Введение 2
Физико-географическое описание 4
Глава 1. Речные плюмы 7
1.1 Речные плюмы как отдельные водные массы 7
1.2 Исследования речных плюмов 10
1.3 Структура и динамика речных плюмов 11
1.4 Адвекция речных плюмов 15
Глава 2. Материалы и методы исследования 20
2.1 Использование методов дистанционного зондирования при изучении
речных плюмов 20
2.2 Исходные данные 22
2.3 Определение направления распространения речного плюма 27
Глава 3. Оценка влияния силы Кориолиса на распространение речных плюмов 29
Заключение 40
Список используемых источников: 42
Речные плюмы - это водные массы пониженной солености, образующиеся в результате перемешивания соленых морских вод и речного стока и распространяющиеся в поверхностном слое океана. Речные плюмы формируются во многих прибрежных акваториях Мирового океана. Несмотря на свои относительно небольшие площадь поверхности и объем в сравнении с окружающими водами Мирового океана, речные плюмы играют важную роль в прибрежных районах Мирового Океана, так как реки выносят в океан более трети выпадающих на суше осадков [1], а также вместе с речным стоком в Мировой океан поступают значительные потоки тепла, солености, терригенной взвеси, биогенных веществ и антропогенных загрязнений. Это влияет на ряд ключевых физических, геохимических и биологических процессов, таких как водный баланс и цикл биогенов. В целом, речные плюмы играют роль узких переходных зон для потока вещества в системе суша-океан.
Исследования речных плюмов, как отдельных водных масс начали проводиться еще с середины 60-х годов прошлого века и были сопряжены со значительными трудностями, но с развитием программно-аппаратного комплекса искусственных спутников Земли, резким скачком производительности компьютеров, а также в связи с совершенствованием океанологических измерительных приборов знания о речных плюмах сильно расширились. Появились возможности проводить большее количество исследований, направленных на изучение различных явлений, связанных с речными плюмами. В частности, за последние десятилетия производилось множество исследований, показавших, что ветер является ключевым фактором, определяющим распространение речных плюмов из-зи их приуроченности к поверхностному слою моря [2-6]. Однако многие аспекты того, как именно ветер влияет на динамику плюмов остаются неизвестными. В частности, до сих пор остается 2
малоизученным направление эмановского переноса речных плюмов, т.е. формирование баланса между напряжением трения ветра, силой Кориолиса и трением между плюмом и нижележащими морскими водами.
Целью данной выпускной квалификационной работы является изучение ветрового переноса речных плюмов под воздействием силы Кориолиса в различных районах Мирового океана. Для достижения цели исследования были поставлены следующие конкретные задачи:
1) Выработка методики определения направления распространения речного плюма по спутниковым данным;
2) Формирование базы данных безоблачных спутниковых снимков речных плюмов, расположенных в различных прибрежных районах Мирового океана;
3) Формирование базы данных ветрового воздействия для выбранных регионов и периодов спутниковых наблюдений;
4) Определение зависимости направления экмановского переноса речного плюма от направления ветра и географической широты (параметра Кориолиса).
Воздействие ветра является одним из основных факторов распространения речных плюмов. В данной выпускной квалификационной работе исследовалось ветровое распространение плюмов малого и среднего размера, в частности, угол между направлением ветра и направлением распространения плюма. Были проанализированы многочисленные безоблачные спутниковые снимки тридцати речных плюмов, расположенных в разных частях Мирового океана во всех географических зонах от полярных широт до экватора. Анализ этих снимков и данных о ветровых условиях в периоды спутниковой съемки позволил изучить изменчивость этого угла отклонения. Во-первых, было выявлено, что угол отклонения стабилен для отдельных речных плюмов при различных условиях ветрового воздействия. Во-вторых, было показано, что угол отклонения стабилен для разных речных плюмов, расположенных на одинаковых широтах. Наконец, была описана прямая линейная зависимость между широтой и углом отклонения для малых и средних речных плюмов. Точность этого соотношения оценивается в 5-10°.
Полученные результаты важны для мониторинга и численного моделирования речных плюмов во многих прибрежных районах Мирового океана, особенно там, где нет возможности производить натурные измерения. Кроме того, полученная зависимость важна для оценки речных потоков в система суша-океан, значительную долю которых составляют малые и средние речные плюмы [9,33]. Тем не менее, не рекомендуется непосредственное применение полученной зависимости между широтой и углом отклонения по следующим причинам. Во-первых, устойчивое направление растекания речного плюма с отчетливым углом отклонения формируется только при устойчивом, длительном и достаточно сильном ветровым воздействии за счет быстрой реакции речных 40
плюмов на изменчивость условий ветрового воздействия. Во-вторых, ветры определенных направлений (в основном зависящих от широты) прижимают речные плюмы к берегу, в результате чего направление распространения плюма фактически отсутствует. В-третьих, особенности береговой линии, как естественные (например, широкие эстуарии, бухты и мысы), так и искусственные (например, дамбы и волнорезы), могут существенно трансформировать распространение речных плюмов и, следовательно, исказить угол отклонения, присущий соответствующей широте. Наконец, направление распространения речного плюма может изменяться и искажаться в случае сильной прибрежной или приливной циркуляции в окружающих морских водах. Таким образом, анализ распространения конкретных речных плюмов под действием ветра требует изучения перечисленных выше ограничений перед применением результата о зависимости угла отклонения от широты.
