Помощь студентам в учебе
ОСОБЕННОСТИ ДИНАМИКИ ФРОНТАЛЬНЫХ ЗОН В ПРИПОЛЯРНЫХ МОРЯХ ПО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ ДАННЫМ
|
Список сокращений 3
Введение 4
Глава I. Сведения о морфометрии дна, динамике, структуре вод и фронтальных зонах Баренцева и Карского морей 9
1.1. Границы и рельеф дна 9
1.2. Динамика и структура вод 14
1.3. Фронтальные зоны 28
Глава II. Материалы и методы 32
2.1. Исходные данные для изучения фронтальной динамики 32
2.2. Методика обработки исходных данных 34
Глава III. Фронтальная динамика в Баренцевом море в 2007 и 2011 годах 41
3.1. Изменчивость положения фронтальных разделов в теплый сезон... 41
3.2. Оценка количественных характеристик Прикромочной и
Полярной фронтальных зон 50
Глава IV. Фронтальная динамика в Карском море в 2007 и 2011 годах.... 56
4.1. Положение и динамика фронтальных разделов в теплый сезон 56
4.2. Оценка количественных характеристик Прикромочной и
Полярной фронтальных зон 66
Заключение 72
Список литературы 74
Введение 4
Глава I. Сведения о морфометрии дна, динамике, структуре вод и фронтальных зонах Баренцева и Карского морей 9
1.1. Границы и рельеф дна 9
1.2. Динамика и структура вод 14
1.3. Фронтальные зоны 28
Глава II. Материалы и методы 32
2.1. Исходные данные для изучения фронтальной динамики 32
2.2. Методика обработки исходных данных 34
Глава III. Фронтальная динамика в Баренцевом море в 2007 и 2011 годах 41
3.1. Изменчивость положения фронтальных разделов в теплый сезон... 41
3.2. Оценка количественных характеристик Прикромочной и
Полярной фронтальных зон 50
Глава IV. Фронтальная динамика в Карском море в 2007 и 2011 годах.... 56
4.1. Положение и динамика фронтальных разделов в теплый сезон 56
4.2. Оценка количественных характеристик Прикромочной и
Полярной фронтальных зон 66
Заключение 72
Список литературы 74
Фронтальные зоны являются необходимой составляющей структуры и совместной циркуляции в Арктических морях, поддерживаемые масштабным перераспределением движения и тепловыми потоками. Важнейшая роль данного природного явления в описании совместной циркуляции Арктических морей многим известна. Фронт в подлинном представлении играет самую необходимую роль в масштабах передачи энергии от циркуляции всего океана до субмезомасштабных процессов. Впрочем, при наличии значительного числа научной литературы о представленном явлении, фронты отлично изучены только в масштабе климатического осреднения, в то время как внутрисезонный и внутримесячный масштабы совсем не исследованы.
В настоящее время в Арктике происходят значительные климатические изменения, которые выражаются в сокращении многолетнего ледяного покрова, положительных аномалиях температуры воды и воздуха. Множество данных природных явлений значимо воздействуют на переменчивость положения фронтов и фронтальных зон. Сами же явления работают необходимым звеном в механизмах формирования изменения климата Акртических морей и в цепи передачи энергии по каскаду масштабов от составляющих глобальной циркуляции океана до местных изменений. Динамика фронтов в Арктическом регионе является определяющей в формировании и дальнейшей изменчивости процессов в атмосфере и гидросфере в целом. В связи с данным, актуальность исследования фронтальных зон довольно значительна.
В литературных произведениях авторы термина «фронтальная зона», «фронт», «фронтальный раздел» используют в зависимости от собственного представления о природном явлении. К примеру, Е.И. Баранов во время описания фронтальных зон на течении Гольфстрим детектировал их с помощью понятия «водных масс». В.М.Грузинов при описании фронтальных зон климатического масштаба описывал их как явление с разными характеристиками, проявляющимися во всей толщи термоклина по предельным горизонтальным характеристикам градиента.
В исследовательской работе при определении данного природного явления станем опираться на описание К.Н. Фёдрова: «фронтальная зона - это такая зона в океане, где пространственные градиенты основных термодинамических и химических характеристик являются значительно выше по сравнению с их фоновым распределением. А фронтальный раздел - это поверхность внутри фронтальной зоны, совпадающая с поверхностью максимального градиента одной или нескольких характеристик (температуры, солености, плотности, скорости и т.д.). Тогда фронт на поверхности - это след пересечения фронтального раздела со свободной поверхностью океана».
В условиях последних десятилетий прослеживается значительная климатическая изменчивость в Арктике, проявляющаяся в интенсивном освобождении региона ото льда. Данные климатические изменения спровоцировали масштабное изучение данного региона, в результате которого было получено множество новых данных, не имеющих при этом должного анализа и обобщения. В частности, изменчивость поверхностных фронтальных зон на акватории Баренцева и Карского морей в условиях сокращения ледового покрова до настоящего времени не рассматривалась.
