2
СОДЕРЖАНИЕ СТрв
ВВЕДЕНИЕ .................................................. 4
ГЛАВА I. Частотные спектры скорости синоптических течений................................................................................. 21
§ 1.1 Исходные данные................................. 21
§ 1.2 Частотные автоспектры........................... 33
§ 1.3 Осреднение взаимных спектров и эффек-
тивное число степеней свободы осред-ненных оценок ................................. 42
§ 1.4 Горизонтальная когерентность скорости
течения ....................................... 47
§ 1.5 Вертикальная когерентность колебаний
скорости течения .............................. 52
ГЛАВА 2. Пространственно-временные спектральные характеристики кинетической энергии течений на отдельных горизонтах и связь между ними ................................................................................. 57
§ 2.1 Методика оценивания. пространственно-
временных спектров ............................ 57
§ 2.2 Сечения пространственно-временных спектров кинетической энергии течений ..................... 61
§ 2.3 Сопоставление пространственно-времен-
ных спектров кинетической энергии течений с параметрами волн Россби ............... 74
§ 2.4 Пространственные спектры кинетической
энергии течений ............................... 80
§ 2.5 Трехмерная когерентность ....................... 82
ГЛАВА 3. Четырехмерный спектр кинетической энер^
гии синоптических течений ..................... 87
§ 3.1 Спектры по вертикальным волновым числам. Вопросы нормировки ................................ 87
3
§ 3.2 Адаптивные оценки четырехмерного
спектра.......................................... 96
§ 3.3 Двумерные спектры кинетической энергии течений по вертикальным волновым числам ....................................................101
§ 3.4 Четырехмерный спектр кинетической
энергии течений на ПОЛИМОДЕ ......................104
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ...................................................ИЗ
ЛИТЕРАТУРА .................................................117
ИЛЛЮСТРАЩИ ..................................................128
15
вихрями".
Другой пример одномерных спектров от волнового числа -расчитанные Бернстайном и Вайтом [64 ] спектры температуры на глубине 300 м для западной и восточной частей северной половины Тихого океана по зональному волновому числу. Для расчетов использовались данные ХВТ, полученные в 1975 году в центре северной части Тихого океана. Рассчитанные средние для западной и восточной частей океана спектры показали преобладание волн с длиной 1000 км в западной части северной половины Тихого океана и отсутствие четко выраженных пиков спектра - в восточной.
Еще реже при исследовании синоптической изменчивости океана используются спектры большей размерности: двумерные и трехмерные, тогда как поля океанологических характеристик, являющиеся функциями четырех переменных (трех пространственных координат и времени), вообще говоря, следует описывать с помощью четырехмерных спектров или различных их проекций и сечений. Тормозом на пути подобных исследований является почти полное отсутствие соответствующих данных, которые должны собираться на трехмерных антеннах в течение достаточно продолжительных отрезков времени. Однако некоторые виды двумерных И ; трехмерных спектров в зависимости от комбинаций переменных уже появляются в печати. Здесь следует отметить пространственно--временные двумерные спектры поверхностной температуры океана и напряжения ветра по частоте и зональному волновому числу, рассчитанные в [ 77 ] для северо-восточной части Тихого океана. Использовались среднемесячные данные наблюдений над скоростью ветра и поверхностной температурой, осредненнне по двухградусным квадратам в районе от 120° \л/ до 160° и/ и от 10° А/ до 40°А/ за время с 1961 по 1972 год. Спектры оценива-
16
лись в диапазоне периодов от 2 до 48 месяцев и длин волн от 400 км до 4000 км в зональных полосах шириной 2°. Спектры зональных полос осреднены для двух районов - тропической зоны (до 29°) и субтропической ( У 29°). Спектры напряжений ветра оказались "белыми" (равномерными) по частоте и "красными" (спадающими) по волновому числу, в то время как спектры поверхностной температуры, оставаясь "красными" по волновому числу, обнаружили преобладание периодов в два года, один год и полгода, причем двухлетнему периоду соответствовал пик пространственного спектра на длине волны около 3000 км.
Из других видов двумерных спектров следует отметить спектры температуры и составляющих течений по горизонтальному волновому вектору к {кх ку1 » рассчитанные по данным буйковых систем экспериментов Полигон-70 и ПОЛИМОДЕ [18, 19, 29, 30,
37 ] . В этих же работах приведены и трехмерные пространственно-временные спектры от частоты и горизонтального волнового вектора. Здесь следует отметить, что аппарат пространственно-временного спектрального анализа пока используется чрезвычайно редко из-за ограниченности выборки данных по пространству. Однако несмотря на это, некоторые авторы пытаются строить спектры по ограниченным данным [ 94 ], применяя методы с высоким разрешением [25 , 34 ] . Использование трехмерных спектров позволяет выделить не только периоды наиболее значительных колебаний, но также длину и направление распространения соответствующих волн, проверить соответствие параметров волны теоретическому дисперсионному соотношению. Оригинальный метод пространственно-временного анализа данных поплавков С0ФАР предложен в [ 28 ], где получены оценки трехмерных спектров, позволившие отнести более трети кинетической энергии течений в рай-
- Київ+380960830922