Тип работы:
 Предмет:
 Язык работы:


Межгодовая изменчивость океанических и атмосферных потоков тепла в Баренцево море

Работа №66478

Тип работы

Курсовые работы

Предмет

гидрология

Объем работы21
Год сдачи2019
Стоимость2500 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
135
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение 3
Г лава 1. Данные и методы исследования 5
Глава 2. Анализ океанических и атмосферных потоков тепла 8
Глава 3. Причины междекадной изменчивости океанического потока тепла с 1993 г 11
Глава 4. Связь океанического потока тепла на входе в Баренцево море со скоростью ветра . 14
Глава 5. Связь площади ледяного покрова с потоками тепла в Баренцевом море 16
Заключение 17
Список литературы 19


Актуальность темы исследования
С начала XXI века в северном полушарии отмечается замедление повышения среднегодовой приземной температуры воздуха, однако в Арктике повышение температуры продолжается теми же темпами [7], что связывают с уменьшением площади арктического льда [19,20]. При этом сокращение площади ледяного покрова в Баренцевом море в последние десятилетия является максимальным в арктическом регионе [18,20]. Переносимое океаном и атмосферой тепло в регион Баренцева моря называют одним из основных факторов этого «арктического усиления». Адвективные потоки тепла формируют ледовые условия в Баренцевом море и оказывают влияние на климат всего Евразийского сектора Арктики [4,16]. Изменение теплообмена между океаном и атмосферой, вызванное сокращением площади ледяного покрова в Баренцевом море может являться причиной крупномасштабной изменчивости атмосферной циркуляции [11,21].
На данный момент нет единого мнения о важности вклада океанических и атмосферных потоков тепла в продолжающееся сокращение площади ледяного покрова. Одни авторы указывают на основной вклад адвекции тепла океаном [9], другие же считают, что на межгодовую изменчивость ледяного покрова большее влияние оказывает атмосферная циркуляция [26]. Однако атмосфера влияет на тепловой баланс Баренцева моря не только за счет переносимого ею тепла. Известно, что изменчивость океанического потока тепла на входе в Баренцево море во многом определяется полем ветра [23]. Механизм положительной обратной связи, предложенный в [10], является возможной причиной усиления западных ветров в юго-западной части моря, которые приводят к более интенсивному притоку океанического тепла.
Практическое значение исследования региональных климатических изменений в Арктике заключается в прогнозировании возможности освоения запасов нефти, природного газа и минеральных ресурсов в данном регионе. Кроме того, изменения ледовых условий оказывают существенное влияние на навигацию по Северному морскому пути, который позволяет сократить расстояние между основными портами Европы и Азии примерно на 7000 км.
Цель исследования - исследование гипотезы о механизме положительной обратной связи между изменчивостью океанического потока тепла, площадью ледяного покрова и характером атмосферной циркуляции в районе Баренцева моря на основе данных наблюдений.
Задачи исследования:
1. Рассчитать среднегодовые и сезонные значения океанических и атмосферных потоков тепла и их линейные тренды.
2. Оценить вклад температуры воды и скорости течения в формирование изменчивости океанического потока тепла.
3. Выявить связь изменчивости скоростей Мурманского, Нордкапского и Возвратного течений с градиентами уклона уровня моря и с зональной составляющей скорости ветра.
4. Выявить связь изменчивости площади ледяного покрова Баренцева моря со следующими параметрами: атмосферным потоком тепла, океаническим потоком тепла, скоростью течения и температурой воды.
5. Исследовать гипотезу об эффективности механизма положительной обратной связи в изменчивости адвективных потоков тепла и площади ледяного покрова.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

