CC BY
268
Информационные технология
Вестник ДВО РАН. 2010. № 1
УДК 551.465: 681.3
В.В.МОРОЗ, К.Т.БОГДАНОВ, В.И.РОСТОВ, И.Д.РОСТОВ
Электронный атлас приливов окраинных морей Северной Пацифики
Электронный атлас включает в себя совокупность обобщенных данных и результатов многолетних исследований, представленных в виде информационных разделов и иллюстративного материала. В нем дано описание особенностей приливных явлений Берингова, Охотского, Японского и Восточно-Китайского морей, приводятся приливные карты главных составляющих волн прилива М2, S2, K}, O} и карты характера приливов для каждого моря в отдельности. Атлас представляет собой информационно-справочную систему, которую можно использовать для предвычисления ежечасных высот приливного уровня, времени наступления полных и малых вод на любые календарные сутки в любой точке акватории морей и побережий.
Ключевые слова: приливы, электронный атлас, Берингово море, Охотское море, Японское море, ВосточноКитайское море.
Electronic atlas of tides of the North Pacific marginal seas. V.V.MOROZ (V.I.Il’ichev Pacific Oceanological Institute, FEB RAS, Vladivostok), K.T.BOGDANOV (P.P.Shirshov Institute of Oceanology RAS, Moskow), V.I.ROSTOV, I.D.ROSTOV (V.I.Il’ichev Pacific Oceanological Institute, FEB RAS, Vladivostok).
Electronic atlas includes a system of generalized data and results of long-term researches represented as information sections and illustrative materials. The Atlas provides the description of peculiarities of tides phenomenon in the Bering and East China Seas, and Seas ofOkhotsk and Japan. Tidal maps ofthe tide main components — М2, S2, K}, O} — and tide character maps for every sea are given as well. The given atlas represents an information reference system, which can be used for prediction of tide level hourly heights, and also the approach time of high and low waters for any calendar day in any point of the seas, as well as on islands and coastal zones.
Key words: tides, electronic atlas, Bering Sea, Sea of Okhotsk, Sea of Japan, East China Sea.
Исследование распространения приливных волн в океанах и морях - фундаментальная проблема океанологии, имеющая важное научное и практическое значение. Это обусловлено их «первичностью» по отношению к другим аспектам динамики вод, таким как колебания уровня различной природы, течения, генерация и распространение внутренних волн и т.д. На практике это связано с безопасностью судовождения, интересами строительства и эксплуатации гидротехнических и инженерных сооружений и потребностями других областей морской деятельности, для которых необходимы знания о проявлении и количественных характеристиках приливов: колебаниях уровня и приливных течениях.
В Тихоокеанском океанологическом институте (ТОИ) ДВО РАН разработан электронный «Атлас приливов Берингова, Охотского, Японского и Восточно-Китайского морей» (рис. 1). Он составил десятый том серии информационных продуктов под общим названием «Информационные ресурсы ТОИ. Океанография» (http://pacificinfo.ru/cdrom)
МОРОЗ Валентина Васильевна - кандидат географических наук, старший научный сотрудник, РОСТОВ Владимир Игоревич - научный сотрудник, РОСТОВ Игорь Дмитриевич - кандидат географических наук, заведующий лабораторией (Тихоокеанский океанологический институт им. В.И.Ильичева ДВО РАН, Владивосток), БОГДАНОВ Константин Трифонович - доктор географических наук, ведущий научный сотрудник (Институт океанологии им. П.П.Ширшова РАН, Москва). E-mail: moroz@poi.dvo.ru
Работы по подпрограмме «ЕСИМО» (Единая система информации об обстановке в Мировом океане) ФЦП «Мировой океан» выполнялись при финансовой поддержке грантов ДВО РАН (проекты № 06-III-A-07-265, 18-ИН-07 и 09-Ш-А-07-330).
Атлас приливов Берингова, Охотского, Японского и Восточно-Китайского морей Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН Авторы: Мороз В.В., Богданов К.Т.
Разработка СО КОМ: Ростов В.И., Ростов И.Д.
Главная Аннотация Предисловие Пояснительная (записка Приливы рерингова моря
Приливы Охотского| |.<оря
Приливы Японского| р,<оря
Приливы Восточно | - Китайского моря Литература
Оря корректной работа с CO-ROM рекомендуется установимо totemet Explorer 5.0 или выше Данный CO-ROM является десятым томом серии информационных продуктов ТОИ ДВО РАН под общим названием: "Информационные ресурсы ТОИ. Океанография".
