Исследование Южного океана

Рис. 13. Гигантская волна (высотой около 20 м) в проливе Дрейка; фотосъемка с борта НИС «Академик Иоффе». Фото А.В. Григорьева, ИО РАН. [25]

Морские льды образуются в высоких широтах и представляют серьезную проблему для судоходства. Их распространение фиксируется съемочными системами оптического диапазона, а д

ля изучения типа и возраста льдов, их толщины, сплоченности, динамики используются активные (SAR) и пассивные системы радиодиапазона.

Сравнительно недавно единственным способом получения данных о ледовой обстановке были визуальные наблюдения с самолетов, кораблей и экспедиционных судов. Помимо ряда преимуществ, визуальным наблюдениям свойственны недостаточная точность определения характеристик и привязки к месту наблюдений, субъективность количественных оценок, малая обзорность, высокая стоимость, ограниченность во времени и пространстве. Поэтому с недавнего времени традиционные методы визуальных оценок перестали удовлетворять запросы науки и практики, и для авиаразведок стали применяться космические съемки. [24]

С внедрением в космические исследования радиолокационной съемки наиболее перспективными стали космические радиолокационные системы наблюдения за ледовым покровом, позволяющие получать всепогодную, независимую от времени суток и года, точную и оперативную информацию.

Льды, встречающиеся в море, классифицируются по происхождению, видам, формам, подвижности и др. признакам. По происхождению они делятся на морские, речные и материковые.

Различные по своим параметрам льды имеют различные радиофизические характеристики, динамический диапазон рассеянных сигналов от морских льдов может составлять 20–40 дБ. Основными характеристиками морских льдов, которые необходимы для решения практических задач, являются их сплоченность, положение кромки льдов (дрейфующих или припайных), дрейф (направление и скорость), возраст (толщина льдов) и ряд других второстепенных параметров (торосистость, наслоенность, разрушенность и т.п.). Ряд из них, такие как сплоченность, положение кромки и дрейф льдов достаточно легко определить, используя данные съемок в видимом или радио- диапазоне, в то время как определение возрастных характеристик ледяного покрова является наиболее сложной задачей, успешно решаемой на основе регистрации собственного микроволнового излучения льдов, то есть при пассивной микроволновой радиометрической съемке, которую, однако, пока удается выполнить лишь в очень грубым разрешением (6 км)

Другой возможный метод решения этой задачи — космическая радиолокация. Для некоторых видов льдов существует однозначная зависимость яркости изображения/радиолокационных контрастов и их возраста. Современные спутники позволяют получать изображения высокого и среднего разрешения в видимом, тепловом инфракрасном и радиодиапазонах, по которым могут быть оперативно составлены достаточно точные карты ледового покрова для большинства полярных районов. В настоящее время для оперативных наблюдений за ледовым покровом арктических морей применяют спектрорадиометры высокого и среднего разрешения (MODIS на спутниках Terra и Aqua), а также радиолокаторы с синтезированной апертурой SAR на спутниках ERS-2, Envisat и Radarsat и микроволновые радиометры (SSM/I на спутнике DMSP и AMRS-E на спутнике Aqua). К 2005 г. был создан специализированный спутник Cryosat, аппаратура которого, впервые соединяющая возможности альтиметрии и интерферометрии – интерферометрический радиометрии с синтезированной апертурой SIRAL (SAR Interferometric Radar Altimeter) должна была обеспечивать определение толщины льда на краях ледовых полей по разности высоты льда и воды. К сожалению, запуск этого спутника оказался неудачным. [25]

Большая часть спутниковых данных сосредоточена в США в NSIDC - Национальном Центре данных по снегу и льду (The National Snow and Ice Data Center) — эти данные доступны для исследователей по каналам Интернета.

Созданы анимационные фильмы сезонных изменений распространения морских льдов, а по разновременным изображениям — карты «индекса движения льда». Создан атлас дрейфа морских льдов в Антарктике с 1979 г. на основе сочетания данных микроволновой съемки и наблюдений буев. На рисунке 14 показаны кадры из такого фильма, характеризующего ледовую обстановку вблизи Антарктиды.

Рис. 14. Помесячное изменение концентрации морских льдов в Антарктике за 1996 год. [25]

Несмотря на малое разрешение снимков, по этим данным созданы глобальные карты распределения и концентрации морских льдов («индекса морских льдов») — недельные, среднемесячные, среднегодовые, начиная с 1978 г. На рисунке 15 представлен график, который характеризует динамику ледовой обстановки в Южном океане.

Рис. 15. Динамика ледовой обстановки в Южном океане. [15]

По этим данным четко выявляется тренд относительно стабильного состояния площади морских льдов в южном полушарии.

Глава 4. ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЮЖНОГО ОКЕАНА

Соленость поверхности океана представляет собой важнейшую характеристику морской воды. Для динамической океанографии важно знать распределение плотности, определяющей движение водных масс, а плотность морской воды есть функция ее температуры и солености. [8]

Для измерения солености в настоящее время разрабатывается аппаратура на базе микроволновых радиометров.

Имеющиеся данные позволяют рассмотреть основные закономерности полей температуры, солености и плотности вод Мирового океана, содержания растворенного кислорода и концентрации фосфатов. Упомянутые химические элементы представляют исключительно большой интерес не только потому, что они определяют биологическую продуктивность океанических вод, но и как очень хорошие показатели динамических процессов.

Формирование и изменение физико-химических свойств океанических вод находится в теснейшей взаимозависимости с циркуляцией и структурой вод Мирового океана, его тепло и влагообменом с атмосферой. Исходные материалы, необходимые для такого анализа, большей частью относящиеся к отдельным океанам, брались из работ А.М. Муромцева, Г. Бюста, А. Дефанта, Г. Шотта и монографии «Тихий океан», подготовленной коллективом сотрудников Института океанологии АН СССР. Кроме того, использовались осредненные величины, полученные в этом институте в результате механизированной обработки всех океанографических данных, накопленных к настоящему времени. А другие страны ничего не дали???? А ничего, что карты и материалы предоставили США, Великобритания и др. [25]

Обобщение имеющихся сведений позволило построить карты температуры, солености, плотности, содержания кислорода и фосфатов для наиболее характерных глубин по всей толще вод Мирового океана. При этом карты для поверхности, а также глубины 100 и 200 м. дают представление о физико-химических полях поверхностного и подповерхностного слоев поверхностной структурной зоны. Карта для 500 м. характеризует условия, отмечающиеся при переходе от верхнего пограничного слоя к промежуточной структурной зоне. На глубине 1000 м. можно проследить экстремальные свойства промежуточных водных масс. Карта для 2000 м. показательна для верхней части глубинной зоны. Поскольку ниже свойства вод меняются в очень небольших пределах, карты для больших глубин помещаются только в том случае, когда они представляют особый интерес. [29]

 Скачать реферат