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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.06.2024

Просмотров: 232

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

К о э ф ф и ц и е нт k, характеризующий интенсивность турбулент­ ных пульсаций температуры, изменяется в пределах от 0,1 до 0,9. Н а рис. 29 представлена карта изолиний величины «/г». К а к сле­ дует из этой карты, наибольшей интенсивности турбулентные

1ч0°

150'

120° 130° НО' 150"

Рис. 29. Распределение коэффициента k в системе вод Куросио для первого

инерционного интервала турбулентных флуктуации' температуры

1 — собственно

Куросио

и его

продолжение; 2 — северо-восточная

ветвь Куросио: 3 —

противотечение

Куросио;

4 — течение

ОПисно;

5 — ф р о н т Куросио;

6 — фронт Опасно;

7 — северо - западная

ветвь

фронта;

8— цусимская ветвь

Куросио

флуктуации температуры достигают в районе фронтов Ойясло н

.Куросио, а т а к ж е в Восточно-Китайском море. Характерно нали­ чие максимума интенсивности в районе отрыва основного потока Куросио от Японских островов у м. Инуэ и промежуточного ми­ нимума в зоне смешения. О б р а щ а ю т внимание повышенные зна ­ чения «k» на правой периферии потока 'Куросио, особенно в рай­

оне 150° з. д., а т а к ж е

устойчивость

потока

у о. Кюсю

и

южной

оконечности о. Хонсю.

 

 

 

 

 

 

Второй

инерционный интервал,

соответствующий

полумесяч­

н о й энергоиесущей зоне, удалось выделить

в значительно

мень­

ш е м

числе

пунктов.

Ширина второго инерционного

 

интервала

колеблется в более широких пределах 0,05—0,55 рад/сутки.

Ин ­

тенсивность

турбулентных флуктуации во

всех районах

выше,

чем в первом инерционном интервале, «k»

меняется

в

пределах

от 0,3

до 1,3.

 

 

 

 

 

 

Несмотря на то, что из-за недостаточности данных полную картину распределения «k» воссоздать не удается, районы нан- •большей интенсивности турбулентных флуктуации температуры

1 64


во втором инерционном интервале целиком совпадают с таковы ­ ми в первом инерционном интервале .

Ширина третьего инерционного интервала в среднем у ж е , чем второго, и он в ы р а ж е н в меньшем числе пунктов, расположенных главным образом на фронте Ойясио и зоне смешения. Вероятно, это связано с интенсивным энергоснабжением в широкой полосе

высоких частот, обусловленным цикличностью

синоптических

процессов. Коэффициент «k» меняется в пределах

от

0,4

до .1,2;

таким образом, пределы его изменчивости меньше, чем в

первом

и втором инерционном интервале.

 

 

 

При исследовании океанологических процессов часто бывает

полезным перейти от эйлеровского описания полей к

л а г р а н ж е -

вому. Это целесообразно особенно в тех случаях, когда

представ ­

ляется возможность наблюдать за перемещением некоторых ха­ рактерных признаков, таких, например, как зоны максимальных

градиентов океанологических характеристик .(фронтальные

зо­

ны, термоклин, слой скачка плотности и т. д . ) . Поверхности

р а з ­

д е л а — ключевые зоны океана, определяющие многие динамиче ­ ские, термодинамические и биологические процессы. Редко уда­

ется осуществить измерения

течений

на

больших

пространствах,

в то ж е время перемещения поверхностей р а з д е л а

характеризуют

динамическое состояние исследуемого района.

 

•Обратимся к

примерам

анализа

колебаний

термического

фронта

.Гольфстрима и Ойясио (Вялов,

Губер, 1970, 1971; Фукс,

1972).

Исследуем

внутримесячные

флуктуации

термических

фронтов Гольфстрима и Ойясио, которые выделялись к а к зоны максимальных температурных градиентов по ежедневным синоп­

тическим картам

температуры поверхности моря за один год.

М о ж н о полагать,

что колебания характеристик зоны м а к с и м а л ь ­

ных температурных градиентов на поверхности связаны с измен­

чивостью

в

положении и интенсивности Г о л ь ф с т р и м а

и

Ойясио.