Copyright €> 2007 by V./. Aichev Pacific Oceanological tostitute
Другие издания серии СР-РОМ ТОИ
Том 1. Архивные данные океанографических экспедиций ТОИ (1969-2004 гг.).
Том 2. Атлас по океанографии Берингова, Охотского и Японского морей (на русск. и англ.).
Том 3. Атлас по океанографии и состоянию морской среды прибрежных районов России в Японском море (в стадии подготовки).
Том 4. Архивные данные наблюдений над течениями на АБС в северной части Тихого океана и ДВ морях(российские и зарубежные).
Том 6. Атлас гидрофизических характеристик района юго-восточной части п-о*а Камчатка.
Том 7. Полевой определитель видов морских млекопитающих для тихоокеанских год России Том 8. Мониторинг полей ветра над Японским морем и прилегающими районами суши.
Том 9. Атлас по океанографии ЮжноКитайского моря.
Рис. 1. Электронный атлас приливов Берингова, Охотского, Японского и Восточно-Китайского морей (главная страница)
и дополняет серию других распространяемых на компакт дисках и через Интернет информационных ресурсов по климату и океанографии Дальневостоного региона [6]. Атлас включает в себя совокупность обобщенных данных и результатов многолетних исследований, представленных в виде информационных разделов и иллюстративного материала.
Применение современных информационных технологий обеспечивает возможность создания емких электронных справочных пособий, баз данных, атласов и их распространения через компьютерные сети и на СБ-дисках для обеспечения различных аспектов морской деятельности.
К несомненным достоинствам этих систем относятся доступность ресурса и простота использования; возможность автономной работы при отсутствии связи с интернет-ресурсами, использования всех качественных структурированных данных по заданному географическому району как непосредственно, так и путем загрузки в собственные базы данных, просмотра карт, разрезов и другой графической информации; наличие сопутствующей текстовой информации с анализом изученности, применяемых методов контроля качества и обработки данных.
Материалы и методика
Уже во время первых попыток объяснения механизма и количественного описания приливных явлений в океане было признано, что нецелесообразно проводить изучение суммарного прилива в океане, представляющего собой чрезвычайно сложное явление, так как каждый гармонический член прилива (составляющая волна) изменяется по величине согласно соответствующим законам действия приливообразующих сил. Что касается фазы каждого гармонического члена, то она тоже далеко не простым образом связана с фазами приливообразующих сил [4, 7]. Поэтому в широкой океанологической практике принято выделять и анализировать главные гармонические члены (составляющие приливных волн): М2 - главная лунная полусуточная составляющая; 82 - главная солнечная полусуточная составляющая; К1 - лунно-солнечная деклинационная суточная составляющая; О1 - лунная деклинационная суточная составляющая. М2 обычно преобладает над
всеми другими, тем не менее учет их необходим для воспроизведения целостной амплитудно-фазовой картины приливо-отливных явлений для того или иного района и момента времени.
Существующие методы расчета и построения приливных карт позволяют предвычис-лять приливные колебания уровня в любой точке океанов и морей с точностью, достаточной для практических целей. Приливные карты четырех главных составляющих волн прилива являются необходимыми и достаточными исходными материалами для предвы-числения ежечасных высот приливного уровня, а также времени наступления полных и малых вод на любые календарные сутки в любой точке акватории, в том числе на островах и побережье, там, где нет надежных фактических значений гармонических постоянных прилива [1, 4].
Исходным материалом для создания электронного атласа явились результаты исследований приливов северо-тихоокеанских окраинных морей [2-4], а также атласа приливов Берингова, Охотского и Японского морей (при создании карт которого использовались данные каталога гармонических постоянных прилива для побережья и островов) [1].
Программные средства атласа обеспечивают возможность быстрого доступа по запросу пользователя к справочной информации, содержащей описание особенностей приливных явлений каждого из морей и визуализацию расчетных полей на картах. При создании программной оболочки задействованы web-технологии, принятые в мировой практике. В качестве средств реализации атласа выбраны технологии ИТМЬ и 1ауа8спр1 Это позволяет использовать его как в виде СБ-КОМ, так и в сети Интернет. Информационно-справочная система разработана для ОС Windows и Windows КТ. Технология разработки построена на использовании свободно распространяемого мини^еЬ-сервера и сопряжении его с гипертекстовой средой [6]. Система допускает возможность расширения и модификации.
