Изучение режима течений Азовского моря в 2006г. с использованием прибора нового поколения “Вектор -2”
|
Введение 4
Глава I. Физико-географическая характеристика Азовского моря 7
1.1. Географические особенности и основные черты морфологии 7
1.2. Климатические особенности 11
1.2.1. Основные климатообразующие факторы 11
1.2.2. Температура воздуха 13
1.2.3. Ветровой режим 15
1.2.4. Влажность воздуха 17
1.2.5. Атмосферные осадки 18
1.2.6. Особые метеорологические явления 19
1.3. Краткая характеристика гидрологического режима 21
1.3.1. Температура воды 21
1.3.2. Соленость и плотность 23
1.3.3. Оптические свойства(прозрачность и цвет) воды 26
1.3.4. Основные элементы водного баланса 27
1.3.5. Уровень моря 28
1.3.6. Режим течений 30
1.3.7. Ветровое волнение 33
Глава II. Материалы и методика. Конструктивные особенности прибора нового поколения "Вектор-2" 35
2.1. Способы произведения наблюдений над морскими течениями 35
2.1.1. Навигационный способ 36
2.1.2. Бутылочная почта 37
2.1.3. Наблюдение над течениями с помощью поплавков 37
2.1.4. Измерение течений с помощью ЭМИТ 40
2.1.5. Измерения течений морской вертушкой 41
2.1.6. Самописцы течений 45
2.2. Назначение и область применения измерителя направления и скорости течений "Вектор-2" 56
2.2.1. Описание прибора 57
2.2.2. Основные технические характеристики 61
Глава III. Режим течений 62
3.1. Факторы, определяющие течения 62
3.1.1. Ветер 62
3.1.2. Материковый сток 66
3.1.3. Волнение 66
3.2. Описание режима течений 70
3.2.1. Особенности режима течений открытого моря 70
3.2.2. Течения при северо-восточном ветре 72
3.2.3. Течения при юго-западном ветре 73
3.2.4. Характеристика скоростей течения 74
3.2.5. Сезонная изменчивость течений 75
3.3. Режим течений в прибрежных районах 75
3.4. Ветровые течения 86
Глава IV. Пространственно временная изменчивость скоростей и 93
направлений течений Азовского моря в 2006 году
4.1. Анализ данных по вертикальному распределению направления и 93
скорости течения Азовского моря в апреле 2006 года
4.2. Анализ данных по вертикальному распределению направления и 100
скорости течения Азовского моря в августе 2006 года
4.3. Анализ пространственного распределения скоростей течений в апреле 109 2006 года
4.4. Анализ пространственного распределения скоростей течений в августе 2006 года
Заключение 116
Литература 119
Глава I. Физико-географическая характеристика Азовского моря 7
1.1. Географические особенности и основные черты морфологии 7
1.2. Климатические особенности 11
1.2.1. Основные климатообразующие факторы 11
1.2.2. Температура воздуха 13
1.2.3. Ветровой режим 15
1.2.4. Влажность воздуха 17
1.2.5. Атмосферные осадки 18
1.2.6. Особые метеорологические явления 19
1.3. Краткая характеристика гидрологического режима 21
1.3.1. Температура воды 21
1.3.2. Соленость и плотность 23
1.3.3. Оптические свойства(прозрачность и цвет) воды 26
1.3.4. Основные элементы водного баланса 27
1.3.5. Уровень моря 28
1.3.6. Режим течений 30
1.3.7. Ветровое волнение 33
Глава II. Материалы и методика. Конструктивные особенности прибора нового поколения "Вектор-2" 35
2.1. Способы произведения наблюдений над морскими течениями 35
2.1.1. Навигационный способ 36
2.1.2. Бутылочная почта 37
2.1.3. Наблюдение над течениями с помощью поплавков 37
2.1.4. Измерение течений с помощью ЭМИТ 40
2.1.5. Измерения течений морской вертушкой 41
2.1.6. Самописцы течений 45
2.2. Назначение и область применения измерителя направления и скорости течений "Вектор-2" 56
2.2.1. Описание прибора 57
2.2.2. Основные технические характеристики 61
Глава III. Режим течений 62
3.1. Факторы, определяющие течения 62
3.1.1. Ветер 62
3.1.2. Материковый сток 66
3.1.3. Волнение 66
3.2. Описание режима течений 70
3.2.1. Особенности режима течений открытого моря 70
3.2.2. Течения при северо-восточном ветре 72
3.2.3. Течения при юго-западном ветре 73
3.2.4. Характеристика скоростей течения 74
3.2.5. Сезонная изменчивость течений 75
3.3. Режим течений в прибрежных районах 75
3.4. Ветровые течения 86
Глава IV. Пространственно временная изменчивость скоростей и 93
направлений течений Азовского моря в 2006 году
4.1. Анализ данных по вертикальному распределению направления и 93
скорости течения Азовского моря в апреле 2006 года
4.2. Анализ данных по вертикальному распределению направления и 100
