Оценки потоков тепла на границе вода—воздух в юго-западной части Балтики (2003—2016 гг.)
- Авторы: Дубравин В.Ф.1, Капустина М.В.1, Стонт Ж.И.1
-
Учреждения:
- Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
- Выпуск: Том 151, № 4 (2019)
- Страницы: 15-26
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.eco-vector.com/0869-6071/article/view/15553
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0869-6071151415-26
- ID: 15553
Цитировать
Полный текст
Аннотация
На основе гидрометеорологических данных мониторинговой сети MARNET Немецкого Центра Океанографических Данных за 2003—2016 гг. с дискретностью 1 ч получены оценки вкладов нерегулярной внутрисуточной изменчивости, регулярного суточного хода, синоптической изменчивости, нерегулярной внутригодовой изменчивости, регулярного сезонного хода и межгодовой компонент в суммарную временную изменчивость ряда. Рассмотрены внутригодовая и межгодовая изменчивости удельного вклада суточной компоненты потоков явного и скрытого тепла. Показано, что структура временных рядов для потоков в юго-западной части Балтики зависят как от местоположения станции, так и от характера самого потока.
Полный текст
Введение. В формировании различных типов климата Земли бо́льшая роль принадлежит круговоротам тепла QH и влаги (скрытого тепла) QE. Известно [5], что турбулентные потоки суммарного тепла Q складываются из потоков явного тепла QH и скрытого тепла QE
Q = QH + QE. (1)
Прямые измерения потоков QH и QE в океане редки и трудновыполнимы. Одним из косвенных методов является аэродинамический [4]. В нем турбулентные потоки тепла и влаги (Вт/м2) выражаются через средние значения характеристик на стандартном уровне измерений (как правило, учитываются высота уровня наблюдателя — 10 м и поверхность моря) и рассчитываются по формулам:
QH = CpρCT(Tw – Ta)W; (2)
QE = Lρ0.622/P0CE(E0w – ea)W,
где Cp — удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении (1.009 кДж/кг°K); ρ — плотность воздуха (кг/м3); Tw — температура воды на поверхности (°C); Ta — температура воздуха (°C); W — скорость приводного ветра (м/с); L — удельная (скрытая) теплота парообразования — 2256 кДж/кг (при Tw = 100 °C); P0 — атмосферное давление на уровне моря (гПа); ea — упругость водяного пара (гПа); E0w — максимальная упругость водяного пара (гПа) при температуре воды Tw (°C).
В формулы (2) входят коэффициенты обмена теплом (CT) и влагой (CE), определение которых и является задачей параметризации потоков на границе океан—атмосфера [5]. Известно [5—7, 10, 11], что коэффициенты CT и CE зависят от скорости ветра W, перепадов температуры ΔT = Tw – Ta, влажности Δe = E0w – ea и высоты z, на которой выполнялись измерения. Многообразие подходов к параметризации процессов обмена привело к весьма широкому диапазону значений коэффициентов обмена, предлагаемых разными авторами. Обобщения, позволяющие сопоставлять различные методы расчета, можно найти в [5, 10, 11]. Как правило, значения коэффициентов обмена теплом и влагой лежат в пределах (1.0 ÷ 2.0)·10–3, причем в одних источниках CT < CE : CT = (0.8 ÷ 1.4) · 10–3 и CE = (1.0 ÷ 1.7) · 10–3 [5], в других, наоборот, CT > CE [10], в третьих — величина коэффициентов обмена теплом и влагой одинакова [7]. В. В. Ефимов и соавторы [6] предлагают CT = CE = 1.3 · 10–3. Однако, следует помнить, что использование средних значений коэффициентов обмена без учета различий в гидрометеорологических условиях приводит к погрешностям в расчетах потоков тепла и влаги на ±27 % [4]; кроме того, зависимость CT и CE от гидротермодинамических условий должна дополняться зависимостью от масштабов пространственно-временного усреднения ξH и ξE, возникающей из-за нелинейности в выражении (2) [5].
Материалы и методы. В работе были использованы данные натурных наблюдений поверхностной температуры воды Tw, температуры воздуха Ta, относительной влажности f, атмосферного давления на уровне моря P0 и скорости ветра W на станциях Аркона (2003—2016 гг.), Дарсский порог (2004—2016 гг.) и Киль (2012—2014 гг.)1 (рис. 1) мониторинговой сети MARNET (соглашения 2518/2014-002 и 2518/2016-075).
