Введение 4
1. Физико-географическое описание северной части Атлантического
океана. 6
1.1Берег 7
1.1. Гидрологический режим 8
1.2. Климат 8
1.3. Солёность 10
1.4. Температура 11
1.5. Формирование влагообмена в Атлантическом океане 12
2. Исходные данные 14
2.1. Методы расчета 14
2.1.1. Формулы расчета влагообмена 15
2.1.2. Анализ тренда временного ряда 16
2.1.3. Кросскорреляция 17
3. Исследование изменчивости характеристик влагообмена 18
3.1. Осадки 18
3.2. Испарение 27
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 37
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Влагообмен на Земле, непрерывный, постоянный процесс круговращения воды в географической оболочке Земли. По сути, это - непрекращающийся переход водяного пара с поверхности Земли в воздух и наоборот. Главными составляющими влагообмена являются: испарение и осадки. Происходит подъем водяного пара вверх, скопление жидкости и образование облаков, далее перенос облаков и влажного воздуха воздушными потоками, выпадение осадков, сток и просачивание выпавшей воды - инфильтрация.
Из года в год с поверхности всей планеты в атмосферу поступает приблизительно 577 тыс. км3 воды, в том числе с поверхности Мирового океана - 505 тыс. км3. Поднявшись, водяной пар охлаждается как адиабатически, так и вследствие отдачи теплоты. Когда водяной пар достигает точки росы, он переходит в твердое или жидкое состояние: образуются облака, туманы, иней. Воздушный поток переносит облака и влажный воздух в разные точки земного шара.
Примерно 2/3 общей массы испарившейся с поверхности Мирового океана воды возвращается в виде атмосферных осадков в океан. Оставшаяся 1/3 испарений уносится ветрами на сушу и присоединяется к водяным парам, поднимающимся в атмосферу с раститительного покрова, из почвы и водоёмов суши. На материках в виде осадков каждый год выпадает примерно 119 тыс. км3 воды. Здесь происходит так называемый внутренний влагообмен: часть выпавшей воды возвращается в океан, другая попадает в почу, реки, ручьи и озера. Таким образом, вода, выпав на сушу и вновь испарившись, может выпасть над той же областью материка.
Общее количество воды на Земле остаётся примерно постоянным, за длительный период количество осадков равно количеству испарившейся влаги и влагообмен находится в среднем по земному шару в относительном равновесии.
Предмет исследования - влагообмен в системе океан - атмосфера является одним из самых ключевых моментов глобального климата, который 4
определяет его изменчивость. Вертикальный влагообмен имеет два взаимно противополжных процессов: осадки, выпадающие на поверхность океана, и испарение с его поверхности.
Разность этих процессов формирует влагосодержание атмосферы, водные ресурсы на суше и ледовый сток.
Испарение и осадки взаимосвязаны. Испарение формирует начало круговорота воды в природе. По-существу оно является источником пресной воды, то есть формирует конденсацию водяного пара, который формирует облачность и выпадение осадков. Осадки в свою очередь формируют гидрологический режим суши, ее водные ресурсы, характеризует степень увлажнения территории, влияет на термохолинные процессы в океане. [1]
Целью данной работы является изучение влияния температуры воздуха на изменчивость испарения и осадков в Атлантическом океане.
Для достижение данной цели были решены следующие задачи:
1. Создание архива временного ряда данных по осадкам и испарению по Атлантическому океану на сетке 2х2°
2. Построение климатических карт осадков и испарения над акваторией Атлантического океана.
3. Построить графики зонального распределение для северного и южного полушария осадков и испарения, а также графики глобального распределения.
4. Проанализировать межгодовой ход и тренды для обеих характеристик.
5. Выполнить анализ кросскоряции и написать прогноз с заблаговременностью.
1. Из данных, скаченных с архива APDRC Public-Access Products NCEP 2 Reanalysis, был сделан новый архив по осадкам и испарению в пространственной сетке 2*2°.
2. По климатическим карты, которые были построены по осадкам и испарению, можно увидеть расположение максимальных и минимальных очагов количества осадков/испарения. На климатической карте осадков в северной части наблюдаются максимальные значения на северо-востоке 210 мм/год и на юго-востоке 240 мм/год. Самый явный минимум расположен на 35° - 15° северной широты. На карте осадков для южной части Атлантического океана наблюдается максимумы равные 220 - 250 мм/год. Минимумы видны на юго-востоке в диапазоне 30° - 55° и на юго- западе на широтах 8° - 29°. Наибольшее минимальное значение составляет 10 мм/год. Климатическая карта для испарения в северной части показывает максимум на северо-востоке и составляет 260 мм/год. В южной части на севере наблюдается максимальное количество испарения - 200 мм/год. В южной части, а именно возле Южного океана по всей долготе находятся минимальные значения, которые варьируются от 30 мм/год до 10 мм/год.
3. Распределение по широтным зонам Атлантического океана хорошо описывают изменение количества как осадков, так и испарения.
4. По данным, которые мы сделали для описания характеристик, были построены графики межгодового хода и проведен анализ трендов как для северного полушария, южного полушария, так и для всего океана. Осадки в северной части имеют нелинейный тренд, поскольку он вносит больший вклад в дисперсию ряда. С 1980 года по 2006 год тренд идет на увеличение. После 2006 года нет никаких изменений в тренде. В южной части тренд имеет линейный характер, так как нелинейного тренда нет. С 1980 года по 1996 год тренд имеет положительное направление и увеличивается. С 1996 по 2007 годы тренд идет на спад и имеет отрицательное направление. После 2007 года тренд идет на увеличение вплоть до 2021 года и имеет положительное направление. По графику межгодового хода глобальных осадков можно сказать, что наибольший вклад в дисперсию исходного ряда вносит нелинейный тренд. Мы видим, что с 1980 года по 2001 год тренд идет на увеличение и величину. После 2001 года тренд не меняется. Наибольший вклад в дисперсию исходного ряда испарения в северной части вносит нелинейный тренд. Испарение идет на повышение и наблюдается максимум в 2004 году, который равен 120 мм/год. Хорошо виден разрыв в 2007 году, после чего количество испарения снижается. Минимальное значение составило 105 мм/год в 2019 году. В южной части наибольший вклад в дисперсию выборки вносит нелинейный тренд. Тренд также идет на повышение и в 2007 году начинает падать. По графику межгодового хода глобального испарения можно сказать, что наибольший вклад в дисперсию исходного ряда вносит нелинейный тренд. В 1996 году виден максимум, который равен 108,75 мм/год. Минимальное количество испарения в 1983 году составляет 93,53 мм/год.
5. По анализу взаимной корреляционной функции по всем графикам можно сделать вывод, что прогноз невозможен, так как коэффициенты корреляции незначимы. Лишь в нескольких случаях можно сделать прогноз с заблаговременностью один год.
