Введение к работе
Актуальность темы исследования. Объектом наших исследований являются Японское море и океанологические процессы, протекающие в нем. В настоящее время Тихоокеанский бассейн России, включая Японское море, занимает ключевые позиции в обеспечении страны морепродуктами и минеральными ресурсами, в реализации стратегических задач военной доктрины, в морских транспортировках грузов в Азиатско- Тихоокеанском регионе.
Несмотря на неплохую изученность Японского моря, ряд важных принципиальных вопросов океанографии его вод не получил должного освещения. К ним относятся: характеристики водных масс и структуры вод, фронты и фронтальные разделы, механизмы формирования и трансформации водных масс; процессы вентиляции и перемешивания, горизонтальная и вертикальная циркуляции вод. Настоящее исследование направлено на изучение этих сторон гидрологического режима, что позволит ликвидировать существующие пробелы в характеристике океанографических особенностей Японского моря.
Выполненные в последние десятилетия исследования c использованием данных зондовых измерений высокой точности показали изменчивость характеристик промежуточных и придонных вод, обусловленную вентиляционными процессами, обновляющими глубинные и придонные слои за счет новых вод, имеющих непосредственный контакт с атмосферой. Именно это направления является в настоящее время важнейшим при изучении природы Японского моря. Естественно, что именно в результате динамических процессов происходит перераспределение поверхностных и глубинных вод, и без знания характеристик течений невозможно прийти к объяснению этих явлений. Анализ же термохалинной структуры вод позволяет вскрыть закономерности в изменчивости температуры и солености, и, таким образом, найти фактическое отображение динамических процессов и результатов взаимодействия в системе океан-атмосфера.
Цель работы - исследование термохалинной структуры и динамики вод Японского моря, а также процессов и механизмов их определяющих. Для реализации поставленной цели решались следующие основные задачи:
создать массив данных глубоководных гидрологических измерений за весь исторический период исследований Японского моря;
разработать методику обработки данных многолетних наблюдений, позволяющую определять положение нижней границы деятельного слоя, и рассчитать значения гидрологических элементов в центрах полуградусных квадратов на средний день каждого из месяцев года;
исследовать на основании данных гидрологических измерений за период 1925-1997 гг. пространственно-временную изменчивость температуры и солености и определить их среднемноголетние (климатические) характеристики.
изучить классификацию водных масс, определить их количественные показатели: диапазоны изменчивости температуры и солености, пределы глубин залегания и горизонтальные границы. Выделить характерные типы структур вод.
выявить, используя высокоточные зондовые измерения температуры и солености, детальный анализ водных масс и структуры вод на шельфе северо-западной части моря;
оценить на основе данных анализа поля течений, рассчитанных по трехмерной диагностической квазигеострофической модели, учитывающей вращение Земли, рельеф дна, конфигурацию береговой черты, ветер, водообмен через открытые участки границы (проливы), основные факторы, определяющие циркуляцию вод моря. Выполнить динамические расчеты на климатическом интервале и построить схемы интегральной циркуляции и составляющих вектора скорости геострофических течений;
изучить характеристики фронтов и явления апвеллинга в прибрежных районах северо-западной части моря с использованием данных дистанционных (спутниковых) и контактных (судовых) измерений;
рассмотреть модели вентиляции вод и с их помощью оценить интенсивность вентиляции глубинных вод за весь период изучения Японского моря.
На защиту выносятся:
-
-
Методика построения среднемесячных полей гидрологических характеристик.
-
Климатические характеристики водных масс, типов структуры вод и течений глубоководных районов Японского моря
-
Водные массы и явления апвеллинга в прибрежных районах Японского моря.
-
Климатические термические и халинные фронтальные разделы в Японском море по данным судовых измерений. Поверхностные термические фронты по данным спутниковых наблюдений.
-
Основы гидрологического режима прибрежных вод морей с муссонным типом.
-
Физическая и боксовая модели вентиляции глубинных и придонных вод Японского моря.
Методы исследования. В связи с многоплановостью поставленных задач для их реализации использовались как классические методы анализа, так и разработанные соискателем с соавторами методики и численные схемы. При анализе термохалинных
характеристик вод применялись традиционные, а также модернизированные статистические методы T,S- анализа.