На основе данных ERA-Interim и ARMOR-3D были проанализированы среднегодовые и сезонные значения атмосферных и океанических потоков тепла в Баренцевом море за период 1993-2014 гг. Среднее значение океанического потока, при выбранной базовой температуре - 1,8°C, составило 101 ТВт, а тренд 2 ТВт в год, что согласуется с литературными данными [2,22]. Среднее значение атмосферного потока тепла за все исследуемые года составило 338 ТВт, что тоже согласуется с литературными данными [12]. В сезонном ходе потока океанического и атмосферного тепла в Баренцево море прослеживается характерная для данного региона изменчивость, с максимальными значениями СКО в зимний период и минимальными значениями в летний. Однако, если для океанического потока тепла наблюдаются выраженные линейные тренда за год, и во все сезоны, в атмосферном потоке тепла во все сезоны, кроме лета, и в среднегодовых значениях линейные тренды отрицательны и не являются значимыми. Эти результаты позволяют предположить ведущую роль океанического потока тепла в наблюдаемом долгосрочном уменьшении площади ледяного покрова Баренцева моря. В межгодовой же изменчивости площади ледяного покрова основную роль играет атмосферная циркуляция.
Рост океанических потоков тепла на 40 ТВт за 22 года наблюдений формируется как за счет роста температуры воды, так и за счет увеличения скорости течения. Оценки вклада каждой из этих факторов показали, что основную роль в формировании тренда океанического потока тепла вносит скорость течения (порядка 70%), а температура приносимой воды играет второстепенную роль (около 30%). С учетом доверительных интервалов линий тренда, вклад каждого из компонент может варьироваться в пределах 2-4%. На меньших (межгодовых) временных масштабах, получена значимая положительная корреляция (0,88) между океаническим потоком тепла и скоростью течения (в среднегодовых значениях и во все сезоны), и отсутствие таковой с температурой воды (за исключением слабой корреляции для двух сезонов). Это показывает определяющий вклад скорости течения не только в долгопериодной, но и в межгодовой изменчивости количества тепла, переносимого океаном в Баренцево море. Дальнейший анализ показал связь изменчивости скорости течения с изменением меридионального градиента уровня моря в районе Нордкапского течения, вызываемым конвергенцией Экмановских потоков за счет усиления градиента зональной составляющей скорости ветра на входе в Баренцево море.
Проведенный анализ на натурных данных показал возможность функционирования механизма положительной обратной связи, ранее, на основании данных моделирования, предложенного в [10]. Из-за увеличения океанического потока тепла уменьшается площадь ледяного покрова, что приводит к усилению ветров в западной части Баренцева моря. Увеличение меридиональной изменчивости поля ветра на входе в Баренцево море увеличивает градиент уровня поверхности моря за счет усиления конвергенций Экмановских потоков в районе Нордкапского течения. Это далее увеличивает скорость течения, еще более усиливая поток океанического тепла в Баренцево море.