Д л я

статистического

а н а л и з а

 

пространственного

положения

термического фронта с этих карт

снималась

географическая ши­

рота центра

области сгущения

изотерм. П о л о ж е н и е

этой

области

на к а ж д ы е

сутки фиксировалось

д л я Гольфстрима

на

пяти ме­

р и д и а н а х — 55,

60,

65,

70,

75е

в. д.; д л я

Ойясио — на

145 и

150° в. д. Таким путем были получены временные ряды

годовой

продолжительности,

которые

использованы

д л я корреляционно­

го и спектрального

анализа .

 

 

 

 

 

 

 

 

Среднеквадратические отклонения положения фронта Гольф ­

стрима между 55 и 70° с. ш. составляют от 47 до 22

миль, д л я

Ойясио —- 44 мили на 145° и 33

мили на

150° в. д.

Отдельные

экстремальные

отклонения фронта

Ойясио

достигают

150

миль,

д л я Гольфстрима они составляют

от 90 до 130 миль.

 

 

 

 

Среднегодовые величины горизонтальных температурных гра­ диентов в исследуемых фронтальных зонах имеют порядок 3— 10°С на 60 миль. Во фронтальной зоне Гольфстрима градиенты имеют отчетливо выраженный полугодовой ход с двумя макси-

165


м у м а ми в

мае — нюне

н январе . М и н и м у м ы приходятся

на ок­

тябрь — сентябрь и апрель. В положении фронта Ойясио

отсутст­

вует в ы р а ж е н н а я внутригодовая изменчивость,

отмечается л и ш ь

некоторая

тенденция

его смещения к северу

в зимний

период.

Положение фронта Гольфстрима, напротив, имеет более выра ­

женную сезонную тенденцию: наибольшее смещение Гольфстри­

ма к северу

происходит в августе—сентябре, к югу в м а р т е —

апреле.

 

Р е з у л ь т а т ы

спектрального анализа показали разнообразие

энергонесущих

зон и сопутствующих им зон турбулентного спа­

д а . Спектральная структура флуктуации положения обеих фрон­ тальных зон подобна; 'Выделяются флуктуации с периодами 4—6, 7—8, 10—13, 23—25 суток. Число несущих частот в спектрах увеличивается по направлению потока, что, вероятно, может быть связано с уменьшением динамической устойчивости тече­ ния по мере удаления его от берега.

ЛИТЕРАТУРА

Б а б у р и н В. М„ В. Л. Л е н е к и й, П. С. М а т в е е в , Ю. Б. Р о ж д е с ­ т в е н с к и й . 1965. О погрешностях при использовании статистического мето­ да для исследования объектов управления. Сб.: Аналитические самонастраи­

вающиеся системы

автоматического

управления. М., «Машиностроение».

Б е л я е в

Б.

Н.

1964.

Выбор

интервала дискретности и оценка потери,

информации

при

замене непрерывных измерений гидрологических элементов-

дискретными. «Океанология»,

IV, 3.

 

Б е л я е в

Б. Н.,

В. С. Б о л д ы р е в . 1963. Применение теории случайных

функций к изучению морских течений. «Океанология», III, 6.

Б е л я е в

В. С , А. Г. К о л е с и и к о в, 1966. О причине образования инер­

ционных колебаний при чисто дрейфовых течениях. Изв. АН СССР, Физика,

атмосферы и океана,

II, 10.

 

 

 

 

 

 

 

 

Б ей д а т

Дж. 1965.

Основы теории

случайных

шумов и

ее применение.

М., «Наука».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б е н д а т

Д ж .

А.

П и р с о л .

1971.

Измерение

и анализ

случайных

про­

цессов. М., «Мир».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б е р н ш т е й и

А.

1968.

Справочник

статистических решений. М.,

«Ста­

тистика».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б о р и с е н к о в

Е. П.,

М. А. Р о м а н о в . 1969.

Алгоритмы и программы:

статистической обработки информации на ЭВМ. Л., Гидрометеоиздат.

 

Б р у к с

К.,

Н.

К а р

у з е рс.

1963.

Применение

статистических методов

в метеорологии. Л.,

Гидрометеоиздат.

 

 

 

 

 

Б ы ш е в

В.

И.

1968.

О

годовых и полугодовых

колебаниях некоторых

характеристик приводного слоя атмосферы. Изв. АН СССР, Физика атмосфе­

ры и океана,

IV, 5.

