Введение к работе
Актуалыюсть темы. Арктический бассейн (АБ) играет ключевую роль в арктической климатической системе, в формировании циклических колебаний различного временного и пространственного масштаба. Состояние поверхностных вед АБ оказывает влияние на гидрологический режим арктических морей и на ледовые условия по трассе Северного Мо некого пути. Объяснение причин изменений положения и состояния главных ледяных массивов, колебаний ледовитости морей, во многом зависит от понимания природы образования и механизмов динамики поверхностного слоя (ПС) АБ. Изучение термохалинного состояния и динамики ПС АБ остаётся важной проблемой современной полярной океанологии,-имеющей большое прикладное значение.
Анализ состояния вопроса показывает, что как термохалннный режим, так и поверхностная циркуляция АБ изучены недостаточно. Так, инструментальные измерения течений сравнительно редки, по ним трудно получить представление об изменчивости циркуляции. Поэтому о циркуляции ПС многие годы судили по косвенным данным, например, по дрейфу льдов. Поскольку дрейф льдов отражает лишь часть циркуляции вод в ПС и ввиду недостаточного количества инструментальных измерений течений, в отечественной океанологии сложилась практика использования геострофической модели, в которой в качестве показателя циркуляции ПС используются динамические высоты относительно поверхности 200 дб (З.М. Гудко-вич, 1961; А.Ф. Трешников и др., .1976). В связи с развитием в 80-х - 90-х гг. численных гидродинамических моделей появилась возможность непосредственных расчетов скоростей течений и уровня моря, в силу чего отождествление циркуляции с динамическими высотами перестало быть актуальным. При этом динамическая топография как показатель термохалинного состояния слоя, геострофической циркуляции и уровня моря, остается одной из наиболее универсальных, океанологических характеристик, позво-
ляющей на базе эмпирических данных наблюдений исследовать межгодовую изменчивость состояния ПС. Поэтому дальнейшее изучение структуры и изменчивости динамической топографии АБ остается актуальной задачей.
Цель работы - установить основные особенности пространственно-временной изменчивости динамической топографии ПС АБ в зимний период по эмпирическим данным; исследовать сопряженность изменчивости динамических высот с другими элементами климата Арктики. Научная повита работы заключается в следующем:
-
Впервые по материалам наиболее полной в мире базы океанологических данных АБ были сделаны змпиричесюїе оценки пространственно-вр'еменной изменчивости динамической топографии ПС АБ.
-
Разработана методика реконструкции океанологических полей на базе эмпирических ортогональных функций (ЭОФ) по нерегулярно заданным точкам без предварительной интерполяции исходных данных в узлы сетки.
-
Впервые с помощью объективного метода классификации выполнена типизация режимов циркуляции АБ по полям динамических высот.
-
Впервые выявлена эмпирическая связь изменчивости динамических высот АБ с аномалиями уровня на арктических станциях.
-
По длительному ряду выявлены основные тенденции в изменении цина-мической топографии ПС АБ за период 1954 -1993 гг.
6. Разработаны и исследованы отдельные звенья физико-стохастической
модели гидрологического режима региона.
Практическая значимость работы иллюстрируется следующими возможностями применения полученных результатов: .1. Рассмотрен и решен ряд вопросов, связанных с адаптацией современных методов статистического анализа на базе ЭОФ применительно к условиям АБ.
«І
-
Предложенная методика реконструкции океанологических полей может быть применена длявосстановления рядов других океанологических характеристик.
-
Реконструированный ряд полей дизіамических высот АБ включен в Атлас СЛО [Environmental Working Group, 1997] в качестве составной части и МО/кет быть использован для исследований гидрологического режима региона.
-
Результаты изучения связей динамических высот с природными процессами в Арктике могут быть использованы при разработке методов долгосрочных прогнозов крупных аномалий ледово-гидрологического режима.
Положения и результаты, выносимые на зашиту:
-
Численные оценки пространственных и временных изменений динамических высот, включая оценки математического ожидания, дисперсии, пространственных и временных автокорреляционных функций, горизонтальных градиентов.
-
Методика реконструкции океанологических полей АБ на основе ЭОФ по нерегулярно заданным точкам без предварительной интерполяции исходных данных в узлы сетки.-Реконструированный ряд полей динамических высот АБ относительно поверхности 200 дб для периода март - май 1949, 1950 и 1954 -1993 гг.
Ї. Результаты исследований межгодовой изменчивости динамической голографии ПС АБ. В межгодовых изменениях динамических высот АБ преобладает пяти - шестилетняя периодичность и отмечаются признаки низкочастотной составляющей с периодом 32 - 34 г.
I, Результаты типизации циркуляции АБ на основе полей динамических іьісот. Выделено три основных типа циркуляции ПС АБ, дана их характе-шетика.
». Численные оценки статистических связей изменчивости динамической опографии с аномалиями уровня моря на арктических станциях, атмо-ферной циркуляцией и речным стоком.
Апроііаиил работы. Основные резул.'.гаты работы докладывались и обсуждались ка международной конференции ACSYS по полярным процессам и глобальному климату на о.Оркас (США) в 1997 г.; на итоговых сессиях Ученого совета ААНИИ г.о результатам работ 1996 и 1997 гг.; на научно-технических семинарах лаборатории гидрологического режима отдела океанологии ААНИИ. В Атласе (Environmental Working Group, 1997) приведены реконструированные-по предложенной методике поля динамических высот и глубин залегания верхней границы атлантических вод АБ.
Cmnvionyna п объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Обший объем работы составляет 182 страницы, включая 48 рисунков, 15 таблиц и приложение на 8 страницах. Список литературы насчитывает 79 наименований.
