Исследования изменений морского уровня в северной части Атлантического океана

По построения вейвлет-изображений сделать вывод, временная изменчивость и нность колебаний сходства в следующих Квазидвухлетние колебания в 1, 2, 3 с 1993 по г.; в 5, – с 1993 по и с 2009 по г.; в 8, – с 1993 по и с 2001 по г.; в 12, 14, 15-й – с по 2005 в 17, 19, 21, 24-й – с по 2012 в 22, 23-й – с по 2001 в 25, 26, – с 1998 по г.Квазитрёхлетние в точках 1, 3 выражены с 2000/01 2007/08 г.; в 5, 6, 8, 9, 11, 12-й – с по 2012 в точках 19, 21, 25-й – с по 2001 г.Квазисемилетние выражены в точках 11 с 1993 2003 г.; в 1, 2, 5, 6, 8, 9, 14, 15, – с 1993 по г. (в всего наблюдений); в 12, – с 1993 по г.; в 17, 21, 23-й – с по 2001- г.Все колебания наиболее в пунктах, расположен в северной части океана [28].Для из трех на вейвлет-изображениях характерные признаки, с не стационарностью изменчивости уровня. Для из выделенных районов вейвлет-изображения имеют схожие черты.Рассмотрим это на примере вейвлет-изображений для колебаний уровня океана, построенных для пунктов, расположенных непосредственно в Северо-Атлантического течения. Были выбраны следующие пункты: для I района — 4-й пункт, для — 14-й пункт, III — 22-й.В 4 (рис. 11) квазидвухлетние, квазитрёхлетние, азисемилетние колебания. Помимо выше временной рности колебаний, вейвлет-изображению можно «переходы» между разных масштабов, можно трактовать перераспределение ии между разных масштабов. Подобные часто встречаются, особо яркие место в 1996–1999 гг. между квазидвухлетнего и квазисемилетнего абов и в 2001- гг. – в обратном направлении. Перераспределения между колебаниями масштабов можно следующим обра от большего к меньшему – как энергии, от ьшего масштаба к – как явление вязкости.Рисунок 11 –Вейвлет-изображение колебаний уровня для I района в пункте 4Перераспределение также встречается вейвлет-изображении в пункте 4. Наиболее является переход от годовых аний к квазисемилетним в гг.В пункте (рис. 12) вейвлет-коэффициентов для колебаний – по 100–130, квазидвухлетних – квазитрёхлетних – до квазисемилетних – порядка 50. Отмечаются перераспределения энергии колебаниями различных масштабов. Самым является перераспределение в 1998–2001 гг. от к квазисемилетним колебаниям и квазисемилетними и квазидвухлетни – в 1995–1997 гг.Рисунок 12 –Вейвлет-изображение колебаний уровня для II района в пункте 4В III (рис. 13) вейвлет-коэффициентов для колебаний – порядка квазидвухлетних – 70, – до 60; – порядка 50. Отмечаются перераспределения энергии колебаниями различных масштабов. Самым является перераспределение в 1998–2001 гг. от к квазисемилетним колебаниям и квазисемилетними и квазидвухлетни– в 1995–1997 гг. Годовые в большинстве пунктов ьно стационарны, отличаются существенной неоднородностью, отражается, в частности, графиках вейвлет-изоплет масштаба изменчивости. Вейвлет-изоплеты следующим образом: в точке 1/3 сетки широты и был прове вейвлет-анализ и рассчитаны вейвлет-коэффициенты. Значения для годового фиксировались в матрице, стоящей нескольких столбцов: широта, долгота, вейвлет-коэффициента. Далее направление, меридиональное зональное, для строились вейвлет-изоплеты.Рисунок 12 – Вейвлет-изображение колебаний уровня для III района в пункте 4На рисунке 13 влены меридиональные (изоплеты вейвлет-коэффициентов выделенного масштаба вдоль северной части Атлантического океана: по оси абсцисс отложено время (годы), по оси ординат – широты, более насыщенным цветом выделены большие значения вейвлет-коэффициентов, соответствующие интенсивности колебаний.Рисунок 13 – Вейвлет-изоплеты годовых колебаний на разрезе вдоль северной части Атлантического океанаНа рисунке 13 значения вейвлет-коэффициентов годового масштаба колебаний в среднем от –50 +50. Однако области, где изменчивости этих превышает 200. Интенси колебаний в районе и 44–53º с. ш., связана с про здесь водами части Атлантического океана. Обращает себя внимание и нестационарность этих в Атлантическом в то время на других 30-го меридиана, в тности, 20–30 и с. ш. годовой в колебаниях более равномерен. Еще меридиональный разрез – вдоль 20º з. д. (рис. 14) по усиление годовых в северной части океана в районе с. ш., приблизительно с 2001 и, в особен в период с 2005 2011 г.