Извлечение и визуализация материалов
Иллюстративный материал электронного атласа приливов Берингова, Охотского, Японского и Восточно-Китайского морей состоит из приливных карт главных полусуточных составляющих волн прилива М2 (рис. 2) и Б2, главных суточных составляющих приливных волн К1 и О1 и карт характера (типа) приливов для каждого моря в отдельности. На каждой карте составляющих волн прилива сплошными линиями показаны изофазы (углы
Рис. 2. Пример карт распространения приливных волн (волна М2, п°л°жения) данн°й выра-
Японское море) женные в градусах. Для удобства
пользования атласом и простоты сравнения карт друг с другом изофазы прилива даны в единой системе отсчета по солнечному времени Гринвичского меридиана (я°гр). Прерывистыми линиями показаны изоамплитуды данной волны в сантиметрах. Основным рабочим методом для создания картографической основы атласа являлся метод изогипс [4, 7]. Он многократно применялся российскими исследователями при изучении приливных явлений в естественных бассейнах различной величины и формы. Объективная проверка физической обоснованности метода путем сопоставления результатов его применения с фактическими данными проводилась рядом авторов. Во всех случаях была доказана его правомерность и высокая точность [2-4].
Приливные карты предназначены для применения общепринятого и оперативного «штурманского метода» предвычисления приливов [4, 7].
Для получения исходных данных при предвычислении величин гармонических постоянных прилива в любой точке акватории морей необходимо снять в координатах выбранной точки проинтерполированные значения фаз в градусах ^°гр) и амплитуд в сантиметрах (Н) с каждой приливной карты. По этим данным (гармоническим постоянным) по схеме предвычисления приливов «штурманским методом» проводятся расчеты ежечасных высот уровня на желаемые сутки. Далее определяются «моменты наступления полной и малой воды».
Для производства предвычислений высот уровня на определенный момент времени, помимо снятых с приливных карт значений гармонических постоянных ^°гр и Н), необходимы дополнительные справочные пособия: морской астрономический ежегодник за требуемый год, из которого выбираются значения астрономических констант на конкретные сутки, и океанологические таблицы [5], в которых даются поправки, зависящие от астрономических констант, учитываемые при расчетах высот уровня. Кроме того, в последних приведена схема предвычисле-ний и пояснения к ней.
Характер, или тип, приливных колебаний уровня определяется по значениям амплитуд (Н) главных составляющих волн прилива М2, К1 и 01 для каждой полуградусной сферической трапеции акватории морей с использованием соотношения:
НК1 + и01 НМг '
При этом приняты следующие числовые критерии характера прилива: 0-0,5 - полусуточный; 0,5-2,0 - неправильный полусуточный; 2,0-4,0 - неправильный суточный; >4,0 - суточный [1, 4].
В соответствии с этими числовыми критериями классификации приливов построены карты характера прилива (рис. 3).
Рис. 3. Пример карт характера прилива (Японское море)
Независимый контроль точности приливных карт атласа, измерения приливов в море с помощью глубоководных самовсплывающих мареографов показывают, что точность карт достаточно высока, они могут использоваться для предвычислений высот приливного уровня в море [1, 2].
В информационных разделах электронного атласа рассмотрены основные особенности характеристики приливных явлений каждого из морей.
Электронный атлас - удобный для использования, доступный информационный продукт, поэтому он может широко применяться при проведении изыскательских работ на шельфе морей, погрузо-разгрузочных, строительных работ, высадках на побережье, для оценки навигационных условий при плавании в мелководных районах и решения ряда других специальных практических задач. Атлас на СБ-КОМ распространяется по запросу организаций, а его копия доступна через Интернет (http://pacificinfo.ru/cdrom/10/).
ЛИТЕРАТУРА
1. Богданов К. Т., Горбачев В.В., Мороз В.В. Атлас приливов Берингова, Охотского и Японского морей. Владивосток: Дальаэрогеодезия, 1991. 29 с.
2. Богданов К.Т., Лаврентьев Б.Ф., Некрасов А.В. Исследование приливов Южно-Китайского моря с помощью глубоководного мареографа // Докл. АН СССР. 1990. Т. 311, № 3. С. 733-735.
3. Богданов К. Т., Овчинников В.В. Приливы Восточно-Китайского и Желтого морей // Океанол. исследования. М.: Наука, 1968. № 19. С. 105-115.
4. Богданов К. Т. Приливы Мирового океана. М.: Наука, 1975. 116 с.
5. Океанологические таблицы. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 478 с.
6. Ростов И.Д., Пан А. А., Ростов В.И. и др. Базы данных и информационные системы по океанографии ТОИ ДВО РАН для поддержки научных исследований и морской деятельности в ДВ регионе // Вестн. ДВО РАН. 2007. № 4. С. 85-94.
7. Тимонов В.В. О кинематическом анализе приливов // Тр. ГОИН. 1959. Вып. 37. С. 42-49.