Рис. 1. Карта станций мониторинговой сети MARNET.
Модель временного ряда в настоящей работе соответствует ранее использованной [2, 3]. При этом исходный ряд (ИР) складывается из короткопериодной (КП), состоящей из нерегулярной внутрисуточной изменчивости (ВСИ), регулярного суточного хода (СХ), синоптической изменчивости (СИ), и долгопериодной (ДП) изменчивости, включающей нерегулярную внутригодовую изменчивость (ВГИ), регулярный сезонный ход (СезХ) и межгодовую (МГИ) компоненты.
Исходные ряды обрабатывались с использованием дисперсионного, гармонического и корреляционного методов анализа [1].
Результаты. Средние за весь период наблюдений (2003—2016 гг.) величины потоков QH, QE и Q возрастают с запада на восток от Киля (2.8, 30.1 и 32.9 Вт/м2) до Дарсского порога (7.2, 36.9 и 44.1 Вт/м2) и до Арконы (13.1, 43.5 и 56.6 Вт/м2) соответственно. Такая тенденция согласуется с климатическими картами потоков тепла [2, рис. 21—23], рассчитанными для морских районов по данным гидрометеорологических элементов, осредненным за 1951—2000 гг. Однако сами величины потоков QH, QE и Q различны (10.4—13.1, 59.4—62.9 и 69.8—76.0 Вт/м2 соответственно). Различия в величинах потоков тепла, по всей вероятности, можно объяснить разными методиками: в настоящей работе величины потоков явного, скрытого и суммарного тепла получены осреднением ежечасных величин потоков QH, QE и Q (для которых принимались коэффициенты обмена CT = CE = 1.3 · 10–3). В [2] использована методика С. К. Гулева [5]; поскольку потоки тепла рассчитывались для морских районов по данным гидрометеорологических элементов, осредненным помесячно за 1951—2000 гг., то было необходимо в коэффициенты CT и CE ввести поправки ξH и ξE в зависимости от масштабов пространственно-временного усреднения.
Структура временных рядов. Расчеты потоков тепла позволяют в полной мере использовать предлагаемую модель временного ряда. Удельный вклад (относительная доля) дисперсии КП в общую дисперсию (исходного ряда) для QH, QE и Q составил 54—74 %. В то же время вклад ДП в общую дисперсию был соответственно 26—46 %, при этом доля КП или ДП зависит как от типа потока, так и местоположения станции наблюдения. Удельный вклад СХ потоков тепла в общую дисперсию минимален на ст. Аркона и Дарсский порог, а на ст. Киль минимальный удельный вклад для QE = 0.02 и Q = 0.06 % приходится на МГИ. Максимальные вклады в дисперсию исходного ряда для всех потоков вносит СИ. Удельные вклады СезХ, ВСИ и ВГИ — существенны для обоих потоков, вклад МГИ заметен для всех потоков, за исключением QE и Q на ст. Киль, где он минимален (табл. 1).
Таблица 1
Дисперсия (верхняя строка) и относительная доля в процентах (нижняя) короткопериодной (СХ, ВСИ и СИ составляющих) и долгопериодной (СезХ, ВГИ и МГИ) изменчивости потоков явного, скрытого и суммарного тепла (Вт/м2) за 2003—2016 гг.