Исследование поверхностных термических фронтов и апвеллинга потребовало привлечения спутниковых данных. Для изучения поля течений применялись методы численного моделирования, а также классический динамический метод. Кроме того, при решении ряда прикладных вопросов использовались методы статистического анализа и метод наименьших квадратов.
Практическая значимость работы. Диссертационная работа выполнена в рамках реализации плановых работ ТОИ ДВО РАН по целевым программам «ВЕСТПАК и дальневосточные моря», «Мировой океан». Результаты по теме диссертации вошли составной частью в отчеты по этим и хоздоговорным темам.
Результаты работы, характеризующие гидрологические и гидродинамические факторы Японского моря, могут быть использованы при оценке состояния экосистемы вод моря в целом и отдельных его частей. Данные о фронтах, зонах апвеллинга, водных массах в прибрежной зоне широко используются рыбопромысловым флотом. Предложенная соискателем гидродинамическая модель залива Петра Великого может быть успешно использована в решении проблемы экологической безопасности акватории залива, обусловленной сбросом промышленных и бытовых отходов. Сведения о течениях могут быть использованы в морской практике как надводного, так и подводного флотов для расчетов в целях защиты интересов государства.
Атласы, в которых разделы, характеризующие океанографию Японского моря, выполнены соискателем, служат справочным пособием при проведении как научной, так и хозяйственной деятельности.
Личный вклад автора. Основные результаты работы получены соискателем лично. Он участвовал в организации и проведении экспедиционных исследований в Японском море. Гидрологические данные (современные) получены лично им или при его участии.
Соискатель непосредственно принимал участие в создании и формировании баз данных по океанографии Японского моря, используя измерения, полученные им в морских экспедициях и Архивах мореведческих организаций России.
Соискатель провел самостоятельно расчеты термохалинных характеристик в узлах полуградусной сетки по разработанной им методике, а также течений и проанализировал полученные результаты. Соискателем лично или под его непосредственным руководством написаны опубликованные научные статьи по теме диссертации.
В монографии «Течения Японского моря» раздел «Исследование циркуляции вод Японского моря диагностическими методами» полностью написан соискателем. Он принимал участие также в обработке и анализе данных наблюдений над течениями и в совместном написании главы о формировании гидрофизических полей под влиянием течений. В монографии «Природопользование в прибрежной зоне», а также в Атласах участие автора ограничивалось разделами по океанографии Японского моря.
Достоверность полученных результатов обусловлена использованием исторических данных океанографических измерений, прошедших тщательный предварительный контроль, а также данных современных высокоточных зондовых CTD-измерений, применением современных математических методов и моделей океанографических процессов и явлений. Полученные результаты не противоречат сложившимся представлениям о термохалинной структуре и динамике вод Японского моря, значительно их расширяют и детализируют, а также дают объяснение проблемным вопросам, связанным с вентиляцией и перемешиванием вод, развитием апвеллинга в прибрежных районах, водообменом через проливы, циркуляцией вод, водными массами и типами термохалинной структуры.
Апробация работы и публикации. Результаты работы в период ее выполнения (1979-2010 гг.) докладывались и обсуждались на семинарах отдела общей океанологии, на океанологических семинарах ТОИ ДВО РАН, на Ученых советах мореведческих организаций Дальнего Востока; на Первом (1977, г. Москва) и Втором (1982, г. Ялта) съездах советских океанологов; на международных симпозиумах и конференциях: JECSS (1989 г., Корея, 1991 г., Япония), IAPSO (1991 г., Австрия; 1995 г., США), PICES (1994 г., Япония; 1996 г., Канада; 2000 г., США; 2001 г., Канада; 2007 г., Канада; 2008 г., Китай), CREAMS (1997 г., 1999 г., Япония; 2001 г., США; 2001 г., Корея), секции "Морские науки" ТНА (1993 г., Япония), UNESCO/WESTPAC (1998 г., Япония).
По теме диссертации опубликовано 69 научных работы, в том числе: 6 коллективных монографий (4-отечественные и 2-зарубежные), 3 атласа, 4 рукописи, 3 1 тезисов в зарубежных и отечественных изданиях, 2 5 статей было опубликованы в журналах из списка ВАК.
Краткое содержание. Основное содержание работы изложено в шести самостоятельных главах. В структуру рукописи последовательно включены:
Введение;
Похожие диссертации на Термохалинная структура и динамика вод Японского моря
-
