СЕЗОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ

KÜLTÜR EVRENİ - ВСЕЛЕННАЯ КУЛЬТУРЫ - UNIVERSE OF CULTURE
СЕЗОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ТЕМПЕРАТУРЫ
ПОВЕРХНОСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ ПО
ДАННЫМ СПУТНИКОВЫХ НАБЛЮДЕНИЙ
Hecer Hacımailkızı MİKAYİLOVA*
Özet
“Meteor” Yerin suni peykinin(YSP) ortalaştırılmış melumatları esasında sethi
katı temperaturunun mevsimlere göre değişkenliğinin haritaları tertib edilmiştir.Bu
bildiride Yerin batı yarımküresi için hesablanmış atmosferin fonksiyonu ve
Hazarda yapılmış ölçmeler yer almışdır.
Anahtar kelimeler: Meteor, radiasiya, genetika, fonksiyon, Caspian denizi
Summary
Maps of seasonal variability compiled on the basis оф авераэе дата обтаинед
фром сателлите «Метеор» аре эивен. Фор транситион фром инфраред радиатион
меасуред фром артифиъиал сателлите то кинетиъ температуре тще пассинэ фунътион оф
атмоспщере ъалъулатед фор Еартщш нортщ щемиспщере анд соме емпириъал
депенденъес обтаинед он тще басе оф меасуринэ ин Ъаспиан Сеа wере усед.
Key words:Meteor, radiation, kinetic, function, Caspian sia.
При изучении термодинамического режима водоемов большое значение
имеет определение температурного поля в поверхностном слое воды. В связи
с развитием дистанционных методов исследование пространственновременной изменчивости поля поверхностной температуры океанов и морей
*
Bakü Devlet Üniversitesinde Öğretim Görevlisi
68
KÜLTÜR EVRENİ - ВСЕЛЕННАЯ КУЛЬТУРЫ - UNIVERSE OF CULTURE
стало особенно актуальным, т.к. температура воды в поверхностном слое
является одним из основных параметров взаимодействия «океан-атмосфера».
Практически все гидрофизические процессы и явления, протекающие в
глубинных слоях моря и приводном слое атмосферы, тем или иным образом
проявляются в полях параметров поверхностного слоя моря.
1. Несмотря на то, что термическому режиму Каспийского моря
посвящено довольно большое число работ [Г.М. Панин 1987, 89; Р.М.
Мамедов 2007, 434], пространственно временная изменчивость поля
температуры изучена недостаточно.
Особый интерес вызывает сравнительный анализ изменчивости поля
температуры в поверхностном слое воды по картам распределения
температуры, полученным на основе контактных и дистанционных
измерений. Для построения карт сезонных распределений температуры нами
были использованы имеющиеся в Национальном Аэрокосмическом
Агентстве (НАКА) данные измерений температуры поверхности Каспийского
моря с искусственного спутника Земли (ИСЗ) «Метеор» [Т.М.Татараев, Р.М.
Мамедов и др. 1996. 84 ]. Причем были использованы данные, полученные
различными спутниками этой серии. С целью получения сезонных
распределений температуры эти данные осреднены по типичным месяцам
сезона (февраль, апрель, август и ноябрь). Всего использовано около 120 карт
температуры, полученных с помощью ИСЗ.
Для перехода от дистанционно измеренной радиационной температуры
морской поверхности к контактно измеренной кинетической температуре
нами была использована осредненная функция пропускания атмосферы. В
последние годы широко используется функция пропускания атмосферы,
рассчитанная на основе различных физико-математических моделей
атмосферы и ее средних параметров [Л.И. Копрова, В.Д. Соловьев 1983, 124
].
Как известно, функция пропускания атмосферы определяется как
отношение интенсивности радиации частоты Iν (∞) на высоте z → ∞ к
интенсивности радиации частоты на высоте подстилающей поверхности
z → 0 [Б.А.Нелепо, Ю.В.Терехин, В.К Косырев, Б.Е.Хмыров 1983, 256 с.] :
Pν =
I ν (∞ )
I ν ( 0)
(1)
Пропускание атмосферы
Ρν связано с процессами поглощения и
рассеяния в ней, а также ее собственным излучением. Поэтому
интенсивность излучения, принимаемая приборами на ИСЗ, может
превышать полезный сигнал о температуре морской поверхности. Наличие
69
KÜLTÜR EVRENİ - ВСЕЛЕННАЯ КУЛЬТУРЫ - UNIVERSE OF CULTURE
информации о среднем состоянии атмосферы и распределение ее параметров
дает возможность оценить функцию пропускания атмосферы.
