Научная статья на тему 'Эволюции (сезонная и межгодовая изменчивость) синоптической составляющей потоков тепла на границе вода-воздух в юго-западной части Балтики (2003-2016 гг. )'

Эволюции (сезонная и межгодовая изменчивость) синоптической составляющей потоков тепла на границе вода-воздух в юго-западной части Балтики (2003-2016 гг. ) Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
44
23
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СТРУКТУРА ВРЕМЕННОГО РЯДА / ИЗМЕНЧИВОСТЬ (ВНУТРИГОДОВАЯ / МЕЖГОДОВАЯ) / ПОТОКИ (ЯВНОГО / СКРЫТОГО / СУММАРНОГО) ТЕПЛА / АНАЛИЗ (ДИСПЕРСИОННЫЙ / ГАРМОНИЧЕСКИЙ / КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ)

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Дубравин В. Ф., Капустина М. В., Стонт Ж. И.

Выполнен анализ пространственно-временной изменчивости потоков тепла (явного QH, скрытого QE и суммарного Q) на границе вода-воздух в юго-западной части Балтийского моря. Для расчета потоков тепла использовались данные натурных наблюдений температуры воды Tw (ºC) и воздуха Тa (ºC), относительной влажности f (%), атмосферного давления на уровне моря P0 (гПа) и скорости ветра W (м/с) с дискретностью 1 ч на станциях мониторинговой сети MARNET Немецкого Центра Океанографических Данных (BSH/DOD(M41)) за 2003-2016 гг. По авторской временной модели, состоящей из следующих компонент: нерегулярной внутрисуточной (ВСИ), регулярного суточного хода (СХ), межсуточной (синоптической) (СИ) и нерегулярной внутригодовой (ВГИ), регулярного сезонного хода (СезХ) и межгодовой (МГИ), получены оценки вкладов каждого вида колебаний в суммарную временную изменчивость. Показано, что максимальные вклады в дисперсию исходного ряда для всех потоков вносит СИ. Рассмотрены внутригодовая и межгодовая изменчивости удельного вклада синоптической составляющей потоков явного, скрытого и суммарного тепла. При этом максимум в годовом ходе для всех потоков в основном наступает в ноябре-феврале, минимум, как правило, отмечается между октябрем и апрелем, а годовой размах удельного вклада СИ составляет 21-33 % за исключением QE на ст. Аркона (49 %). Показано, что структура временных рядов для потоков в юго-западной части Балтики зависит как от местоположения станции, так и от характера самого потока.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Дубравин В. Ф., Капустина М. В., Стонт Ж. И.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Эволюции (сезонная и межгодовая изменчивость) синоптической составляющей потоков тепла на границе вода-воздух в юго-западной части Балтики (2003-2016 гг. )»

УДК 551.465.71 (261.24)

ЭВОЛЮЦИИ (СЕЗОННАЯ И МЕЖГОДОВАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ) СИНОПТИЧЕСКОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ПОТОКОВ ТЕПЛА НА ГРАНИЦЕ ВОДА-ВОЗДУХ В ЮГО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ БАЛТИКИ (2003-2016 гг.)

В. Ф. Дубравин, М. В. Капустина, Ж. И. Стонт

EVOLUTION (SEASONAL AND INTERANNUAL VARIABILITY) OF THE SYNOPTIC COMPONENT OF HEAT FLUXES ON THE OCEAN-ATMOSPHERE INTERFACE IN THE SOUTH-WESTERN PART

OF THE BALTIC SEA (2003-2016)

V. F. Dubravin, M. V. Kapustina, Zh. I. Stont

Выполнен анализ пространственно-временной изменчивости потоков тепла (явного Qh, скрытого Qe и суммарного Q) на границе вода-воздух в юго-западной части Балтийского моря. Для расчета потоков тепла использовались данные натурных наблюдений температуры воды Tw (°C) и воздуха Тя (°C), относительной влажности f (%), атмосферного давления на уровне моря P0 (гПа) и скорости ветра W (м/с) с дискретностью 1 ч на станциях мониторинговой сети MARNET Немецкого Центра Океанографических Данных (BSH/DOD(M41)) за 2003-2016 гг. По авторской временной модели, состоящей из следующих компонент: нерегулярной внутрисуточной (ВСИ), регулярного суточного хода (СХ), межсуточной (синоптической) (СИ) и нерегулярной внутригодовой (ВГИ), регулярного сезонного хода (СезХ) и межгодовой (МГИ), получены оценки вкладов каждого вида колебаний в суммарную временную изменчивость. Показано, что максимальные вклады в дисперсию исходного ряда для всех потоков вносит СИ. Рассмотрены внутригодовая и межгодовая изменчивости удельного вклада синоптической составляющей потоков явного, скрытого и суммарного тепла. При этом максимум в годовом ходе для всех потоков в основном наступает в ноябре-феврале, минимум, как правило, отмечается между октябрем и апрелем, а годовой размах удельного вклада СИ - составляет 21-33 % за исключением QE на ст. Аркона (49 %). Показано, что структура временных рядов для потоков в юго-западной части Балтики зависит как от местоположения станции, так и от характера самого потока.