Рисунок 14 - Вейвлет-изоплеты годовых колебаний на разрезе вдоль северной части Атлантического океана (33–53º с. ш)Для пунктов, расположенных в рной части океана, проанализирована уровня по спутниковых измерений; Фурье и вейвлет-анализа елены масштабы уровня океана: квазидвухлетние, ква (3-4 года), (6-8 лет) циклы. Рассматриваемая изменчивость уровня существенно не во времени. Для пункта описаны особенности этой ационарности. Сравнение характеризующих интен колебаний уровня пунктов, расположенных в струе Гольфстрима и ее, показало, на течении уровня интенсифицируются, и вейвлет-коэффициентов многократно ышают таковые в расположенных вне струи. Этот также под и меридиональными вейвлет-изоплетами, картированные в виде вдоль выделенного ана, проходящего северную часть океана. Указанное вейвлет-коэффициентов позволяет нестационарность и локализацию северной части океана на ональном разрезе. При вейвлет-коэффициентов в точках в северной части океана и вне было обнаружено. При ении от его возникновения, есть при на северо-восток Атлантике, наблюдается действия течения колебания уров моря, воспринимаемое уменьшение значений для всех периодичностей колебаний.2.3 Выявление негативных факторов, влияющих на повышение уровня в Северной части Атлантического океана, и способы их локализацииВсе процессы и вызывающие разнообразные явления в океане и влияющие положение его в наиболее общей можно объединить в группы:1.К – они носят космогеофизических; к кторым осятся приливообразующие Луны и Солнца, и вынужденные колебания Земли, неравномерные скорости вращения а также астрономические связанные с изменением орбитальных параметров положением ее в системе и т.п.2идрократические – связанные с количества воды в Мирового и параметров состояния; они в группу гидрометеорологических, а ими колебания подразделяются эвстатические (вызванные водного баланса), обарические (вызванные атмосферного давления) (вызванные измене плотности воды).3. Г – обусловленные изменениями океанических вследствие движений и континентальных ; это геоло факторы: землетрясения, вулканов, тектони движения земной накопление донных а также водооб через дно и морей с глубинными водами.Всекоторым, по различных исследователей,длежит основная в современных изменениях Атлантического океана, к группе гидрократических.В определяющими являются процессы, вызывающие измененияуровня океана. Это колебания, за счет пресноводного баланса осадки, речной и сток) и стерические обусловленные изменениями морской воды. Таким межгодовые изменеуровня Атлантического можно записать , (1)где: – внутригодовые изменения; – эвстатические колебания; – стерические колебания.Поскольку эвстатические и колебания уровня северной части Атлантического океана обусловлены изменениями климата и, прежде всего, глобальной температурой воздуха, то межгодовые колебания уровня можно рассматривать как интегральный индикатор глобального климата. Одновременно с этим утверждать, что эвстатические коле северной части океана перераспределяют гидросферы отдельными оболочками т.е. между литосферы и криосферы, они представляют показатель глобального природных вод. Изучение генезиса колебаний северной Атлантического океана на основе основных подходов. Исходя уравнения баланса в гидросфере, представляющей систему резервуаров, состоящих океана, атмосферы, и вод суши, северной части океана можно в виде: , (2)где: – площадь Атлантического океана; – изменения массы воды криосферы; – изменения запасов поверхностных и подземных вод суши; – стерические изменения.