Влияние речного стока на режим солености устьевой области реки Северная Двина
|
Введение 5
1 Общая характеристика устьевой области реки Северная 8
Двина
1.1 Краткая характеристика бассейна реки Северная Двина 8
1.2 Краткая характеристика Белого моря 11
1.3 Рельеф и почвы 15
1.4 Гидрография 20
2 Речной сток 26
2.1 Многолетние колебания речного стока 28
2.2 Внутригодовые колебания речного стока 43
3 Режим солености устьевой области р. Северная Двина 55
3.1 Межгодовая изменчивость солености 62
3.2 Внутригодовая изменчивость солености 87
4 Влияния речного стока на режим солености вод устьевой 101
области р. Северная Двина
Заключение 111
Список использованных источников 117
Приложения должны быть в работе, но в данный момент отсутствуют
1 Общая характеристика устьевой области реки Северная 8
Двина
1.1 Краткая характеристика бассейна реки Северная Двина 8
1.2 Краткая характеристика Белого моря 11
1.3 Рельеф и почвы 15
1.4 Гидрография 20
2 Речной сток 26
2.1 Многолетние колебания речного стока 28
2.2 Внутригодовые колебания речного стока 43
3 Режим солености устьевой области р. Северная Двина 55
3.1 Межгодовая изменчивость солености 62
3.2 Внутригодовая изменчивость солености 87
4 Влияния речного стока на режим солености вод устьевой 101
области р. Северная Двина
Заключение 111
Список использованных источников 117
Приложения должны быть в работе, но в данный момент отсутствуют
Устьевая область реки Северная Двина, включающая в себя низовье реки и вершину Двинского залива, представляет собой единый природный комплекс, сформированный взаимодействием реки и моря. Устье реки служит важнейшим узлом пересечения морских и речных путей на севере страны.
Первые исследования устья Северной Двины относятся к середине 16 века, когда началась внешняя торговля через Белое море.
Расположенный в вершине дельты Северной Двины старинный русский город Архангельск был основан как морской порт, через который начались первые торговые связи заграницей. Географическое положение устья Северной Двины обусловило особую его роль в развитии исследований Арктики и освоении Северного Морского пути. А благодаря значительным природным ресурсам бассейна реки и моря, устьевая область Северной Двины играет важную роль в экономике района и страны в целом.
Гидрологический режим устьевой области как переходной между рекой и морем зоны формируется под влиянием речных факторов, отражающих воздействия бассейна реки, и морских факторов, отражающих воздействия моря. Таким образом, гидрологический режим устьевой области понимается как закономерная смена состояний взаимодействия реки и моря в пределах границ устьевой области. Существенное влияние на гидрологический режим оказывает геоморфология и климат устьевой области и непериодические сгонно-нагонные колебания, вызванные действием ветра. Сильные северо¬западные и северные ветры, дующие не только в устье, но и во всем Белом море, вызывают нагонные подъемы уровня.
В устьевой области реки отмечаются наибольшие пространственно-временные изменения всех гидрологических и гидрохимических характеристик. Одной из таких характеристик является соленость, которая сравнительно мало подвержена влиянию антропогенных факторов и может служить индикатором естественных изменений в устьевой области реки.
В условиях существенного влияния речного стока на соленость вод устьевой области реки Северная Двина возникает необходимость в получении его количественных оценок и установления вида взаимосвязи.
Поэтому целью настоящей работы заключается в оценке влияния стока реки Северная Двина на соленость вод устьевой области.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
1. Собрать необходимую информацию в различных источниках и подготовить временные ряды расходов и значений солености воды;
2. Выполнить анализ многолетней изменчивости стока реки и солености;
3. Провести анализ внутригодовой изменчивости стока и солености;
4. Обобщить результаты анализа и установить особенности влияния речного стока на режим солености вод устьевой части реки Северная Двина
Для решения поставленных задач в работе использовались данные наблюдений над расходами воды реки Северная Двина по постам Абрамково, Звоз, с. Усть-Пинега за период с 1976 по 2005 год и соленостью воды по морским станциям о. Мудьюги г. Северодвинск с 1976 по 2005 год, Зимнегорский маяк - с 1985 по 2005 год. Также измеренные значения за соленостью морских вод, выполненные во время сезонных съемок в навигационный период сотрудниками Северодвинской устьевой станции на разрезах пр. Маймаксас 1990 по 2012 год.
