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
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