Вариации придонного давления и методы их изучения
Взаимосвязь вариаций придонного давления и изменений уровня моря. Основные методы измерений вариаций придонного давления, его регистраторы. Методы обработки данных GRACE. Отличительные черты метода многомерного сингулярного спектрального анализа.
| Рубрика | География и экономическая география |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 26.10.2016 |
| Размер файла | 4,0 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
"Ободок" у материка образуется из-за помех, исходящих с материка.
Тренд показывает отрицательную аномалию у юго-восточного побережья Южной Америки. Карта изменения уровня роста показывает небольшой рост у южного побережья (со стороны Антарктиды).
Рис. 18. Тренд изменений уровня моря с 1993 по 2011 по сводным данным альтиметрии у побережья Южной Америки в период с 2003 по 2015 г.
Рис. 19. Исходные данные по придонному давлению и сумма первых 10 СЧ.
Слева Разлом Вима slat=11, slon=-40. СправаПлато Сантос slat=-3, slon=-4.
На рис. 19 представлен исходные данные по придонному давлению суммы первых 10 СЧ.
Интересно обозначить основные научные результаты данной экспедиции. Они приведены в Приложении 2
2.3 Выводы по главе 2
Во второй главе данной работы былоподробно рассмотреномногомерное обобщение метода спектрального сингулярного анализа для одновременного прогноза системы временных рядов. Развернуто приведен алгоритм МССА, его этапы (формирование траекторной матрицы, ее разложение по сингулярным числам (SVD), группировка сингулярных чисел, восстановление главных компонент (ГК) посредством генкелизации).
К описанным ранее ежемесячным данным GRACE GFZ по массе океана (придонному давлению) релиза RL05 с 01.2003 по 04.2015 применен метод многоканального сингулярного спектрального анализа с параметром задержки L=60.
После применения метода МССА мы сгруппировали и исследовали некоторые компоненты сигнала.1-му сингулярному числу (СЧ) соответствует медленный тренд - 1-ая главная компонента (ГК 1).2-ое и 3-ее сингулярные числа были объединены в ГК 2, представляющую годовой цикл.5-е и 6-е сингулярные числа оказались соответствующими пятилетней изменчивости (ГК 4), 8-е и 9-е - полутора летней.10-е СЧ соответствует полугодовому колебанию. Построены графики всех компонент и соответствующих им сингулярных чисел, а также карты придонного давления. Кроме того, особо были выделены два региона: регион Черного и Каспийского морей и побережье Южной Америки. Карта изменения придонного давления для Чёрного и Каспийского морей показывает небольшую положительную аномалию в центральной части Черного моря и значительную отрицательную аномалию на юге Каспийского моря. Также приведены карты годовой изменчивости у побережья Южной Америки. Рассмотрены точки:
Заключение
В дипломной работе использован МССА для фильтрации данных и разделения главных компонент изменчивости массы океана, полученной из данных GRACE по методике Чамберса и Бонини [1] на сетке широт и долгот с шагом в 1о. Мы опирались на данные GRACE релиз RL05 (в формате netcdf), основанные на сферических гармониках, получаемых центром GFZ.
Для выделения сигнала над океаном применены три фильтра. Первый фильтр предназначен для устранения шумовых полос (stripes). Второй - 500-километровый гауссовский фильтр сглаживающий наблюдения GRACE. Третий фильтр состоит в обрезании гармоник со степенями и порядком выше 40-го
Мы используем готовый продукт в виде месячных файлов массы океана (придонного давления) на сетке с шагом с сайта GRACETellushttp://grace. jpl. nasa.gov/data/get-data/monthly-mass-grids-ocean/.
К описанным выше ежемесячным данным GRACE GFZ по массе океана (придонному давлению) релиза RL05 с 01.2003 по 04.2015 применен метод многоканального сингулярного спектрального анализа с параметром задержки L=60 (пять лет). Пятнадцать месяцев пропущенных данных были линейно проинтерполированы. Отсутствие некоторых из месячных решений связано с поддержанием режима заряда аккумуляторных батарей при заходе спутников в тень и др.