Table 1. Dispersion (upper line) and relative input in % (lower line) of short-time (regular daily course, irregular intra-day and synoptic components) and long-time (regular seasonal course, irregular intra-year and interannual) variations of sensible, latent and total heat fluxes (W/m2) for 2003—2016
Элемент (высота прибора, м) | Дисперсия | ||||||
общая | короткопериодная | долгопериодная | |||||
СХ | ВСИ | СИ | СезХ | ВГИ | МГИ | ||
Аркона (2003—2016) | |||||||
QH (10 м) | 1282.39 | 7.16 | 163.79 | 524.74 | 343.36 | 219.42 | 23.92 |
| 100 | 0.56 | 12.77 | 40.92 | 26.77 | 17.11 | 1.86 |
QE (10 м) | 2713.95 | 0.78 | 436.98 | 1394.50 | 483.11 | 352.41 | 46.18 |
| 100 | 0.03 | 16.10 | 51.38 | 17.80 | 12.99 | 1.70 |
Q (10 м) | 6591.68 | 9.58 | 904.62 | 3213.31 | 1350.48 | 1021.23 | 92.45 |
| 100 | 0.15 | 13.72 | 48.75 | 20.49 | 15.49 | 1.40 |
Дарсский порог (2004—2016) | |||||||
QH (9 м) | 1094.53 | 11.65 | 154.38 | 529.20 | 209.97 | 164.29 | 25.04 |
| 100 | 1.06 | 14.10 | 48.35 | 19.18 | 15.01 | 2.29 |
QE (9 м) | 2381.74 | 0.58 | 414.01 | 1321.82 | 318.19 | 227.05 | 100.09 |
| 100 | 0.02 | 17.38 | 55.50 | 13.36 | 9.53 | 4.20 |
Q (9 м) | 5659.14 | 15.93 | 854.52 | 3082.86 | 834.98 | 704.54 | 166.31 |
100 | 0.28 | 15.10 | 54.48 | 14.75 | 12.45 | 2.94 | |
Киль (2012—2014) | |||||||
QH (10 м) | 133.32 | 4.22 | 20.28 | 74.31 | 17.16 | 17.08 | 0.26 |
| 100 | 3.17 | 15.21 | 55.74 | 12.87 | 12.81 | 6.24 |
QE (10 м) | 915.00 | 1.53 | 193.27 | 457.42 | 209.39 | 53.20 | 0.18 |
| 100 | 0.17 | 21.12 | 49.99 | 22.88 | 5.81 | 0.02 |
Q (10 м) | 1488.31 | 1.79 | 264.35 | 803.67 | 297.77 | 119.9 | 0.88 |
| 100 | 0.12 | 17.76 | 54.00 | 20.01 | 8.05 | 0.06 |
Регулярный суточный ход. Представление о характере суточной изменчивости QH, QE и Q в юго-западной части Балтики дают рис. 2 и табл. 2.
Рис. 2. Осредненные за 2003—2016 гг. аномалии регулярного суточного хода потоков явного QH, скрытого QE и суммарного Q тепла (Вт/м2) в юго-западной части Балтики. Условные обозначения: А — Аркона, Д — Дарсский порог, К — Киль.
Таблица 2
Гармонические постоянные регулярного суточного хода (средние и предельные значения), осредненные помесячно за 2003—2016 гг., потоков явного QH, скрытого QE и суммарного Q тепла (Вт/м2)
Table 2. Harmonic constants of the regular daily variations (averaged and extreme values), averaged monthly for the 2003—2016, of sensible QH, latent QE and total Q heat fluxes (W/m2)
Элемент (высота прибора, м) | Гармоники | AI/AII | A0 | |||||
I (суточная волна) | II (полусуточная волна) | |||||||
АмплитI | ФазаI | КвотаI | АмплитII | ФазаII | КвотаII | |||
Аркона (2003—2016) | ||||||||
QH (10 м) | 3.65 | 10.8 | 0.978 | 0.50 | –143.9 | 0.018 | 7.3 | 12.43 |
5.82 | 29.2 | 0.995 | 1.06 | 143.1 | 0.192 | 72.7 | 39.16 | |
1.60 | –35.2 | 0.778 | 0.07 | –170.0 | 0.000 | 2.0 | –10.91 | |
QE (10 м) | 1.04 | –59.7 | 0.848 | 0.37 | –87.6 | 0.111 | 2.8 | 42.90 |