Б ы ш е в

В. И., И в а н о в Ю. А. 1969. Временные спектры некоторых ха­

рактеристик атмосферы над океаном. Изв. АН СССР, Физика атмосферы и- океана, V, 1.

Б ы ш е в В. И., О. А. К у з н е ц о в . 1969.

Структурные

характеристики ат­

мосферной турбулентности

в приводном

слое над открытым океаном. Изв.

АН СССР, Физика атмосферы и океана, V, 6.

 

 

Б ю т и ер Э. К., Н. 3.

А р и э л ь . 1966.

О

вычислении

спектральных плот­

ностей по метеорологическим данным. Сб.: Взаимодействие атмосферы и оке­ ана. Экспрессииформация, 2. Киев, «Наукова думка».

В е р е н ч н к о в

Н. Н.

1968. К вопросу об осреднении при измерении гид­

рометеорологических полей. Тр. ГГО, 221.

 

 

;В е р о н и с Д ж., Г.

С т о м м е л.

1965.

Действие переменного ветра

на

стратифицированный

океан. Проблемы океанической циркуляции. М., «Мир».

В и н и ц к и й А.

С.

1969. Модулированные фильтры и следящий прием.

М., «Советское радио».

 

 

 

 

В и н н и ч е н к о

Н. К-, Н. 3. П и н у с, С. М. Ш м е т е р, Г. Н. Ш у р. 1968.

Турбулентность в свободной атмосфере. Л.. Гидрометеоиздат.

 

В о л г и н В. В.,

Р. Н. К а р и м о в .

1967.

О выборе шага дискретности

по­

времени при вычислении корреляционных функций случайных процессов. «Ав­ томатика и телемеханика», XXVII, 5.

В я л о в Ю. А., П. К. Г у б е р . 1970. Взаимодействие полей гидрометеоро­ логических характеристик в северо-западной части Атлантического океана. Сб.:

Атлантический океан.

Рыбопоисковые

исследования, 3. Изд.

АтлантНИРО.

В я л о в Ю. А., П.

К. Г у б е р . 1971.

Влияние внутригодовой

изменчивости

Гольфстрима на промысел рыбы в районах Новой Шотландии и Новой Анг­ лии. Сб.: Атлантический океан. Рыбопоисковые исследования, 4. Изд. Атлант­ НИРО.

Г а н д и н

Л. С.

1965.

Объективный

анализ метеорологических полей. Л.,

Гидрометеоиздат.

 

 

 

Г а н д и н

Л. С.

1967.

Статистическая

структура метеорологических полей.

Тр. ГГО, 218.

 

 

 

 

167


Г а и д и н Л. С. 1968. О планировании сети климатических станций Тр. ГГО, 228.

Ге л ь ф а п д б е й н Я. А. 1967. Методы кибернетической диагностики ди­ намических систем. Рига, «Зинатне».

Гл и н с к и й Н. Т. 1964. Спектральный метод исследования внутренних воли. «Океанологические исследования», 13. Результаты МГТ.

Л.,

Г л у х о в с к о й

Б. X.

1966.

Исследование

морского

ветрового волнения.

Гидрометеоиздат.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г о л о с о в

 

В.

В.,

В.

Р. Ф у к с .

1972.

Временные

и пространственные

радиусы корреляции пульсаций температуры. Изв. ТИНРО, 85.

 

 

Г р и г о р к и и а

Р.

Г.

1972. Взаимосвязь колебаний температуры поверх­

ности моря и

характеристик верхнего термоклина. Изв. ТИНРО, 85.

 

Гр и г о р к и

на

Р. Г.,

П. К. Г у б е р . 1972. Эмпирический взаимиокорре-

ляционный и взаимноспектральный анализ. Изв. ТИНРО, 85.

 

В.

Г р и г о р к и и а

Р.

Г.,

А.

Н.

М н ч у р и и,

П.

П. П р о в о т о р о в ,

Р. Ф у к с .

1969.

Краткопериодная

изменчивость

океанологических условий

в промысловых

районах

вод

системы Куросио, ч. 1.

Изв. ТИНРО,

68."

 

Г р и г о р к н н а

Р. Г.,

П. П. П р о в о т о р о в .

1972.

Спектры

крупномас­

штабных пульсации верхнего термоклина. Изв. ТИНРО, 85.

