Введение к работе
Актуальность темы исследования. Общеизвестно что продолжительные изменения состояния атмосферы определяются в значительной мере процессами обмена энергией, втагой и теплом в системе "атмосФера-океан".
Однако эти процессы изучены недостаточно, а многие ранее выполненные океанографические исследования зачастую имели случайный характер и не были направлены специально на решение проблемы долгосрочного прогноза погоды и теории климата. Можно'ожидать, что наиболее важные зоны активного влияния на атмосферные процессы различных регионов Земли будут в значительной степени связаны с мощными течениями Мирового океана и -районами активного теплозого взаимодействия атмосферы и океана.
Анализ результатов численных экспериментов, основанных на использовании сопряженных уравнений гидродинамики и специальным образом построенной теории возмущений и проведенных в рамках .национальной программы исачедований роли энергоактивтк зон океана в короткопериодных колебаниях климата, показал, что в Атлантическом океане существует по крайней мере пять зон с более активным, влиянием на крупномасштабные процессы в атмосфере, т.е. районы -наиболее чувствительные в отношении взаимодействия атмосферы и' океана, определяющего развигие процессов и явлений погоды. Среди . них одним из наиболее важных энергетических районов океана яв- " ляется зона, расположенная юго-восточнее Большой Ньюфаундленде--кой банки - Ньюфаундлендская энергоактивная зона (НЭАЗО).
Здесь расположена так называемая дельта Гольфстрима - обг". ласть перехода Гольфстрима в Северо-Атлантическое течение. Хот., географические ее границы достоверно не определены, величгча теплоотдачи в атмосферу с ее поверхности относительно всей.по- верхности Северной Атлантики в осенне-зимний, период весьма значительна.
Результаты работ В.П. Мелешко, А.П. Соколова, Г.П. Курбат-кина,- Д.Б. Штейк&жа показывают, что.тс гаературные аномалии над Европейской частью СССР асинхронно, со сдвигом й 2-3 месяца, связаны с тепловыми процессами, происходящими над северной частою Атлантического океана. В дальнейшем "на" основе методов математического моделирования возможно принципиальное репедие проблемы долгосрочного прогноза погоды. Однако, нь пути создания такой мо-
4
дели лежит немало трудностей, в частности, учет ряда процессов,
не поддающихся математическому описанию, ларачетризация процес- \
сов подсеточного уровня, отсутствие информации о начальных по
лях и т.п. Поэтому на современном этапе важное значение при ре
шении задачи о взаимодействии океана и атмосферы приобретает эм
пирическое и физическое моделирование на основе анализа исходной
режимной информации, получаемой на научно-исследователі-гких суда;,
поюды (НШП) в период экспедиционных рейсов. При этом в посжед-
-ние годы особый интерес представляют исследования, направленные
на установление инерционных связей между температурой океана и
последующим режимом атмосферы. Перечисленные вше задачи как раз
и являются предметом исследования настоящей диссертационной ра
боты. . '
Детальное изучение зон активного влияния в течение более
или менее длительного времени, во-первых, дает возможность полу
чить пространственно-временную изменчивость основных характерис
тик океана и атмосферы в масштабах времени от месяца до сезона-.
и, во-вторых, установить с*язь между термическими аномалиями в
океане и формированием аномалий атмосферной циркуляции над
океаном. " .
Цель и задачи исследования. С;нов..ой целью работы является решение на основе экспериментальных данных следующих задач:
- оценка точности температурно-ветрового зондирования атмо
сферы на судах;- . -
- исследование пространственно-временной иэмек'швости па
раметров атмосферы над НЭ430; ...
получение детальной ..аргины распределения метеорологических величин атмосферы над НЭАЗО и в зоне гидрологического фронта;
определение масштабов возмущающего влияния океана на атмосферу над энер^гоактивной .зоной; -
получение количественных оценок горизонтальных потоков, тепла и влага через границы Ньюфаундлендского энергоактивного полигона (НЭП), расположенного в центре НЕ&ЗО и представляющего собой квадрат со сторонами в 420 мор-ких миль ( 770 км).
Фактический материал и методн исследования. В качестве исходной информации- в диссертационной работе использовались массивы данных радиозондирования атмосферы на океанической станции "С" (5245« с.ш., а^ЗО' а .'д. в 1976./. I960 гг. - 7000 выпусков ра-
диозонцов), НЭП в І93І..Л986 гг. (2000), океанической станции
"Д" (44 с.ш., 41 з..ц.) в 1960...1970 гг. (14500), при работах
на океі_яографических разрезах в западной и северо-западной час
тях Северной Атлантики в период 1974...Ї986 гг. (иколо 8000 вы
пусков радиозондов). При рассмотрении ослабления приходящей сол
нечной радиации в условиях реальной атмосферы над воднрй поверх
ности: Северной Атлантики использовались также рьзультаты, полу-
...ценные на других океанических станциях: "А" (62 с.ш., 33 з.д.),
"В" (66 с.и., 61 з.д.), "Е" (40 с.ш., 48 з.д.), "I" (59 о.о.,
19 з.ц.), "7" (52 с.ш., 20 з.д.), "К" (45 с.ш., 16 з'.ц.)
за 1953...1958 гг. , .
