Введение к работе
Актуальность работы
Классическая термохалинная циркуляция в восточном Средиземноморье кардинально изменилась, обретя новый вид, в конце 1980-х, что в свою очередь и изменило структуру водных масс этого бассейна. Таким образом, можно констатировать, что мы имеем дело с существенно новой термогидродинамической ситуацией в этой части Средиземного моря.
Изучение формирования и трансформации водных масс в такой ситуации является весьма актуальным с точки зрения прогнозирования динамических состояний, циркуляции и распределения биологической продуктивности в Средиземноморском бассейне.
Формирование водных масс неразрывно связано с циркуляцией морских вод. До сих пор на вопрос, какова глубина проникновения циркуляции в различные периоды года в разных частях моря не получен точный ответ. Однако, для многих отраслей прикладной океанологии он представляет чрезвычайный интерес.
В настоящее время имеется определенная ясность в отношении районов формирования глубинных вод Средиземного моря со специфическими климатическими условиями, но не известны механизмы формирования. Для выявления этих механизмов необходимо в специально выбранных районах получить точные количественные данные, применяя имеющиеся современные методы расчета.
Дистанционные методы оперативно дают информацию необходимую для анализа формирования водных масс. При анализе спутниковых данных в восточной части Средиземного моря было зафиксировано несколько вихревых структур, получивших название Родосская, Марса Матрух и Шекмона.
Известно, что область конвергенции и дивергенции в поверхностных слоях вызывает опускание поверхностных вод или подток глубинных вод к поверхности. Это представляет особый интерес, в частности, для исследователей, работающих, например, для нужд рыбного хозяйства. Необходимо понимать физику процессов, определяющих пространственно-временную изменчивость характеристик. Формирование водных масс теоретически влияет на термодинамический режим. Таким образом, актуальность изучения формирования и трансформации водных масс имеет многоаспектный характер.
Цель и задачи исследования
Целью диссертационной работы является выявление особенностей формирования и трансформации водных масс в восточной части Средиземного моря на современном этапе (на основе данных, полученных с использованием контактных и дистанционных методов наблюдений).
В связи с этим необходимо решить следующие задачи:
1. Провести Отбор И г.игтрімятичяіішп ярт{ивнт.ту и г.тгутнтггтму данных ДЛЯ
восточной части Средиземного мф^РШйЛНігаьиі^уктурньїе особенности
распределения температуры и скорости ветра, полученных на основе спутниковых изображений;
-
Исследовать особенности распределения гидрологических (температура и соленость) и метеорологических (испарение и скорость ветра) характеристик в восточной части Средиземного моря;
-
Сформировать базу исходной информации по спутниковым данным и выявить водные массы с помощью метода кластерного анализа;
-
Изучить процессы взаимодействия, трансформации водных масс и зон формирования промежуточных вод;
-
Исследовать механизмы опускания вод в восточной части Средиземного моря, связанные с режимом испарения.
Научная новизна работы
Использование обобщенной базы океанографических и
гидрометеорологических данных, полученных с помощью экспедиционных и спутниковых наблюдений, по восточной части Средиземного моря позволило рассмотреть структуру и изменчивость гидрологических полей и водных масс на различных временных масштабах. При этом анализ проводился комплексно от крупномасштабных закономерностей формирования изменчивости к более детальному ее рассмотрению в климатически значимые периоды.
На основе анализа изменчивости структуры гидрологических полей определены пространственно-временные характеристики распространения и трансформации основных постоянных и временно возникающих водных масс восточного Средиземноморья.
Впервые для выделения типов водных масс и анализа их взаимодействия и изменчивости использован метод многомерной классификации.
Показана ведущая роль соленостной конвекции в формировании промежуточной левантийской водной массы в климатически «теплые» годы. Показано, что сочетание особенностей циркуляции вод, распределения океанографических характеристик и влияние конвективных процессов в определенной климатической обстановке создают условия для формирования глубинной водной массы в Левантийском бассейне.
