Зимняя циркуляция вод Охотского моря в экстремальные и средние по ледовитости годы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.28, кандидат географических наук Шутова, Марина Михайловна

• Шутова, Марина Михайловна
• кандидат географических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат географических наук Шутова, Марина Михайловна

Введение

Глава 1. Гидрометеорологический режим Охотского моря в зимний период

1.1. Физико-географическая характеристика района

1.2. Метеорологический режим

1.3. Гидрологический режим

Глава 2. Основные положения теории течений в применении к Охотскому морю

2.1. Общая постановка задачи по формированию течений в океане

2.2. Упрощение основных уравнений термогидродинамики в применении к Охотскому морю

2.3. Диагностическая модель расчета течений Саркисяна

Глава 3. Методика расчета течений в зимний период и использованный материал

3.1. Материалы и методика их обработки

3.2. Анализ гидрометеорологических условий моря в феврале по полученным данным

Глава 4. Циркуляция вод Охотского моря

4.1. Поверхностные течения Охотского моря в максимальные, средние и минимальные по ледовитости годы

4.2. Течения Охотского моря на горизонтах 10, 100, 200, 400 м в максимальные, средние и минимальные по ледовитости годы 108 Основные результаты работы 127 Литература

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Зимняя циркуляция вод Охотского моря в экстремальные и средние по ледовитости годы»

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ

Изучение динамических процессов, в частности, течений Охотского моря, представляет большой научный интерес и имеет практическое значение.

Российскими и зарубежными исследователями получены фундаментальные схемы циркуляции вод Охотского моря, рассчитанные по летним среднемноголетним данным (Леонов, 1960; Watanabe,1963; Морошкин, 1966; Чернявский, 1981; Лучин, 1987), которые в дальнейшем будут лишь уточняться и детализироваться.

Одной из важных характеристик гидрологического режима Охотского моря является его ледовитость. В последние годы большое внимание уделяется исследованию вод зимнего охлаждения (Винокурова, 1964, 1965, 1972; Морошкин, 1966; Чернявский, 1984; Гладышев, 1998, Лучин, 1998). При этом вопросы влияния плотных вод на океанологические условия непосредственно в районах их формирования почти не рассматривались. Впервые было показано значительное отличие циркуляции вод в холодную половину года от летних схем течений и установлена достаточно отчетливая связь особенностей циркуляции и термохалинных характеристик вод с суровостью зимних условий в работе Фигуркина (2003). Но и эта работа выполнена по данным на акваториях, свободных ото льда.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: выполнить расчет полей течений Охотского моря в слое 0-500 метров с учетом ледяного покрова в экстремальные и средние по ледовитости годы.

При этом были поставлены следующие задачи: сформировать базу данных для расчетов; составить программу для расчетов течений по диагностической модели Саркисяна; построить карты границ (кромки) льда для февраля в максимальные, минимальные и средние по ледовитости годы; построить карты атмосферного давления; сформировать из всех доступных источников поля температуры и солености воды в феврале на поверхности моря в максимальные, минимальные и средние по ледовитости годы; рассчитать поля плотности воды от поверхности до глубины 500 метров, с учетом глубины проникновения осенне-зимней конвекции; выполнить расчет полей течений в слое 0 - 500 метров для трех типов ледовитости и построить схемы. ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ.

Данные о ледовитости, положении границ (кромки) льдов, атмосферного давления были заимствованы из отчетов о ледовых авиаразведках. Из архива Дальневосточного научно-исследовательского гидрометеорологического института (ДВНИГМИ) были выбраны глубоководные гидрологические станции (прошедших критконтроль всего 273), выполненные в феврале в экстремальные и средние по ледовитости годы (максимальные по ледовитости 1967, 1978, 1979 гг. -98 станций; среднеледовитые 1981, 1985, 1988 гг. - 69 станций; малоледовитые 1976, 1984, 1989гг. - 106 станций). Также были использованы карты температуры воды на поверхности, составленные по наблюдениям гидрометеостанций и попутных судовых измерений (архив кафедры океанологии ДВГУ); среднемноголетние летние данные по плотности воды на стандартных горизонтах для августа (Лучин).