скорости течения Азовского моря в августе 2006 года
4.3. Анализ пространственного распределения скоростей течений в апреле 109 2006 года
4.4. Анализ пространственного распределения скоростей течений в августе 2006 года
Заключение 116
Литература 119
Азовское море является одним из наиболее изученных морей Мирового океана. С организацией системы наблюдений на станциях и постах бассейнов наиболее крупных рек (Дон и Кубань), развитием сети морских гидрометеорологических станций (на побережье моря) наиболее детально изучены такие параметры гидрометеорологического режима, как материковый сток, температура воздуха и воды в прибрежных районах, направление и скорость ветра, атмосферное давление и влажность воздуха и т.д. Помимо этого, в различные годы рядом научных учреждений и организаций проведены экспедиционные исследования по изучению гидрометеорологического режима открытой части моря. Регулярный мониторинг гидрометеорологического режима осуществляется с 1960 г. Азовским научно-исследовательским институтом рыбного хозяйства (АзНИИРХ), который проводит ежегодно 3-4 экспедиции весной, летом и осенью. Несмотря на это, процессы переноса водных масс - являются наиболее слабым звеном в цепи изучения гидрологического режима моря. Сопряжено это со сложностью организации в открытой части моря специальных наблюдений по изучению течений, необходимостью специальной приборной базы и значительных временных затрат. К настоящему времени накоплен незначительный ряд отрывочных данных эпизодических наблюдений, в частности в районе Керченского пролива (Альтман, 1975), данных наблюдений на рейдовых вертикалях в прибрежной зоне.
В 2006 г. Азовским научно-исследовательским институтом рыбного хозяйства введен в эксплуатацию прибор нового поколения «Вектор-2». Автономный измеритель течений «ВЕКТОР - 2» - зондирующий прибор нового поколения (внесен в Государственный реестр средств измерений, регистрационный номер 23326-01). Прибор предназначен для измерения скорости и направления течений в морях и пресноводных водоемах на глубинах от 1 до 2000 м в режиме реального времени.
Материал для написания дипломного проекта собран во время прохождения преддипломной и производственной практик в лаборатории гидрологии Федерального государственного бюджетного научного учреждения "Азовский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства" (ФГБНУ "АзНИИРХ").
Изучение направлений и скоростей течений Азовского моря в ФГБНУ "АзНИИРХ" проводится с 2006 г. в комплексных океанографических экспедициях весной, летом и осенью. В 2006 г., данные экспедиционных исследований которого использованы в дипломном проекте, в результате сокращения бюджета, были проведены только две комплексных экспедиции (в апреле и августе). Учитывая, что 2006 г. является переломным периодом в формировании режима солености моря (начиная с 2007 г. начался процесс осолонения Азовского моря), нами принято решение изучить режим течений именно в этот период). Измерения направлений и скоростей течений с помощью прибора «Вектор - 2» произведены на вертикалях 34-х станций, равномерно расположенных по акватории моря. Изучение скоростей течения производилось на трех горизонтах: поверхность, 5 м и придонный слой. Заданная частота импульса прибора составляла 30 секунд, а продолжительность измерения в каждой точке - 5 минут. Для анализа направлений и скоростей течений обработано более 10000 данных. Сформированный ряд генеральной совокупности данных представлен более 150 точечными измерениями направлений и скоростей течения на каждой вертикали стандартной сетки станций Азовского моря.
Главной целью настоящей работы является - изучить режим течений Азовского моря в 2006 г. с помощью измерителя направлений и скоростей течения «Вектор-2». Поэтапное изучение режима течений Азовского моря в 2006 г. предусматривало решение следующих задач.
Задачи исследования:
1. Изучить конструктивные особенности зондирующего комплекса "Вектор-2";
2. Оценить роль факторов, определяющих динамические процессы переноса водных масс Азовского моря;
3. Произвести анализ пространственного и горизонтального
распределений течений в Азовском море;
4. Выявить особенности изменения режима течений Азовского моря в 2006 г.
В работе, помимо данных экспедиционных исследований, использованы литературные данные.