При исследовании изменчивости температурного поля в поверхностном
слое Каспийского моря по данным ИСЗ «Метеор-2» нами использована
методика учета влияния атмосферы, разработанная Л.И.Копровой и
В.И.Соловьевым [Л.И. Копрова, В.Д. Соловьев 1983, 124 ]. Указанные авторы
по модели глобального климата Земли и распределения параметров
атмосферы рассчитали распределение функции пропускания по планете в
зимний и летний сезоны.
Известно, что наибольшее влияние на результаты дистанционного
измерения температуры оказывает суммарное влагосодержание атмосферы.
Поэтому нами сделана попытка оценить это влияние количественно. Использование данных спутниковых и контактных измерений температуры морской
поверхности, а также информации о суммарном влагосодержании атмосферы
над Каспием и сопоставление ее распределений с результатами расчетов
дивергенции ветра, связанной с влагосодержанием, позволили нам дать
оценку влажностной «доли» в разности между кинетической и радиационной
температурами.
Связь между указанной разностью и суммарным влагосодержанием
атмосферы может быть выражена следующим уравнением регрессии:
∆Τ = 2,2 + 1,15W + 0,021W 2
W- суммарное влагосодержание атмосферы.
Уравнение (2) показывает, что суммарное влагосодержание оказывает
сильное влияние на результаты дистанционного измерения температуры.
Для получения полей температуры в поверхностном слое Каспийского
моря по данным ИСЗ нами использован график зависимости между
радиационной и стандартной океанологической температурами [Л.И.
Копрова, В.Д. Соловьев 1983, 124 ]. Эта зависимость откорректирована как
по имеющимся данным экспериментальных работ по синхронному
измерению температуры дистанционными и контактными методами, так и по
данным измерений с помощью ИСЗ на Каспийском море. Кроме того, здесь
использованы материалы синхронных измерений указанных температур с
мачты неподвижного морского основания (высота 30 м) и самолетов. В
общем, связь между океанологической температурой Т и радиационной
температурой Тр выражается эмпирической формулой:
T = 6,3 + 1,07T p − 0,0004T p2
(3)
Следует отметить, что коэффициенты зависимости (3) меняются
довольно в широких пределах, причем первый коэффициент для условий
Каспийского моря имеет несколько меньшее значение. При построении карт
70
KÜLTÜR EVRENİ - ВСЕЛЕННАЯ КУЛЬТУРЫ - UNIVERSE OF CULTURE
учтены и условия обмена теплом и влагой в зависимости от сезонных
характеристик пограничной системы «море - атмосфера».
На рис. 1-2 представлены осредненные карты распределения температуры
в поверхностном слое Каспийского моря для четырех месяцев года,
построенные по данным измерений ИСЗ серии «Метеор-2» (N 2-5). Как видно
из этих рисунков, картина распределения температуры по спутниковым
данным (по тепловому излучению) носит более изменчивый характер по
сравнению с этим же распределением, полученным по средним многолетним
данным контактных гидрометеорологических измерений.
Рис. 1. Поля температуры
поверхностного слоя воды:
_________за февраль;
------------- за апрель.
Рис. 2. Поля температуры
поверхностного
слоя
воды:
за август;
Как видно из рисунков, распределение температуры в поверхностном
слое Каспийского моря за февраль месяц, осреднение по ССЗ и ЮЮВ ветрам
практически повторяют друг друга. Северная оконечность моря в этом сезоне
года, как правило, покрыта льдом. Основная изменчивость температуры
поверхностного слоя воды наблюдается в Северном и Среднем Каспии, где
средний градиент ее равен 1°С на 100 км. В Южном Каспии температура
распределена более однородно, а в его центральной части зона, где
температура повышается до 10°С, практически постоянна. Определенный
интерес вызывает сравнение контактно полученной температуры
поверхностного слоя с полем поверхностной температуры, полученной по
71
KÜLTÜR EVRENİ - ВСЕЛЕННАЯ КУЛЬТУРЫ - UNIVERSE OF CULTURE
данным с ИСЗ (рис. 1). Как видно из этого рисунка, для Северного и
Среднего Каспия температура поверхностного слоя в основном ниже
контактно полученной. Для Южного Каспия распределение температуры
почти такое же. Кроме того, по данным спутниковых измерений в Среднем
Каспии температура поверхностного слоя носит более однородный характер.