Речной сток, поступающий в устьевую область реки Северная Двина, является основным определяющим фактором ее гидрологического режима.
Речной сток рассматривается как вероятностный полициклический процесс с основными энергонесущими зонами в диапазонах частот, соответствующих многолетним (Т>1 года) и внутригодовым (Т<1 года) колебаниями. Для анализа многолетней изменчивости привлекались ряды среднегодовых расходов и значений солености, которые рассматривались как стационарно случайные процессы и ежегодные последовательности значений для всех месяцев года, которые рассматривались как стационарные и стационарносвязанные случайные процессы, а также ряды измеренных значений солености по разрезам. Для установления особенностей внутригодовых колебаний использовались ряды среднемесячных расходов и солености, которые интерпретировались как периодически коррелированные случайные процессы. Привлечение для оценки многолетней и внутригодовой изменчивости стока и значений солености методов математической статистики (квантильного анализа данных, метод периодически коррелированных случайных процессов, корреляционного анализа, регрессионного анализа и низкочастотной фильтрации Баттерворта) значительно повышает достоверность полученных результатов.
Первые исследования устья Северной Двины относятся к середине 16 века, когда началась внешняя торговля через Белое море.
Расположенный в вершине дельты Северной Двины старинный русский город Архангельск был основан как морской порт, через который начались первые торговые связи заграницей. Географическое положение устья Северной Двины обусловило особую его роль в развитии исследований Арктики и освоении Северного Морского пути. А благодаря значительным природным ресурсам бассейна реки и моря, устьевая область Северной Двины играет важную роль в экономике района и страны в целом.
Гидрологический режим устьевой области как переходной между рекой и морем зоны формируется под влиянием речных факторов, отражающих воздействия бассейна реки, и морских факторов, отражающих воздействия моря. Таким образом, гидрологический режим устьевой области понимается как закономерная смена состояний взаимодействия реки и моря в пределах границ устьевой области. Существенное влияние на гидрологический режим оказывает геоморфология и климат устьевой области и непериодические сгонно-нагонные колебания, вызванные действием ветра. Сильные северо¬западные и северные ветры, дующие не только в устье, но и во всем Белом море, вызывают нагонные подъемы уровня.
В устьевой области реки отмечаются наибольшие пространственно-временные изменения всех гидрологических и гидрохимических характеристик. Одной из таких характеристик является соленость, которая сравнительно мало подвержена влиянию антропогенных факторов и может служить индикатором естественных изменений в устьевой области реки.
В условиях существенного влияния речного стока на соленость вод устьевой области реки Северная Двина возникает необходимость в получении его количественных оценок и установления вида взаимосвязи.
Поэтому целью настоящей работы заключается в оценке влияния стока реки Северная Двина на соленость вод устьевой области.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
1. Собрать необходимую информацию в различных источниках и подготовить временные ряды расходов и значений солености воды;
2. Выполнить анализ многолетней изменчивости стока реки и солености;
3. Провести анализ внутригодовой изменчивости стока и солености;
4. Обобщить результаты анализа и установить особенности влияния речного стока на режим солености вод устьевой части реки Северная Двина
Для решения поставленных задач в работе использовались данные наблюдений над расходами воды реки Северная Двина по постам Абрамково, Звоз, с. Усть-Пинега за период с 1976 по 2005 год и соленостью воды по морским станциям о. Мудьюги г. Северодвинск с 1976 по 2005 год, Зимнегорский маяк - с 1985 по 2005 год. Также измеренные значения за соленостью морских вод, выполненные во время сезонных съемок в навигационный период сотрудниками Северодвинской устьевой станции на разрезах пр. Маймаксас 1990 по 2012 год.
Речной сток, поступающий в устьевую область реки Северная Двина, является основным определяющим фактором ее гидрологического режима.