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Для расчетов уровенной поверхности и трехмерного поля течений на акватории всего моря использована линейная диагностическая модель Саркисяна D2. Она учитывает реальное поле плотности от поверхности до дна, схематизированную конфигурацию берегов, рельеф дна и атмосферную циркуляцию. Все расчеты выполнены на персональном компьютере с помощью программы составленной к.г.н. JI.A. Молчановой (ДВГУ) при участии автора и отлаженной по средним многолетним летним данным плотности воды Охотского моря на стандартных горизонтах. Результаты обработки и анализа данных представлены в виде карт. Графические построения выполнялись программным пакетом «SURFER».

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Сформированы поля температуры и солености воды для всей акватории моря в экстремальные и средние по ледовитости годы (для февраля - месяца с установившимся ледяным покровом наибольшей сплоченности и отсутствием начала таяния) и поля плотности воды в слое 0 -500 метров. Показано значительное отличие зимней циркуляции вод от схем, предшественников, выполненных для безледного периода года. Также показано отличие циркуляции вод в зависимости от типа ледовитости.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ:

1) распределение полей температуры, солености и плотности воды на поверхности для февраля в годы с экстремальной и средней ледовитостью;

2) направление дрейфа льда в годы с максимальной, средней и минимальной ледовитостью (февраль);

3) циркуляция вод на поверхности и на горизонтах 10, 100, 200, 400 метров в зимний период (февраль) на акваториях с чистой водой и под ледяным покровом;

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ. Выполненное исследование представляет собой характеристику циркуляции вод Охотского моря в зимний период (февраль) в годы с экстремальной и средней ледовитостью. Материалы данной работы имеют практическое значение и могут быть использованы для безопасного плавания надводного и подводного флота, при разработке и проектировании гидротехнических сооружений на нефтегазовых месторождениях, в рыболовном промысле.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты исследований докладывались на научных конференциях преподавателей и студентов Дальневосточного государственного университета и представлены в виде тезисов к докладам и статей в 2001, 2002, 2003, 2004, 2005 годах; на семинарах в ДВНИГМИ и ТОЙ ДВО РАН в 2006 г. Работа рассмотрена и одобрена на кафедре океанологии ДВГУ в 2006 г. СТРУКТУРА РАБОТЫ.

Диссертационная работа состоит из четырех глав: В первой главе представлена краткая физико-географическая характеристика, гидрометеорологические условия Охотского моря в зимний период. Проведен обзор изученности течений Охотского моря различными методами.

Во второй главе рассмотрены основные положения теории течений в применении к Охотскому морю. Общая постановка задачи по формированию течений в океане, упрощение основных уравнений термогидродинамики. Изложен метод расчета течений по диагностической модели Саркисяна D2.

В третьей главе предложена методика расчета течений в зимний период. Рассмотрены гидрометеорологические условия моря в феврале, выполнен анализ полученных данных.

В четвертой главе представлены схемы течений в слое 0-500 м для февраля в годы с максимальной, средней и минимальной ледовитостью, проведен их анализ.

В заключении приведены основные выводы по проведенным исследованиям.

Исследование выполнено под руководством д.г.н., профессора Л.П. Якунина и консультанта к.г.н., профессора Е.И. Мишаниной, которым автор приносит глубокую благодарность.

Автор признателен к.г.н., доценту Молчановой Л.А., оказавшей неоценимую помощь при составлении расчетных программ для персонального компьютера.

Заключение диссертации по теме «Океанология», Шутова, Марина Михайловна

Основные результаты работы

1. Составлены поля температуры, солености и плотности воды для всей акватории Охотского моря (февраль), в том числе и подо льдом, при максимальной, средней и минимальной ледовитости.

2. Показано отличие циркуляции вод в феврале от традиционных летних схем течений. Не наблюдается общепринятая циклоническая циркуляция вод: движение вод, нарушающее общую циклоническую циркуляцию вод северной части моря имеет южное, юго-западное направление; не наблюдается Северо-Охотского течения. Скорости течений на поверхности в феврале на всей акватории моря возрастают в 1,5-2,0 раза по сравнению с летними и составляют 0,01-1,54 м/с.