2.84 | 131.8 | 0.932 | 1.20 | 30.8 | 0.475 | 13.7 | 75.35 | |
0.67 | –103.4 | 0.289 | 0.20 | –135.6 | 0.005 | 0.8 | 9.00 | |
Q (10 м) | 4.12 | –2.9 | 0.956 | 0.78 | –120.2 | 0.034 | 5.3 | 55.33 |
7.39 | 45.3 | 0.979 | 2.04 | 34.6 | 0.421 | 49.5 | 110.32 | |
1.90 | –48.9 | 0.489 | 0.15 | –151.6 | 0.000 | 1.1 | –1.92 | |
Дарсский порог (2004—2016) | ||||||||
QH (9 м) | 4.76 | 28.1 | 0.982 | 0.62 | –125.7 | 0.017 | 7.7 | 7.04 |
6.48 | 36.2 | 0.997 | 1.43 | 176.4 | 0.114 | 54.0 | 28.86 | |
2.82 | 10.6 | 0.838 | 0.10 | –148.6 | 0.000 | 2.7 | –11.15 | |
QE (9 м) | 0.96 | –11.3 | 0.863 | 0.35 | –64.1 | 0.116 | 2.7 | 36.47 |
2.37 | 82.9 | 0.824 | 1.65 | 172.1 | 0.640 | 3.0 | 64.89 | |
0.27 | –118.4 | 0.166 | 0.45 | –144.7 | 0.092 | 0.6 | 8.03 | |
Q (9 м) | 5.54 | 21.7 | 0.976 | 0.85 | –104.3 | 0.023 | 6.5 | 43.51 |
7.98 | 42.6 | 0.981 | 2.39 | 32.9 | 0.238 | 23.4 | 86.16 | |
3.67 | –6.0 | 0.686 | 0.34 | –158.2 | 0.002 | 1.7 | –3.12 | |
Киль (2012—2014) | ||||||||
QH (10 м) | 2.74 | 51.4 | 0.933 | 0.72 | –123.77 | 0.065 | 3.8 | 2.97 |
3.92 | 64.5 | 0.978 | 1.30 | –69.50 | 0.567 | 10.9 | 10.20 | |
1.05 | 36.6 | 0.394 | 0.32 | –157.23 | 0.008 | 0.8 | –4.05 | |
QE (10 м) | 1.43 | –156.3 | 0.810 | 0.64 | –44.34 | 0.165 | 2.2 | 30.32 |
7.35 | 175.6 | 0.915 | 1.96 | 27.53 | 0.598 | 12.9 | 55.09 | |
0.33 | –166.5 | 0.090 | 0.16 | –155.70 | 0.005 | 0.5 | 8.70 | |
Q (10 м) | 1.62 | 75.6 | 0.683 | 1.05 | –86.79 | 0.290 | 1.5 | 33.29 |
6.68 | 172.0 | 0.905 | 2.71 | 4.00 | 0.712 | 3.8 | 59.58 | |
0.69 | –175.8 | 0.046 | 0.87 | –156.28 | 0.061 | 0.3 | 5.92 |
СХ изменяется в зависимости как от типа потока, так и от географического положения станции. Наиболее регулярной суточной изменчивостью, характеризуемой доминированием суточной изменчивости, отличаются QH, для среднемноголетнего суточного хода которых квота2 суточной гармоники qI = 0.93—0.98. Для QE квота первой гармоники снижается до qI = 0.81—0.86, а для Q убывает к западу от qI = 0.96—0.98 на ст. Аркона и Дарсский порог до qI = 0.68 в Киле, где квота полусуточной волны возрастает до qII = 0.29.
Для среднемноголетнего СХ потока явного тепла максимум наступает между 05 и 06 ч. по Гринвичу, а минимум — между 14 и 15 ч.; размах суточных колебаний изменяется от 6.1 Вт/м2 в Киле до 9.7 Вт/м2 на ст. Дарсский порог. При этом преобладание суточной волны в СХ QH на всех станциях отмечается в течение всего года, за исключением ноября в Киле, когда суточная волна сменяется полусуточной. Наступление суточного максимума во внутригодовом ходе постепенно смещается от 06—08 ч. в январе—марте к 03—04 ч. в апреле—июле, а затем возвращается к 07—08 ч. в ноябре—декабре, а наступление минимума, наоборот, смещается от 14 ч. в январе—марте к 15—16 ч. в апреле—октябре, а затем возвращается к 13—14 ч. в ноябре. В этот период параметры (амплитуда, фаза, квота) суточной гармоники растут от января—марта к июню—сентябрю, а затем падают к ноябрю—декабрю.