После применения метода МССА мы сгруппировали и исследовали некоторые компоненты сигнала. Удалось разделить долговременный тренд, полугодовое, годовое, полуторагодовое и пятилетнее колебание, отфильтровать шумы. Особенно интересны медленные изменения придонного давления, вносящие непосредственный вклад в изменения уровня моря, а также через изменения тензора инерции Земли, влияющие на ее вращение.
Видно, что к 2015 г. отрицательные аномалии образовались в области Антарктиды и Гренландии, что, вероятно, связано с притоком масс пресной воды с ледников. По всей видимости, это связано с изменением климата. Положительная аномалия над Беринговым проливом в Арктике может быть связана с нагоном воды и арктическим колебанием.
Отдельно были выделены и изучены регион Черного и Каспийского морей и побережье Латинской Америки.
Метод коррекции данных GRACE на основе отсечения малых сингулярных чисел также используется французским космическим агентством CNES для получения собственного продукта уровня L2. На сайте GRACETellus имеется продукт (набор данных), полученных на основе объединения первых пятнадцати компонент эмпирического ортогонального разложения (EOF) придонного давления на сетке по данным GRACE. Все это говорит о своевременности использования МССА с перспективой создания своего собственного продукта на основе данных GRACE. МССА имеет большую гибкость, чем EOF. Он может быть полезным не только для обработки данных GRACE, но и других спутниковых данных, например, по альтиметрии, концентрации водяных паров в атмосфере, осадкам и др.
Список литературы
1. Chambers, D.P. and J.A. Bonin: Evaluation of Release 05 time-variable gravity coef-ficients over the ocean. // Ocean Science 8: 859-868, 2012, www.ocean-sci.net/8/859/2012.
2. Hegerl, G. C., F. W. Zwiers, P. Braconnot, N. P. Gillett, Y. Luo, J. A. Marengo Orsini, N. Nicholls, J. E. Penner, and P. A. Stott, 2007. Understanding and attributing climate change. Pp.663-745 in Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, S. Solomon, D. Qin,M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K. B. Averyt, M. Tignor, and H. L.miller, eds, Cambridge University Press, Cambridge, UK, and New York, NY.
3. Douglas, B. C., and W. R. Peltier. 2002. The puzzle of global sea-level rise. Physics Today 55 (3): 35-40.
4. Anthoff, D., R. J. Nicholls, R. S. J. Tol, and A. T. Vafeidis. 2006. Global and regional exposure to large rises in sea-level: A sensitivity analysis. Working Paper 96. Tyndall Centre for Climate Change Research, Norwich. Available online at: http://www.tyndall. ac. uk/biblio/working-papers? biblio_year=2006 (accessed September 19, 2010).
5. Crowell M., Edelman S., Coulton K., McAfee S. How many people live in coastal areas? // Journal of Coastal Research, 23 (5), http://www.jstor.org/stable/4496121
6. Gregory, J., J. Lowe, and S. Tett. 2006. Simulated global-mean sea-level changes over the last halfmillennium. Journal of Climate 19: 4,576-4,591.
7. Rahmstorf, S. 2007. A semi-empirical approach to projecting future sea-level rise. Science 315: 368-370.
8. Парниковый эффект, изменения климата и экосистемы. Гидрометеоиздат, 1989.
9. Willis J. K., Chambers D. P., Kuo C. - Y., Shum C. K. Global sea level rise: Recent progress and challenges for the decade to come. // Oceanography, 23 (4): 26-35, doi: 10.5670/oceanog. 2010.03.
10. Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC. The Fifth Assessment Report (AR5), 2007
11. Kuo, C. Y. 2006. Determination and Characterization of 20th Century Global Sea Level Rise. Ohio State University Report No.478.
12. Nerem, R. S., D. P. Chambers, C. Choe, and G. T. Mitchum. 2010. Estimating mean sea level change from the TOPEX and Jason altimeter missions. Marine Geodesy, 33: 435-446,doi: 10.1080/01490419.2010.491031.