3. Выявлена изменчивость циркуляции вод в феврале на поверхности моря в зависимости от типа ледовитости (максимальной, средней, минимальной): а) воды Западно-Камчатского течения проникают до впадины ТИНРО. Западная граница потока проходит по 153° в.д. в годы с максимальной и средней ледовитостью, и смещается к 152° в.д. - с минимальной; б) при максимальной и средней ледовитости отсутствует Срединное течение, а в годы с минимальной ледовитостью Срединное течение наблюдается, и его воды достигают 54° с.ш.

4. Показано отличие поля течения на поверхности и на горизонтах 10-400 м. Поля течений на горизонтах 10 - 400 м совпадают с летней циклонической циркуляцией вод. На схемах течений хорошо прослеживается Западно-Камчатское течение, движущееся на север, северо-запад; Восточно-Сахалинское течение, движущееся на юго-восток. Отличие наблюдается на североохотоморском шельфе, где воды движутся на юг, юго-запад. Скорости течений с глубиной уменьшаются и составляют 0.002-1.05 м/с.

5. Установлено, что главными причинами выявленных отличий зимней циркуляции вод от летней являются: а) ледовитость; б) изменчивость дрейфа льда; в) формирование на шельфе моря аномально плотных вод, повышенной солености с началом процессов осенне-зимней конвекции и при льдообразовании.

Список литературы диссертационного исследования кандидат географических наук Шутова, Марина Михайловна, 2006 год

1. Будаева В.Д., Макаров В.Г., Мельников И.Ю. Диагностические расчеты стационарных течений в заливе Анива и проливе Лаперуза. // Тр. ДВНИИ.-1980.-Вып. 87. С.66-78.

2. Верхунов А.В. Развитие представлений о крупномасштабной циркуляции Охотского моря // Комплексные исследования экосистемы Охотского моря: Сборник научных трудов. М.: ВНИРО,1997,-С. 5-19.

3. Винокурова Т.Т. О распределении придонной температуры воды у западного побережья Камчатки // Изв. ТИНРО. 1964. -Т. 55. - С. 165-174.

4. Глаголева М.Г., Скриптунова Л.И. Прогноз температуры воды в океане // Л.: Гидрометеоиздат, 1979. 168 с.

5. Гладышев С.В. Термохалинная структура придонного слоя на северном шельфе Охотского моря. // Метеорология и гидрология,1998. № 3. - С.183-187.

6. Гладышев С.В. Оценка скорости формирования плотных вод на северном шельфе Охотского моря. // Метеорология и гидрология, 1998.-№4.-231-239.

7. Гладышев С.В., Аржанов Н.В., Налетова И.А., Сапожников В.В. Межгодовая изменчивость скорости формирования осолоненных вод в полыньях Охотского моря и их влияние на гидрохимическую структуру шельфа // Океанология, 1998. Т. 38. - Вып. 6. - С. 857862.

8. Горбунов Ю.А., Тимохов Л.А. К исследованию динамики льдов. // Изв. АН ССР. Физика атмосферы и океана, 1968. Т. 4. - № 3. - С. 1086-1091.

9. Давыдов И.В. Режим вод Западно-Камчатского шельфа и некоторых особенностей поведения и воспроизводства промысловых рыб // Изв. ТИНРО. 1975 а.- Т. 97. - С. 63-84.

10. Доронин Ю.П. Динамика океана // Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 303 с.

11. Доронин Ю.П., Хейсин Д.Е. Морской лед // JT: Гидрометеоиздат, 1975. 138 с.

12. Дерюгин К.М. Японские гидрологические исследования в Японском и Охотском морях // Зап. по гидрографии. 1930. - Т.59. - С.35-51. Жданко М.Е. О течениях в Охотском и Беринговом морях // Русское судоходство. - СПб., 1910. - С. 132-133.

13. Жигалов И.А. Сезонная и межгодовая изменчивость термического состояния вод Охотского моря: Дис. канд.геогр. наук // Владивосток, 2004.- 168 с.

14. Ильинский O.K., Егорова М.В. Циклоническая деятельность над Охотским морем в холодное полугодие // Тр. ДВНИГМИ. 1962. -Вып. 14.-С. 34-38.