структура временного ряда, изменчивость (внутригодовая, межгодовая), потоки (явного, скрытого, суммарного) тепла, анализ (дисперсионный, гармонический, корреляционный)

The analysis of the spatial and temporal variability of heat fluxes (apparent QH, latent Qe and total Q) at the water-air interface in the southwestern part of the Baltic Sea has been performed. To calculate the heat fluxes, we used the data of field observations of water temperature Tw (°C) and air temperature Ta (°C), relative humidity f (%), air pressure at the sea-level P0 (hPa) and wind speed W (m/s) at the stations of the

MARNET monitoring network of the German Oceanographic Data Center (BSH/DOD (M41)) for 2003-2016 (the data discreteness is one hour). According to the authors' time model, consisting of irregular intra-day, regular daily variation, synoptic and irregular intra-annual, regular seasonal variation and inter-annual components, estimates of contributions of each type of fluctuations in the total temporal variability were obtained. It is shown that the maximum contribution to the variance of the initial series for all flows is made by the synoptic variation. Intra-annual and inter-annual variability of the specific contribution of the synoptic component of the apparent, latent and total heat fluxes are considered. At the same time, the maximum in the annual course for all fluxes mainly occurs in November-February, and the minimum, as a rule, is observed between October and April, and the annual amplitude of the specific contribution of the synoptic variation is mainly 21-33% with the exception of qe at st. Arkona (49%). It is shown that the structure of heat fluxes time series in the southwestern part of the Baltic Sea depends both on the location of the station and on the nature of the flux itself.

time series structure, variability (intra-annual, interannual), heat flux (apparent, latent, total), analysis (dispersive, harmonic, correlation)

ВВЕДЕНИЕ

Как известно [1], круговороты тепла (явного) qh и влаги (скрытого тепла) qe относятся к основным климатообразующим факторам, что определяет важность исследования этих параметров. При этом сложение величин потоков тепла и влаги формирует потоки суммарного (виртуального [2]) тепла Q, т. е.

Q = qh + qe. (1)

Прямые измерения потоков QH и QE в океане (море) редки и трудновыполнимы. Поэтому чаще всего используется один из косвенных методов - аэродинамический, в котором турбулентные потоки тепла и влаги выражаются через средние значения характеристик на стандартном уровне измерений (как правило, сравниваются высота уровня наблюдателя z = 10 м и поверхность моря). Не останавливаясь на обосновании этого метода (сводки работ по физическим основам параметризации можно найти в [3, 4]), перейдем к формулам для расчета потоков: qh = CppCx(Tw - Ta)W; (2)

qe = lp0,622/p0ce(e0w - ea) W, где Cp - удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении -

о 3

1,009 кДж/кг^; р - плотность воздуха (кг/м ); 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), при этом потоки получим в (Вт/м2).

В формулы (2) входят коэффициент обмена теплом (CT) или влагой (CE), определение которых и является задачей параметризации потоков тепла на границе океан-атмосфера [4, 5]. Известно [3, 6-11], что коэффициенты обмена теплом или влагой зависят от скорости ветра W, перепадов температуры

ДТ = Т№ - Та или влажности Де1 = Е0№ - еа и высоты 2, 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 [3, 4, 10, 13]. Как правило, значения коэффициентов обмена теплом и влагой лежат в пределах (1,0^2,0)-10-3, причем у одних авторов Ст < Се: Ст = (0,8-1,4)10-3 и Се = (1,0-1,7)10-3 [4], у других, наоборот, Ст > Се [10], у третьих - величины коэффициентов обмена теплом и влагой равны [8, 9],

о

при этом В.В. Ефимов и соавторы [14] предлагают Ст = Се = 1,3 10-3. Однако напомним со ссылкой на [15], что использование средних значений коэффициентов обмена без учета различий в гидрометеорологических условиях приводит к погрешностям в расчетах потоков тепла и влаги на ±27 %. Кроме того, в [4, 11] показано, что зависимость Ст и СЕ от гидротермодинамических условий должна дополняться зависимостью от масштабов пространственно-временного усреднения и возникающей из-за нелинейности в выражении (2).

Многообразные физические процессы, протекающие в Мировом океане и в атмосфере над ним, приводят к формированию неоднородностей в распределениях свойств (параметров или характеристик). При этом изменчивость неоднород-ностей можно наблюдать в широких как пространственных (от мелкомасштабных до глобальных [16, 17]), так и временных (от мелкомасштабных до многовековых периодов [18-20]) диапазонах. Поскольку пространственные неоднородности имеют определенные «времена жизни» - типичные периоды производящих эти неоднородности процессов, ряд авторов предлагает соответствие пространственных масштабов временным [16, 21]. При этом следует иметь в виду, что пространственно-временные масштабы в атмосфере и океане различны [21-23], из-за чего в [4, 24] предлагаются пространственно-временные масштабы взаимодействия океана и атмосферы (от мелкомасштабного до климатического).

В регионе Балтийского моря этот вопрос изучался как в контексте процессов, имеющих короткий период, так и в контексте многолетних изменений [25-30].

Целью настоящей работы является исследование временной изменчивости синоптической компоненты потоков тепла в Юго-Западной Балтике. При этом следует помнить, что синоптическое взаимодействие - регионально и связано с конкретными типами изменчивости, характерными для различных широтных зон и районов Мирового океана [24, 31, 32]. Поэтому в зависимости от типа метеопараметра и региона масштаб изменчивости будет различным. Однако следует напомнить о существование энергетического максимума в диапазоне периодов 104-106 с (от 3 ч до 12 сут) [24, 26].

