научная статья по теме СЕЗОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ЦИРКУЛЯЦИИ ВОД В ДЕЯТЕЛЬНОМ СЛОЕ ОХОТСКОГО МОРЯ ПОД ВЛИЯНИЕМ СИНОПТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В 2003-2004 ГГ Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук
Текст научной статьи на тему «СЕЗОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ЦИРКУЛЯЦИИ ВОД В ДЕЯТЕЛЬНОМ СЛОЕ ОХОТСКОГО МОРЯ ПОД ВЛИЯНИЕМ СИНОПТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В 2003-2004 ГГ»
Физика атмосферы и гидросферы
Власова Г.А., кандидат географических наук, ведущий научный сотрудник Тихоокеанского океанологического института им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук
Глебова С.Ю., кандидат географических наук, ведущий научный сотрудник Тихоокеанского научно-исследовательского рыбохозяйственного центра
СЕЗОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ЦИРКУЛЯЦИИ ВОД В ДЕЯТЕЛЬНОМ СЛОЕ ОХОТСКОГО МОРЯ ПОД ВЛИЯНИЕМ СИНОПТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В 2003-2004 гг.
На базе гидродинамической модели выполнены расчеты интегральной циркуляции вод в деятельном слое Охотского моря под влиянием региональных синоптических ситуаций в 2003-2004 гг. Выявлена четкая взаимосвязь между атмосферными и гидродинамическими процессами до глубины 200 м.
Ключевые слова: циркуляция вод, гидродинамика и атмосфера, Охотское море, сезонная изменчивость, моделирование.
SEASONAL VARIABILITY OF WATER CIRCULATION IN THE ACTIVE LAYER IN THE SEA OF OKHOTSK UNDER INFLUENCE OF SYNOPTIC PROCESSES IN 2003-2004
Calculations of the integral water circulation in the active layer in the Sea of Okhotsk under influence of regional synoptic situations are executed on base the hydrodynamic model in 2003-2004. The exact interrelation between atmospheric and hydrodynamic processes up to depth of200 m is revealed.
Keywords: water circulation, hydrodynamics and atmosphere, Sea of Okhotsk, seasonal variation, simulation.
Охотское море характеризуется уникальным гидрометеорологическим режимом, что выделяет его среди других окраинных морей ДВ региона: значительная меридиональная вытя-нутость моря, сопредельность с Тихим океаном, сложная система морских течений и орография побережий (рис. 1). Также значительную роль играет активная сезонная изменчивость синоптических процессов.
Как известно, Охотское море расположено в муссонной климатической зоне умеренных широт. Муссонный климат обусловлен изменением местоположения и характером взаимодействия барических образований, а также положением моря на границе Азиатского материка и Тихого океана. Среди дальневосточных морей Охотское море в своей северной части обладает самым суровым климатом и мало отличается от климата полярных морей, благодаря тому, что значительная часть моря глубоко вдается в Азиатский материк. Зима в Охотском море продолжительная и суровая с частыми штормовыми ветрами, лето прохладное с большим количеством осадков и густыми туманами, весна и осень — короткие, холодные и облачные. Влияние охлаждающих факторов сказывается сильнее, чем отепляющих и результирующий теплообмен на поверхности является отрицательным. Тепловой баланс моря регулируется притоком тепла из океана через проливы.
I» >М» 1«» I«» ‘««’ 1«» не >ИГ 15Г 1И’ 1»» I»» 1«» 1«’ I»
Рис. 1. Карта Охотского моря
В последние годы климат Охотского моря в силу различных причин претерпевает некоторые существенные изменения. 2003-2004 годы представляют собой наибольший интерес в связи с тем, что именно в эти годы летний центр действия атмосферы (ЦДА) — Дальневосточная депрессия — располагался непосредственно над акваторией Охотского моря, а зимний — Алеутская депрессия — занимал крайне западное положение (над западной частью Берингова моря) и был максимально приближен к акватории охотоморского бассейна. Несомненно, что подобное распределение барических центров способствовало формированию своеобразного погодно-ветрового режима в Охотском море в различные сезоны и, как следствие, формировало его своеобразный гидродинамический режим.
Целью данной работы является исследование сезонной изменчивости циркуляции вод в деятельном слое изучаемой акватории под влиянием синоптических процессов в 2003-2004 годах. В связи с этим, предлагаемый подход для решения вышеуказанной задачи состоит в численном моделировании циркуляции вод под воздействием региональных особенностей синоптических процессов 6. С этой целью была использована гидродинамическая модель, неоднократно описанная в работах [1-4, 17], в рамках которой были рассчитаны интегральные функции тока в слое 0-200 м и построены карты циркуляции вод, анализ которых приведен ниже.
Атмосферный режим. Для описания особенностей атмосферной циркуляции над Охотским морем в 2003-2004 годах были использованы декадные и средне-сезонные карты приземного давления, которые строились с использованием ежедневных японских синоптических карт за 00 ч. по Гринвичу. Для этого был выделен район (30-70°с.ш. и 100°в.д. -170°з.д.), который разбивался на квадраты 100х10°, и в узлах координат снимались значения давления, которые затем усреднялись подекадно, а также отдельно для холодного (октябрь-март) и теплого (апрель-сентябрь) сезонов периода 2003/2004 гг.
