Исследование термических и динамических характеристик системы вода-воздух, определяющих дистанционно измеряемую температуру поверхности моря Абдурахманов, Чингиз Ахмед оглы

Введение к работе

Актуальность исследования. Решение основных проблем океанологии в большой степени зависит от развития дистанционных методов и средств. Эффективность применения этих методов связана с изученностью процессов, происходящих на границе вода-воздух. Следует отметит*, что эти процессы очень изменчивы и на них серьезное влияние оказывает наличие нефтяной пленки. Под влиянием их существенно искажаются результаты дистанционных измерений.

Как известно, вблизи границы раздела вода-воздух существуют значительные температурные градиенты. Вследствие этого температура водной поверхности лишь в редких случаях близка к температуре измеренной на стандартной глубине. Использование ее приводит к ошибочным результатам при расчете тепла и влагообмена. Однако без информации о температуре водной поверхности и термической структуре приповерхностных; сдоев воды : невозможно уточнить количественные характеристики процессов взаимодействия водоемов с ашосцйрой. Поэтому исследование термических и динамических характеристик системы вода-воздух является очень актуальной.Кроме того, исследование этих характеристик тлеет важное значение для калибрсвдии контроля дистанционных измерителей. С другой стороны, оно необходимо для оптимального и экономического размещения подспутниковых измерителем на контрольно-калибровочном полигоне (КШІ) и интерпретации данных, полученных контактными и дистанционными методами. Для создания ККП в АНАКА был выбран Северо-Апшеронский район, расположенный в западной части Среднего Каспия. Выполнение в этоы районе многочисленных экспериментально-измерительных работ

_ 4 -

позволяет проводить некоторое обобщение полученных результатов.

Цель и задачи работы. Основной целью данной работы является экспериментальное исследование пространственно-временной изменчивости термических и динамических характеристик системы вода-воздух при различных гидрометеорологических условиях в акватории Каспия. Учитывая влияние нефтяной пленки на термическую стру туру поверхности воды были поставлены и решены следущие конкрет ные задачи:

1. Исследование изменчивости температурной пленки в приповерхностном слое воды.

2. Исследование связей между кинетической и радиационной температурой морской поверхности при различных гидрометеорологических условиях.

3. Изучение влияния нефтяной пленки на температурный режим и испарение в поверхностном слое воды.

4. Исследование пространственно-временной изменчивости поверхностной температуры воды и приводного ветра.

Методы исследований. Экспериментальные данные были подучен контактными и дистанционными методами, а также в результате специальных экспедиций, проводившихся на Каспийском море и НИС о.Шраллахи, в том числе комплексных аэрокосмических экспериментов "Гшеш 84-85".

Экспериментальные исследования проводились с помощью измерительного комплекса, который включал в себя ручной анемометр -"ФУСС", метеосганция Ш-6,испаремегр"ГШ-3000", психрометр, стандартный термометр для измерения температуры воды на нескольких горизонтах, ИК-радиометр "ШР-3", изготовленный в ЛЭТИ и усовер-

шенствованный в ШЗП АН СССР.

Вертикальный профиль температуры в верхнем слое водоема определялся с помоцьа мыкротермисторного датчика, изготовленного на кафедре ірізики МИИГАиК.

При обработке данных использованы методы математической статистики.

Научная новизна работы. I. Получены новые данные о прошле температуры в приповерхностном слое воды. Экспериментально . выявлен суточный ход перепада температуры. Найдены взаимосвязи между перепадами температуры и гидрометеорологическими параметрами.

2. По данным измеренной с помодью ІІл-радиометра и специальных термисгорных датчиков исследована изменчивость разности между радиоционной и кинетической темлерагурой в зависимости от гидрометеорологических условии. Экспериментальные данные сопоставлены с результатами расчетов дТ по формулам различных авторов.

3. Изучено влияние нефтяной пленки на поверхностную температуру воды и испарение. Получена формула, связывающая скорость испарения с разностями температуры вода-воздух и средней скоростью ветра в присутствии нефтяной пленки. Показано, что наличие несутяноіі пленки вызывает увеличение поверхностной температуры воды к уменьшение испарения.

4. Рассчитана автокорреляционная функция поверхностной температуры воды. Из корреляционной функции поверхностной температуры воды выделена гармоника с периодом 24 часа. Показано, что после фильтрации форма корреляционной пункции подчиняется "закону 2/3 Обухова" и это открывает возможность для предсказания поверхностной температуры моря. Получены корреляционные функции приводно-

го ветра для 4-х характерных месяцев (февраль, март, август, октябрь), которые необходима для оптимального и экономичного размещения подспутниковых измерителей на ККП. Показано, что самым изменчивым месяцем является февраль.

Научная и практическая ценность работы. Результаты диссертационной работы могут быть использованы при изучении взаимодействия моря и атмосферы, организации комплексного мониторинга моря и разработке гидрометеорологических прогнозов. Кроме того, они могут быть весьма полезными для усовершенствования аэро-косшческих методов изучения морей, а так&е создания морских измерительных полигонов.

Результаты диссертационной работы могут быть использованы в следующих организациях: Государственный Комитет по Гидрометео' рологии Азербайджанской Республики, Государственный Комитет по Экологии и Контролю за Природопользованием Азербайджанской Респ, лики и др.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Экспериментальные исследования поверхностной температур ной пленки контактными и дистанционными методами.

2. Экспериментальное исследование влияния пленки неул?и на испарение и поверхностную температуру водоемов.

3. Исследование автокорреляционной функции поверхностной температуры моря и приводного ветра.

Апробация работы. Основные результаты, содержащиеся в диссертации, докладывались на 71 Пленуме Рабочей группы по оптике океана Комиссии АН СССР по проблемам Мирового океана, состоявшемся 29 октября - 3 ноября 1979 года в г.Баку, на I Международ

ной Бакинской конференции по проблемам Каспийского моря, состоявшейся с 13 по 17 июня IS9I года в г.Баку,на I Международной научно-технической конференции,состоявшейся 28-30 сентября 1993 года в г.Баку,на научных семинарах Института Экологии при Азербайддан-ском Национальном Аэрокосмическом Агентстве.

Публикации. По гехде диссертации опубликовано 10 научных работ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения,четырех глав с выводами,заключения и приложения, содержит 123 страшшытекста.в том числе 40 рисунков, 5 таблицы и список литературы из 55 наименований, из них 10 зарубежных публикаций.