1 В работе [12] для Де - разности между упругостью насыщающего пара Е0„ при

температуре воды на поверхности т„ и упругостью еа при данных температуре воздуха та и

давлении Р0 принят термин «избыточная упругость водяного пара».

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ В работе были использованы данные натурных наблюдений поверхностной температуры воды ^ (°С), температуры воздуха Та (°С), относительной влажности f (%), атмосферного давления на уровне моря P0 (гПа) и скорости ветра W (м/с) на станциях Киль (2012-2014 гг.)2, Дарсский порог (2004-2016 гг.) и Ар-кона (2003-2016 гг.) (рис. 1) мониторинговой сети МАККЕТ (соглашение 2518/2014-002 и 2518/2016-075). Модель временного ряда в настоящей работе соответствует ранее использованной [26-28, 34]. При этом исходный ряд (ИР) суммируется из короткопериодной (КП), состоящей из ВСИ, СХ и СИ компонент, и долгопериодной (ДП) изменчивостей, складывающейся из ВГИ, СезХ и МГИ.

ИР = КП + ДП, (3)

ИР = ВСИ + СХ + СИ + ВГИ + СезХ + МГИ. (4)

При расчете внутригодовой изменчивости удельного вклада синоптической составляющей использовалась дисперсия за весь период наблюдений. Для получения межгодовой изменчивости удельного вклада синоптической компоненты расчет дисперсии выполнялся с нарастанием, а также пошагово:

ло2сш+1(%) = 100*(о2еш+1- с2сип0/с2ир^+1. (5)

Однако следует напомнить, что существует и модель временного ряда [24], в которой короткопериодная изменчивость представлена двумя диапазонами синоптической изменчивости: «быстрые» синоптические процессы, определяемые, в основном, быстрой сменой барических образований и их отдельных фаз (от 3 ч до 3 сут), и «медленные», связанные преимущественно с океаном и групповыми свойствами атмосферных образований (от 3 до 60 сут).

Рис. 1. Карта станций мониторинговой сети MARNET Fig. 1. Research area and the MARNET monitoring network stations

Таким образом, суточная периодичность в модели С. К. Гулева, как и в [18, 21], относится к синоптической составляющей, а в [16, 19-20], как и в представ-

2 На ст. Киль метеодатчики расположены на высоте 31 м. Для приведения данных наблюдений за W к стандартной высоте 10 м использовалась формула Хельмана [33], а для Та и f -линейная интерполяция.

ленной модели (выражения (3) и (4)), T = 1 сут - граница между мезомасштабной и синоптической компонентами. Именно поэтому в нашем случае диапазон синоптической изменчивости составляет от 1 до 60 сут.

Исходные ряды обрабатывались с использованием дисперсионного, гармонического и корреляционного методов анализа [35].

РЕЗУЛЬТАТЫ

Средние за весь период наблюдений (2003-2016 гг.) с дискретностью 1 ч

величины потоков Q^ QE и Q в юго-западной части Балтики возрастают с запада

на восток от Киля (2,8; 30,1 и 32,9 Вт/м2) до Дарсского порога (7,2; 36,9 и 2 2 44,1 Вт/м2) и до Арконы (13,1; 43,5 и 56,6 Вт/м2) соответственно. Такая тенденция

соответствует нашим климатическим картам потоков тепла [26, рис. 21-23], рассчитанным для морских районов по данным гидрометеорологических элементов, осредненным за 1951-2000 гг. из [36]. Однако сами величины потоков различны. Так, в районах B11 (Западная Балтика) и B10 (Южная Балтика) потоки явного Qн = 10,4 и 13,1 Вт/м2, скрытого QE = 59,4 и 62,9 Вт/м2 и суммарного Q = 69,8 и 76,0 Вт/м2 тепла. Различия в величинах потоков тепла в первую очередь связаны с различными методиками: в настоящей работе принимались коэффициенты обмена

о

CT = CE = 1,3 10- , а в [26] - методика С. К. Гулева [4, 11] - коэффициенты обмена CT = CE = 1,3 10-3 увеличены на коэффициент зависимости от масштабов пространственно-временного усреднения и

Структура временных рядов. Расчеты потоков тепла на акватории исследования с дискретностью один час позволяют использовать все компоненты модели временного ряда (выражение 4), представленные в табл. 1.

Таблица 1. Дисперсия (верхняя строка) и относительная доля (нижняя) короткопериодной (регулярного суточного хода - СХ, нерегулярной внутрисуточной - ВСИ и синоптической - СИ составляющих) и долгопериодной (регулярного сезонного хода - СезХ, нерегулярной внутригодовой - ВГИ и межгодовой - МГИ) изменчивости потоков явного Q^ скрытого QE

2 и

и суммарного Q тепла (Вт/м ) в юго-западной части Балтики (2003-2016) Table 1. Dispersion (upper line) and relative share (lower line) of short-time (regular daily course, irregular intra-day and synoptic components) and long-time (regular sea sonal course, irregular intra-year and interannual) variabilities of apparent Q^ latent QE

о

and total Q heat fluxes (W/m ) in the southwestern part of the Baltic Sea (2003-2016)

Элемент (высота прибора) Д и с п е р с и я

Общая короткопериодная (КП) долгопериодная (ДП)

СХ ВСИ СИ СезХ ВГИ МГИ

1 2 3 4 5 6 7 8

Аркона (2003-2016)

Qн (10м) 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 (10м) 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 (10м) 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

Окончание табл. 1

1 2 3 4 5 6 7 8

Дарсский порог (2004-2016

Qh (9м) 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 (9м) 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 (9м) 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 (10м) 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 (10м) 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 (10м) 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

На удельный вклад (относительную долю) дисперсии КП в дисперсию исходного ряда для Qн, Ое и Q приходится 54^74%, а на вклад ДП в общую - соответственно 26^46%, при этом доля КП или ДП зависит как от типа потока, так и местоположения (рис. 2).

