Введение 3
Глава 1. Описание Охотского моря и его характеристик 5
1.1 Физико-географическое положение Охотского моря 5
1.2 Гидрометеорологический режим Охотского моря 7
1.3 Распределение солености в Охотском море 9
1.4 Циркуляция вод в Охотском море 12
1.5 Ледовый режим в Охотском море 15
Глава 2. Описание методов исследования 17
2.1 Сумма градусо-дней мороза 17
2.2 Кластерный анализ 17
2.3 Анализ тренда временного ряда 18
2.4 Автокорреляционный анализ 19
2.5 Спектр и гармонический анализ Фурье 21
Глава 3. Результаты расчетов данных 24
3.1 Исходные данные 24
3.2 Расчет суммы градусо-дней мороза для Охотского моря 25
3.3 Расчет кластерного анализа для Охотского моря 27
3.4 Анализ тренда временного ряда 30
3.5 Расчет автокорреляционного анализа для Охотского моря 32
3.6 Расчет спектра и гармонического анализа Фурье 34
Глава 4. Вывод по выполненным расчетам 37
4.1 Суммы градусо-дней мороза для Охотского моря 37
4.2 Кластерный анализ для Охотского моря 37
Заключение 44
Список литературы 46
Приложение А. Дендрограммы метеорологических станций Охотского моря. 48 Приложение Б. Таблицы распределения данных СГДМ по трем видам зим в Охотском море 51
Исследование ледового режима морей России всегда было важной частью общего представления и положения о состоянии моря. Ведь от того какие ледовые условия будут наблюдаться в море в течении зимнего периода зависит очень многое: начало судоходства, начало и количество промысла, добыча полезных ископаемых и драгоценных металлов. Именно поэтому в последние годы интерес государства к изучению ледовых условий существенно возрос.
В моей работе я буду исследовать межгодовую изменчивость ледового режима Охотского моря. Это море крайне разнообразно и по-своему уникально. В нем сильно развит: промысел морских животных (китовый промысел, рыбный (крабы, тихоокеанский лосось), промысел морских млекопитающих); добыча полезных ископаемых (нефть, газ); драгоценных металлов (золото, серебро). Также в Охотском море в зимний период есть ледовые переправы, и их продолжительность напрямую зависит от суровости зим. Да и в целом, ледовый режим влияет на прибрежные районы Охотского моря, на время начала судоходства и промысла.
Исходя из всего этого, я считаю, что моя работа, основанная на многолетних данных и наблюдениях, имеет большой интерес для региона Охотского моря и в целом очень важна для общего представления об изменении ледового режима в данном регионе (ведь в последние годы идет глобальное потепление и зимы становятся все мягче и мягче). В связи с этими факторами, я выбрал данную тему для изучения в своей бакалаврской работе.
Цель работы: ознакомиться с районом исследования, его физикогеографическими особенностями и термохалинной структурой. Сформировать и обработать два архива данных: по сумме градусо-дней мороза и площади льдов в акватории Охотского моря. Выполнить статистические расчеты и комплексный анализ пространственно-временной изменчивости данных по площади льдов. Выполнить кластерный анализ и расформировать данные по сумме градусо-дней мороза, а также разбить зимы по суровости.
В данной работе поставлены и выполнены следующие задачи:
• Описание района исследования (его физико-географических особенностей, термохалинной структуры, циркуляции вод и ледового режима);
• Краткое описание методов исследования, которые были использованы при выполнении работы;
• Выборка исследуемых характеристик (ледовитость и температура атмосферного воздуха);
• Формирование временных рядов и полный их анализ:
- Для данных по ледовитости: выделить тренд, выполнить
спектральный и гармонический анализ, проанализировать остатки по автокорреляционной функции;
- Для данных по температуре атмосферного воздуха: рассчитать суммы градусо-дней мороза, выполнить кластерный анализ данных;
• Анализ выполненных расчетов и формирование общего вывода по выполненной работе.
В моей работе использовались данные по площади льдов в Охотском море в период с 1979 года по 2021 год. Также были взяты и обработаны данные по температуре атмосферного воздуха за тот же период с 8 метеорологических станций. Данные по ледовитости и температуре были разделены по сезонам по типу: 1979-80, 1980-81, до сезона 2020-21 года.
Данные по температуре атмосферного воздуха были обработаны и сформированы ряды данных по сумме градусо-дней мороза. Далее СГДМ были разбиты на три группы (при помощи кластерного анализа): суровые зимы, умеренные зимы и мягкие зимы.
Для представления об изменчивости площади льда в Охотском море были сформированы среднегодовые ряды данных и по этим данным выделена трендовая компонента, выполнен автокорреляционный анализ и гармонический, спектральный анализы Фурье. После расчета тренда среднегодового хода ледовитости было получено отрицательно значение - -38 тыс. км2/10 лет. Соответственно площадь льда в Охотском море имеет тенденцию к уменьшению с течением временного ряда.
По данным СГДМ было выделено три зимы, в которых преобладают одинаковые (на всех 8 метеорологических станциях) суровости зим: 1987-88 - суровая, 2011-12 - умеренная, 2013-14 - мягкая. За данные зимы были построены графики межгодового хода ледовитости, а также скачаны карты ледовитости за умеренную и мягкую зиму. Исходя из всего этого было доказано, что данные по СГДМ соответствуют данным по ледовитости в Охотском море. Также данные по СГДМ были сравнены с данными СГДМ из книги Думанской, и это сравнение (по 4 станциям: Магадан, Охотск, Аян и Ича) показало, что мои данные корректны и могут быть использованы для расчетов. На скачанных картах ледовой обстановки Охотского моря можно также четко различить умеренную и мягкую зимы (площади льдов в умеренную зиму заметно больше, чем в мягкую).
В заключении хочется сказать, что после выполненной мною работы, можно с уверенностью сказать, что площадь льдов в Охотском море с каждым годом становится все меньше и меньше. Это может быть связано с тем, что в мире идет глобальное изменение климата и повышение средних температур воздуха. Мягкие зимы встречаются все чаще и чаще, а суровых зим в Охотском море не встречалось уже более 7-10 лет (на отдельных станциях не было суровых зим и более 15 лет). Такой суровый край - Охотское море, с каждым годом его суровость становится меньше, что влияет на некоторую фауну, которая когда-то обитала в этом море, но теперь условия для нее неблагоприятные.