В Баренцевом море обычно выделяется от 1 до 7 фронтальных зон , однако в данной работе рассматриваются только две из них: Прикромочная и Полярная.
Прикромочная фронтальная зона имеет сезонный характер и прослеживается только в теплый период года. Эта зона начинается на севере моря в районе о. Медвежий, далее проходит в сторону архипелагов Шпицберген и Земля Франца Иосифа. Она формируется на границе значительно распресненных и холодных морских вод, создающихся за счет таяния арктического льда . Также на формирование данной фронтальной зоны влияют Медвежинское и Восточно-Шпицбергенское течения .
...
В настоящее время в Арктике происходят значительные климатические изменения, которые выражаются в сокращении многолетнего ледяного покрова, положительных аномалиях температуры воды и воздуха. Множество данных природных явлений значимо воздействуют на переменчивость положения фронтов и фронтальных зон. Сами же явления работают необходимым звеном в механизмах формирования изменения климата Акртических морей и в цепи передачи энергии по каскаду масштабов от составляющих глобальной циркуляции океана до местных изменений. Динамика фронтов в Арктическом регионе является определяющей в формировании и дальнейшей изменчивости процессов в атмосфере и гидросфере в целом. В связи с данным, актуальность исследования фронтальных зон довольно значительна.
В литературных произведениях авторы термина «фронтальная зона», «фронт», «фронтальный раздел» используют в зависимости от собственного представления о природном явлении. К примеру, Е.И. Баранов во время описания фронтальных зон на течении Гольфстрим детектировал их с помощью понятия «водных масс». В.М.Грузинов при описании фронтальных зон климатического масштаба описывал их как явление с разными характеристиками, проявляющимися во всей толщи термоклина по предельным горизонтальным характеристикам градиента.
В исследовательской работе при определении данного природного явления станем опираться на описание К.Н. Фёдрова: «фронтальная зона - это такая зона в океане, где пространственные градиенты основных термодинамических и химических характеристик являются значительно выше по сравнению с их фоновым распределением. А фронтальный раздел - это поверхность внутри фронтальной зоны, совпадающая с поверхностью максимального градиента одной или нескольких характеристик (температуры, солености, плотности, скорости и т.д.). Тогда фронт на поверхности - это след пересечения фронтального раздела со свободной поверхностью океана».
В условиях последних десятилетий прослеживается значительная климатическая изменчивость в Арктике, проявляющаяся в интенсивном освобождении региона ото льда. Данные климатические изменения спровоцировали масштабное изучение данного региона, в результате которого было получено множество новых данных, не имеющих при этом должного анализа и обобщения. В частности, изменчивость поверхностных фронтальных зон на акватории Баренцева и Карского морей в условиях сокращения ледового покрова до настоящего времени не рассматривалась.
В Баренцевом море обычно выделяется от 1 до 7 фронтальных зон , однако в данной работе рассматриваются только две из них: Прикромочная и Полярная.
Прикромочная фронтальная зона имеет сезонный характер и прослеживается только в теплый период года. Эта зона начинается на севере моря в районе о. Медвежий, далее проходит в сторону архипелагов Шпицберген и Земля Франца Иосифа. Она формируется на границе значительно распресненных и холодных морских вод, создающихся за счет таяния арктического льда . Также на формирование данной фронтальной зоны влияют Медвежинское и Восточно-Шпицбергенское течения .
...
В ходе работы предпринята попытка систематического описания особенностей внутримесячной и внутрисезонной динамики фронтальных зон Баренцева и Карского морей в годы с минимальной площадью ледового покрова.
В результате проведенной работы рассчитаны поля градиентов для среднемесячных и декадных данных ТПМ. Построенные для безледного периода среднемесячные и декадные композитные карты, сочетающие распределения ТПМ и градиентов температуры.
Детектированы положения основным фронтальных разделов внутри фронтальных зон на основе меридиональных разрезов. В Баренцевом море - Прикромочная фронтальная зона, находящаяся в северной части моря и Полярная фронтальная зона, находящаяся в южной части моря. В Карском море - Прикромочная фронтальная зона в северной части моря, Стоковая фронтальная зона - в центральной части моря.
Произведен расчет количественных характеристик изменчивости температуры в районах фронтальных зон. Средний градиент температуры при декадном осреднении данных внутри Полярной фронтальной зоны составляет 0,04 °С/км, при ширине около 120 км. В Прикромочной фронтальной зоне - немного менее 0,03 °С/км при ширине около 80 км. Средний градиент температуры при декадном осреднении данных внутри Стоковой фронтальной зоны составляет 0,029 °С/км, при ширине около 137 км. В Прикромочной фронтальной зоне - 0,027 °С/км при ширине около 104 км.