Определены периоды интенсивного и ослабленного образования глубинных вод в восточной части Средиземного моря. На примере 1991 и 1998 годов показаны особенности формирования, распределения и трансформации водных масс в восточном Средиземноморье в условиях климатически «теплых» и «холодных» лет.
Научное и практическое значение работы
Полученные в работе результаты могут служить основой для выявления особенностей разномасштабной изменчивости основных механизмов формирования и трансформации водных масс при различных климатических условиях в восточной части Средиземного моря. Практическая ценность работы состоит в возможности применения полученных знаний при разработке методов дистанционного мониторинга водных масс Средиземного моря, и результаты
могут быть использованы для оптимизации эксплуатации биологических и других ресурсов моря, так как для большинства стран средиземноморского бассейна Средиземное море играет важную экономическую и экологическую роль. В связи с этим, глубокое и детальное изучение процессов изменчивости характеристик водных масс позволит не только создать систему глобального мониторинга морских экосистем Средиземноморья, но и оптимизировать процессы управления морскими системами с учетом сохранения природной среды и устойчивого развития всего региона.
Апробация результатов
Результаты выполненной работы опубликованы и докладывались на следующих конференциях:
-
Итоговой сессии Ученого совета Российского государственного гидрометеорологического университета, Санкт-Петербург, 2005 г.
-
XXXI международная конференция «31st International Symposium on Remote Sensing of Environment», Санкт-Петербург, 2005 г.
-
Вторая международная конференция «Земля из космоса - наиболее эффективные решения», Москва, 2005 г.
-
Международная школа-конференция «Изменение климата и окружающая среда», РГГМУ, Санкт-Петербург, 2005 г.
Положения выносимые на защиту
-
Сформированная обобщенная база спутниковых гидрометеорологических данных моря на период с 1991 по 1998 гг. (включающих 332 спутниковых изображений) и экспедиционных океанографических наблюдений на период с 1952 по 2000 гг. для восточной части Средиземного, позволяет получить более детальные, чем выполненные ранее, описание структуры водных масс, их пространственной и временной изменчивости.
-
Уточненные схемы распределений океанографических характеристик позволили детализировать особенности распределения водных масс в восточном Средиземноморье и выявить левантийскую поверхностную и поверхностную трансформированную атлантическую водные массы, которые имеют собственные характеристики и формируются в Левантийском бассейне.
-
За счет различий в интенсивности циркуляционных движений и конвективных процессов, возникающих в климатически «теплый» 1991 и «холодный» 1998 годы, в восточной части Средиземного моря происходят изменения в процессах формирования и трансформации водных масс. Так в 1998 году (в отличие от 1991 г.) в среднегодовом распределении водных масс отсутствует Левантийская водная масса второго класса, характеризующая взаимодействие промежуточных теплых и соленых вод с глубинными водами.
-
Во внутригодовой изменчивости формирования и трансформации водных масс отмечается интенсивное формирование глубинной водной массы в Левантийском бассейне в период с весны до осени в климатически «теплый» 1991 год. И наоборот, в «холодный» 1998 год формирование глубинных вод в Левантийском море наблюдается только осенью, а основное поступление
глубинных вод происходит из Адриатического моря.
5. В период «теплого» 1991 года отмечается увеличение роли соленостной конвекции с поверхности в формировании промежуточных Левантийских вод в восточной части Средиземного моря. В этот период глубина проникновения конвекции превышает 200 м, а площадь охваченная конвекцией распространяется на всю центральную часть Левантийского бассейна.
Структура и объем диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, содержащих обзор литературы, описание дистанционных и контактных методов получения необходимой информации, расчетных методов, результатов расчетов и их анализа, а также заключения, содержащего основные выводы, списка использованных источников из 146 наименований. Общий объем работы составляет 224 страниц, включая 145 страниц текста и формул. Работа содержит 91 рисунок и 26 таблиц.