Рис. 2. Относительная доля дисперсии (с нарастанием) коротко-и долгопериодной (сплошные линии и пунктир соответственно) изменчивости потоков явного Qh, скрытого Qe и суммарного Q тепла (Вт/м ) в юго-западной

части Балтики (2003-2016 гг.) (ежечасные наблюдения) Fig. 2. Relative proportion of dispersion (with increase) of short- and long-time (solid lines and dashed lines, respectively) variability of apparent QH, latent QE and total Q

о

heat fluxes (W/m2)

in the southwestern part of the Baltic Sea (2003-2016) (hourly observations)

При этом максимальный вклад в дисперсию ИР для всех потоков приходится на СИ (41-56 %). Удельные вклады СезХ (13-27%), ВСИ (13-21%) и ВГИ (6-17%) существенны для всех потоков, вклад МГИ (1-6%) заметен для всех потоков, за исключением QE и Q на ст. Киль, где он минимален (0,02 и 0,06% соответственно), а минимальный удельный вклад, как правило, приходится на СХ (для всех потоков тепла на ст. Аркона и Дарсский порог и для QH на ст. Киль ^ = 0,6-3,2; QE = 0,02-0,03 и Q = 0,15-0,28 %).

Синоптическая изменчивость. Поскольку синоптическая составляющая различных гидрометеорологических параметров (в том числе потоков тепла) меняется во времени [26, 27], то рассмотрим внутригодовую и межгодовую изменчивости удельного вклада СИ - QH, QE и Q.

Внутригодовая изменчивость синоптической составляющей. Характер внутригодовой изменчивости удельного вклада СИ потоков тепла, как и других компонент, меняется не только между станциями исследуемого региона, но и между самими потоками (рис. 3). Следует отметить более высокое подобие внутригодовой изменчивости СИ между потоками в пределах станции, чем между ними. Так, на ст. Аркона теснота связи возрастает от г = 0,50 между QH и QE до г = 0,94 между QE и Q; на ст. Дарсский порог - от г = 0,56 между QH и QE до г = 0,88 между QH и Q; в Киле - от г = 0,79 между QH и QE до г = 0,96 между QE и Q. Между станциями невысокая значимая теснота связи отмечается только для QH между ст. Аркона и Киль - г = 0,51 и для QE между ст. Аркона и Дарсский порог -г = 0,44. Для остальных пар теснота связи слабоположительная или слабоотрицательная.

Рис. 3. Осредненная за 2003-2016 гг. внутригодовая изменчивость удельного

вклада синоптической составляющей потоков явного QH, скрытого QE

2 „ и суммарного Q тепла (Вт/м2) в юго-западной части Балтики

Fig. 3. Intra-annual variability of the specific contribution of the synoptic

о

component of apparent QH, latent QE and total Q heat fluxes (W/m2) in the southwestern part of the Baltic Sea (average for 2003-2016)

Внутригодовая изменчивость удельного вклада СИ потоков QH, QE и Q на всех станциях характеризуется максимумом между октябрем и февралем (69-84 %) и минимумом на ст. Аркона, наблюдаемом в апреле или июне (24-46 %), на ст. Дарсский порог - в октябре и январе (48-54 %), в Киле - декабре и марте (51-55 %). При этом годовой размах удельного вклада СИ, в основном, составляет 21-29 % за исключением Q и QE на ст. Аркона (31 и 49 %) и QH в Киле (33 %). Соотношение между величинами максимума и минимума в сезонной изменчивости удельного вклада СИ потоков тепла в основном лежит в пределах от 1,4^1,7 крат, а для QE в Арконе возрастает до 3,1 крат.

Межгодовая изменчивость синоптической составляющей. Следует помнить, что для получения корректных выводов о межгодовой изменчивости СИ, как и других компонент ИР метеопараметров на Балтике, нужна длина временного ряда порядка 8-10 лет [26-28, 34]. Из рис. 4,а, где представлена межгодовая изменчивость удельного вклада СИ потоков тепла с нарастанием, видно, что кривые дисперсии стабилизируются к 2013 г., т. е. для потоков тепла в Арконе устойчивость дисперсии наступает через 11, а в районе Дарсский порог - через 10 лет. Пошаговые разности дисперсии синоптической компоненты потоков на ст. Арко-на несколько ниже, чем на ст. Дарсский порог, при этом наибольшие пошаговые разности потоков на ст. Аркона приходятся на QH, на ст. Дарсский порог - Q, а

Рис. 4. Осредненная за 2003-2016 гг. межгодовая изменчивость удельного вклада

с нарастанием (а) и пошаговая (б) синоптической составляющей потоков явного

2 „

QH, скрытого Qe и суммарного Q тепла (Вт/м ) в юго-западной части Балтики Fig. 4. Interannual variability of the specific contribution with an increase (a) and a step-by-step (b) of synoptic component of apparent QH, latent QE and total Q heat fluxes (W/m2) in the southwestern part of the Baltic Sea (average for 2003-2016)

ВЫВОДЫ

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1. 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, приведенных в [26].