Также другой подход, в Российский государст гидрометеорологический университет, в том, что вкладов различных осуществляется с использованием пресноводного баланса океана как эвстатических и стерического факторов. Исходя этого, имеем:, (3)где: - осадки, выпадающие на акваторию океана;M — материковый (поверхностный и подземный) сток в океане;I — ледниковый сток в океане; — испарение с акватории океана.Первый использует метод т.е. выполняется за различные времени линейных уровнеобразующих фак и проводится последующее их суммы с трендом океана. Понятно, метод трендов лишь для отонных рядов и весьма приближенно о вкладе отдельных ибо сильно от величины и вклада коэффициента тренда в дисперсию процесса. Известно, для коротких величина тренда от их и при ее всего лишь одно значение может сильно и даже изменять [14].Обратимся к обобщающим результатам исследований оценке вкладов факторов в тренд северной части океана, представленных в Межправительственнаягруппа по изменению . Как видно табл. 1, в ХХ столетии (1910–1990) суммарный вклад уровнеобразующих факторов (с учетом горных ледников) составил от −0,8 до 2,2 мм/год при средней оценке 0,7 мм/год. Если же исключить суммарного вклада таяния горных то он уменьшится до мм/год. Очевидно, Межправительственнаягруппа по изменению допускают принципиальную рассматривая таяние ледников в качестве в изменения уровня океана. Таяние ледников, которое твительно весьма может давать вклад в изменения океана только с расположенных на в Северном Ледовитом и возможно частично с Аляски, поэтому вклад в рост океана не 0,1 мм/год. Поэтому ли следует учитывать их в тренд уровень океана. Так реальный рост океана, по наблюдений, составлял = 1,5 мм/год, имеем огромную (дисбаланс) между и фактическими значениями в уровне океана, вклад любого фактора [8].Таблица 1 – Вклады различных факторов в формирование тренда уровня Мирового океана по данным оценочных отчетов Межправительственнаягруппа экспертов по изменению климатаФакторы, влияющие на уровень океанаОценки тренда, мм/год1910–19901961–20031993–20031993–2010Термическое расширение0,51±0,200,42±0,121,6±0,51,1 (0,8–1,4)Ледники и ледниковые шапки0,30±0,090,5±0,180,77±0,220,76 (0,39–1,13)Гренландский ледниковый щит0,06±0,050,05±0,120,21±0,070,33 (0,25–0,41)Продолжение таблицы 1Факторы, влияющие на уровень океанаОценки тренда, мм/год1910–19901961–20031993–20031993–2010Антарктический ледниковый щит−0,09±0,100,14±0,410,21±0,350,27 (0,16–0,38)Влагозапасы суши−0,07±0,78––0,38 (0,26–0,49)Сумма0,70±0,821,1±0,52,8±0,72,8 (2,3–3,4)Наблюденный уровень1,5±0,501,8±0,53,1±0,73,2 (2,8–3,6)Такими значительными оказываются и за другие тки времени. За 1961–2003 гг. невязка учета горных составляет 1,0 а для 1993–2003 гг. — мм/год, за гг. — 1,2 причем по величине они вклад любого ктора формирования океана. Большие вызывает и оценка уменьшения запасов и подземных вод суше, вклад за 1993–2010 гг. в уровня океана, данным отече исследователей, составил мм/год и превышает вклад ледниковых Антарктиды и Гренландии. Это должно про в резком росте стока в океаны. Однако отечественных ученых факт не подтверждают. Поэтому можем уверенно утверждать, что использование зарубежными исследователями уравнения баланса массы воды в гидросфере для оценки тренда уровня океана вряд ли оправданно, ибо требует знания большого числа разных весьма определяемых факторов, величин которых многих случа даже невозможно [14].Для роли разных в формировании тренда океана следует уравнение (3), которого определить чем компоненты (2), причем их можно контролировать. В работах исследователей выполнены межгодовой изменчивости осадков, их на основе реанализа Climate Assimilation System период глобального ения. Для рядов осадков и характерен ярко положительный тренд, более 50 % (табл. 2). Вели тренда для над Атлан океаном составляет = 4,4мм/год, а испарения Tr = мм/год, соответственно в эффективном оказывается отрицательным. Вследствие происходил уровня океана скоростью 0,9 что соответствует км3 /год. Корреляция испарения и осадков с температурой воз составляет соответственно r = 56 и r = 0,58.