1. Алексеев Г.В., Глок Н.И., Смирнов А.В., Вязилова А.Е. Влияние Северной Атлантики на колебания климата в Баренцевом море и их предсказуемость //Метеорология и гидрология. - 2016. - №8. - С. 38-56.
2. Башмачников И.Л, Юрова А.Ю, Бобылев Л.П, Весман А.В. Сезонная и межгодовая изменчивость потоков тепла в районе Баренцева моря //Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. - 2018. - Т. 54. - № 2. - С. 1-11.
3. Боуден К. Физическая океанография прибрежных вод. М.: Мир, 1988. 388 с.
4. Зуев В.В., Семенов В.А., Шелехова Е.А., Гулев С.К., Колтерманн П. Оценки влияния океанического переноса тепла в Северной Атлантике и в Баренцевом море на климат северного полушария //Доклады Академии наук. - 2012. - Т. 445. - №. 5. - С. 585-589.
5. Миронов Е.У. Ледовые условия в Гренландском и Баренцевом морях и их долгосрочный прогноз. СПб.: ААНИИ, 2004. 320 стр.
6. Михайлова Н.В., Юровский А.В. Анализ главных компонент полей концентрации морского льда в Баренцевом море //Морской гидрофизический журнал. - 2017. - №2 (194). - С. 12-20.
7. Семенов В.А. Влияние океанического притока в Баренцево море на изменчивость климата в Арктике //Доклады Академии наук. - 2008. - Т. 418. - №. 1. - С. 106-109.
8. Сорокина С.А., Эзау И.Н. Меридиональный поток энергии в Арктике по данным архива радиозондирования IGRA //Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. - 2011. - Т. 45. - № 5. - С. 622-633.
9. Arthun M., Eldevik T., Smedsrud L.H. et al. Quantifying the influence of Atlantic heat on Barents Sea ice variability and retreat //Journal of Climate. - 2012. - Т. 25. - №. 13. - С. 4736-4743.
10. Bengtsson L., Semenov V.A., Johannessen O.M. The early-twentieth-century warming in the Arctic - A possible mechanism //Journal of Climate. - 2004. - Т. 17. - №. 20. - С. 4045-4057.
11. Cohen, J., and Coauthors, 2014: Recent Arctic amplification and extreme mid-latitude weather //Nature geoscience. - 2014. - Т. 7. - №. 9. - С. 627-637.
12. Dickson B., Meincke J., Rhines P. Arctic-subarctic ocean fluxes: defining the role of the northern seas in climate //Arctic-Subarctic Ocean Fluxes. - Springer, Dordrecht, 2008. - С. 1-13.
13. Thomson R. E., Emery W. J. Data analysis methods in physical oceanography. Newnes, 2014. 634 стр.
14. Ingvaldsen R. B., Asplin L., Loeng H. Velocity field of the western entrance to the Barents Sea //Journal of Geophysical Research: Oceans. - 2004. - Т. 109. - №. C3.
15. Ingvaldsen R. B., Asplin L., Loeng H. The seasonal cycle in the Atlantic transport to the Barents Sea during the years 1997-2001 //Continental Shelf Research. - 2004. - Т. 24. - №. 9. - С. 1015¬1032.
16. Jungclaus J. H., Koenigk T. Low-frequency variability of the arctic climate: the role of oceanic and atmospheric heat transport variations //Climate dynamics. - 2010. - Т. 34. - №. 2-3. - С. 265¬279.
17. Lien V. S. et al. Wind-driven Atlantic water flow as a direct mode for reduced Barents Sea ice cover //Journal of Climate. - 2017. - Т. 30. - №. 2. - С. 803-812.
18. Parkinson C. L., Cavalieri D. J. Arctic sea ice variability and trends, 1979-2006 //Journal of Geophysical Research: Oceans. - 2008. - Т. 113. - №. C7. C07003
19. Polyakov I. V. et al. Arctic Ocean warming contributes to reduced polar ice cap //Journal of Physical Oceanography. - 2010. - Т. 40. - №. 12. - С. 2743-2756.
20. Screen J. A., Simmonds I. The central role of diminishing sea ice in recent Arctic temperature amplification //Nature. - 2010. - Т. 464. - №. 7293. - С. 1334-1337.
21. Screen J. A. et al. The atmospheric response to three decades of observed Arctic sea ice loss //Journal of Climate. - 2013. - Т. 26. - №. 4. - С. 1230-1248.
22. Skagseth 0. et al. Volume and heat transports to the Arctic Ocean via the Norwegian and Barents Seas //Arctic-Subarctic Ocean Fluxes. - Springer, Dordrecht, 2008. - С. 45-64.
23. Smedsrud L. H. et al. The role of the Barents Sea in the Arctic climate system //Reviews of Geophysics. - 2013. - Т. 51. - №. 3. - С. 415-449.
24. Smedsrud L. H. et al. Heat in the Barents Sea: Transport, storage, and surface fluxes // Ocean Science. - 2010. - Т. 6. - №. 1. - С. 219-234.
25. Smedsrud L. H., Sorteberg A., Kloster K. Recent and future changes of the Arctic sea-ice cover //Geophysical Research Letters. - 2008. - Т. 35. - №. 20. L20503
26. Sorokina S. A. et al. Observed atmospheric coupling between Barents Sea ice and the warm- Arctic cold-Siberian anomaly pattern //Journal of Climate. - 2016. - Т. 29. - №. 2. - С. 495-511.

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.