Для среднемноголетнего СХ потока скрытого тепла QE на ст. Дарсский порог и Аркона максимум наступает между 06 и 09 ч. по Гринвичу, а минимум — между 22 и 23 ч.; в Киле, где сказывается влияние полусуточной волны, отмечается два максимума: в 16 ч. (основной) и в 05 ч. (вторичный), и два минимума: в 02 ч. (основной) и в 08 ч. (вторичный). Размах суточных колебаний меняется от 2.4 Вт/м2 на ст. Дарсский порог до 3.5 Вт/м2 в Киле. При этом преобладание суточной волны в СХ QE на ст. Аркона или Дарсский порог отмечается 9 месяцев в году, с максимальной квотой суточной волны в сентябре (Аркона) или в июне (Дарсский порог). Преобладание полусуточной волны на ст. Аркона не наблюдается, а на ст. Дарсский порог отмечается в марте и июле. В Киле суточная волна в СХ преобладает 5 месяцев (с июня по октябрь) с максимальным вкладом в июле, а полусуточная — в январе и апреле. Наступление суточного максимума на ст. Аркона и Дарсский порог в основном наблюдается в утренние (до полудня) часы, а минимума в вечерние (после полудня), а в Киле, наоборот, большую часть года максимум наступает после полудня, а минимум — до полудня.
Для среднемноголетнего СХ потока суммарного тепла Q на ст. Дарсский порог и Аркона максимум наступает в 06 ч. по Гринвичу, а минимум — между 15 и 16 ч. В Киле, где, как и для потока скрытого тепла, сказывается влияние полусуточной волны, отмечается два максимума в 05 ч. (основной) и в 19 ч. (вторичный) и два минимума в 12 ч. (основной) и в 01 ч. (вторичный). Размах суточных колебаний меняется от 4.8 Вт/м2 (Киль) до 11.1 Вт/м2 (Дарсский порог). При этом, преобладание суточной волны в СХ Q на ст. Аркона или Дарсский порог, как и для QH, отмечается весь год, с максимальной квотой суточной волны в июне для обеих станций и минимальной — в январе (Аркона) или в ноябре (Дарсский порог). В Киле суточная волна в СХ преобладает 7 месяцев (с февраля по май, июле—августе и октябре) с максимальным вкладом в апреле, а полусуточная — в июне и ноябре. Наступление суточных экстремумов в СХ суммарного тепла на ст. Аркона и Дарсский порог подобно СХ явного тепла — для максимума опускание от 06—08 ч. в январе—феврале до 03 ч. в мае—июне и подъем до 07—08 ч. в ноябре—декабре, для минимума, наоборот, сначала смещение от 14 ч. в январе—марте до 18—19 ч. в июне—июле, а затем смещение до 13—15 ч. в октябре—ноябре. В Киле СХ Q напоминает СХ QE: максимум в основном наступает до полудня, а минимум — после полудня.
Как известно, вблизи поверхности моря максимумы температуры воды и воздуха в СХ наступают в послеполуденные часы, минимум приходится на время восхода солнца, а максимум скорости ветра отмечается в ночные часы [9], т. е. в противофазе. Сравнение среднемноголетнего СХ метеоэлементов [3, рис. 2] и потоков тепла (рис. 2) показало, в основном, высокую обратную зависимость между Ta или TW и всеми потоками, за исключением: невысокой отрицательной тесноты связи между TW и Q — Киль, слабой отрицательной между TW или Ta и QE — Аркона, очень высокой положительной между Ta или TW и QE — Киль (табл. 3). Корреляция между СХ f или W и потоков QH, QE и Q противофазна относительно Ta или TW, т. е. отмечается высокая положительная зависимость между f или W и потоками. За исключением: невысоких значений r между f и QE — Аркона и Дарсский порог и между W и QE — Аркона, высоких отрицательных значений корреляции между f и QE или W и QH — Киль, невысоких отрицательных величин r между W и Q — Киль. Таким образом, СХ потоков QE и Q на ст. Киль определяется бо́льшим влиянием суши — это проявляется через скорость ветра W, для которой на ст. Киль в [3] отмечалось заметное влияние суши.