Таблица 2 – Характеристики линейного тренда в межгодовых колебаниях испарения и осадков над Атлантическим океаномОкеанПлощадь, 106 км2Испарение, мм/годОсадки,мм/годЭффективное испарение,мм/годR2ТrR2ТrR2ТrАтлантический420,563,50,584,40,11−0,9Выполненные в государственный гидрометеорологический исследования различных факторов позволи осуществить сравнение и вычисленного тренда океана для промежутков времени и 1993–2003 гг.), этом вычисленный уровня океана в виде суммы эвстатической и компонент. Нетрудно что невязка в составляет соответственно и 0,22 мм/год. Это чем в три меньше, чем в Межправительственнаягруппа по измене климата, если в не учитывать горных ледников.Очевидно, оценки факторов, обусловливающих уровня океана, целесообразно разделить на три категории. Относительно точные оценки трендов могут быть получены для суммарного притока пресных вод с материков, айсбергового стока с материковых щитов Антарктиды и на основе измерений. С меньшей рассчитываются тренды в вертикального влагообмена. На наиболее сложными и в же время наименьшую сте доверия являются в стерических колебаниях вклад которых в уровня океана в условиях потепления имата весьма значителен. Отметим, в Российском государственном ометеорологическом университет не имеющая физико-статистическая Океанология оценки стерических уровня океанаограниченному числу температуры слоя океа.Таким образом, причины, которые к снижению уровня в целом, а в частности в части Атлантической акватории можно в виде схемы на рисунке 15.Рисунок 15 – Схематическое расположения основных не климатических причин, снижения уровня океанаТак на изменения океана влияет и человека, причем данный фактор быть частично для негативного на уровень в океане.Деятельность вызывающая изменение климата, должна как на океанического звена так и на взаимосвязи с другими геосферами. Хозяйственная человека разнообразна. Основная громоздких грузов, нефть, перево морем. Атлантический – источник рыбных и биологических ресурсов. Это и источник минерального пока еще используемый. Океан поглощает и преобразует деятельности человека. По роста антропогенного эта последняя становится все важной.Как правило, чем ближе к побережьям, тем больше антропогенная нагрузка. Внутренние моря и заливы отличаются большей антропогенной нагрузкой по сравнению с открытым океаном, причем чем больше степень закрытости водоема, то есть чем меньше водообмен с океаном, тем, при прочих равных условиях, выше нагрузка. Наконец, прибрежные зоны отличаются наивысшим антропогенным давлением вследствие активного рыболовства с переработкой улова, функционирования крупных и мелких портовых сооружений, повышенной плотности судоходства, транспортных связей с внутриконтинентальными районами, развитой промышленности и энергетики зачастую на привозном сырье и, наконец, многочисленного и быстро растущего населения.Приоритеты в решении различных морских геоэкологических вопросов определяются, как правило, в зависимости от степени антропогенного давления. Поэтому сложность проблем и интенсивность геоэкологических процессов, в целом, увеличивается по направлению от открытого океана (моря) к побережьям.Перевозка опасных веществ – важный фактор загрязнения морей. В особенности это относится к перевозке нефти и нефтепродуктов. Судоходство обеспечивает примерно половину антропогенного поступления нефти в Мировой океан. Карты загрязнения океана нефтью и основных морских линий во многом совпадают. Во многих местах запрещена промывка танкеров. Требования к еще более жесткому контролю сбросов с судов постоянно усиливаются [15].Очень крупные экологические катастрофы связаны с выливанием нефти из танкеров в результате кораблекрушений. Для борьбы с загрязнением моря или его части необходимо действовать на основе долгосрочной комплексной программы действий. Основная концепция стратегии контроля загрязнения заключается в том, чтобы сбросы не превышали естественную поглотительную способность защищаемой части океана.