При исследовании структурных особенностей атмосферы над гидрологическим фронтом использовались данные учащенного зондирования вдоль галсов Ньюфаундлендского энергоактивного полигона за 198Т...196б',гг. Было проанализировано 72 разреза атмосферы на галсах НЭП' по данным свыше 400 зондирований, 60 зремі.нньк раз ре-' зов атмосферы, построенные по данным зондирований атмосферы над океанической станцией "С" за период 1975...I960 гг. Кроме данных ^ аэрологического зондирования атмосферы (до уровня 10 гПа) при исследовании ряда вопросов привлекпись также карты барической _ топографии и фотографии с ЖЗ, метеорологические и океанографи-., ческие наблюдения, выполняемые з северо-западной части Северной. Атлантики в период 1974... 1986 гг.
В работе сочетается метод синоптического анализа и статистические методы. Все численные эксперименты выполнены на ЭВМ НЖП и вычислительного центра Одо ГОИНа'по стандартным программам.'
Научная новизна работы. Ноше научные результаты работы,
являющиеся''предметом защиты, сводятся к следующему: ,' .
-
исследованы факторы, влияющее на точность определения " . аэрологических величин.в морских условиях;
-
виервые на основе анализа значительного объема аэрологических наблюдений на ,судах погоды детально рассмотрено пространственно-временное распределение метеорологических параметров атмосферы над НР\30;
3) вгэрше обнаружено, исследовано, описа» э и классифициро-
' вано явление "фронтального вала" в атмосфере над гидрологическим
фронтом; '
4) произведена оценка вклада длинноволновой радиации в теп-
ловое взаимодействие океана и. атмосферы над НЭАЗО; '
. " 5) получены количественные характеристики горизонтальных потоков тепла и шаги через границы НЭП.
Практическая значимость работы заключается в том, что ее'
следует рассматривать как од"н из конкретных результатов иссле
дования роли энергоактивных зон океана в короткопериодных коле
баниях климата по программе советского национального ^ксцроимен-
та "Разрезы" ' . -
- Содержание данной работы, по существу, совпадает с задачей национальной программы исследования взаимодействия океана Ъ атмосферой с целью разработки долгосрочного прогноза погоды и теории климата. Решение указанных вьше вопросов осуществлялось в тесно" связи с направлением исследований, выполняемых в Одесском отделении ГОИН по открытому плану НИР и ОКР ГрскомгицрОме-та СССР по теме: "Исследовать св^азрвание' и эволюцию фронтальньк зон синоптического масштаба иих вклад в процессы взаимодействия океана и атмосферы" (Регистрационный номер 1,06,а01). '
Результаты данного .исследования использованы при выполнений ыаковой темьТ научно-исследовательских работ Одесского отделения .' ГОШ, связанной с изучением взаимосвязи океана и атмосферы в наиболее важных энергоактивных р..йотл Мирового, океана.
Полученные в работе значения горизонтальных потоков тепла и влаги в атмосфере могут быть использованы при оценке годового хода и общего вклада НЭАЗО в горизонтальный перенос воздушных , масс над Северной Атлантикой.
Количественные оценки погрешностей температурно-ветрового' зондирования атмосферы в судовых условиях переданы в Одо ГОИН и использовались для корректировки программы математического обес-печения автоматической обработки аэрологических данных- при малых скоростях движения судна- ., введения поправки к вертикальному углу радиолокатора при волнении океана более 5 баллов.
Результаты исследований пространственно-временной изменчи
вости 'атмосферы над НЭАЗО вогали в качестве раздела в вышедший
из лечати сбирник климатолого-статі.-этических данных по океани
ческой станции "С за период 1976,..1980. гг. и подтверждены
двумя актами внедрения. ' '.
Достоверность результатов исследования обеспечена: -.приъаечением к анализу как оптимального по требованиям
освещенности и необходимой точности расчетов объема.данных.так и массовостью исходных данных, полученных на многократко повторенных океанографических разрезах, океанических станциях и полигонах, выполненных в различные сезоны, а также архивных материалах; '
- приведением оценок точности измеренных параметров атмосферы и з^очнением их с учетом специфических условие проведения температурно-ветрового 'зондирования в судовых условиях;
использованием апробированных методик, алгоритмов и стандартных программ при получении статистических критериев обработки экспериментальных и архивных данных;
полученные результаты исследований не противоречат общефизическим представлениям о процессах взаимодействия океана и атмосферы в НЭДЗО.
Апробация работы. Результаты паботы докладывались на научных семинарах отдела аэрологии ЩО (1984...1986 гг.), лаборато--' рии морских научно-методических исследований, лаборатории автоматизации гидрометеорологических исследований Одо ГОШ (І9&4...-. ...1986), на I и П Всесоюзных научных конференциях по программе "Разрезы" (1984, 198^), Ш Всесоюзной конференции по аэрологии (1985), -на научных конференциях ОГМИ (1990, 1991).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано ' 6 работ, список которых приводится в конце автореферата.
Структура и объем работы. Диссертация состоит.".из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Обчий объем работы 142 страницы машинописного текста. Из них 32 рисунка и 22 таблицы. Библиография включает 107 названий, в том числе 26 работ -зарубежных авторов.
