Дисперсионный анализ колебаний уровня Черного моря в широком диапазоне частот

И. П. Медведев

Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН, Москва, Россия

Институт прикладной геофизики имени академика Е. К. Федорова, Москва, Россия

e-mail: patamates@gmail.com

Аннотация

На основе длительных рядов наблюдений изучены особенности пространственного распределения дисперсии колебаний уровня Черного моря в 5 различных частотных диапазонах. Для анализа мезомасштабной и синоптической изменчивости использованы ряды ежечасных наблюдений колебаний уровня на 23 прибрежных станциях. Для оценки сезонных и межгодовых колебаний уровня моря были использованы длительные ряды среднемесячных значений уровня на станциях Варна, Усть-Дунайск, Одесса, Севастополь, Туапсе, Поти и Батуми. По ежечасным рядам наблюдений рассчитывались спектры колебаний уровня моря на периодах 2 ч – 70 сут, по среднемесячным – на периодах 70 сут – 10 лет. Проведен анализ формирования спектра колебаний уровня Черного моря в широком диапазоне частот. Для каждого из 5 выделенных частотных диапазонов изменчивости рассчитаны количественные оценки вклада в суммарную энергию неприливных колебаний уровня моря. Дисперсия межгодовых колебаний уровня в Черном море относительно однородна и меняется в интервале 28–37 см2. Дисперсия сезонных колебаний изменяется в более широком диапазоне 16–37 см2. Значения дисперсии внутригодовых колебаний уровня моря существенно изменяются: наименьшие наблюдаются на станции Севастополь – 20 см2, наибольшие – на станциях Поти и Касперовка, до 35 см2. В целом синоптические и мезомасштабные колебания уровня моря демонстрируют значительную неравномерность распределения дисперсии по акватории. Наибольшие значения наблюдаются в мелководной северо-западной части Черного моря, они вызваны влиянием приземного ветра. Если на станциях Кавказского побережья Черного моря (Туапсе, Поти, Батуми) и вблизи Крымского побережья (Севастополь) дисперсия сезонных и внутригодовых колебаний уровня моря превышает дисперсию синоптических колебаний уровня примерно в 1,5–2 раза, то в северо-западной части наибольший вклад в суммарную дисперсию уровня вносит синоптическая составляющая.

Ключевые слова

колебания уровня моря, Черное море, синоптическая изменчивость, спектр, дисперсия, энергия

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания ФАНО России по теме № 0149-2018-0015 «Тектоника деформируемых литосферных плит и геодинамическая эволюция океанской литосферы: геодинамическая эволюция Арктики и зоны перехода от Тихого океана к Евразии; развитие катастрофических и потенциально опасных процессов в зонах субдукции, окраинных, внутренних морях и береговой зоне, анализ их геоэкологических последствий; оценка и генезис полезных ископаемых континентальных окраин и внутриокеанических областей, окраинных и внутренних морей» и при финансовой поддержке гранта РФФИ № 16-35-60071 «Изучение механизмов формирования колебаний уровня Балтийского, Черного и Каспийского морей в диапазоне периодов от часов до лет по данным прибрежных и спутниковых наблюдений и численного моделирования».

Для цитирования

Медведев И. П. Дисперсионный анализ колебаний уровня Черного моря в широком диапазоне частот // Морской гидрофизический журнал. 2018. Т. 34, № 6. C. 489–500. EDN YPUYWL. doi:10.22449/0233-7584-2018-6-489–500

Medvedev, I. P., 2018. Analysis of Variance Analysis of the Black Sea Level Oscillations in a Wide Range of Frequencies. Physical Oceanography, 25(6), pp. 448-458. doi:10.22449/1573-160X-2018-6-448-458

DOI

10.22449/0233-7584-2018-6-489–500

Список литературы

  1. Defant A. Physical Oceanography. Vol. 2. New York : Pergamon Press, 1961. 598 p.
  2. Medvedev I. P., Rabinovich A. B., Kulikov E. A. Tides in Three Enclosed Basins: the Baltic, Black, and Caspian Seas // Frontiers in Marine Science. 2016. Vol. 3, Article 46. 7 p. doi:10.3389/fmars.2016.00046
  3. Medvedev I. P. Tides in the Black Sea: Observations and Numerical Modelling // Pure and Applied Geophysics. 2018. Vol. 175, iss. 6. P. 1951–1969. https://doi.org/10.1007/s00024-018-1878-x
  4. Герман В. Х., Левиков С. П. Вероятностный анализ и моделирование колебаний уровня моря. Л. : Гидрометеоиздат, 1988. 231 с.
  5. Wunsch C. Bermuda sea level in relation to tides, weather, and baroclinic fluctuations // Reviews of Geophysics. 1972. Vol. 10, iss. 1. P. 1–49. doi:10.1029/RG010i001p00001
  6. Медведев И. П. О формировании спектра колебаний уровня Балтийского моря // Доклады Академии наук. 2015. Т. 463, № 3. С. 347–352. doi:10.7868/S0869565215210185
  7. Иванов В. А., Ястреб В. П. О колебаниях уровня Черного моря // Водные ресурсы. 1989. № 2. С. 97–104.
  8. Медведев И. П., Куликов Е. А. Спектр мезомасштабных колебаний уровня северной части Черного моря: приливы, сейши, инерционные колебания // Океанология. 2016. Т. 56, № 1. С. 10–17. doi:10.7868/S0030157416010093
  9. Монин А. С., Каменкович В. М., Корт В. Г. Изменчивость Мирового океана. Л. : Гидрометеоиздат, 1974. 261 с.
  10. Фомичева Л. А., Рабинович А. Б., Демидов А. Н. Уровень моря // Моря СССР. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т. IV. Черное море. Вып. 1. Л. : Гидрометеоиздат, 1991. С. 329–354.
  11. Горячкин Ю. Н., Иванов В. А. Уровень Черного моря: прошлое, настоящее и будущее. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2006. 210 с.
  12. Архипкин В. С., Бережной В. Ю. Стерические колебания уровня Черного моря // Океанология. 1996. Т. 35, № 6. С. 809–816.
  13. Volkov D. L., Landerer F. W. Internal and external forcing of sea level variability in the Black Sea // Climate dynamics. 2015. Vol. 45, iss. 9–10. P. 2633–2646. https://doi.org/10.1007/s00382-015-2498-0
  14. Volkov D. L., Johns W. E., Belonenko T. V. Dynamic response of the Black Sea elevation to intraseasonal fluctuations of the Mediterranean sea level // Geophysical Research Letters. 2016. Vol. 43, iss. 1. P. 283–290. https://doi.org/10.1002/2015GL066876
  15. Harrison C. G. A. Power spectrum of sea level change over fifteen decades of frequency // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2002. Vol. 3, no. 8. P. 1–17. doi:10.1029/2002GC000300
  16. Волны в пограничных областях океана / В. В. Ефимов [и др.]. Л. : Гидрометеоиздат, 1985. 280 с.
  17. Изменчивость гидрофизических полей Черного моря / А. С. Блатов [и др.]. Л. : Гидрометеоиздат, 1984. 240 с.
  18. Иванов В. А., Белокопытов В. Н. Океанография Черного моря. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2011. 212 с.
  19. Pugh D., Woodworth P. Sea-Level Science: Understanding Tides, Surges, Tsunamis and Mean Sea-Level Changes. Cambridge : Cambridge Univ. Press, 2014. 409 p. doi:10.1017/CBO9781139235778

Скачать статью в PDF-формате