Файл: Григоркина Р.Г. Прикладные методы корреляционного и спектрального анализа крупномасштабных океанологических процессов.pdf

и районе «L») . В районе Вудс-Хола амплитуда полугодовых ко­ лебаний аномалий температуры равна 1°,2С, в открытом океане она варьирует в пределах 0,5—0°,9 с некоторой тенденцией к уве­ личению с юга на север. Соотношение амплитуд полугодовой и годовой составляющей в открытом океане равно приблизительно 0,19—0,22 с возрастанием в районе Вудс-Хола до 0,6—1,2. По ­ лученные пределы изменения амплитуд и о б щ а я тенденция их

0,7—1,0) с запаздыванием фаз температуры относительно фа з уровня на один месяц.

О связи полугодовых флуктуации уровня и температуры сви­ детельствуют и данные взаимноспектрального анализа индексов атлантической циркуляции по И. В. Максимову с колебаниями температуры в районе кораблей погоды «В», «D», «Е». Взаим ­ ный анализ п о к а з а л исключительно высокую когерентность рас­ сматриваемых характеристик (0,95—1,0).

Приведенные выше данные позволяют прийти к заключению о взаимосвязи различных показателей состояния гидросферы на полугодовом периоде и предположить общность происхождения этих колебаний. Отметим некоторые особенности полугодовой

полугодовом периоде на всех рассматриваемых им островных станциях Атлантического океана высоко когерентны. Когерент­

детельствуют о наличии полугодовых составляющих . Наиболь ­ шие амплитуды полугодовых колебаний наблюдаются у коэффи ­ циентов, характеризующих среднее поле аномалий атмосферного

135

нения давления в центре Исландского минимума с полугодовым периодом, происходят и изменения его местоположения в полу­

связи атмосферных показателей на полугодовом периоде. Взаим ­ ный анализ показывает, что значимые коэффициенты р а з л о ж е ­ ния поля аномалий атмосферного давления когерентны с давле ­ нием в центре Исландского минимума, причем в период 1947—• 1965 гг. давление в центре Исландского минимума когерентно не только с колебаниями коэффициентов /1оо, AW, АЦ, но и с более с л о ж н ы м и составляющими поля аномалий атмосферного давле ­ ния. Приведенные выше данные не оставляют сомнений в том,

и атмосферных показателей. Полугодовые колебания темпера ­ туры воды в районе кораблей погоды «Б» и « £ », а т а к ж е анома­ лии температуры воды в Вудс-Холе когерентны с большинством значимых коэффициентов р а з л о ж е н и я поля аномалий атмосфер­ ного давления, при разности фаз от 2 до 4,5 месяцев. Когерент­ ной с коэффициентами р а з л о ж е н и я оказывается и разность тем­ ператур воды и воздуха в районе кораблей погоды «£>». Полуго ­

мы возникновения полугодовых колебаний в океане рассмотре­ ны, в частности, в статье Р . Г. Григоркиной и В. Р . Фукса (1970).

§6. Внутримесячные колебания

Квнутримесячным колебаниям относятся колебания океано­

логических характеристик с временными м а с ш т а б а м и от несколь­

136

к л а с с и ф и к а ц ии А. С. Монина (1969). Внутримесячные к о л е б а н и я океанологических характеристик, к а к отмечалось в .предисловии, наименее изучены 3 . О д н а к о не вызывает сомнения, что интенсив­

ет межгодовые . М о ж н о предполагать, что внутримесячные флук­ туации преимущественно определяются крупномасштабным взаимодействием м е ж д у атмосферой и океаном. Причем доми­ нирующую роль играет не локальное непосредственное взаимо ­ действие, а резонансное взаимодействие океана и атмосферы ка к колебательных систем.

В синоптической области спектров атмосферных процессов, выделяют четырехсуточиые колебания и двухнедельные глобаль ­ ные колебания (так называемый «цикл индекса»), связанные,, вероятно, с колебаниями планетарной циркуляции м е ж д у зональ ­ ным или меридиональным переносом. К этому следует добавитьпалпчие энергонесущих зон в области характерных временных масштабов 6—-8 суток и 25—30 суток. Существенного поступле­ ния энергии в океан в области впутримесячных движений можноожидать т а к ж е от долгопериодных составляющих приливообра - зуюших сил Луны и Солнца. Резонансное взаимодействие этих сил с океаническими водами может привести к возникновению-

ное воздействие атмосферных процессов, вызывающее возникно­ вение ветровых течений, фрикционного и конвективного переме­

щих зон спектра, их устойчивости и пространственной локали ­ зации, определение соответствующих этим зонам спектров тур­

внешних сил. Трудность решения последней задачи определяется-

3 Дискретность стандартных океанографических съемок превышает мас­ штабы внутримесячпой изменчивости, а продолжительность непрерывных на­ блюдений в открытом океане за небольшим исключением (корабли погоды) недостаточна для исследования флуктуации с такими временными масшта­ бами.

137"

Н е к о т о р ые из этих задач иллюстрируются примерами в других главах книги.

Определим минимальную продолжительность наблюдении, необходимую для вычисления спектра внутримесячных флуктуа ­ ции с оптимальной р а з р е ш а ю щ е й способностью. Предположим, что в процессе имеются колебания следующих периодов: 30, 15, 10, 8, 4 суток. Спектр будет разрешен относительно частот, со­

Амплитудная или ф а з о в а я модуляция колебаний отдельных пе­ риодов обусловливает появление добавочных боковых полос в-

наблюдений возможно лишь до некоторых пределов, определяе­

Рнс. 21. Расположение пунктов и схема взаимного анализа в поле температу­ ры воды на поверхности

138

седиих энергонесущих зон. В результате того, что боковыеполосы «накладываются» друг на друга, минимумы м е ж д у пи­ ками имеют малую глубину. (Проведя в этом случае довери­ тельные границы спектральной плотности (§ 3, гл. I ) , можносделать ошибочные выводы о случайном происхождении тех или иных пиков, хотя в действительности они могут соответствоватьнеразрешенным периодическим колебаниям .

Рассмотрим спектры внутримесячных колебаний температу ­ ры поверхности воды для 122 пунктов северо-западной части Ти­ хого океана. Схема пунктов, в которых с карт снимались средне­ суточные значения температуры воды, показана на рис. 21. И з к а ж д о г о временного ряда предварительно исключались низко ­

139