15. Каменкович В.М. Основы динамики океана // Л.: Гидрометеоиздат. -1973.-С. 2-43.

16. Каменкович В.М., Кошляков М.Н., Монин А.С. Синоптические вихри в океане // Л.: Гидрометеоиздат. 1987. - С. 3-229. Козлов В.Ф. Лекции по теории стационарных океанических течений -Владивосток: Изд. ДВГУ. - 1969. - С. 57-99.

17. Козлов В.Ф. Расчет уровенной поверхности в Охотском море // Тр. ДВНИГМИ. -1972.-Вып. 37. -С. 37-43.

18. Козлов В.Ф., Макаров В.Г. Фоновые течения в Охотском море // Метеорология и гидрология, 1996, № 9. С. 58-64.

19. Ковалев А.Д., Глагольев В.М. Некоторые особенности зимнего температурного режима Охотского моря. // Изв. ТИНРО. 1965. -Т.59. - С. 48-54.

20. Леонов А.К. Региональная океанография. 4.1 // Л.: Гидрометеоиздат, 1960.-766 с.

21. Линейкин П.С., Мадерич B.C. Теория океанического термоклина // Л.: Гидрометеоиздат,. 1982. - С. 3 - 213.

22. Лучин В.А. Диагностический расчёт циркуляции вод Охотского моряв летний период // Тр. ДВНИИ.-1982.- Вып. 96. С. 68-77.

23. Лучин В.А. Циркуляция вод Охотского моря и особенности еевнутригодовой изменчивости по результатам диагностическихрасчетов // Труды ДВНИИ.- 1987. Вып. 36 - С.3-13.

24. Лучин В.А. Особенности колебаний уровня и приливных течений впроливах Курильской гряды // Тр. ДВНИГМИ. 1988. - Вып. 39. - С.52.59.

25. Лучин В.А. Структура приливного потока в проливах Курильскойгряды // Тр. ДВНИГМИ.-1988.- Вып. 39.-С. 46-52.

26. Лучин В.А. Гидрологический режим // Гидрометеорология игидрохимия морей. Том IX. Охотское море. Выпуск 1.

27. Гидрометеорологические условия. Сп-б.: Гидрометеоиздат, 1998. С.99.175.

28. Гидрометеорологические условия. // Сп-б.: Гидрометеоиздат, 1998. -С. 233-256.

29. Малинин В.Н. Общая океанология. Часть 1. Физические процессы. //

30. Учебное пособие. Санкт-Петербург, 1998. 341 с.

31. Макаров С.О. «Витязь» и Тихий океан. Т.1. // СПб., 1884. С. 95-105,229.

32. Мамаев О.И. Упрощенная зависимость между плотностью, температурой и соленостью морской воды // ИАГ, № 2, 1964. С. 309-311.

33. Морошкин К.В. Новая схема поверхностных течений Охотского моря // Океанология. 1964. - Т. 4. - Вып. 4. - С. 641-643. Морошкин К.В. Водные массы Охотского моря. // М.: Наука, 1966. 68 с.

34. Нейман Г. Океанические течения // Под редакцией В.М. Радкевич.-JL: Гидрометеоиздат. 1973. - С. 64-98.

35. Помазанова Н.П. Поверхностные течения в северных и восточных промысловых районах Охотского моря в летние месяцы // Тр. ДВНИГМИ. 1970. - Вып. 30. - С. 94-104.

36. Пономарев В.И., Газова Л.А. Диагностическая модель циркуляции вод и льдов в Арктическом бассейне // Метеорология и гидрология, 1981, №2, с. 68-75.

37. Саркисян А.С. Основы теории и расчет океанических течений. // Л.: Гидрометеоиздат. -1966. С. 27-60.

38. Саркисян А.С., Иванов В.Ф. СЭБИР как важный фактор в динамике морских течений // Изв. АН СССР, сер. ФАОД971.-Т.7. № 2. - С. 183-188.

39. Саркисян А.С. Численный анализ и прогноз морских течений // JL: Гидрометеоиздат, 1977.- 182 с.

40. Тимохов JI.A., Хейсин Д.Е. Динамика морских льдов // Л: Гидрометеоиздат, 1987. 271 с.