Речной сток рассматривается как вероятностный полициклический процесс с основными энергонесущими зонами в диапазонах частот, соответствующих многолетним (Т>1 года) и внутригодовым (Т<1 года) колебаниями. Для анализа многолетней изменчивости привлекались ряды среднегодовых расходов и значений солености, которые рассматривались как стационарно случайные процессы и ежегодные последовательности значений для всех месяцев года, которые рассматривались как стационарные и стационарносвязанные случайные процессы, а также ряды измеренных значений солености по разрезам. Для установления особенностей внутригодовых колебаний использовались ряды среднемесячных расходов и солености, которые интерпретировались как периодически коррелированные случайные процессы. Привлечение для оценки многолетней и внутригодовой изменчивости стока и значений солености методов математической статистики (квантильного анализа данных, метод периодически коррелированных случайных процессов, корреляционного анализа, регрессионного анализа и низкочастотной фильтрации Баттерворта) значительно повышает достоверность полученных результатов.
В настоящей работе выполнен анализ многолетних (межгодовых) и внутригодовых колебаний водности реки Северной Двины и солености по береговым станциям Белого моря с использованием данных среднегодовых, среднемесячных значений расходов воды по постам г.п. с. Усть-Пинега (с 1976 по 2005 гг),г.п. д. Звоз (с 1976 по 2005 гг),г.п. д. Абрамково (с 1976 по 2005 гг) на реке Северная Двина и значений солености по морским береговым станциям Белого моря: МГ-2 о. Мудьюг (с 1976 по 2005 гг), МГ-2 г. Северодвинск (с 1976 по 2012 гг), МГ-2 Зимнегорский маяк (с 1985 по 2014 гг). Также измеренные значения за соленостью морских вод, выполненные во время сезонных съемок в навигационный период сотрудниками Северодвинской устьевой станции на разрезах пр. Маймаксас 1990 по 2012 год.
Многолетние колебания стока и солености воды анализировались по данным среднегодовых величин, а также по ежегодным последовательностям значений для каждого месяца года. Реализация среднегодовых расходов воды и значений солености рассматривались как стационарные случайные процессы. Ежегодные последовательности значений рассматривались как стационарные и стационарно-связанные случайные процессы. Для оценки многолетней и внутригодовой изменчивости стока и значений солености использовался метод математической статистики (квантильный анализ данных, метод периодически коррелированных случайных процессов, корреляционный анализ,
регрессионный анализ и низкочастотная фильтрация Баттерворта), что значительно повышает достоверность полученных результатов.
Выполненный совместный анализ показал наличие многоводных и маловодных групп лет в стоке реки Северная Двина на рассмотренных постах и групп лет с повышенной и пониженной соленостью на анализируемых станциях, которые наблюдались как разрозненно, так и группировались в фазы и циклы. Для их характеристики применялся квантильный анализ данных с использованием средних годовых значений, где каждый временной ряд рассматривается как реализация случайного процесса x(t), за основную вероятностную характеристику которого принимается функция распределения F(x) и ее квантили хр. В качестве основных вероятностных характеристик использовались квантили xm,„х0.25, х0.5,х0.75,хтах,и другие, основанные на них, расчетные параметры.
Анализ реализаций среднегодовых значений солености и расходов воды показал, что в многоводные годы (1978, 1986, 1990, 1993, 1998 и т.д) наблюдалась более низкая соленость и наоборот, в маловодные (1977, 1988, 2005 и т.д) - повышение значений солености, что подтверждает гипотезу о влиянии стока на соленость. Существует ряд лет, не совпадающих с данным утверждением. Возможно, это связано с тем, что в эти годы на режим солености оказывали влияния другие факторы.
Для аппроксимации корреляционных зависимостей межгодовой изменчивости стока реки Северная Двина и значений солености по морским береговым станциям, рассчитанных для каждого месяца года, использована модель авторегрессии первого порядка.
Анализ модели авторегрессии показал, что коэффициенты корреляции стока для всех постов реки Северная Двина незначимы R < 0.3.
Коррелированность процесса от года к году отсутствует. Что касается солености, то незначимыми явились коэффициенты корреляции солености по станции г. Северодвинск R<0.2. По другим станциям для некоторых месяцев выявлена некоторая межгодовая связь с коэффициентом корреляции R>0.5.Для объяснения незатухающего характера корреляционных зависимостей межгодовой изменчивости солености воды по наблюдениям на станции Зимнегорский маяк за январь - март и июль - сентябрь, привлекалась низкочастотная фильтрация Баттерворта.