В 2006 г. Азовским научно-исследовательским институтом рыбного хозяйства введен в эксплуатацию прибор нового поколения «Вектор-2». Автономный измеритель течений «ВЕКТОР - 2» - зондирующий прибор нового поколения (внесен в Государственный реестр средств измерений, регистрационный номер 23326-01). Прибор предназначен для измерения скорости и направления течений в морях и пресноводных водоемах на глубинах от 1 до 2000 м в режиме реального времени.
Материал для написания дипломного проекта собран во время прохождения преддипломной и производственной практик в лаборатории гидрологии Федерального государственного бюджетного научного учреждения "Азовский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства" (ФГБНУ "АзНИИРХ").
Изучение направлений и скоростей течений Азовского моря в ФГБНУ "АзНИИРХ" проводится с 2006 г. в комплексных океанографических экспедициях весной, летом и осенью. В 2006 г., данные экспедиционных исследований которого использованы в дипломном проекте, в результате сокращения бюджета, были проведены только две комплексных экспедиции (в апреле и августе). Учитывая, что 2006 г. является переломным периодом в формировании режима солености моря (начиная с 2007 г. начался процесс осолонения Азовского моря), нами принято решение изучить режим течений именно в этот период). Измерения направлений и скоростей течений с помощью прибора «Вектор - 2» произведены на вертикалях 34-х станций, равномерно расположенных по акватории моря. Изучение скоростей течения производилось на трех горизонтах: поверхность, 5 м и придонный слой. Заданная частота импульса прибора составляла 30 секунд, а продолжительность измерения в каждой точке - 5 минут. Для анализа направлений и скоростей течений обработано более 10000 данных. Сформированный ряд генеральной совокупности данных представлен более 150 точечными измерениями направлений и скоростей течения на каждой вертикали стандартной сетки станций Азовского моря.
Главной целью настоящей работы является - изучить режим течений Азовского моря в 2006 г. с помощью измерителя направлений и скоростей течения «Вектор-2». Поэтапное изучение режима течений Азовского моря в 2006 г. предусматривало решение следующих задач.
Задачи исследования:
1. Изучить конструктивные особенности зондирующего комплекса "Вектор-2";
2. Оценить роль факторов, определяющих динамические процессы переноса водных масс Азовского моря;
3. Произвести анализ пространственного и горизонтального
распределений течений в Азовском море;
4. Выявить особенности изменения режима течений Азовского моря в 2006 г.
В работе, помимо данных экспедиционных исследований, использованы литературные данные.
Направление и скорость течений Азовского моря являются одной из базовых характеристик гидрологического режима. От режима течений зависят процессы переноса водных масс в горизонтальной и вертикальных плоскостях.
В данной работе изложены результаты изучения режима течений Азовского моря в апреле августе 2006 г. Рассмотрены методы и приборы для измерения скорости и направления течения, описаны технические возможности и конструктивные особенности прибора «Вектор-2».
В соответствии с поставленной целью (изучить режим течений Азовского моря при помощи прибора «Вектор-2») и поэтапным решением задач, были выявлены следующие особенности формирования режима течений и сделаны выводы:
- К наиболее общим закономерностям формирования течений при продолжительных штормовых ветрах, отмеченным в «Справочнике по гидрометеорологическому режиму Азовского моря» (1962 г). относятся следующие :
• для ветра со скоростью 5-10 м/с наиболее вероятны скорости течения 10-20 см/с;
• для ветра со скоростью 10-15 м/с характерны течения со скоростью 20-30 см/с;
• для ветра со скоростью 15-20 м/с вероятны течения со скоростью до 40 см/с.
• Максимальные скорости течений Азовского моря не превышают 60-80 см/с. Исключением являются предустьевые районы, где скорости течений достигают 100 см/с и более. В этих районах значительную роль играют стоковые течения. Скорости стоковых течений в устьевых районах Дона и Кубани при выходе из гирл достигает 150-200 см/с.
- Анализ вертикального распределения скоростей и направлений течений выявил, что в большинстве случаев максимальные скорости течений наблюдались в поверхностном горизонте. Однако примерно в 20% случаев зафиксирован рост скорости течения с глубиной. Это свидетельствует о том, что наряду с решающим воздействием ветра при формировании поверхностных течений в глубинных слоях отмечались компенсационные течения.
- По данным лаборатории гидрологии ФГБНУ «АзНИИРХ», результирующее направление переноса воды в поверхностных слоях, в целом, совпадало с генеральной схемой течений по Н.М. Книповичу, хотя на отдельных станциях, и в апреле, и в августе, отмечено отклонение векторов, обусловленное сменой ветровых ситуаций.