13. Leuliette, E., and R. Scharroo. 2010. Integrating Jason-2 into a multiple-altimeter climate data record. Marine Geodesy.33: 504-517,doi: 10.1080/01490419.2010.487795.
14. Ablain, M., A. Cazenave, S. Guinehut, and G. Valladeau. 2009. A new assessment of global mean sea level from altimeters highlights a reduction of global slope from 2005 to 2008 in agreement with in-situ measurements. OceanSciences 5: 193-201.
15. Case K., Kruizinga G, Sien-Chong Wu, GRACE Level 1B Data Product User Handbook, 2004, ftp: // podaac. jpl. nasa.gov/pub/grace/doc/Handbook_1B_v1.2 pdf
16. Tikhonov A. N., Leonov A. S., Yagola A. G. Nonlinear Ill-Posed Problems, Chapman and Hall, N. Y, London, 1998.
17. Wang Y. F., Yagola A. G., Yang C. C.computational Methods for Applied Inverse Problems, De Gruyter & Higher Education Press, Beijing, 2012.
18. Bettadpur S. Level-2 Gravity Field Product User Handbook, ftp: // podaac. jpl. nasa.gov/pub/grace/doc/L2-UserHandbook_v2.3 pdf
19. Пантелеев В.Л., Теория фигуры Земли. Курс лекций, 1990, http://lnfm1. sai. msu.ru/grav/russian/lecture/tfe/index.html
20. Kenyon S. et al. Toward the next Earth gravitational model // SEG Annual Meeting, San-Antonio, 2007.
21. Wahr J., Molenaar М., Bryan F. Time-variability of the Earth's gravity field: Hydro-logical and oceanic effects and their possible detection using GRACE // Journal of Geophysical Research. 1998.103. Pp.32205-30229.
22. Golyandina N., Nekrutkin V., Zhigljavsky A. Analysis of Time Series Structure: SSA and Related Techniques. Boca Raton: Chapman & Hall/CRC. 2001.305 p.
23. Голяндина Н.Э. Метод "Гусеница"-SSA: анализ временных рядов: Учеб. пособие. СПб: Изд-во СПбГУ, 2004.
24. Голяндина Н.Э., Некруткин В.В., Степанов Д.В. Варианты метода "Гусеница"-SSA для анализа многомерных временных рядов // Труды II Международной конференции "Идентификация систем и задачи управления" SICPRO'03, Москва, 29-31 января 2003. М.: Институт проблем управления им.В.А. Трапезникова РАН. 2003. С.2139-2168.
25. Jollife I.T. Principal Component Analysis, Springer, New York, 2001.
26. Reager J.T., Thomas B.F., Famiglietti J.S. River basin flood potential inferred using GRACE gravity observations at several months lead time // Nature Geoscience, doi: 10.1038/ngeo2203, 2014.
27. Зотов Л.В., Фролова Н.Л., Телегина А.А. Изменения гравитационного поля в бассейнах крупных рек России по данным GRACE // Альманах современной метрологии, 2015, №3.
28. Zotov L., Application of Multichannel singular spectrum analysis to geophysical fields and astronomical images // Advances in Astronomy and Space Physics, 2: 82-84, 2012.
29. Cheng, M., Ries J. C., and TapleyB. D. (2011), Variations of the Earth's figure axis from satellite laser ranging and GRACE, J. Geophys. Res., 116, B01409, doi: 10.1029/2010JB000850
30. Swenson S.C., D.P. Chambers, and J. Wahr: Estimating geocenter variations from a combination of GRACE and ocean model output. J Geophys. Res. - Solid Earth, Vol 113, Issue: B8, Article B08410.2008.
31. Geruo, A., Wahr, J., and Zhong, S., 2013.computations of the viscoelastic response of a 3-D compressible Earth to surface loading: an application to Glacial Isostatic Adjustment in Antarctica and Canada.