Результаты фильтрации показали наличие трендов или периодов локальной нестационарности, которые и приводят к увеличению коррелированное™ процессов в эти месяцы. Например, в январе 1985 года средний уровень солености составлял 24.8 % в конце периода 22.0 %о. Значение солености понизилось на 2.8 %. За десятилетие в среднем на 1.4 %. С февраля 1985 года за исследуемый период соленость понизилась на 4.2%. Для других анализируемых месяцев наблюдается тенденция на увеличение солености за первое десятилетие рассматриваемого периода в среднем на 1.7 % и понижение в следующие 10 лет на 1.6 %. Наличие тренда связано с влиянием какого-то другого солеформирующего фактора. Аналогичного тренда для соответствующих ежегодных последовательностей речного стока не наблюдалось.
Речной сток отличается большой неравномерностью. Особенности влияния речного стока на режим Белого моря определяется свойствами внутригодового хода и многолетних колебаний водности рек водосбора.
Для предварительной оценки существования связи меду рядами расходов и солености выполнен разведочный анализ в виде взаимного квантильного анализа данных. В общем облаке точек видна некоторая закономерность: областям максимальных значений стока соответствуют области минимальных значений солености, областям минимальных - области максимальных значений. Наличие отскакивающих точек свидетельствует о том, что речной сток является не единственным фактором, формирующим режим солености. Учитывая это можно говорить, что связь между среднемесячными величинами речного стока и солености существует.
В качестве исходной информации для анализа внутригодового колебания речного стока, в настоящей работе использованы среднемесячные расходы воды по реке Северная Двина по гидрологическим постам - д. Абрамково, д. Звоз, с. Усть-Пинега. В качестве исходной информации для анализа внутригодового колебания солености - среднемесячные значения солености по морским береговым станциям - о. Мудьюг, Зимнегорский маяк, г. Северодвинск.
Для анализа внутригодового хода речного стока и значений солености применен метод теории ПКСП (Периодически коррелированных случайных процессов).
Внутригодовые колебания стока реки анализировались по реализациям среднемесячных расходов воды и значениям солености, которые рассматривались как периодически коррелированные случайные процессы. В качестве основных вероятностных характеристик внутригодового хода использовались оценки математического ожидания m(t), дисперсии D(t), при т=1 месяц и т=1год изменчивости.
Так, графики оценок математического ожидания m(t) стока р. Северная Двина имеют вид кривых с плавным подъемом, выраженным половодьем и плавным спадом. Основной максимум наблюдается в период весеннего половодья (апрель-май). Минимумы на кривых математического ожидания тД)соответствуют зимней межени. Кривые дисперсии D(t) повторяют все особенности кривых m(t). Такой ход графиков оценок m(t) и D(t) свидетельствуют о том, что межгодовая изменчивость анализируемых процессов происходит преимущественно в виде амплитудной модуляции характерных элементов внутригодового хода, как было отмечено при анализе исходных реализаций среднемесячных расходов. Известно, что р. Северная Двина по климатическим особенностям формирования стока относится к группе рек Восточно-Европейского типа режима по классификации Б.Д. Зайкова. Для рек этого типа характерны высокое весеннее половодье, ежегодно повторяющиеся летне-осенние паводки и очень низкая зимняя межень.
Анализ реализаций внутригодового хода среднемесячных значений стока и солености воды показывает, что внутригодовой ход солености практически зеркально отражает внутригодовой годовой ход стока реки Северная Двина: минимум солености совпадает с максимумом стока и наблюдается в апреле, в период весеннего половодья; нисходящая ветвь внутригодового хода солености совпадает с восходящей ветвью внутригодового хода стока и наоборот; зимний максимум солености совпадает с минимумом речного стока периода межени; в период осеннего половодья наблюдается вторичный минимум солености.