Другая проблема – удаление нефтяных платформ с отработанных участков акваторий, расположенных в северной части Атлантического океана. Они исчисляются сотнями и препятствуют судоходству и рыболовству.В целом для снижения и устранения факторов, вызывающие снижения уровня северной части Атлантического океана необходимы финансирование программ, которые должны разрабатываться в масштабах всего мира, так как в их реализации заинтересованы многие страны мира.ЗаключениеАтлантический океан является вторым по величине океаном, территория которого разделена на северную и южную части. Изучению акваторий Атлантического океана посвящено много работ, но при этом познание дна океана становится в наши дни насущной потребностью человечества.В современных условиях развития человечество использует воды Мирового океана для обеспечений себя продовольствием и другими необходимыми материалами, при этом оказывает воздействия на регулирования климатом и выделяет половину всего кислорода, которым мы дышим.Отечественными и зарубежными исследователями проводятся изучение процессов в результате которых возникают изменения в акватории Морского океана в целом, а так же и по его отдельным элементом. При этом известно, что в течение в. происходил быстрый рост Мирового океана скоростью примерно 1,7-1,8 /год. Однако последние два на основе данных установлено, рост уровня океана заметно и составляет 3,2 мм/год. концу XXI., по разным оценкам, он повыситься на 40-100 по сравнению его началом. Поэтому нас заинтересовала тема исследования, как изменяется уровень северной части Атлантического океана, какие факторы влияют на их изменения, а также при помощи каких способ можно снизить воздействия факторов, сказывающих на снижение уровня в Атлантическом океане.Для морской территории северной части Атлантического океана, так же как и для других частей Мирового океана характерны колебания уровня, вызванные гидрометеорологическими процессами. Колебания уровня обусловлены воздействием атмосферного давления, ветра, осадков, испарения, речного стока, тепловых процессов.В настоящее время благодаря спутниковой альтиметрии можно получить оценку уровневой поверхности океана по всей площади океана. При этом очевидные плюсы береговых наблюдений – это наличие длительных серий наблюдений, а принципиальный недостаток – невозможность измерения уровня вне береговой черты.При этом в настоящее время множество причин, которые напрямую и косвенно влияют на уровень Атлантического океана, среди которых на первое место находятся природные явления, которые формируются частично под действием человеческого фактора. Для решения проблем связанных с изменением уровня северной части Атлантического океана необходимо приятия мероприятий и программы поддержки акватории на мировом уровне.Список литературыБабкин, В.И. Приток речных вод в Мировой океан [Текст] / В.И. Бабкин, Р.К. Клиге// Уч. зап. РГГМУ. 2009. – Вып. 13. – С.1720.Водные ресурсы России и их использование. [Текст] – СПб: ГГИ, 2008. – 600 с. 18. Глобальный климат. / Пер. с англ. – Л.: Гидрометеоиздат, 1987. – 501 с.Глок, Н.И. Статистический анализ стерических колебаний уровня Мирового океана [Текст] / Н.И. Глок, В.Н. Малинин// Уч. зап. РГГМУ, 2012. – № 21. – С. 126–136.Гор А. Неудобная правда. Глобальное потепление. [Текст] / А. Гор – СПб.: Амфора, 2007. 327 с.Гудкович, З.М. Внутривековые изменения климата, площади ледяного покрова, евразийских арктических морей и их возможные причины [Текст] / З.М. Гудкович, В.П. Карклин, И.Е. Фролов// Метеорология и гидрология. 2005. № 6. С. 5–14.Гудкович, З.М. О характере и причинах изменений климата Земли [Текст] / З.М. Гудкович, В.П. Карклин, В.М. Смоляницкий [и другие] // Проблемы Арктики и Антарктики. 2009. – № 1(81). – С. 15–23.Дзюба, А.В. Механизм формирования многолетних направленных изменений климата в прошедшем и в текущих столетиях [Текст] /А.В. Дзюба, Г.Н. Панин// Метеорология и гидрология. 