Средние скорости течений в апреле, изменялись в диапазоне от 0.5 до 23. 5 см/с. В августе диапазон изменения скоростей был значительно шире: от 3 до 60 см/с, причем максимальные скорости отмечены в придонном горизонте. Наибольшие скорости течения зафиксированы на западе Таганрогского залива, а также в устьевых областях р. Кубани, малых рек Северного и Восточного Приазовья.
-Результатами исследований 2006 г. установлено, что циркуляционное перемещение водных масс Азовского моря имеет сложную структуру. Значительной изменчивостью в 2006 г. характеризовалось распределение скоростей течения не только по вертикали, но и в пространстве всего моря. Под воздействием ветра и стоковых течений, наряду с последовательным снижением скоростей течения от поверхности ко дну, на отдельных участках моря присутствовало более сложное динамическое перемещение водных масс.
- Полученные новые данные по режиму течений Азовского моря позволяют пополнить базу данных по мониторингу гидрологических параметров, расширить круг представлений о динамических процессах, происходящих в трехмерном пространстве водной толщи.
- Зондирующий комплекс "Вектор-2", разработанный в конструкторском бюро ААНИИ и изготовленный в производственном объединении "Марс" (г. Гатчина Ленинградской области") справедливо относится к надежным современным приборам, позволяющим измерять направление и скорости течения, как в режиме реального времени, так и в режиме запоминания.
В данной работе изложены результаты изучения режима течений Азовского моря в апреле августе 2006 г. Рассмотрены методы и приборы для измерения скорости и направления течения, описаны технические возможности и конструктивные особенности прибора «Вектор-2».
В соответствии с поставленной целью (изучить режим течений Азовского моря при помощи прибора «Вектор-2») и поэтапным решением задач, были выявлены следующие особенности формирования режима течений и сделаны выводы:
- К наиболее общим закономерностям формирования течений при продолжительных штормовых ветрах, отмеченным в «Справочнике по гидрометеорологическому режиму Азовского моря» (1962 г). относятся следующие :
• для ветра со скоростью 5-10 м/с наиболее вероятны скорости течения 10-20 см/с;
• для ветра со скоростью 10-15 м/с характерны течения со скоростью 20-30 см/с;
• для ветра со скоростью 15-20 м/с вероятны течения со скоростью до 40 см/с.
• Максимальные скорости течений Азовского моря не превышают 60-80 см/с. Исключением являются предустьевые районы, где скорости течений достигают 100 см/с и более. В этих районах значительную роль играют стоковые течения. Скорости стоковых течений в устьевых районах Дона и Кубани при выходе из гирл достигает 150-200 см/с.
- Анализ вертикального распределения скоростей и направлений течений выявил, что в большинстве случаев максимальные скорости течений наблюдались в поверхностном горизонте. Однако примерно в 20% случаев зафиксирован рост скорости течения с глубиной. Это свидетельствует о том, что наряду с решающим воздействием ветра при формировании поверхностных течений в глубинных слоях отмечались компенсационные течения.
- По данным лаборатории гидрологии ФГБНУ «АзНИИРХ», результирующее направление переноса воды в поверхностных слоях, в целом, совпадало с генеральной схемой течений по Н.М. Книповичу, хотя на отдельных станциях, и в апреле, и в августе, отмечено отклонение векторов, обусловленное сменой ветровых ситуаций.
Средние скорости течений в апреле, изменялись в диапазоне от 0.5 до 23. 5 см/с. В августе диапазон изменения скоростей был значительно шире: от 3 до 60 см/с, причем максимальные скорости отмечены в придонном горизонте. Наибольшие скорости течения зафиксированы на западе Таганрогского залива, а также в устьевых областях р. Кубани, малых рек Северного и Восточного Приазовья.
-Результатами исследований 2006 г. установлено, что циркуляционное перемещение водных масс Азовского моря имеет сложную структуру. Значительной изменчивостью в 2006 г. характеризовалось распределение скоростей течения не только по вертикали, но и в пространстве всего моря. Под воздействием ветра и стоковых течений, наряду с последовательным снижением скоростей течения от поверхности ко дну, на отдельных участках моря присутствовало более сложное динамическое перемещение водных масс.
- Полученные новые данные по режиму течений Азовского моря позволяют пополнить базу данных по мониторингу гидрологических параметров, расширить круг представлений о динамических процессах, происходящих в трехмерном пространстве водной толщи.
- Зондирующий комплекс "Вектор-2", разработанный в конструкторском бюро ААНИИ и изготовленный в производственном объединении "Марс" (г. Гатчина Ленинградской области") справедливо относится к надежным современным приборам, позволяющим измерять направление и скорости течения, как в режиме реального времени, так и в режиме запоминания.