На графиках оценок математического ожидания m(t) солености по всем анализируемым станциям основной минимум наблюдается в мае, что связанно с прохождением волны половодья. По станции Зимнегорский маяк это единственный минимум, по Северодвинску наблюдаются вторичные минимумы, приходящиеся на октябрь и май, по станции о. Мудьюг в октябре. Вторичные минимумы в октябре, по-видимому, связаны с выпадением осадков, в мае, возможно, связан с ледотаянием. При этом форма графиков оценки m(t) на станциио. Мудьюг и г. Северодвинск практически совпадают. Различие состоит лишь в разном уровне среднемноголетних значений, что связано с большим влиянием беломорских вод у г. Северодвинска. На графике оценки т(1)Зимнегорский маяк обращает на себя внимание вторичный минимум зимой, что может быть связано с непромерзающим источником пресной воды ручья Каменный, который распресняет морские воды.
График оценки дисперсии В(1)по станции о. Мудьюг повторяет основной минимум математического ожидания, но при этом наблюдаются три вторичных минимума в феврале, августе и октябре, которые фактически повторяют минимумы на кривой оценки математического ожидания.
На графиках по другим двум станциям оценка дисперсии D(t) практически зеркально отражает ход оценки m(t), но с некоторым сдвигом во времени, что говорит о влиянии на соленость других солеформирующих факторов.
Графики оценок корреляционных зависимостей внутригодовой изменчивости^, т), т=1 месяц по солености также как и у речного стока быстро затухают на начальном участке и продолжают флуктуировать с незначительными отклонениями от нулевого уровня в дальнейшем. Графики оценок внутригодовых корреляционных зависимостей практически симметричны и одинаковы для всех месяцев года.
Для получения количественных оценок влияния речного стока реки Северная Двина на соленость устьевой области реки проведен регрессионный анализ рядов. Анализ показал, что зависимость нелинейна. С учетом значений коэффициента детерминации R2= 0.57 (R = 0,76) 57% изменчивости солености обусловлено расходами воды.
Для детализации особенностей влияния речного стока на соленость воды для отдельных месяцев года рассчитаны коэффициенты взаимной корреляции. Результат показал, что значения коэффициентов внутригодовой корреляции между расходом реки Северная Двина и значениями солености на станции о. Мудьюг с июля по ноябрь R>-0.50. Необходимо отметить, что в апреле и декабре этот коэффициент составляет -0.52 и -0.54 соответственно.
Регрессионные зависимости между расходами воды и соленостью на станции о. Мудьюг для характерных месяцев года не линейные и достаточно хорошо описываются логарифмическими уравнениями.
Выполненный анализ показал, что зависимость соленой воды от величины расхода воды хорошо прослеживается в течение сезона или года. Основное влияние стока реки Северная Двина на режим солености устьевой области происходит во время половодья, а также осенью во время прохождения дождевых паводков в зависимости от удаления от устья реки.
Многолетние колебания стока и солености воды анализировались по данным среднегодовых величин, а также по ежегодным последовательностям значений для каждого месяца года. Реализация среднегодовых расходов воды и значений солености рассматривались как стационарные случайные процессы. Ежегодные последовательности значений рассматривались как стационарные и стационарно-связанные случайные процессы. Для оценки многолетней и внутригодовой изменчивости стока и значений солености использовался метод математической статистики (квантильный анализ данных, метод периодически коррелированных случайных процессов, корреляционный анализ,
регрессионный анализ и низкочастотная фильтрация Баттерворта), что значительно повышает достоверность полученных результатов.
Выполненный совместный анализ показал наличие многоводных и маловодных групп лет в стоке реки Северная Двина на рассмотренных постах и групп лет с повышенной и пониженной соленостью на анализируемых станциях, которые наблюдались как разрозненно, так и группировались в фазы и циклы. Для их характеристики применялся квантильный анализ данных с использованием средних годовых значений, где каждый временной ряд рассматривается как реализация случайного процесса x(t), за основную вероятностную характеристику которого принимается функция распределения F(x) и ее квантили хр. В качестве основных вероятностных характеристик использовались квантили xm,„х0.25, х0.5,х0.75,хтах,и другие, основанные на них, расчетные параметры.