В апреле происходит повсеместное повышение температуры поверхностного слоя. В виду мелководности температура воды на северной
оконечности несколько выше, чем на южной и доходит до 11 °С, а при ЮЮЗ
ветрах даже до 13°С. На Среднем Каспии и его границе с Северным при ССЗ
ветрах наблюдается довольно однородное распределение температуры
поверхностного слоя с величинами Т около 9 - 10°С. При ЮЮВ ветрах в
Среднем Каспии при относительной однородности поля температуры по
всему морю ее значения заметно уменьшаются к западу, а на Южном Каспии
повсеместно имеют значения 12-13°С.
По данным ИСЗ «Метеор» в апреле температура поверхностного слоя
распределена
более
неоднородно.
Наибольшая
пространственная
изменчивость поля температуры наблюдается в Северном Каспии, где она
меняется на 6 - 11°С. На Северной оконечности моря расположена область
минимальных
значений
≤ 6 0 C ) а севернее
0
значений ( T ≥ 11 C ). Средний
температуры
(T
Форта
Шевченко - область максимальных
Каспий
характеризуется величинами температуры около 9-10°С, а в его юго-западной
части расположена область максимальных значений ( T ≥ 11 C ). Далее к
югу наблюдается постоянное повышение температуры поверхностного слоя
воды, которая на южной оконечности моря может превышать 13°С. На
основе гидрометеорологических наблюдений при ССЗ ветрах в
распределении температуры в поверхностном слое в августе месяце
практически повсеместно наблюдается полная однородность со значениями
24 -25°С. Исключениями являются Южный Каспий, где температура
повышается до 26 - 27°С, и восточная часть Среднего Каспия, где средняя
температура понижается до 21°С. При ЮЮВ ветрах картина распределения
температуры подобна картине при ССЗ ветрах, отличаясь от нее более
глубоким вклиниванием области температурной аномалии в открытую часть
моря. В августе по данным ИСЗ (рис.2) распределение температуры
поверхностного слоя Каспия очень однородно и Т меняется в пределах 25 26°С. Область аномально низких температур аналогична ее площади,
полученной по данным контактных наблюдений. Несколько большие
величины температуры по данным измерений с ИСЗ объясняются
особенностями пространственно-временной изменчивости приповерхностной
температурной пленки, т.е. перепадом температуры в верхнем слое воды
толщиной до 1 см.
Как видно из рис.2, в ноябре месяце температура приповерхностного слоя
Каспийского моря вследствие его меридиональной вытянутости повышается
с
севера
на
юг,
что
соответствует
данным
контактных
0
72
KÜLTÜR EVRENİ - ВСЕЛЕННАЯ КУЛЬТУРЫ - UNIVERSE OF CULTURE
гидрометеорологических наблюдений. Наибольшие градиенты температуры
наблюдаются на границе между Северным и Средним Каспием, где они
достигают величин до 5 - 6°С на 100 км. В Среднем Каспии температура в
целом распределена довольно однородно и меняется в пределах 12-15°С. На
Южном Каспии температурное поле наиболее однородно при ССЗ ветрах и
имеет область максимальных величин в его центральной части, где
температура повышается до 16°С. При ЮЮВ ветрах распределение
температуры в Северной и Средней частях подобно полю при ССЗ ветрах. На
Южном Каспии при этих ветрах поле температуры поверхностного слоя,
построенное по осредненным данным измерений с ИСЗ, носит более
регулярный характер (рис.2). Средний градиент температуры равен 1,8 2,0°С на 1° меридиана. Наиболее однородными областями являются южная
часть Среднего Каспия и Южная оконечность моря, где температура
повышается до 18 - 19°С.
Полученные результаты показывают, что при наличии данных
наблюдений с ИСЗ и информации о состоянии атмосферы над морем всегда
можно контролировать изменчивость распределения поверхностной
температуры моря.
Список литературы
1.Г.М. Панин 1987, Испарение и теплообмен Каспийского моря. - М.:
Наука, - 89с.
2. Р.М. Мамедов 2007, Гидрометеорологическая изменчивость и
экогеографические проблемы Каспийского моря. - Баку: Элм, - 434 с.
3. Т.М.Татараев, Р.М. Мамедов и др. 1996. Научные основы организации
экологического мониторинга Каспия. - Труды Института Экологии АНАКА,
2 часть, Баку. -84 с.
4. Л.И. Копрова, В.Д. Соловьев 1983, Методические вопросы
спутниковой метеорологии. – Гидрометеоиздат., - 124 с.
5. Б.А.Нелепо, Ю.В.Терехин, В.К Косырев, Б.Е.Хмыров 1983,
Спутниковая гидрофизика. - Москва, - 256 с.
73