Вітро-хвильові аномалії в прибережній зоні морів України та їх зв"язок з великомасштабними атмосферними процесами - Автореферат

Вітро-хвильові кліматичні дослідження, спрямовані на забезпечення сталого розвитку приморських регіонів України, безпеки мореплавання, безаварійності експлуатації інженерних споруд і раціонального використання природних ресурсів прибережної зони Чорного і Азовського морів, є надзвичайно актуальними та розвязуються в даний час в рамках найбільших міжнародних науково-дослідних програм і регіональних і національних спеціалізованих проектів. Таким чином, рішення комплексу задач по вивченню режиму вітро-хвильових умов і їх аномалій в прибережній зоні морів України має важливе прикладне значення як для поточної господарської діяльності, так і для перспективного планування розвитку приморських регіонів України. Приведена оцінка сучасного стану вивченості вітро-хвильових умов в прибережній зоні Азово-Чорноморського регіону України, включаючи екстремальні шторми і причини їх формування. Виконана класифікація великомасштабних синоптичних процесів, що призводять до штормів в прибережній зоні Азово-Чорноморського регіону України. У дисертації використовувалися дані Державної Гідрометеорологічної служби України (ГМС) морських берегових спостережень за хвилюванням в Азово-Чорноморському регіоні по 20 пунктах (Усть-Дунайськ, Приморське, Ільїчівськ, Одеса, Цареградське гирло, Южний, Очаків, Хорли, Чорноморське, Євпаторія, Херсонеський маяк, Ялта, Алушта, Феодосія, Заповітне, Керч, Опасне, Мисове, Бердянськ, Маріуполь) за період 1900-2008 рр., а також дані реаналізу глобальних атмосферних полів NCEP/NCAR (АТ 500ГПА, 1000ГПА) за 1954-2008 рр., збірно-кінематичні карти за період 1954-2008 рр., індекси ПАК, а також АМО і ТДО за період 1900-2008 рр. Останні розраховувалися через аномалії температури поверхні океану (ТПО) Північної Атлантики та Північної частини Тихого океану за середньомісячними даними NOAA SST v.3 фільтрації.Описуються особливості кліматичного режиму вітру і хвилювання, дається характеристика аномальних вітро-хвильових умов. Показано, що при вивченні штормового хвилювання на побережжі Азово-Чорноморського регіону за даними морських берегових пунктів критичними є не тільки тривалість і безперервність ряду спостережень, але і обєкт спостереження, глибина в місці спостереження, сектор огляду, метод спостереження. У даній роботі використовувалися дані спостережень за хвилюванням за період 1954-2008 рр., оскільки до пятдесятих років спостереження велися візуально, визначався стан моря (у балах) для оперативного гідрометеорологічного забезпечення. Висока якість використаних даних спостережень за вітром і хвилюванням була забезпечена створенням системи АССОКА (Автоматизована Система Збору Обробки Контролю і Аналізу даних морських прибережних спостережень), що було виконане у відділі обробки інформації Севастопольської гідрометеорологічної морської обсерваторії за участю автора. Повторюваність по напрямках вітру і хвилювання для більшості пунктів спостереження істотно не відрізняється, що визначається типом хвилювання, яке в переважній більшості випадків вітрове за винятком Чорноморського побережжя Криму, де конфігурація берега створює сприятливі умови для деформації та екранування хвиль біля мисів при підході до берега.В ході виконання дисертаційної роботи вперше проведений комплексний аналіз кліматичних вітро-хвильових умов і великомасштабних синоптичних процесів, що призводять до виникнення штормів (висота хвилі ?3 м) в Азово-Чорноморському регіоні. Вперше виконаний аналіз режиму вітро-хвильових характеристик по тривалих рядах даних 20 морських берегових пунктів спостережень в Азово-Чорноморському регіоні України: · Показано, що середньобагатолітня висота хвиль складає 0,3-0,8м. На мілководних ділянках побережжя Чорного моря, на побережжі Азовського моря і в Керченській протоці повторюваність небезпечних висот хвиль складає менше 1%. Встановлено, що довготривалі зміни аномалій висоти хвиль в прибережній зоні України Азово-Чорноморського регіону характеризуються квазіперіодичними коливаннями міждесятилітнього масштабу із зміною знаку аномалій в кліматичному режимі вітро-хвильових характеристик, що вказує на їх звязок з глобальними кліматичними процесами. Виявлено, що на десятилітньому-міждесятилітньому масштабі формування штормів в прибережній зоні Азово-Чорноморського регіону України значною мірою повязане з сумісним впливом АМО і ТДО, який визначає близько 52% аномалій висоти хвиль.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