32. Johnson G.C., Chambers D.P. Ocean bottom pressure seasonal cycles and decadal trends from GRACE Release-05: Ocean circulation implications, JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH: OCEANS, VOL.118, 4228-4240, doi: 10.1002/jgrc. 20307, 2013
Приложения
Приложение 1. Постер на КИМР-2016
Приложения 2. Данные об основных полигонах работы 41 рейса НИС "Академик Сергей Вавилов"
1. Измерены течения в нескольких глубоководных каналах, расположенных на плато Сантос к западу от канала Вима. Через указанные малые каналы, промытые потоками Антарктической донной воды, эта вода затекает на плато Сантос. Скорости в этих каналах достигают 17 см/с, расходы донной воды составляют доли Свердрупа.
2. Проведены измерения течений и термохалинных свойств воды в нескольких основных разломах Северо-Атлантического хребта. Общий поток Антарктической донной воды на север в этих каналах превышает один Свердруп и таким образом сопоставим с потоком этой же воды через разлом Вима. Наиболее холодная вода течет в восточную Атлантику именно через разлом Вима.
3. Изучены потоки донной воды (ограниченные сверху изотермой 2оС) через следующие разломы (в большинстве из них измерения проведены впервые в мировой практике):
3а. Разлом Страхова (3о53' N): поток 0.096 Св, скорости до 14 см/с, потенциальная температура у дна 1.742оС.
3б. Разлом Богданова (7о10' N): поток 0.042 Св, скорости до 15 см/с, потенциальная температура у дна 1.971оС.
3в. Безымянный разлом (7о30' N): поток 0.431 Св, скорости до 13 см/с, потенциальная температура у дна 1.766оС.
3г. Разлом Вернадского (7о46' N): поток 0.186 Св, скорости до 17 см/с, потенциальная температура у дна 1.870оС.
3д. Разлом Архангельского (8о48' N): поток 0.256 Св, скорости до 15 см/с, потенциальная температура у дна 1.849оС.
3е. Рифтовая долина между разломами Долдрамс (8о15' N) и Вернадского (данные 2014 г.): поток 0.221 Св, скорости до 20 см/с, потенциальная температура у дна 1.872оС.
3ж. Разлом Вима (три канала) (10о48' N): поток 1.015 Св, скорости до 32 см/с, потенциальная температура у дна 1.358оС.
4. Проведены промерные работы и выполнена одна станция в западном проходе Дискавери, который считается конечной точкой распространения Антарктической донной воды. Минимальная придонная температура около 2.04оС.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Понятие гидростатического давления жидкости в морских глубинах. Приспособление некоторых видов животных к существованию в условиях большого давления. Изобретение акваланга, скафандра, батискафа и батисфера и максимальная глубина подводного погружения.
презентация [246,8 K], добавлен 16.01.2011Механизм формирования антициклонов - области относительно высокого атмосферного давления в атмосфере. Годовой ход давления на территории Беларуси. Роль антициклонов в формировании климата. Исследование движения антициклонов, его особенностей и траектории.
курсовая работа [819,5 K], добавлен 13.10.2014Сущность палеогеографии как науки, предмет и методы ее изучения, история зарождения и развития. Основные направления данной науки. Методы восстановления условий накопления осадков. Диагностические признаки ископаемых фаций, их специфические черты.
реферат [25,1 K], добавлен 23.04.2010Сущность региональной экономики, ее основные методы, объекты и значение. Схема функционирования экономики региона. Специфика направлений ее анализа. Особенности типологизации регионов. Анализ межрегиональных связей и территориальной структуры экономики.
реферат [57,0 K], добавлен 17.01.2011Анализ климата населенного пункта на примере села Красное Поселение: температура почвы, воздуха, характер изменений парциального давления водяного пара и относительной влажности. Месячное и годовое количество осадков и атмосферные явления местности.