Анализ реализаций среднегодовых значений солености и расходов воды показал, что в многоводные годы (1978, 1986, 1990, 1993, 1998 и т.д) наблюдалась более низкая соленость и наоборот, в маловодные (1977, 1988, 2005 и т.д) - повышение значений солености, что подтверждает гипотезу о влиянии стока на соленость. Существует ряд лет, не совпадающих с данным утверждением. Возможно, это связано с тем, что в эти годы на режим солености оказывали влияния другие факторы.
Для аппроксимации корреляционных зависимостей межгодовой изменчивости стока реки Северная Двина и значений солености по морским береговым станциям, рассчитанных для каждого месяца года, использована модель авторегрессии первого порядка.
Анализ модели авторегрессии показал, что коэффициенты корреляции стока для всех постов реки Северная Двина незначимы R < 0.3.
Коррелированность процесса от года к году отсутствует. Что касается солености, то незначимыми явились коэффициенты корреляции солености по станции г. Северодвинск R<0.2. По другим станциям для некоторых месяцев выявлена некоторая межгодовая связь с коэффициентом корреляции R>0.5.Для объяснения незатухающего характера корреляционных зависимостей межгодовой изменчивости солености воды по наблюдениям на станции Зимнегорский маяк за январь - март и июль - сентябрь, привлекалась низкочастотная фильтрация Баттерворта.
Результаты фильтрации показали наличие трендов или периодов локальной нестационарности, которые и приводят к увеличению коррелированное™ процессов в эти месяцы. Например, в январе 1985 года средний уровень солености составлял 24.8 % в конце периода 22.0 %о. Значение солености понизилось на 2.8 %. За десятилетие в среднем на 1.4 %. С февраля 1985 года за исследуемый период соленость понизилась на 4.2%. Для других анализируемых месяцев наблюдается тенденция на увеличение солености за первое десятилетие рассматриваемого периода в среднем на 1.7 % и понижение в следующие 10 лет на 1.6 %. Наличие тренда связано с влиянием какого-то другого солеформирующего фактора. Аналогичного тренда для соответствующих ежегодных последовательностей речного стока не наблюдалось.
Речной сток отличается большой неравномерностью. Особенности влияния речного стока на режим Белого моря определяется свойствами внутригодового хода и многолетних колебаний водности рек водосбора.
Для предварительной оценки существования связи меду рядами расходов и солености выполнен разведочный анализ в виде взаимного квантильного анализа данных. В общем облаке точек видна некоторая закономерность: областям максимальных значений стока соответствуют области минимальных значений солености, областям минимальных - области максимальных значений. Наличие отскакивающих точек свидетельствует о том, что речной сток является не единственным фактором, формирующим режим солености. Учитывая это можно говорить, что связь между среднемесячными величинами речного стока и солености существует.
В качестве исходной информации для анализа внутригодового колебания речного стока, в настоящей работе использованы среднемесячные расходы воды по реке Северная Двина по гидрологическим постам - д. Абрамково, д. Звоз, с. Усть-Пинега. В качестве исходной информации для анализа внутригодового колебания солености - среднемесячные значения солености по морским береговым станциям - о. Мудьюг, Зимнегорский маяк, г. Северодвинск.
Для анализа внутригодового хода речного стока и значений солености применен метод теории ПКСП (Периодически коррелированных случайных процессов).
Внутригодовые колебания стока реки анализировались по реализациям среднемесячных расходов воды и значениям солености, которые рассматривались как периодически коррелированные случайные процессы. В качестве основных вероятностных характеристик внутригодового хода использовались оценки математического ожидания m(t), дисперсии D(t), при т=1 месяц и т=1год изменчивости.
Так, графики оценок математического ожидания m(t) стока р. Северная Двина имеют вид кривых с плавным подъемом, выраженным половодьем и плавным спадом. Основной максимум наблюдается в период весеннего половодья (апрель-май). Минимумы на кривых математического ожидания тД)соответствуют зимней межени. Кривые дисперсии D(t) повторяют все особенности кривых m(t). Такой ход графиков оценок m(t) и D(t) свидетельствуют о том, что межгодовая изменчивость анализируемых процессов происходит преимущественно в виде амплитудной модуляции характерных элементов внутригодового хода, как было отмечено при анализе исходных реализаций среднемесячных расходов. Известно, что р. Северная Двина по климатическим особенностям формирования стока относится к группе рек Восточно-Европейского типа режима по классификации Б.Д. Зайкова. Для рек этого типа характерны высокое весеннее половодье, ежегодно повторяющиеся летне-осенние паводки и очень низкая зимняя межень.
