Введение 3
1 Физико-географическое описание моря Лаптевых 5
1.1 Географическое положение 5
1.2 Климат 7
1.3 Гидрология моря 9
1.4 Ледовая обстановка 17
2. Методы исследования и исходные данные 20
2.1 Исходные данные 20
2.2 Статистические методы исследования 22
2.2.1 Анализ временного тренда 22
2.2.2 Вейвлет - анализ 24
2.2.3 Спектральный и гармонический анализ 26
2.2.4 Кластерный анализ 27
3 Исследование ледовитости моря Лаптевых в условиях изменяющегося климата 29
3.1 Разделение внутригодовой изменчивости ледовитости на летний и зимний сезоны.29
3.2 Среднее многолетнее состояние ледовитости моря Лаптевых в зимний сезон 32
3.3 Оценка временного тренда ледовитости моря Лаптевых в зимний сезон 35
3.4 Районирование моря Лаптевых по однородной изменчивости ледовитости в зимний
период 38
3.4.1 Выделение и анализ тренда в классах 41
3.4.2 Спектральный анализ 43
3.4.3 Вейвлет-анализ 45
Заключение 48
Список используемых источников 50
ПриложениеА - Спектры разложения Фурье 52
Приложение Б. Результаты гармонического анализа 54
В настоящее время изменение климата является одной из важнейших проблем человечества. От климата зависят многие явления и процессы. В их числе особое место занимают льды Арктического региона. Изменение климатической системы Земли находит отражение в состоянии арктических льдов. Несмотря на то, что наука постоянно развивается, знания во многих сферах увеличиваются, данный географический регион все же мало изучен. Таким образом, сейчас целесообразно проводить исследования ледовитости Арктического региона, чтобы знания о природе и механизмах ледовых изменений стали более полными и точными. В данной работе объектом исследования представляется море Лаптевых, которое в настоящее время становится популярным и для отечественных, и для зарубежных исследований. Причиной такого ажиотажа является экономическая значимость региона моря. В особенности это касается шельфовой зоны, которая служит местом добычи полезных ископаемых. Более того, море Лаптевых является частью Северного Морского Пути, который является, своего рода, транспортной магистралью. Изменение климата в сторону глобального потепления позволит Северному Морскому Пути увеличить перспективы развития.
Существуют различные точки зрения по поводу дальнейшего изменения климата. Так некоторые предполагают, что к ХХ11 веку, многолетние льды полностью растают - в этой гипотезе основным фактором является антропогенное воздействие на климат. Другие, основываясь на теории цикличности процессов (потепление сменяется похолоданием), считают, в скором времени моря Арктики снова будут изменяться в соответствии с предстоящим глобальным похолоданием.
По последним исследованиям выявлено, что в последние годы лето в море Лаптевых характеризовалось практически полным отсутствием льда. Данная ситуация, в свою очередь, облегчает проход судов даже без ледокольного сопровождения. Следовательно, раз летом лёд тает, то исследователи предполагают малое нарастание льда в зимние месяцы. Другими словами, чем меньше льда образовывается зимой, тем быстрее летом море освободится от него .
Целью выпускной квалификационной работы является исследование ледовитости моря Лаптевых в условиях изменяющегося климата.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
1. Изучение климатических особенностей моря Лаптевых по литературным источникам.
2. Анализ внутригодовой изменчивости ледовитости в море Лаптевых.
3. Исследование временной изменчивости ледовитости моря Лаптевых в зимний сезон.
При анализе результатов исследований ледовитости в районе моря Лаптевых был получен ряд важных выводов.
Внутригодовой ход ледовитости в море Лаптевых
пространственнонеоднороден. В целом, количество летних месяцев уменьшается к высоким широтам. Начиная с 2005 года количество летних месяцев в прибрежном районе преобладает над зимними, так, что вотдельных зонах побережья обнаружены точки с полностью отсутствующим зимним периодом.
В пространственном распределении средних многолетних значений количества льда выявилась зона моря, где сплоченность максимальна. Ее расположение доказывает нарушение среднеширотного распределения ледовитости.Эта зона очень сплоченных льдов расположена в северовосточной и центральной частях моря, а вот на крайнем севере сплоченность льда меньше.
Выявлены зоны нарастания и стаивания льда при оценке временного тренда сплоченности моря Лаптевых за зимний сезон. Так в прибрежной зоне количество льда зимой становится меньше, кроме двух мощных областей, которые относятся к дельтам рек Хатанга и Лена. Предположительно зона нарастания у берега связана речным стоком и деятельностью ветров, которые при активности течений образуют заток сплоченного льда к берегу евразийского материка. Для северных зон нарастания льда аномалий не выявлено.
С помощью кластерного анализа акватория моря разделяется по типу изменчивости на 4 класса: Прибрежный западный, Прибрежный восточный, Центральный, Северный.
При анализе тренда средних значений ледовитости каждого класса было выявлено, что в двух прибрежных классах тренд отрицателен, здесь количество льда уменьшается. Для льдов открытого моря тренд положителен, следовательно, сплоченность льда в этом районе увеличивается. Все эти утверждения не противоречат зонам нарастания и стаивания льда,выделенныхпо отдельным точкам.
При использовании гармонического и вейвлет-анализов было выявлено, что изменения ледовых условий моря Лаптевыхформировались с участием долговременных циклов - 11, 22 года, а также при действии некоторых кратковременных циклов.
В целом по результатам исследования можно заключить, что выявленная зона очень сплоченных льдов является проблемой для прохождения судов по северному морскому пути в любой сезон года. Таким образом, можно предположить, что ледокольное обеспечение сохранится для судоходства по акватории моря Лаптевых и всего Северного Морского пути и для работ, проводимых на арктическом шельфе.