Данные осредненных карт использовались для получения следующей информации:
• определения положения и интенсивности основных центров действия атмосферы
• классификации типовых синоптических ситуаций, формирующихся над Охотским морем.
Атмосферные типы. В основу классификации синоптических процессов, формирующихся над Охотским морем 8, было положено местоположение основных барических центров (сезонных ЦДА) относительно охотоморского бассейна, а также характер ветрового переноса, который формируется над ним. Всего было выделено семь основных типов, приуроченных к различным сезонам (I-VII).
К типам теплого периода отнесены I и II типы. Первый из них характеризует малоградиентную ситуацию со слабым ветровым режимом, а II тип является «муссонным», обусловленный влиянием Дальневосточной депрессии и вызывающим южный перенос над всей акваторией Охотского моря. Формы циркуляции следующей группы (IV, V и VI типы) формируются преимущественно в холодные месяцы и обусловлены положением Алеутской депрессии. При нахождении депрессии над Беринговым морем (западной либо восточной его половиной) над Охотским морем отмечается появление соответственно «умеренно-холодного» IV типа (с северо-западным переносом) и «холодного» V типа (с северным переносом). При смещении депрессии на океаническую поверхность над охотоморским бассейном появляется «теплый» VI тип, обусловливающий восточный ветровой перенос. Весной и осенью формируются процессы переходного периода: III тип — под влиянием арктической депрессии (западные ветры), а VII тип возникает при активном циклогенезе непосредственно над Охотским морем. Подробное описание типовых ситуаций представлена в работе [6].
Циклоническая деятельность. Охотское море в течение большей части года находится под влиянием циклонов, проходящих как непосредственно над бассейном, так и вблизи него. Для анализа характера циклогенеза над охотоморским бассейном (и сопредельными районами) строились карты циклоничности для холодного и теплого сезонов. Для этого район 40-60° с.ш., 130°-160° в.д. (Охотское море и западная часть Тихого океана) разбивался на квадраты 5х5° и подсчитывалось среднее число всех приземных циклонов, проходивших над каждым из квадратов в течение сезона; по полученным значениям проводились изолинии. В качестве исходных материалов использовались ежедневные синоптические карты японского метеорологического агентства за 00h по Гринвичу.
Для числовой характеристики состояния циклонов был использован индекс циклонично-сти А.В.Куницына [11], который рассчитывается как квадрат числа замкнутых изобар каждого циклона и характеризует количество кинетической энергии, вовлеченной в циркуляцию каждого циклона.
Для расчета циркуляции вод деятельного слоя Охотского моря входной информацией послужили:
• средне-сезонные поля атмосферного давления, составленные для холодных (декабрь 2003 — февраль 2004 гг.) и теплых (июнь — август 2004 г.) сезонов на основе вышеуказанной атмосферной классификации;
• банк данных гидрологических наблюдений рейсов ТОИ ДВО РАН — «ОКЕАН-2» за 2003-2004 гг.;
• вертикальное распределение плотности на основе натурных измерений в самой глубокой точке исследуемого региона;
• значения глубин из массива ETOPO-5 (Earth Topographic) из базы данных NOAANGDC c 15′ разрешением топографических и батиметрических карт всей земной поверхности (http://www2.evl.unic.edu/pape/vrml/etopo/).
Для расчетов использовалась равномерная сетка с шагом 30′ по долготе и 30′ по широте, стандартные горизонты по вертикали. Расходы в проливах определялись на основании расчета полных потоков, нормальных к жидким границам исследуемой области.
В зимний период модель автоматически учитывает образование льда на поверхности моря, рассчитывая интегральную циркуляцию подо льдом. Распространение кромки льда учитывалось, исходя из работ Л.П. Якунина [20], В.В Плотникова [16].
Особенности осенне-зимних и весенне-летних атмосферных процессов над Охотским морем в 2003-2004 гг.
Для осенне-зимнего периода 2003/2004 гг. (октябрь-март) была характерна следующая синоптическая ситуация: Алеутская депрессия находилась западнее своего «среднемного-летнего» положения (приближена к Восточной Камчатке), а ее интенсивность была в пределах либо немного ниже «нормы», на что указывают нулевые и слабо отрицательные аномалии в области ее стационирования (рис. 2А-Б). Пополнение депрессии осуществлялось в основном за счет океанических циклонов (область циклогенеза располагалась юго-восточнее Курильской гряды), но непосредственно над Охотским морем чаще всего приземные циклоны проходили над его северо-восточным районом (рис. 2В), что могло вызвать периодическое усиление западных ветров. Кроме того, зона максимальной интенсивности (тепловой энергии) циклонов соответствовала положению области циклогенеза и так же находилась над океаном, вне пределов Охотского моря (рис. 2Г).
Рис. 2. Особенности атмосферного режима над Охотским морем в октябре-марте 2003/2004 гг. : (А) — средне-барическое поле, (Б) — аномалии гПа, (В) — повторяемость циклонов, (Г) — индекс ци-
В количественном соотношении над Охотским морем в осенне-зимний сезон 2003/2004 гг. преобладали «умеренно-холодный» IV (северо-западный перенос) и «холодный» V (северный перенос) типы, на долю которых в сумме пришлось 45% случаев (рис. 3А). Тем не мен
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.
Источник