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 СИ (41^56 %). Удельные вклады СезХ, ВСИ и ВГИ су-

щественны для всех потоков, вклад МГИ заметен для всех потоков, за исключением QE и Q на ст. Киль, где он минимален. Наименьший вклад в основном приходится на СХ.

3. Внутригодовая изменчивость удельного вклада СИ для потоков тепла отличается подобием не только между станциями, но и между самими потоками. При этом более высокая теснота связи внутригодовой изменчивости СИ отмечается между потоками в пределах станции (г = 0,50-0,96), чем между ними (г = -0,22-0,51). Внутригодовая изменчивость удельного вклада СИ потоков QH, QE и Q на всех станциях характеризуется максимумом между октябрем и февралем (69-84 %) и минимумом на ст. Аркона, наблюдаемом в апреле или июне (24-46 %), на ст. Дарсский порог - в октябре и январе (48-54 %), в Киле - декабре и марте (51-55 %). Годовой размах удельного вклада СИ в основном составляет 21-29 % за исключением Q и QE на ст. Аркона (31 и 49 %) и QH в Киле (33 %). Соотношение между величинами максимума и минимума в сезонной изменчивости удельного вклада СИ потоков тепла в основном лежит в пределах от 1,4-1,7 крат, а для QE в Арконе возрастает до 3,1 крат.

4. 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 СИ 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 МАКИЕТ за 2002-2016 гг. (соглашение 2518/2014-002 и 2518/2016-075).

Работа выполнена в рамках госзадания ИО РАН (тема №0149-2019-0013).

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Хромов, С. П. Метеорология и климатология для географических факультетов / С. П. Хромов. - Ленинград: Гидрометеоиздат, 1968. - 491 с.

2. Строкина, Л. А. Тепловой баланс поверхности океанов / Л. А. Строкина. - Ленинград: Гидрометеоиздат, 1989. - 447 с.

3. Китайгородский, С. А. Физика взаимодействия атмосферы и океана / С. А. Китайгородский - Ленинград: Гидрометеоиздат, 1970. - 284 с.

4. Лаппо, С. С. Крупномасштабное тепловое взаимодействие в системе океан-атмосфера и энергоактивные области Мирового океана / С. С. Лаппо, С. К. Гулев, А. Е. Рождественский. - Ленинград: Гидрометеоиздат, 1990. - 336 с.

5. Взаимодействие океана и атмосферы (лабораторный практикум) / А. С. Аверкиев [и др.]. - Ленинград: Гидрометеоиздат, 1989. - 200 с.

6. Атлас теплового баланса земного шара / ред. М. И. Будыко. - Москва, 1963. - 69 с.

7. Шулейкин, В. В. Связь между климатом Европы и переносом тепла в Атлантике / В. В. Шулейкин // Известия АН СССР. ФАО. - 1968. - Т. IV - № 3. -С. 243-261.

8. Радикевич, В. М. О расчете потоков тепла, влаги и количества движения / В. М. Радикевич // Океанология. - 1970. - Т. X. - Вып. 5. - С. 878-882.

9. Бортковский, Р. С. Расчет турбулентных потоков тепла, влаги и количества движения над морем по данным судовых измерений / Р. С. Бортковский // Метеорология и гидрология. - 1971. - № 3. - С. 93-98.

10. Blanc, T. V. Variation of Bulk-Derived Surface Flux, Stability, and Roughness Results Due to the Use of Different Transfer Coefficient Schemes / T. V. Blanc // Journal of Physical Oceanography - 1985. - Vol. 15. - No 6. - P. 650-669.

11. Гулев, С. К. Роль различных временных масштабов в процессах энергообмена океана и атмосферы / С. К. Гулев, В. В. Украинский // Известия АН СССР. ФАО. - 1989. - Т. 25. - № 7. - С. 675-687.

12. Абрамов, Р. В. Суточный ход метеорологических параметров приводного слоя воздуха на экваторе // Труды межведомственной экспедиции ТРОПЭКС-74. - Т. 1. Атмосфера. - Ленинград: Гидpомеоиздат, 1976. -С. 437-448.

13. Fairall, C. W. Bulk Parameterization of Air-Sea Fluxes: Updates and Verification for the COARE Algorithm / C. W. Fairall, E. F. Bradley, J. E. Hare, A. G. Ra-chev, J. B. Edson // Journal of Climate. - 2003 - Vol. 16. - P. 571-591.

14. О расчете коэффициентов тепло- и влагообмена между океаном и атмосферой / В. В. Ефимов [и др.] // Известия АН СССР. ФАО. - 1985. - Т. 21. - № 7. -С. 664-667.

15. Китайгородский, С. А. О коэффициентах сопротивления, теплообмена и испарения над морской поверхностью в атмосфере / С. А. Китайгородский, О. А. Кузнецов, Г. Н. Панин // Известия АН СССР. ФАО. - 1973. - Т. IX. - № 11. -С.1135-1141.