Описано положение и динамика фронтальных разделов в теплый сезон. Оценены количественные характеристики фронтальных зон разного генезиса.
Сравнивая фронтальную динамику Баренцева и Карского морей, можно сказать, что фронтальные зоны Баренцева моря имеют большие градиенты температур и ширину, а значит являются более интенсивными, чем в Карском море. На фронтальные зоны Баренцева моря воздействует множество важных факторов, таких как мощные теплые и холодные течения, ветровая динамика и солнечная активность. Стоит упомянуть, что Баренцево море в больший промежуток времени открыто от льдов, чем Карское. В результате фронтальные зоны Баренцева моря можно идентифицировать с июня по октябрь, а в Карском море лишь с июля по сентябрь.
В тоже время, в Карском море уникальны каждая из двух выделенных фронтальных зон. Стоковую фронтальную зону теперь возможно выделять не только по солености или хлорофиллу «а», но и по температуре вод. Особенностью Прикромочной фронтальная зона в Карском море является то, что её впервые удалось выделить на акватории моря. При этом, градиенты и ширина фронтальных зон в Карском море значительно ниже, чем в Баренцевом море. Поэтому фронтальные зоны Карского моря гораздо сложнее идентифицировать на акватории по температуре поверхности моря.
Представленные материалы свидетельствуют о наличии сложной внутримесячной динамики фронтальных зон в Карском и Баренцево море. Однако все эти данные относятся к поверхностному слою и сами по себе не дают возможности обоснованно судить о том, насколько глубоко проникают те или иные процессы в водную толщу. Непосредственное выявление процессов, ответственных за наблюдаемое распределение гидрологических параметров на поверхности моря, требует проведения глубоководных измерений
Дальнейшее развитие исследований предполагается направить на сравнение положения и динамики фронтальных зон в Баренцевом и Карском морях в условиях минимальной и максимальной ледовитости Арктики.
В результате проведенной работы рассчитаны поля градиентов для среднемесячных и декадных данных ТПМ. Построенные для безледного периода среднемесячные и декадные композитные карты, сочетающие распределения ТПМ и градиентов температуры.
Детектированы положения основным фронтальных разделов внутри фронтальных зон на основе меридиональных разрезов. В Баренцевом море - Прикромочная фронтальная зона, находящаяся в северной части моря и Полярная фронтальная зона, находящаяся в южной части моря. В Карском море - Прикромочная фронтальная зона в северной части моря, Стоковая фронтальная зона - в центральной части моря.
Произведен расчет количественных характеристик изменчивости температуры в районах фронтальных зон. Средний градиент температуры при декадном осреднении данных внутри Полярной фронтальной зоны составляет 0,04 °С/км, при ширине около 120 км. В Прикромочной фронтальной зоне - немного менее 0,03 °С/км при ширине около 80 км. Средний градиент температуры при декадном осреднении данных внутри Стоковой фронтальной зоны составляет 0,029 °С/км, при ширине около 137 км. В Прикромочной фронтальной зоне - 0,027 °С/км при ширине около 104 км.
Описано положение и динамика фронтальных разделов в теплый сезон. Оценены количественные характеристики фронтальных зон разного генезиса.
Сравнивая фронтальную динамику Баренцева и Карского морей, можно сказать, что фронтальные зоны Баренцева моря имеют большие градиенты температур и ширину, а значит являются более интенсивными, чем в Карском море. На фронтальные зоны Баренцева моря воздействует множество важных факторов, таких как мощные теплые и холодные течения, ветровая динамика и солнечная активность. Стоит упомянуть, что Баренцево море в больший промежуток времени открыто от льдов, чем Карское. В результате фронтальные зоны Баренцева моря можно идентифицировать с июня по октябрь, а в Карском море лишь с июля по сентябрь.
В тоже время, в Карском море уникальны каждая из двух выделенных фронтальных зон. Стоковую фронтальную зону теперь возможно выделять не только по солености или хлорофиллу «а», но и по температуре вод. Особенностью Прикромочной фронтальная зона в Карском море является то, что её впервые удалось выделить на акватории моря. При этом, градиенты и ширина фронтальных зон в Карском море значительно ниже, чем в Баренцевом море. Поэтому фронтальные зоны Карского моря гораздо сложнее идентифицировать на акватории по температуре поверхности моря.
Представленные материалы свидетельствуют о наличии сложной внутримесячной динамики фронтальных зон в Карском и Баренцево море. Однако все эти данные относятся к поверхностному слою и сами по себе не дают возможности обоснованно судить о том, насколько глубоко проникают те или иные процессы в водную толщу. Непосредственное выявление процессов, ответственных за наблюдаемое распределение гидрологических параметров на поверхности моря, требует проведения глубоководных измерений
Дальнейшее развитие исследований предполагается направить на сравнение положения и динамики фронтальных зон в Баренцевом и Карском морях в условиях минимальной и максимальной ледовитости Арктики.
