.
- выполнить анализ сеточных баз скорости распространения звука в воде, полученных по данным из различных источников;
- реализовать возможность визуализации информации, получаемой при использовании базы данных.
В процессе исследований получены следующие результаты:
1. На основе отечественных и зарубежных данных (данных АО «ГНИНГИ» и международного массива данных WOD13) сформирован массив исходных данных по температуре и солёности воды.
2. Выполнены необходимые процедуры контроля качества созданного массива. Оценена степень освещённости моря данными наблюдений. Выявлена недостаточная степень освещённости северных и центральных районов моря.
3. Выполнены необходимые процедуры по созданию сеточной базы скорости распространения звука в воде на основе данных АО «ГНИНГИ» и WOD13.
4. Выполнено сравнение результатов расчёта средних полей скорости звука по сформированному массиву с сеточным массивом данных GDEM NAVO ВМС США. Выявлено, что средние квадратические невязки между значениями скорости звука, рассчитанные по двум массивам данных, в целом по морю в поверхностном слое достигают 3 м/с, быстро уменьшаясь глубже 500 м. При этом расхождения между оценками скорости звука в слабоосвещённых данными наблюдений районах растут и в поверхностном слое достигают 10 м/с.
5. Сравнительный анализ результатов показал высокую степень согласованности формы профилей и кривых сезонного хода гидрофизических параметров, полученных по различным массивам данных. Это обстоятельство позволило принять решение о создании интегрированной сеточной базы данных средней скорости распространения звука в воде на основе осреднения результатов обработки массивов АО «ГНИНГИ» и WOD13.
6. Разработана рекомендация по применению и визуализации базы данных.