Анализ реализаций внутригодового хода среднемесячных значений стока и солености воды показывает, что внутригодовой ход солености практически зеркально отражает внутригодовой годовой ход стока реки Северная Двина: минимум солености совпадает с максимумом стока и наблюдается в апреле, в период весеннего половодья; нисходящая ветвь внутригодового хода солености совпадает с восходящей ветвью внутригодового хода стока и наоборот; зимний максимум солености совпадает с минимумом речного стока периода межени; в период осеннего половодья наблюдается вторичный минимум солености.
На графиках оценок математического ожидания m(t) солености по всем анализируемым станциям основной минимум наблюдается в мае, что связанно с прохождением волны половодья. По станции Зимнегорский маяк это единственный минимум, по Северодвинску наблюдаются вторичные минимумы, приходящиеся на октябрь и май, по станции о. Мудьюг в октябре. Вторичные минимумы в октябре, по-видимому, связаны с выпадением осадков, в мае, возможно, связан с ледотаянием. При этом форма графиков оценки m(t) на станциио. Мудьюг и г. Северодвинск практически совпадают. Различие состоит лишь в разном уровне среднемноголетних значений, что связано с большим влиянием беломорских вод у г. Северодвинска. На графике оценки т(1)Зимнегорский маяк обращает на себя внимание вторичный минимум зимой, что может быть связано с непромерзающим источником пресной воды ручья Каменный, который распресняет морские воды.
График оценки дисперсии В(1)по станции о. Мудьюг повторяет основной минимум математического ожидания, но при этом наблюдаются три вторичных минимума в феврале, августе и октябре, которые фактически повторяют минимумы на кривой оценки математического ожидания.
На графиках по другим двум станциям оценка дисперсии D(t) практически зеркально отражает ход оценки m(t), но с некоторым сдвигом во времени, что говорит о влиянии на соленость других солеформирующих факторов.
Графики оценок корреляционных зависимостей внутригодовой изменчивости^, т), т=1 месяц по солености также как и у речного стока быстро затухают на начальном участке и продолжают флуктуировать с незначительными отклонениями от нулевого уровня в дальнейшем. Графики оценок внутригодовых корреляционных зависимостей практически симметричны и одинаковы для всех месяцев года.
Для получения количественных оценок влияния речного стока реки Северная Двина на соленость устьевой области реки проведен регрессионный анализ рядов. Анализ показал, что зависимость нелинейна. С учетом значений коэффициента детерминации R2= 0.57 (R = 0,76) 57% изменчивости солености обусловлено расходами воды.
Для детализации особенностей влияния речного стока на соленость воды для отдельных месяцев года рассчитаны коэффициенты взаимной корреляции. Результат показал, что значения коэффициентов внутригодовой корреляции между расходом реки Северная Двина и значениями солености на станции о. Мудьюг с июля по ноябрь R>-0.50. Необходимо отметить, что в апреле и декабре этот коэффициент составляет -0.52 и -0.54 соответственно.
Регрессионные зависимости между расходами воды и соленостью на станции о. Мудьюг для характерных месяцев года не линейные и достаточно хорошо описываются логарифмическими уравнениями.
Выполненный анализ показал, что зависимость соленой воды от величины расхода воды хорошо прослеживается в течение сезона или года. Основное влияние стока реки Северная Двина на режим солености устьевой области происходит во время половодья, а также осенью во время прохождения дождевых паводков в зависимости от удаления от устья реки.
Подобные работы
- Ледовый режим устьевой области реки Печора
Магистерская диссертация, гидрология. Язык работы: Русский. Цена: 5500 р. Год сдачи: 2023 - Формирование гидрохимического стока рек полярных регионов на примере р. Лены и р. Северной Двины
Магистерская диссертация, гидрология. Язык работы: Русский. Цена: 4870 р. Год сдачи: 2017