Таблица 3
Корреляция между регулярным суточным ходом метеорологических элементов (TW, Ta, f и W) и потоков тепла (QH, QE и Q) в юго-западной части Балтики
Table 3. Correlation between the regular daily variations of meteorological parameters (TW, Ta, f и W) and heat fluxes (QH, QE и Q) in the southwestern part of the Baltic Sea
Элемент | Аркона (2003—2016) | Дарсский порог (2004—2016) | Киль (2012—2014) | ||||||
QH | QE | Q | QH | QE | Q | QH | QE | Q | |
TW | –0.98 | –0.16 | –0.90 | –0.96 | –0.85 | –0.98 | –0.84 | 0.91 | –0.47 |
Ta | –0.99 | –0.23 | –0.93 | –1.00 | –0.72 | –0.99 | –0.99 | 0.81 | –0.77 |
f | 0.95 | 0.44 | 0.84 | 0.98 | 0.59 | 0.95 | 0.99 | –0.80 | 0.80 |
W | 0.74 | 0.62 | 0.81 | 0.95 | 0.85 | 0.97 | –0.82 | 0.95 | –0.42 |
Внутригодовая изменчивость удельного вклада и размаха СХ. Представленный на рис. 3 сезонный ход суточной компоненты удельного вклада и размаха потоков также подтверждает зависимость СХ как от типа потока, так и географического положения станции. Внутригодовая изменчивость удельного вклада СХ для потоков тепла отличается подобием не только между станциями, но и между потоками. При этом для станций Киль и Аркона минимальный удельный вклад СХ потоков отмечается в холодное время года (с декабря по февраль) и составляет — 0.04—0.27 %; максимальный вклад — в июне—августе — 0.3—16.6 %. Для ст. Дарсский порог минимум приходится на август и ноябрь (0.03—0.14 %), а максимум — на апрель (0.2—1.7) (рис. 3, а). Соотношение между величинами максимума и минимума в сезонной изменчивости вклада СХ таково: для QH от 23 (Дарсский порог) до 81 крат (Аркона), для QE от 8 (Аркона) до 41 крат (Киль) и для Q от 10 (Киль) до 30 крат (Аркона).
Рис. 3. Осредненная за 2003—2016 гг. внутригодовая изменчивость удельного вклада (%) (а) и размаха (Вт/м2) (б) суточной составляющей потоков явного QH, скрытого QE и суммарного Q тепла в юго-западной части Балтики. Условные обозначения: А — Аркона, Д — Дарсский порог, К — Киль.
Наибольшим подобием внутригодовой изменчивости размаха СХ между станциями отличаются потоки QH и QE. Максимальный размах в основном отмечается в июне—августе (7—17 Вт/м2), за исключением QE (Аркона), где максимум наступает в ноябре (8 Вт/м2); минимальный — между ноябрем и мартом (2—9 Вт/м2), за исключением Q (Киль), где минимум смещается на май (6 Вт/м2) (рис. 3, б). Соотношение между величинами максимума и минимума в сезонной изменчивости размаха СХ таково: для QH от 2.1 (Дарсский порог, Киль) до 3.0 крат (Аркона), для QE от 3.1 (Аркона) до 7.8 крат (Киль) и для Q от 1.9 (Дарсский порог) до 3.0 крат (Киль).
Межгодовая изменчивость суточной составляющей. Следует заметить, что для получения корректных выводов о межгодовой изменчивости СХ нужна длина временного ряда порядка 8—10 лет [2, 3]. Из рис. 4, где представлена межгодовая изменчивость удельного вклада СХ потоков тепла с нарастанием, следует, что стабилизация кривых дисперсии на ст. Аркона и Дарсский порог наступает к 2013 г., т. е. для потоков тепла в Арконе стабилизация наступает через 11 лет, а в районе Дарсский порог — через 10 лет.
Рис. 4. Осредненная за 2003—2016 гг. межгодовая изменчивость удельного вклада суточной составляющей потоков явного QH, скрытого QE и суммарного Q тепла (%) в юго-западной части Балтики.
Зависимость суточной составляющей потоков тепла в юго-западной части Балтики от местоположения станции и типа потоков тепла подтверждается результатами дисперсионного, гармонического и корреляционного анализа.
Выводы. Проведенный анализ структуры временных рядов потоков QH, QE и Q над акваторией исследования показал:
- Средние за весь период наблюдений (2003—2016 гг.) с дискретностью 1 ч величины потоков явного, скрытого и суммарного тепла возрастают с запада на восток от Киля до Арконы. Такая тенденция согласуется с климатическими картами потоков тепла [2].