В ході виконання дисертаційної роботи вперше проведений комплексний аналіз кліматичних вітро-хвильових умов і великомасштабних синоптичних процесів, що призводять до виникнення штормів (висота хвилі ?3 м) в Азово-Чорноморському регіоні. Основні результати і висновки роботи можуть бути сформульовані таким чином: 1. Розроблена спеціалізована підсистема контролю якості даних морських берегових спостережень в Азово-Чорноморському регіоні в рамках системи АССОКА. Система упроваджена в організаціях Державної Гідрометеорологічної служби України.

2. Вперше виконаний аналіз режиму вітро-хвильових характеристик по тривалих рядах даних 20 морських берегових пунктів спостережень в Азово-Чорноморському регіоні України: · Показано, що середньобагатолітня висота хвиль складає 0,3-0,8м. Найбільшу повторюваність складають хвилі заввишки 0,5м і нижче (70-96%) за винятком південно-західного частини Криму (42%) і на ПБК (60%);

· Одержано, що середньорічна повторюваність хвиль, що досягають критерію небезпечного явища, на різних пунктах значно розрізняється і складає від 1,0 до 13,7 %. Максимальна повторюваність таких висот хвиль відмічена на побережжі Криму. На мілководних ділянках побережжя Чорного моря, на побережжі Азовського моря і в Керченській протоці повторюваність небезпечних висот хвиль складає менше 1%.

3. Вперше виконана класифікація великомасштабних процесів в середній тропосфері на рівні АТ-500ГПА, що призводять до штормових умов в Азово-Чорноморському басейні. Виділено чотири типи і два підтипи процесів, які відповідають меридіональній формі циркуляції. У приземному шарі атмосфери (1000ГПА) меридіональна форма циркуляції обумовлює штормові умови в 65% випадків виходом південних циклонів, а в 35% - північних («пірнаючих»).

4. Встановлено, що довготривалі зміни аномалій висоти хвиль в прибережній зоні України Азово-Чорноморського регіону характеризуються квазіперіодичними коливаннями міждесятилітнього масштабу із зміною знаку аномалій в кліматичному режимі вітро-хвильових характеристик, що вказує на їх звязок з глобальними кліматичними процесами.

5. Виявлено, що на десятилітньому-міждесятилітньому масштабі формування штормів в прибережній зоні Азово-Чорноморського регіону України значною мірою повязане з сумісним впливом АМО і ТДО, який визначає близько 52% аномалій висоти хвиль.

ОСНОВНІ РОБОТИ, ОПУБЛІКОВАНІ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Моделирование колебаний уровня Азовского моря, вызываемых ветром / В.А. Иванов, В.А. Наумова, В.В. Фомин, Л.В Черкесов, Т.Я. Шульга // Морской гидрофизический журнал. - 2008. - №. 6. - С. 53-65.

2. Ефимов В.В. Статистическая оценка ветровых данных реанализа по данным срочных измерений ветра на метеостанциях северного побережья Черного моря / В.В. Ефимов, О.И. Комаровская, В.А. Наумова // Системы контроля окружающей среды. - 2004. - С. 214-216.

3. Воскресенская Е.Н. Глобальные процессы в системе океан-атмосфера и экстремальные погодно-климатические аномалии в Черноморско-азовском регионе / Е.Н. Воскресенская, В.А. Наумова // Системы контроля окружающей среды. - 2006. - С. 319-323.

4. Михайлова Н.В. Сравнительный анализ гидрометеорологических данных глобальных массивов NCEP/NCAR и COADS с данными наблюдений гидрометслужбы Украины в регионе Черного моря / Н.В. Михайлова, В.А. Наумова, Е.Н. Воскресенская // Системы контроля окружающей среды. - 2008. - С. 312-315.