16. Каменкович, В. М. Синоптические вихри в океане./ В. М. Каменкович, М. Н. Кошляков, А. С. Монин - Ленинград: Гидрометеоиздат, 1982. - 264 с.

17. Озмидов, Р. В. О некоторых особенностях энергетического спектра океанической турбулентности / Р. В. Озмидов // Доклады АН СССР. - 1965. -Т. 161. - № 4. - С. 828-832.

18. Груза, Г. В. Структура и изменчивость наблюдаемого климата. Температура воздуха Северного полушария / Г. В. Груза, Э. Я. Ранькова - Ленинград: Гидрометеоиздат, 1980. - 72 с.

19. Монин, А. С. Прогноз погоды как задача физики / А. С. Монин. -Москва: Наука, 1969. - 184 с.

20. Монин, А. С. Изменчивость Мирового океана / А. С. Монин, В. М. Ка-менкович, В. Г. Корт - Ленинград: Гидрометеоиздат, 1974. - 262 с.

21. Woods, J. D. Do waves limit turbulent diffusion in the ocean? / J. D. Woods // Nature. - 1980. - V. 288. - №. 5788. - P. 219-224.

22. Дийкстра, Х. Нелинейная физическая океанография. / Х. Дийкстра. -Москва-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», Ин-т компьютерных исследований, 2007. - 680 с.

23. Мамаев, О. И. О пространственно-временных масштабах океанских и атмосферных процессов / О. И. Мамаев // Океанология. - 1995. - Т. 35. - № 6. -С. 805-808.

24. Гулев, С. К. Синоптическое взаимодействие океана и атмосферы в средних широтах / С. К. Гулев, А. В. Колинко, С. С. Лаппо. - Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 1994. - 320 с.

25. Динамика вод Балтийского моря в синоптическом диапазоне пространственно-временных масштабов / под ред. Е. А. Захарчука. - Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 2007. - 354 с.

26. Дубравин, В. Ф. Эволюции гидрометеорологических полей в Балтийском море / В. Ф. Дубравин - Калининград: Капрос, 2014. - 438 с.

27. Дубравин, В. Ф. Эволюции термохалинной структуры вод Балтийского моря / В. Ф. Дубравин - Москва: Изд-во «Перо», 2017. - 438 с.

28. Дубравин, В. Ф. Эволюции (сезонная и межгодовая изменчивость) суточного хода гидрометеорологических полей Южной Балтики / В. Ф. Дубравин, М. В. Капустина, Ж. И. Стонт // Вестник БФУ им. И. Канта. - 2018. - № 3. - С. 35-54.

29. Hargen, E. Synoptic changes in the deep rim current during stagnant hydro-graphic conditions in the Eastern Gotland Basin, Baltic Sea / E. Hargen, R. Feistel // Oceanologia. - 2007. - V. 49. - № 2. - P. 185-208.

30. MacKenzie, B. R. Long-term sea surface temperature baselines - time series, spatial covariation and implications for biological processes / B. R. MacKenzie, D. Schiedek // Journal of Marine Systems. - 2007. - V. 68. - P. 405-420.

31. Абрамов, Р.В. Разномасштабные процессы и их взаимодействие в изменениях метеорологических параметров атмосферы над Атлантикой / Р. В. Абрамов, О. А. Гущин // Известия АН СССР. ФАО. - 1977. - Т. 13. - № 5. - С. 443-450.

32. Бышев, В. И. Синоптическая и крупномасштабная изменчивость океана и атмосферы / В. И. Бышев. - Москва: Наука, 2003. - 343 с.

33. Руководство по метеорологическим приборам и методам наблюдений / Секретариат ВМО. Женева, Швейцария. 1983. № 8. - Обнинск: ВНИИГМИ-МЦД, 1988.

34. Дубравин, В. Ф. Изменчивость гидрометеорологических полей над Юго-Восточной Балтикой в 2004-2011 гг. / В. Ф. Дубравин, Ж. И. Стонт // Известия РГО. - 2012. - Т. 144. - Вып. 5. - С. 37-48.

35. Бpукс, К. ^именение статистических методов в метеорологии / К. Бpукс, Н. Каpузеpс. - Ленинград: Гидpометеоиздат, 1963. - 416 с.

36. State and Evolution of the Baltic Sea, 1952-2005. A Detailed 50-Year Survey of Meteorology and Climate, Physics, Chemistry, Biology, and Marine Environment / Editors: R. Feistel, G. Nausch, N. Wasmund. 2008. [Электронный ресурс] URL: http://www.io-warnemuende.de/projects/baltic/ index.html (дата обращения -15.12.2018).

REFERENCES

1. Khromov S. P. Meteorologiya i klimatologiya dlya geograficheskikh fakul'te-tov [Meteorology and climatology for geography faculties]. Leningrad, Gidrometeoiz-dat, 1968, 491 p.

2. Strokina L. A. Teplovoy balanspoverkhnosti okeanov [Heat balance of the sea surface]. Leningrad, Gidrometeoizdat, 1989, 447 p.

3. Kitaygorodsky S. A. Fizika vzaimodeystviya atmosfery i okeana [Physics of interaction between the atmosphere and the ocean]. Leningrad, Gidrometeoizdat, 1970, 284 p.

