Введение к работе
Актуальность темы. Северо-западная часть Тихого океана (СЗТО) является одним из интересных с океанографической и промысловой точки зрения районов океана и характеризуется сложными гидрометеорологическими процессами, обуславливающими значительную пространственно-временную изменчивость термических условий и высокий уровень биологической продуктивности. Это район воспроизводства, миграций, нагула и формирования промысловых скоплений массовых рыб с высокой численностью (сайра, сардина, скумбрия, анчоус), а также многих других гидробионтов.
Температура воды имеет большое экологическое значение, так как она оказывает влияние на все без исключения биологические процессы в океане, начиная от продуцирования первичного органического вещества и кончая поведением промысловых гидробионтов на различных этапах жизненного цикла. Являясь наиболее регулярно измеряемым параметром по сравнению с другими океанологическими характеристиками, температура воды может служить индикатором других процессов, влияющих на гидробионтов. Термический режим СЗТО оказывает влияние и на формирование погоды и климата. Поэтому исследование разномасштабной пространственно-временной изменчивости температуры воды в этом районе и разработка методов прогнозирования термического режима вод является важной научной и прикладной задачей. Решению этой задачи посвящена данная работа, выполненная в соответствии с планами НИР ТИНРО (тема 1.2.01, 1.3.01, 4.04) и планами НИР Росгидромета (темы 1.07а.6 и IX.16.01).
Цель и задачи работы. Цель работы - разработка метода долгосрочного прогноза температуры воды в СЗТО на основе исследования закономерностей ее пространственно-временной изменчивости. При этом решались следующие задачи:
оценка качества исходной информации о температуре воды;
анализ долгопериодной изменчивости температуры воды с выявлением особенностей ее пространственного распределения;
исследование короткопериодной изменчивости температуры воды с оценкой максимально возможных изменений в небольшой срок в различных районах СЗТО;
выявление роли атмосферных процессов, динамического режима вод и фронтов в формировании термического режима СЗТО и обоснование выбора предикторов для прогноза температуры воды;
разработка физико-статистических связей для прогноза среднемесячных значений температуры воды в исследуемом районе и оценка их надежности.
оценка оправдываемое проверочных прогнозов.
Использованный материал и методы исследований. В работе использовался архив среднемесячных значений ТПО в 5-градусных квадратах, созданный в ДВНИГМИ; данные о температуре воды на стандартных разрезах, расположенных к югу и востоку от Японии; пентадные карты температуры поверхности океана (ТПО) Гидрометцентра России; температура воды по данным стационарных гидрометеорологических буев В1-ВЗ Японского метеорологического агентства, расположенных в точках с координатами: В1 - 29с.ш.,135в.д., В2 - 32с.ш.,147 в.д., ВЗ - 3830'с.ш.,14530'в.д. Кроме того, привлекалась дополнительная гидрометеорологическая информация - данные о температуре воздуха, ветре, волнении, солнечной радиации, полученные с помощью измерений на буях В1-ВЗ; ежедневные расчетные поля ветра (архив РГГМИ); информация об облачности (данные Цветухина А.И.), а также синоптические карты приземного давления Гидрометцентра России и ПУГКС и карты термической структуры поверхности океана, составленные в лаборатории космических методов исследования океана ТИНРО.
Для исследования изменчивости температуры воды использовался аппарат математической статистики: рассчитывались средние, дисперсии, автокорреляционные и спектральные функции, коэффициенты взаимной корреляции. Для прогностических целей были применены авторегрессионный и многофакторный методы анализа.
Научная новизна состоит в решении комплекса задач методического характера, включающего новые и оригинальные подходы. Проанализированы гидрометеорологические условия формирования термической структуры СЗТО, произведен количественный отбор оптимальных предикторов для прогнозов температуры воды. Впервые получены количественные оценки вклада линейного тренда в формирование изменчивости ТПО для северной части Тихого океана. На основе данных стационарных буев и карт термической структуры поверхности океана,
построенных по спутниковым снимкам, показано, что резкие и быстрые изменения температуры воды в зоне субарктического фронта связаны с перемещением фронтальных разделов под воздействием сильных ветров. Предложена методика авторегрессионного прогноза среднемесячной ТПО, обеспечивающая превышение оправдываемости методических прогнозов по сравнению с оправдывамосгью климатических прогнозов в среднем на 25%. На основе многофакторного анализа разработан метод прогнозирования среднемесячной ТПО с заблаговременостью до двух месяцев с использованием в качестве предикторов начального температурного поля, облачности и расчетных ветровых характеристик, в том числе не применявшихся ранее месячных сумм скоростей ветров северного и северо-западного направлений в холодный период года.
Практическая значимость. Полученные статистические оценки изменчивости температуры воды в СЗТО используются при составлении обзоров океанологических условий в районах воспроизводства и миграций массовых пелагических рыб системы Куросио, а также при анализе связей среда-объект в рыбопромысловых задачах. Разработанные методы долгосрочного прогноза температуры воды могут быть использованы в рыбопромысловом прогнозировании и, в конечном итоге, при планировании работы рыболовного флота на промысле.
Личный вклад автора. Все виды вычислений, обработка исходной информации, анализ характеристик изменчивости, разработка прогностических связей и оценка надезшости полученных методик прогноза температуры воды выполнены автором самостоятельно. В работах, выполненных в соавторстве, автору принадлежат расчеты и анализ характеристик изменчивости температуры воды, а также разработка методики авторегрессионного прогноза и оценки оправдываемости.
Апробация. Результаты работы докладывались на семинарах отдела Морских гидрологических прогнозов Гидрометцентра России (Москва, 1988-1991, 1995гг.), на коллоквиумах лаборатории промысловой океанографии ТИНРО (Владивосток, 1988-1989, 1991, 1995гг.), на биологической секции Ученого совета ТИНРО (Владивосток, 1995г.). По отдельным разделам диссертации были сделаны доклады на отчетной сессии отдела технических средств и новых методов исследования океана ТИНРО (Владивосток, 1992, 1994гг.), на конференциях молодых
- 6 -ученых ТИНРО (Владивосток, 1992, 1993, 1995гг.) и на международной конференции "Северная Пацифика: гидрометеорология, охрана окружающей среды, география" (Владивосток, 1994г.).
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения. Объем диссертации составляет 14? страниц, включая список литературы из 246 наименований, 9 таблиц, 30 рисунков.
