Оценка статистической взаимосвязи гидрологических и гидрооптических характеристик по данным измерения короткопериодных внутренних волн в глубоководном районе Баренцева моря

На основании данных натурных наблюдений, полученных в период проведения экспериментальных работ в августе 2016 г. в глубоководном районе Баренцева моря ниже критической широты для полусуточного прилива, выполнен статистический анализ временной изменчивости температуры и показателя ослабления света в границах слоя скачка. Выделены основные черты поля короткопериодных внутренних волн). В районе преобладает внутреннее волнение высотой 1—2 м и периодом 10—20 мин, которое составляет примерно 45 % от общего числа наблюдений. Периоды 40 % зарегистрированных волн — 20—60 мин. Внутренние волны с периодом свыше 20 мин имеют длину от 500 м и более, а фазовую скорость — 40—45 см/с. Хорошо выраженных, соответствующих критериям интенсивных внутренних волн, цуговых систем за все время проведения работ не наблюдалось. Выделены статистически значимые глобальные временные масштабы вертикальных смещений термоклина, равные 20 и 40 мин. В фазу отлива в диапазоне периодов внутренних волн 25—50 мин происходит единовременное взаимное усиление колебаний термоклина по данным температуры и показателя ослабления света, которое приходится на сизигию в период максимума. Установлено, что в диапазоне 20—60 мин имеет место синхронная взаимосвязь между колебаниями температуры и показателя ослабления света с когерентностью свыше 0.9. Столь высокое значение когерентности является достаточным обоснованием применения контактных и дистанционных оптических средств измерений для регистрации в глубоководных районах Баренцева моря внутреннего волнения в диапазоне 20—60 мин. Колебания термоклина с периодами менее 20 мин проявляются в виде нерегулярных когерентных структур с фазовой нестабильностью и поэтому не могут служить надежным индикатором поля короткопериодных внутренних волн по результатам только лишь оптических наблюдений.

1. Жегулин Г. В. Использование вейвлет-анализа для оценки связи гидрологических и гидрооптических колебаний в диапазоне внутренних волн по данным натурных наблюдений в Белом море // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2016. Т. 9, № 3. С. 48—56.

2. Жегулин Г. В., Зимин А. В. Применение непрерывного вейвлет-преобразования для выделения внутренних волн и турбулентности // Труды IV научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». СПб., 2015. С. 213—217.

3. Зимин А. В., Родионов А. А., Жегулин Г. В. Короткопериодные внутренние волны на шельфе Белого моря: сравнительный анализ наблюдений в различных районах // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2013. Т. 6, № 3. С. 19—33.

4. Поверхностные и внутренние волны в арктических морях / Под ред. И. В. Лавренова, Е. Г. Морозова. СПб.: Гидрометеоиздат, 2002. 363 с.

5. Серебряный А. Н. Внутренние волны в прибрежной зоне Баренцева моря. Поверхностные и внутренние волны в арктических морях. СПб.: Гидрометеоиздат, 2002. 363 с.

6. Талипова Т. Г., Куркина О. Е., Терлецкая Е. В., Куркин А. А., Рувинская Е. А. Моделирование внутренних волн в прибрежной зоне Баренцева моря // Экологические системы и приборы. 2014. № 3. С. 26—38.

7. Неуймин Г. Г., Сорокина Н. А. О корреляции между вертикальными распределениями оптических и гидрологических характеристик // Океанология. 1976. Т. 16, № 3. С. 441—450.

8. Матюшенко В. А., Лукин Л. Р., Хоменко Г. Д., Галеркин Л. И. Показатель ослабления света и его связи с гидрологическими характеристиками и содержанием взвешенного вещества в водах Баренцева моря. Опыт системных океанологических исследований в Арктике / Под ред. А. Л. Лисицына, М. Е. Виноградова, Е. А. Романкевича. М.: Научный мир, 2001. С. 432—442.

9. Родионов М. А., Долина И. С., Левин И. М. Корреляции между вертикальными распределениями показателя ослабления света и плотности // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2012. Т. 5, № 4. С. 39—46.

10. Родионов М. А. Моделирование лидарных изображений внутренних волн по результатам измерений гидрооптических и гидрофизических параметров в северных морях // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2011. Т. 4, № 4. С. 80—87.

11. Сабинин К. Д., Серебряный А. Н. Горячие точки в поле внутренних волн в океане // Акустический журнал. 2007. Т. 53, № 3. С. 410—436.

12. Жегулин Г. В., Зимин А. В., Родионов А. А. Анализ дисперсионных зависимостей и вертикальной структуры внутренних волн в Белом море по экспериментальным данным // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2016. Т. 9, № 4. С. 47—59.

13. Короновский А. А., Храмов А. Е. Непрерывный вейвлетный анализ и его приложения. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. 176 с.

14. Torrence C. A Practical Guide to Wavelet Analysis / C. Torrence, G. P. Compo // Bulletin of the American Meteorological Society. 1998. V. 79. P. 61—78.

15. Малинин В. Н. Статистические методы анализа гидрометеорологической информации. Учебник. СПб.: Изд. РГГМУ, 2008. 408 с.

16. Jevrejeva S., Moore J. C., Grinsted A. Influence of the Arctic Oscillation and El Nin˜o-Southern Oscillation (ENSO) on ice conditions in the Baltic Sea: The wavelet approach // J. Geophys. Res. 2003. 108(D21), 4677, doi:10.1029/2003JD003417.

17. Savitzky A., Galay M. J. Smoothing and differentiation of data by simplified least squares procedures // Anal. Chem. 1964. V. 36. P. 1627—1639.