41. Тюряков Б.И. Расчетная схема изменений структуры деятельного слоя Охотского моря от сезона к сезону. // Тр. ЛГМИ. -1970. Вып. 32.-С. 94-120.

42. Фельзенбаум А.И. Обобщение теории Экмана на случай неравномерного ветра и произвольного дна замкнутого моря. // ДАН. Т. №2. -1956. - С. 229-302.

43. Фельзенбаум А.И. К теории установившихся ветровых течений в океане. // ТНГИ. Т. 34. - 1966. - С. 24-48.

44. Фигуркин А.Л. Циркуляция вод Западно-Камчатского шельфа весной 1983-1995 гг. // Комплексные исследования экосистемы Охотского моря. М. ВНИРО, 1997. С. 25-29.

45. Филлипс О.М. Динамика верхнего слоя океана // Под ред. Кагана Б.А., Чаликова Д.В.- Л.: Гидрометеоиздат. 1980. - С. 19-32. Чернявский В.И. Гидрологический фронт северной части Охотского моря // Изв. ТИНРО. - 1970. - Т. 71. - С. 3-11.

46. Чернявский В.И. О причинах высокой биологической продуктивности северной части Охотского моря // Изв. ТИНРО. -1970.-Т. 71.-С. 13-21.

47. Чернявский В.И. О некоторых вопросах прогнозирования типа термического режима в Охотском море // Изв. ТИНРО. 1973. - Т. 86.-С. 49-55.

48. Чернявский В.И. Циркуляционные системы Охотского моря И Изв. ТИНРО. 1981. - Т.105. - С. 13-19.

49. Чернявский В.И. Гидрологический фронт северной части Охотского моря. // Изв. ТИНРО. 1981. - Т. 71. - С. 3-11.

50. Чернявский В.И. Особенности формирования термики деятельного слоя Охотского моря // Океанологические основы биологической продуктивности вод северо-западной части Тихого океана. -Владивосток: ТИНРО. 1992. - С. 91-104.

51. Шутова М.М. Циркуляция вод Охотского моря в августе // Региональные вопросы синоптической метеорологии и климотологии. Владивосток: ДВГУ, 2002. - Вып. 11. -85-90 с. (Межвузовский сборник).

52. Шутова М.М. Течения на поверхности Охотского моря в экстремальные и средние по ледовитости годы для февраля // Обнинск, ВНИИГМИ-МЦД, 2004. Деп. в ИЦ . - № 1226-гм 04 от 10.08. 2004.-20 с.

53. Шутова М.М.Методика расчета течений в зимний период // Обнинск, ВНИИГМИ-МЦД, 2004. Деп. в ИЦ ВНИИГМИ-МЦД. - № 1227-гм 04 от 10.08. 2004.-11 с.

54. Якунин Л.П. К вопросу о колебаниях ледовитости дальневосточных морей в зависимости от цикличности солнечной активности // Зап. ПФГО СССР. 1966. - Т.25. - С. 88-93.

55. Якунин Л.П. Отчет экспедиции «Ледовый патруль в Охотском море за 1968 год» // Владивосток: Изд. ДВНИГМИ, 1968. Якунин Л.П. К обоснованию пропуска вод реки Амур по новому руслу// Тр. ДВНИГМИ. 1975. - Вып. 55.- С. 78-80.

56. Якунин Л.П. Ледовые исследования на дальневосточных морях // Тр. ДВНИГМИ. 1979. - Вып. 77. - С. 79-81, 102-107. Якунин Л.П. Атлас ледовитости дальневосточных морей СССР // Владивосток: Изд. ДВНИГМИ, 1987. - 79 с.

57. Якунин Л.П. Атлас границ распространения и крупных форм льда дальневосточных морей России Владивосток: Препринт ТОЙ ДВО РАН, 1995.-57 с.

58. Якунин Л.П. Атлас границ преобладающего однолетнего льда дальневосточных морей России Владивосток: Препринт ТОЙ ДВО РАН, 1997. - 32 с.

59. Akerblom F. Recherches sur les courants le plus bas de 1' atmosphere audessus de Paris / F. Akerblom Nova Acta Reg. Sci, Upsaliensis, ser. 4, 2, № 2, 1908.