Haynubiu wypnan «H3eecmuH KfTY», № 55, 2019 г.

4. Lappo S. S., Gulev S. K., Rozhdestvenskiy A. E. Krupnomasshtabnoe teplovoe vzaimodeystvie v sisteme okean - atmosfera i energoaktivnye oblasti Mirovogo okeana [Large-scale heat interaction in the ocean - atmosphere system and energy-active zones in the World Ocean]. Leningrad, Gidrometeoizdat, 1990, 336 p.

5. Vzaimodeystvie okeana i atmosfery (laboratornyy praktikum) [Ocean-atmosphere interaction (laboratory course)]. Leningrad, Gidrometeoizdat, 1989, 200 p.

6. Atlas teplovogo balansa zemnogo shara [Atlas of the Terrestrial Globe's Thermal Balance]. Moscow, 1963, 69 p.

7. Shuleykin V. V. Svyaz' mezhdu klimatom Evropy i perenosom tepla v Atlan-tike [A relation between the European climate and heat transfer in the Atlantic]. Izves-tiya ANSSSR. FAO, 1968, vol. 4, iss. 3, pp. 243-261.

8. Radikevich V. M. O raschete potokov tepla, vlagi i kolichestva dvizheniya [On the calculation of heat, moisture and momentum fluxes]. Okeanologiya, 1970, vol. 10, iss. 5, pp. 878-882.

9. Bortkovskiy R. S. Raschet turbulentnykh potokov tepla, vlagi i kolichestva dvizheniya nad morem po dannym sudovykh izmereniy [Calculation of turbulent heat, moisture and momentum flows over the sea according to ship measurements]. Meteo-rologiya i gidrologiya, 1971, no. 3, pp. 93-98.

10. Blanc T. V. Variation of Bulk-Derived Surface Flux, Stability, and Roughness Results Due to the Use of Different Transfer Coefficient Schemes. Journal of Physical Oceanography, 1985, vol. 15, no 6, pp. 650-669.

11. Gulev S. K., Ukrainskiy V. V. Rol' razlichnykh vremennykh masshtabov v protsessakh energoobmena okeana i atmosfery [The role of different time-scales in ocean-atmosphere energy exchange processes]. Izvestiya AN SSSR. FAO, 1989, vol. 25, no. 7, pp. 675-687.

12. Abramov R. V. Sutochnyy khod meteorologicheskikh parametrov privod-nogo sloya vozdukha na ekvatore [Diurnal variations of the meteorological parameters of the near-water layer at the equator]. Trudy mezhvedomstvennoy ekspeditsii TRO-PEKS-74, vol. 1, Atmosfera, Leningrad, Gidrometeoizdat, 1976, pp. 437-448.

13. 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. Journal of Climate, 2003, vol. 16, pp. 571-591.

14. Efimov V. V. Timofeev N. A., Sychev E. N., Kurzheevskiy I. V. O raschete koeffitsientov teplo- i vlagoobmena mezhdu okeanom i atmosferoy [Estimation of the coefficients of ocean-atmosphere heat and moisture exchange]. Izvestiya AN SSSR. FAO, 1985, vol. 21, no. 7, pp. 664-667.

15. Kitaygorodskiy S. A., Kuznetsov O. A., Panin G. N. O koeffitsientakh sopro-tivleniya, teploobmena i ispareniya nad morskoy poverkhnost'yu v atmosfere [On the coefficients of resistance, heat transfer and evaporation over the sea surface in the atmosphere]. Izvestiya AN SSSR. FAO, 1973, vol. 9, no. 11, pp. 1135-1141.

16. Kamenkovich V. M., Koshlyakov M. N., Monin A. S. Sinopticheskie vikhri v okeane [Synoptic eddies in the ocean]. Leningrad, Gidpometeoizdat, 1982, 264 p.

17. Ozmidov R. V. O nekotorykh osobennostyakh energeticheskogo spektra okeanicheskoy turbulentnosti [Certain features of the energy spectrum of oceanic turbulence]. Doklady AN SSSR, 1965, vol. 161, no. 4, pp. 828-832.

18. Gruza G. V., Ran'kova E. YA. Struktura i izmenchivost' nablyudaemogo klimata. Temperatura vozdukha Severnogo polushariya [Structure and variability of ob-

Haynnbiu wypnan «H3eecmuH KfTY», № 55, 2019 г.

served climate. Air temperature over the Northern Hemisphere]. Leningrad, Gidrome-teoizdat, 1980, 72 p.

19. Monin A. S. Kamenkovich V. M., Kort V. G. Prognoz pogody kak zadacha fiziki [Weather forecast as a problem of physics]. Moscow, Nauka, 1969, 184 p.

20. Monin A. S. Izmenchivost' Mirovogo okeana [The variability of the World Ocean]. Leningrad, Gidrometeoizdat, 1974, 262 p.

21. Woods J. D. Do waves limit turbulent diffusion in the ocean? Nature, 1980, vol. 288, no. 5788, pp. 219-224.

22. Diykstra K. H. Nelineynaya fizicheskaya okeanografiya [Nonlinear physical oceanography]. Moscow-Izhevsk, NITS "Regulyarnaya i khaoticheskaya dinamika", In-t komp'yuternykh issledovaniy, 2007, 680 p.