 

 

Г р и г о р и и

и а

Р. Г.,

В. Р. Ф у к с. 1970.

К проблеме приливного проис­

хождения полугодовой периодичности гидрометеорологических процессов в

Северной Атлантике.

Сб.:

Атлантический океан. Рыбопоисковые исследова­

ния, 3. Изд. АтлаптНИРО.

 

 

Г у б е р

П. К.

1972.

Способ

выявления периодических составляющих

процесса и оценка их параметров. Изв. ТИНРО, 85.

Г у б е р

П. К-, Ю. А. В я л о в.

1969. Динамика поверхностного термиче­

ского фронта в северо-западной части Атлантического океана. Тезисы докла­ дов. Конференция молодых ученых ЛГУ. Изд. ЛГУ.

Да в и д а и И. И., В. А. Р о ж к о в . 1965. Ветровые волны. Сб.: Итоги на­ уки. Геофизика. М., Изд. АН СССР.

Ди к и й Л. А. 1969. Теория колебаний земной атмосферы. М.—Л., Гид­ рометеоиздат.

Д м и т р и е в а А. А. 1968. О применении метода экстраполяции для прогноза океанологических элементов. Сб.: Материалы рыбохозяйственных ис­

следовании

Северного

бассейна, XII, М.,

«Пищевая промышленность».

 

Д о б р о к л о н с к и й

С.

В..

С.

Ф.

М и р к о т а н,

Г.

Г. Х у н д ж у а ,

Н. К. Ш ел к о в н п к о в.

1968. Объемные характеристики температурных не-

однородностей в

море. Изв. АН

СССР,

Физика

атмосферы

и океана,

VI, 4.

З а е з д н ы й

А.

М.

1969.

Основы расчетов

по статистической радиотех­

нике. М., «Связь».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

З е л е н

ый Д. М.

1966. Основы

теории

информации

и оптимального при­

ема. М., Воеинздат.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

З е л ь д о в и ч

Я. Б., А. Д. М ы ш к и

с.

1967.

Элементы

прикладной

мате­

матики. М., «Наука».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

З и н о в ь е в

А. Л., Л. И. Ф и л и п п о в .

1968. Введение

п теорию

сигна­

лов и цепей. М., Изд. «Высшая школа».

 

 

 

 

 

 

З ы к о в

И. Д., К. С. П о м е р а н е ц .

1967. Спектры

течении центральной

части Балтийского моря. Изв. АН СССР,

Физика атмосферы и океана, III, 10.

И в а н о в В. Н., А. С. М о н и н, В. Т. П а к а.

1968. О структуре поля тем­

пературы поверхности океана. ДАН, 183, 6.

 

 

 

 

 

И в а н о в , Ю. А., Б. А. С м и р н о в , Б. А. Т а р е е в, Б. Н. Ф и л ю ш к и н. 1969. Экспериментальное исследование колебаний температуры воды в диа­ пазоне частот внутренних гравитационных волн. Изв. АН СССР, Физика ат­ мосферы и океана, V, 4.

И л ь и и А. В., К. Д. С а б и н и и, В. А. Ш у л е п о в. 1968. О некоторых приемах и результатах статистической обработки материалов по рельефу диа.

«Океанология»,

VIII,

3.

Исследование неоднородностей в ионосфере, 4. 1960. М., Изд. АН СССР.

К а г а н Б.

А.

1968. Гидродинамические модели приливных движений в

ъюре. Л., Гидрометеоиздат.

168


К а з а н с к и й

А. С,

П. Ф. К р и в и л о .

1969.

О возможности .восстанов­

ления .недостающих наблюдений. Т.р. НИИАК,

50.

 

К а р к л и и В.

П.

1967. Полугодовые колебания среднего уровня в Ат­

лантическом океане и их

причины. «Океанология»,

VII, 6.

К л о к о в Ю. А., И.

В. Ж у р а в л е в . 1965. Метод оценки условного вре­

мени .затухания корреляционных функций некоторого класса случайных про­

цессов. «Автоматика

и телемеханика», XXVI,

10.

. •.. i •

• К о л е с н и к о в а

В. Н., А. С. М о и м и .

1966.

О междугодичной .изменчи­

вости метеорологических элементов. Изв. АН СССР, Физика атмосферы и океана, II, 2.