- Структура временных рядов для потоков тепла зависит как от местоположения, так и от типа потока. Наибольший вклад в дисперсию исходного ряда для всех потоков вносит синоптическая изменчивость (41—56 %). Удельные вклады сезонного хода, внутрисуточной и внутригодовой компонент существенны для всех потоков; вклад межгодовой изменчивости заметен для всех потоков, за исключением QEи Qна ст. Киль, где он минимален. Наименьший вклад, в основном, приходится на суточный ход.
- Внутригодовая изменчивость удельного вклада и размаха суточного хода для потоков тепла подобна не только между станциями, но и между потоками. При этом для станций Киль и Аркона максимальные вклад и размах отмечаются в июне—августе, а минимальные — между ноябрем и мартом. Соотношения между величинами максимума и минимума в сезонной изменчивости вклада или размаха суточного хода для QHи Q увеличиваются в восточном направлении, для QE— в западном.
- Подтвержден вывод о затухании колебаний относительно среднего значения не только для основной составляющей, но и для всех остальных компонент потоков тепла. При этом и межгодовая изменчивость суточного хода в юго-западной части Балтики определяется как местоположением, так и типом потока.
Авторы благодарят Немецкий Центр Океанографических Данных (BSH/DOD(M42)) за предоставление данных мониторинговой сети MARNET за 2002—2016 гг. (соглашение 2518/2014-002 и 2518/2016-075).
Работа выполнена в рамках госзадания ИО РАН (тема № 0149-2019-0013).
1 На ст. Киль метеодатчики расположены на высоте 31 м. Для приведения данных наблюдений за Ta и f к стандартной высоте 10 м использовалась линейная интерполяция, а для W — формула Хельмана [8].
2 Квота (q) — вклад в общую дисперсию суточного или сезонного хода [2].
Об авторах
В. Ф. Дубравин
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: v_dubravin@mail.ru
Россия, Москва
М. В. Капустина
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Email: kapustina.mariya@ya.ru
Россия, Москва
Ж. И. Стонт
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Email: ocean_stont@mail.ru
Россия, Москва
Список литературы
- Брукс К., Каpузеpс Н. Применение статистических методов в метеорологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1963. 416 с.
- Дубравин В. Ф. Эволюции гидрометеорологических полей в Балтийском море. Калининград: Капрос, 2014. 438 с.
- Дубравин В. Ф., Капустина М. В., Стонт Ж. И. Эволюции (сезонная и межгодовая изменчивость) суточного хода гидрометеорологических полей Южной Балтики // Вестник БФУ им. И. Канта. Сер. ест. науки. № 3. Калининград: Изд-во БФУ им. И. Канта, 2018. С. 35-54.
- Китайгородский С. А., Кузнецов О. А., Панин Г. Н. О коэффициентах сопротивления, теплообмена и испарения над морской поверхностью в атмосфере // Изв. АН СССР. ФАО. 1973. Т. IX. № 11. С. 1135-1141.
- Лаппо С. С., Гулев С. К., Рождественский А. Е. Крупномасштабное тепловое взаимодействие в системе океан-атмосфера и энергоактивные области Мирового океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 336 с.
- О расчете коэффициентов тепло- и влагообмена между океаном и атмосферой / Ефимов В. В., Тимофеев Н. А., Сычев Е. Н., Куржеевский И. В. // Изв. АН СССР. ФАО. 1985. Т. 21. № 7. С. 664-667.
- Радикевич В. М. О расчете потоков тепла, влаги и количества движения // Океанология. 1970. Т. X, вып. 5. С. 878-882.
- Руководство по метеорологическим приборам и методам наблюдений. 5 изд. / Секретариат ВМО. Женева, Швейцария. 1983. № 8; Обнинск: ВНИИГМИ-МЦД, 1988.
- Хромов С. П. Метеорология и климатология для географических факультетов. Л.: Гидрометеоиздат, 1968. 491 с.
- Blanc T. V. Variation of Bulk-Derived Surface Flux, Stability, and Roughness Results Due to the of Different Transfer Coefficient Schemes // J. Phys. Oceanogr. 1985. Vol. 15. No. 6. P. 650-669.
- Fairall C. W., Bradley E. F., Hare J. E., Rachev A. G., Edson J. B. Bulk Parameterization of Air-Sea Fluxes: Updates and Verification for the COARE Algorithm // J. Climate. 2003. Vol. 16. P. 571-591.