23. Mamaev O. I. O prostranstvenno-vremennykh masshtabakh okeanskikh i atmosfernykh protsessov [On space-time scales of oceanic and atmospheric processes]. Okeanologiya, 1995, vol. 35, no. 6, pp. 805-808.

24. Gulev S. K., Kolinko A. V., Lappo S. S. Sinopticheskoe vzaimodeystvie okeana i atmosfery v srednikh shirotakh [Synoptic interaction between the ocean and atmosphere at mid-latitudes]. Saint-Petersburg, Gidrometeoizdat, 1994, 320 p.

25. Dinamika vod Baltiyskogo morya v sinopticheskom diapazone pros-transtvenno-vremennykh masshtabov [Dynamics of the Baltic Sea waters in the synoptic space-time scales]. Saint-Petersburg, Gidrometeoizdat, 2007, 354 p.

26. Dubravin V. F. Evolyutsii gidrometeorologicheskikh poley v Baltiyskom more [Evolutions of hydrometeorological fields in the Baltic Sea]. Kaliningrad, Kapros, 2014, 438 p.

27. Dubravin V. F. Evolyutsii termokhalinnoy struktury vod Baltiyskogo morya [Evolution of the thermohaline structure of the Baltic Sea waters]. Moscow, Pero, 2017, 438 p.

28. Dubravin V. F., Kapustina M. V., Stont Zh. I. Evolyutsii (sezonnaya i mezh-godovaya izmenchivost') sutochnogo khoda gidrometeorologicheskikh poley Yuzhnoy Baltiki [Evolutions (seasonal and interannual variability) of daily course of hydrometer-orological fields in the South Baltic Sea]. VestnikBFUim. I. Kanta. Ser. est. nauki, Kaliningrad, Izd-vo BFU im. I. Kanta, 2018, no. 3, pp. 35-54.

29. Hargen E., Feistel R. Synoptic changes in the deep rim current during stagnant hydrographic conditions in the Eastern Gotland Basin, Baltic Sea. Oceanologia, 2007, vol. 49, no. 2, pp. 185-208.

30. MacKenzie B. R., Schiedek D. Long-term sea surface temperature baselines - time series, spatial covariation and implications for biological processes. Journal of Marine Systems, 2007, vol. 68, pp. 405-420.

31. Abramov R. V., Gushhin O. A. Raznomasshtabnye protsessy i ikh vzaimodeystvie v izmeneniyakh meteorologicheskikh parametrov atmosfery nad Atlantikoy [Multi-scale processes and their interaction in changes of the meteorological parameters of the atmosphere over the Atlantic]. Izvestiya ANSSSR. FAO, 1977, vol. 13, no. 5, pp. 443-450.

32. Byshev V. I. Sinopticheskaya i krupnomasshtabnaya izmenchivost' okeana i atmosfery [Synoptic and large-scale variability of the ocean and atmosphere]. Moscow, Nauka, 2003, 343 p.

33. Rukovodstvo po meteorologicheskim priboram i metodam nablyudeniy [Guide to meteorological instruments and methods of observation]. Sekretariat VMO, Zheneva, Shveytsariya, 1983, no. 8, Obninsk, VNIIGMI-MTSD, 1988.

34. Dubravin V. F., Stont Zh. I. Izmenchivost' gidrometeorologicheskikh poley nad Yugo-Vostochnoy Baltikoy v 2004-2011 gg. [Variability of hydrometeorological fields over the South-Eastern Baltic in 2004-2011]. Izvestiya RGO, 2012, vol. 144, iss. 5, pp. 37-48.

35. Bruks K., Karuzers N. Primenenie statisticheskikh metodov v meteorologii [Application of statistic methods in meteorology]. Leningrad, Gidrometeoizdat, 1963, 416 p.

36. Feistel R., Nausch G., Wasmund N. State and Evolution of the Baltic Sea, 1952-2005. A Detailed 50-Year Survey of Meteorology and Climate, Physics, Chemistry, Biology, and Marine Environment, 2008, available at: http://www.io-warnemuende.de/projects/baltic/index.html (Accessed 15 December 2018).

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Дубравин Владимир Филиппович - Институт океанологии им. П. П. Ширшова Российской академии наук; доктор географических наук; ведущий научный сотрудник; E-mail: v_dubravin@mail.ru

Dubravin Vladimir Filippovich - Shirshov Institute of Oceanology of the Russian Academy of Sciences; Doctor in Geographical Sciences; Leading Researcher;

E-mail: v_dubravin@mail.ru

Капустина Мария Владимировна - Институт океанологии им. П. П. Ширшова Российской академии наук; младший научный сотрудник; E-mail: kapustina.mariya@yandex.ru

Kapustina Maria Vladimirovna - Shirshov Institute of Oceanology of the Russian Academy of Sciences; Junior Researcher; E-mail: kapustina.mariya@yandex.ru

Стонт Жанна Ивановна - Институт океанологии имени П. П. Ширшова Российской академии наук; кандидат географических наук; ученый секретарь, старший научный сотрудник; E-mail: ocean_stont@mail.ru

Stont Zhanna Ivanovna - Shirshov Institute of Oceanology of the Russian Aca-demy of Sciences; PhD in Geographical Sciences; Scientific Secretary, Senior Researcher;

E-mail: ocean_stont@mail.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.