К о л е с н и к о в а В. Н., А. С. М о н « и , 1968. О спектрах микрометеоро­ логических, синоптических и .климатических колебаний метеорологических по­

лей. Метеорологические исследования, 16.

 

 

 

 

К о н д р а ш и х н и

В.

Т.

1969. Теория

ошибок и ее

применение

к зада­

чам судовождения. М., «Транспорт».

 

 

 

 

К о п л а н - Д и к с И. С

1969. Основы статистической

обработки

и карти­

рования океанографических данных. Л., Гидрометеоиздат.

 

 

К о р и Г., Т. К о р н .

1968.

Справочник

по

математике. Изд. «Наука».

К о т ю к А. Ф., В. В. О л ь ш е в с к и й ,

Э.

И. Ц в е т к о в . 1967.

Методы

я аппаратура для анализа характеристик случайных процессов. М., «Энергия».

Кр а у с е

В.

1968.

Внутренние волны. Л.,

Гидрометеоиздат.

 

 

К р ы л о в

Ю.

М.

1966.

Спектральные

методы

исследования

и

расчета

ветровых волн. Л.,

Гидрометеоиздат.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Л а м л н

Ж-,

Г. П а и о в с к н й ,

1966.

Структура

атмосферной

турбулент­

ности. М., «Мир».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Л а м

re

Ф.,

1963.

Корреляционная электроника. Л.,

«Судпромгиз».

Л е в

и н

В.

Р.

1966. Теоретические основы статистической радиотехники,

кн. 1. Изд. «Советское радио».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Л е ж е и А. С,

Н. А. П а н т е л е е в .

1968.

К анализу

дискретных изме­

рений непрерывных

процессов

в

океане. «Океанология»,

VIII, 3.

 

 

Л и в ш и ц Н. А., В. Н. П у г а ч е

в. 1963.

Вероятностный

анализ систем ав­

томатического управления. М., «Советское радио».

 

 

 

 

 

Л у к ь я н о в

А. Н., М. В. Ф р о л о в .

1969.

Сигналы

состояния

человека-

оператора. М., «Наука».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М а к с и м о в

 

И.

В. 1965.

Полугодовой

прилив

в

Мировом

океане.

ДАН СССР, 161, 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ма к с и м о в И. В. 1966. Статистический индекс общей циркуляции вод

.северной части Атлантического океана. Тр. ПИНРО, XVII.

Ма л а х о в А. Н. 1968. Флуктуации в автоколебательных системах. М., «Наука».

М а т у ш е в с к и й Г. В., В. Е. П р и в а л ь с к и й. 1968.

Фильтрация

вре­

менных рядов в гидрометеорологии. «Океанология», VIII, 3.

 

 

М е щ е р с к а я

А. В., Л. В. Р у х о в е ц ,

М. И. Ю д и н .

1970. Естествен­

ные составляющие метеорологических полей. Л., Гидрометеоиздат.

 

М о н н н

А.

С.

1962. Об использовании статистических методов в зада­

чах прогноза погоды. «Метеорология и гидрология», 7.

 

 

М о и и н

А.

С.

1969. Прогноз погоды,

как задача физики. М.—Л.,

«На­

ука».

А. С,

А. М. Я г л о м. 1965, 1967.

Статистическая гидромеханика,

М о н н н

ч. 1, II, М., «Наука».

 

 

 

 

 

Н а в р о ц к и й

В. В. 1969. Статистический

анализ пространственных

ко­

лебаний температуры в поверхностном слое океана. Изв. АН СССР, Физика

атмосферы и океана, V, 1.

 

 

 

Н а в р о ц к и й

В. В., Б. Н. Ф м л г о ш к и н .

1969. Статистический

анализ

временных

колебаний

температуры

в поверхностном слое океана.

Изв.

АН СССР. Физика атмосферы и океана, V, 7.

 

 

Н и д е к к е р Н. Г.

1968. Вопросы

повышения

точности вычисления

спект­

ральной плотности случайного процесса. Тр. ВЦ АН СССР, 3.

 

О в е я н

п и к о в

A. PL 1967. Длина

многолетнего ряда и точность расчета

нормы температуры воды на поверхности океана. Тр. ГОИН, 80,

 

169