5. Низкочастотная изменчивость повторяемости экстремальных штормов в Азово-Черноморском бассейне / Е.Н. Воскресенская, В.А. Наумова, М.П. Евстигнеев, В.П. Евстигнеев // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. - 2009. - Вып.19. - С. 386-394.

6. Классификация синоптических процессов штормов в Азово-Черноморском бассейне / Е.Н. Воскресенская, В.А. Наумова, М.П. Евстигнеев, В.П. Евстигнеев // Наукові праці Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту. - 2009. - Вып. 258. - С. 189-200.

7. Евстигнеев В.П. Комплекс автоматизированных систем сбора, обработки, контроля, анализа и хранения данных гидрометеорологических наблюдений - АССОКА / В.П. Евстигнеев, В.А. Наумова, М.П. Евстигнеев // Системы контроля окружающей среды. - 2009. - С. 157-162.

8. Ветро-волновые условия Азово-Черноморского побережья Украины / В.А. Наумова, М.П. Евстигнеев, В П. Евстигнеев, Е.П. Любарец // Наукові праці Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту. - 2010. - № 259. - С. 263-283.

9. Результаты опытной эксплуатации измерителя уровня моря ИУМ-1 /, Н.А. Греков, В.И Забурдаев., П.В. Гайский, А.Н. Логвинчук, А.П. Алексеев, В.А. Наумова // Системы контроля окружающей среды. - 2005. - С. 53-66.

10. Белоусов В.В. Изучение апвеллинга в прибрежной зоне Южного берега Крыма / В.В. Белоусов, Е.Н. Воскресенская, В.А. Наумова // Системы контроля окружающей среды. - 2007. - С. 280-283.

11. А. с. Компютерна програма „АССОКА (Морская гидрология)” / М.П. Євстигнєєв, В.П. Євстигнєєв, В.А. Наумова, Т.А. Тимофеїчева, Ю.В. Дороніна, Г.В. Тараненко. - №23158; реєстрація 19.12.07.

12. Polonsky A.B. Climatic anomalies, Black Sea hurricanes and environmental contamination / A.B. Polonsky, E.N. Voskresenskaya, V.A. Naumova // Bulletin of Black Sea Commission. - 2008. - Issue 10. - P. 3-5.

13. Воскресенская Е.Н. Крупномасштабные процессы в системе океан-атмосфера и экстремальные погодно-климатические условия в Черноморском регионе / Е.Н. Воскресенская, Н.В. Михайлова, В.А. Наумова // Фундаментальные исследования важнейших проблем естественных наук на основе интеграционных процессов в образовании и науке: междунар. науч. конф., 19-24 августа 2006г.: тезисы докл. - Севастополь, 2006. - С. 103.

14. Воскресенская Е.Н. Крупномасштабные процессы в системе океан-атмосфера и экстремальные гидрометеорологические условия в Черноморском регионе / Е.Н. Воскресенская, Н.В. Михайлова, В.А. Наумова // Навколишнє природне середовище-2007: актуальні проблеми екологіі та гідрометеорологіі; інтеграція освіти i науки: междунар. науч. конф., 2007: тези доп. - Одеса, 2006. - C. 28.

15. Евстигнеев М.П. Система АССОКА (морская гидрология) для сбора, обработки и контроля данных морских гидрологических наблюдений / М.П. Евстигнеев, В.П. Евстигнеев, В.А. Наумова // Молодые ученые в решении актуальных проблем науки и образования: материалы Всеукр. науч.-метод. конф., 3-4 марта 2008 г. - Севастополь, 2008. - С. 8-11.

16. Storm surges in Azov-Black Sea as regional response to large-scale processes in ocean-atmosphere system / V.A. Naumova, E.N. Voskresenskaya, M.P. Evstigneev, V.P. Evstigneev // Global and Regional Climate Changes: International Conference, 16-19 Nov 2010: books of abstracts. - Kyiv (Ukraine), 2010. - P. 30-31.