2007. № 5. С. 5–27.Житницкий, Е.В. Глобальное изменение климата и экономика [Текст] /Е.В. Житницкий, Б.С. Фомин/ Общие проблемы постиндустриальной эпохи. Московский общественный научный фонд, Институт мировой экономики и международных отношений РАН. – М., 1999. С. 284–300.Калинин, Г.П. К вопросу о вековых колебаниях уровня Мирового океана [Текст] / Г.П. Калинин, Р.К. Клиге / Формирование водных ресурсов суши. – М.: Наука, 2002. С. 21–34.Клиге, Р.К. Изменения снежно-ледового режима Антарктиды [Текст] / Р.К. Клиге, В.Г. Захаров// Современные глобальные изменения природной среды. – М.: Научный Мир, 2006. С. 577606.Клиге, Р.К. Колебания уровня Мирового океана в ХХ столетии [Текст] / Р.К. Клиге, В.Н. Малинин, О.И. Шевчук // Вестник Моск. ун-та. Сер. 5, География. 2009. № 1. С. 713.Крышнякова О.С. Тренды в колебаниях температуры воздуха и осадках на Европейской территории России [Текст] / О.С. Крышнякова, В.Н. Малинин. // Изв. Рос. геогр. об-ва. 2009. Т. 141, вып .2. С. 23–30.Малинин В.Н. О современном состоянии проблемы изменчивости вод гидросферы [Текст] / В.Н. Малинин// Уч. зап. РГГМУ. 2005. Вып. 1. С. 54–75.Малинин В.Н., Радикевич В.М., Гордеева С.М., Куликова Л.А. Изменчивость вихревой активности атмосферы над Северной Атлантикой. [Текст] / В.Н. Малинин, В.М. Радикевич, С.М. Гордеева, [и другие] // – СПб.: Гидрометеоиздат, 2003. – 171 с.Малинин, В.Н. Глобальный водный баланс. [Текст] / В.Н. Малинин // Lambert Academic Publishing, 2011, 158 p.Малинин, В.Н. Изменчивость глобального водообмена в условиях меняющегося климата [Текст] / В.Н. Малинин// Водные ресурсы. 2009. Т. 36. № 1. С. 1–14.Малинин, В.Н. К анализу тренда в уровне Мирового океана // [Текст] / В.Н. Малинин// Изв. РГО. 2010. № 142. Вып. 5. С. 1–9.Малинин, В.Н. Межгодовые изменения климата и уровня Мирового океана [Текст] / В.Н. Малинин// Киотский протокол: экономические аспекты: Сб. докл. российско-британской конф. – СПб.: Даниэль, 2006. С. 68–80.Малинин, В.Н. О возможных изменениях уровня Мирового океана в ближайшие десятилетия [Текст] / В.Н. Малинин О.И. Шевчук// Общество. Среда. Развитие. 2009. № 2. С. 172– 180.Малинин, В.Н. О современных изменениях климата и уровня Мирового океана [Текст] / В.Н. Малинин// Вопросы промысловой океанологии. Вып. 3. – М.: Изд. ВНИРО, 2006. С. 145–159.Малинин, В.Н. Пресноводный баланс океана [Текст] / В.Н. Малинин// Современные глобальные изменения природной среды. Т.1. – М.: Научный мир, 2006.С. 345354.Малинин, В.Н. Статистические методы анализа гидрометеорологической информации. [Текст] / В.Н. Малинин// – СПб.: РГГМУ, 2008. – 407 с.Малинина, Ю.В. К оценке возможного ущерба от возможного повышения уровня океана в ХХI столетии [Текст] / Ю.В. Малинина // Уч. зап. РГГМУ. 2010. № 14. С. 162–176.Монин, А.С. Колебания климата по данным наблюдений. [Текст] / А.С. Монин, Д.М. Сонечкин – М.: Наука, 2005. – 192 с.Орленок В.В. Роль эндогенного фактора в изменении уровня океана за последние 140 лет [Текст] /В.В. Орленок// Вестник РГУ им. Канта, 2009, вып. 1. С. 8–17. Провоторов П.П. Стерические колебания уровня моря: Колебания уровня в морях. [Текст] / П.П. Провоторов – СПб: РГГМУ, 2003. С. 129138.Фролов, И.Е. Научные исследования в Арктике. Т. 2. Климатические изменения ледяного покрова морей Евразийского шельфа. [Текст] / И.Е. Фролов, З.М. Гудкович, В.П. Карклин [и другие] – СПб.: Наука, 2007. – 136 с.Фукс В.Р. Гидродинамические основы интерпретации альтиметрических съемок морской поверхности [Текст] /В.Р. Фукс // Колебания уровня в морях. – СПб: РГГМУ, 2003. С. 7991. Фукс В.Р. Уровень Мирового океана как индикатор глобального потепления [Текст] /В.Р. Фукс// География и современность. Вып. 10. – СПб.: Изд. СПбГУ, 2005. С. 73–93. Шевчук О.И. О проблеме мониторинга уровня Мирового океана [Текст] / О.И. Шевчук// Изменение климата и окружающая среда: Сб. трудов межд. школы конф. молодых ученых, асп. и студентов. Рос. гос. гидромет. ун-т, 6–9 дек. 2005 г. – СПб.: РГГМУ, 2006. С. 235–239.