практическая работа [120,2 K], добавлен 01.10.2009Анализ изученности формы и размеров Земли на современном этапе. Определение общего земного сфероида. Гравиметрический, космический и геометрический методы изучения фигуры Земли. Географическое значение формы и размеров планеты. Измерения дуг меридианов.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 08.11.2014События в истории развития Черноморского бассейна в середине первого тысячелетия до н.э. Колебания уровня Черного моря в послеледниковое время. Сейсмоакустическое профилирование Таганрогского залива. Изменение уровня Средиземноморского бассейна.
курсовая работа [753,1 K], добавлен 07.04.2014Климатические границы Нижнего Поволжья. Выделение Нижнего Поволжья в регион по циркуляционным признакам. Основные типы синоптических процессов. Число дней с малоградиентными полями как областями, в которых барический градиент имеет низкие значения.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 22.09.2014Приемы анализа картографического изображения. Краткая история картографического метода исследования. Основные функции географических карт. Совместное использование и переработка карт. Методические указания по работе с школьными географическими атласами.
курсовая работа [769,2 K], добавлен 12.04.2015Угол наклона земной оси и положение Солнца в зените. Помесячные суммы прямой радиации на горизонтальную поверхность. Причины возникновения суточных колебаний температуры в пустынях. Уровень конденсации и сублимации воздуха. Понятие атмосферного давления.
контрольная работа [23,5 K], добавлен 03.03.2011Наблюдение и регистрация суточного хода метеовеличин по данным метеорологической станции. Суточный ход температуры поверхности почвы и воздуха, упругости водяного пара, относительной влажности, атмосферного давления, направления и скорости ветра.
реферат [55,1 K], добавлен 01.10.2009Знакомство с основными особенностями географического распределения давления. Общая характеристика типов атмосферной циркуляции во внетропических широтах. Причини возникновения воздушных течений. Рассмотрение составляющих общей циркуляции атмосферы.
курсовая работа [3,6 M], добавлен 04.02.2014Физико-географические черты Чёрного моря. Рельеф дна и геологическое строение. Климатические и гидрологические характеристики. Течения на поверхности, обитатели моря. Причины возникновения ураганов на Чёрном море, связь их частоты с солнечной активностью.
курсовая работа [89,8 K], добавлен 09.03.2012Основные методы географических и регионально-экономических исследований. Особенности размещения производительных сил. Пространственная организация общества. Направления развития региональных комплексов. Построение экономико-математических моделей.
презентация [1,8 M], добавлен 20.10.2013Характеристика Азовского моря - внутреннего водоема, омывающего восточные берега Крыма, побережье Запорожской, Донецкой, Ростовской областей. Роль Азовского моря в транспортно-экономических связях и в развитии судоходства. Геологическое прошлое моря.
реферат [22,8 K], добавлен 02.06.2010Анализ метеорологических величин (температуры воздуха, влажности и атмосферного давления) в нижнем слое атмосферы в г. Хабаровск за июль. Особенности определения влияния метеорологических условий в летний период на распространение ультразвуковых волн.
курсовая работа [114,8 K], добавлен 17.05.2010Самое крупное озеро планеты - Каспийское море. Древние материалы о Каспийском море. Экологические проблемы Каспийского моря и их причины. Проблема изменения уровня моря. Проблема статуса. Сейсмическая ситуация.
доклад [50,5 K], добавлен 01.06.2007Понятие и основные типы розы ветров, принципы и закономерности ее возникновения, необходимые условия. Пассаты и муссоны, их отличительные характеристики и признаки. Взаимосвязь образования данных типов роз ветров с возникновением различных циклонов.
реферат [14,9 K], добавлен 04.06.2010Сущность, предмет, методология, научные методы и задачи дисциплины "Регионалистика". Компонентно-функциональная структура региона. Характеристика региональных подсистем. Закономерности, основные принципы и факторы размещения производительных сил.
курсовая работа [114,1 K], добавлен 07.06.2010Факторы, способствующие промыслу камнерезного искусства. Камнерезное искусство Поволжья. Основные центры переработки камней в Поволжье. Использование материала в школе на уроках. Методы изучения проблемы. Общественная значимость народного промысла.
дипломная работа [86,1 K], добавлен 30.10.2008
