авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 |

Исследование термохалинной структурыи биопродуктивности вод канарского апвеллингас использованием геоинформационных технологий

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Глеза Иван Леонидович

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМОХАЛИННОЙ СТРУКТУРЫ
И БИОПРОДУКТИВНОСТИ ВОД КАНАРСКОГО АПВЕЛЛИНГА
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Специальность 25.00.28 – океанология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени
кандидата географических наук

Калининград – 2007

Работа выполнена в Российском государственном университете имени Иммануила

Канта (РГУ им. И. Канта) и Атлантическом научно-исследовательском

институте рыбного

хозяйства и океанографии (АтлантНИРО)

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор

Гриценко Владимир Алексеевич

Научный консультант: доктор географических наук, профессор

Чернышков Павел Петрович

Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор

Малинин Валерий Николаевич

кандидат физико-математических наук, старший

научный сотрудник

Голенко Николай Николаевич

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский институт

рыбного хозяйства и океанографии (ВНИРО)

Защита состоится « 04 » мая 2007 г. в 15 ч. на заседании диссертационного совета Д 212.084.02 при Российском государственном университете имени Иммануила Канта по адресу: 236040, Калининград, ул. Университетская, 2, ауд. 206; e-mail: ecogeography@rambler.ru

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Российского государст­венного университета имени Иммануила Канта

Автореферат разослан « » 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат географических наук, доцент Г.М. Баринова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Акватория Атлантического океана, прилегающая к северо-западному побережью Африки, характеризуется исключительно высокой биологической продуктивностью вод, вследствие чего формируется высокая численность массовых пелагических рыб (ставриды, сардинеллы, скумбрия, сардина). Это связано с явлением апвеллинга - подъема в фотический слой океана промежуточных вод, богатых биогенными элементами. В океанологической литературе эта акватория именуется Канарским апвеллингом, а по используемому Всемирной организацией по сельскому хозяйству и продовольствию (ФАО) региональ­ному делению акватории Мирового океана - Центрально-Восточной Атлантикой (ЦВА) рисунок 1.

Рисунок 1 - Циркуляция вод на поверхности океана у северо-западного побережья Африки в летний (а) и зимний (б) периоды. Большими прозрачными стрелками указано направление преобладающих ветров; пунктирные стрелки указывают ветра слабых и изменчивых направлений; крест с четырьмя точками указывает на районы отсутствия сильных ветров устойчивого направления (по Mittellstaedt, 1983).

Исторически ЦВА - район крупномасштабного международного, в том числе и отечественного промысла массовых пелагических рыб. По оценкам ФАО (2003), в районе имеется значительный недоиспользуемый ресурс этих объектов, однако для расширения российского промысла в этом районе, что вытекает из планов развития отечественного океанического рыболовства, требуются углубленые знания закономерностей сезонных и межгодовых изменений биологической и промысловой продуктивности вод.

Промыслово-океанологические исследования последних десятилетий показали наличие связей между гидрометеорологическими и океанологическим характеристиками Канарского апвеллинга и различными параметрами, характеризующими биологическую и промысловую продуктивность вод ЦВА (Промыслово-океанологические исследования АтлантНИРО…, 2002). В последние годы многие авторы изучали особенности Канарского апвеллинга. Среди наиболее важных можно выделить работы Костяного (2000) давшего подробное описание структуры Канарского апвеллинга, Сироты (2003) рассмотревшего взаимосвязи апвеллинга и атмосферой, и Чернышкова (2006) давшего подробное описание региональных особенностей района.

Появление в последние годы новых видов и источников данных об океане, таких, например, как результаты вертикального зондирования толщи воды, материалы спутниковых измерений характеристик поверхности океана привело к стремительному росту объемов получаемой и накапливаемой океанологической информации. Традиционные методы океанологических исследований уже не позволяют в полной мере получать желаемые результаты, что обуславливает необходимость использования более эффективных способов хранения, картирования и углубленного анализа пространственно распределенных данных. Весьма перспективным в этом плане представляется применение быстро развивающихся в последние годы геоинформационных технологий. Опыт использования этого подхода в промыслово-океанологических исследованиях (Valavanis, 2003) показал, что на его основе возможно получение новых результатов и обобщений. Исходя из этих предпосылок, необходимость внедрения геоинформационных технологий для более глубокого изучения закономерностей сезонной и межгодовой изменчивости термохалинной структуры и динамики вод Канарского апвеллинга, а также их влияния на продуктивность вод этого района является весьма актуальной.


Цель работы: исследование термохалинной структуры вод и факторов, влияющих на активность Канарского апвеллинга и особенностей биопродуктивности вод с использованием геоинформационных технологий.

Исходя из цели, решались следующие задачи:

  • Систематизирование научных данных, характеризующих функционирование пелагической экосистемы Канарского апвеллинга и создание в программной среде ArcGIS 3.2 геоинформационной системы (ГИС) этого района.
  • Изучение влияния рельефа дна в районе шельфа северо-западной Африки на пространственную структуру апвеллинга, особенности сезонного хода и межгодовую динамику основных водных масс.
  • Выделение и анализ основных факторов, оказывающих влияние на формирование центров апвеллинга и гидрологическую структуру вод.
  • Анализ воздействия гидрологической и гидрохимической структуры вод на формирование биопродуктивности вод исследуемого района.

Материалы и методы. В основу работы положены научные материалы, полученные в 16 морских научно-исследовательских экспедициях, выполненных АтлантНИРО в исключительные экономические зоны Королевства Марокко и Исламской республики Мавритании в 1994-2006 гг., данные дистанционного зондирования поверхности Земли (измерения высоты уровенной поверхности и температура поверхности океана), а также расчетные параметры динамики атмосферы.

Предварительная обработка материалов выполнялась традиционными методами промыслово-океанологических исследований. Для решения задач, поставленных в диссертационной работе, широко использовались методы, пространственного и геостатистического анализа, составляющие основу геоинформационных технологий.

Научная новизна. Впервые для решения задач по анализу особенностей формирования апвеллинговых зон, их влиянию на термохалинную структуру вод и формирование биологической продуктивности, целенаправленно использованы геоинформационные технологии. Разработана модель повторяемости явления апвеллинга, результаты расчетов по которой показали высокую степень корреляции с натурными данными. Впервые подробно изучены особенности влияния форм рельефа дна в районе материкового склона на распределение постоянных центров апвеллинга в частности наибольшее воздействие оказывает экспозиция отдельных участков материкового склона имеющая противоположенное направление по отношению к экмановскому переносу. Констатировано, что глубина залегания наиболее деятельного апвеллингового потока совпадает с глубинами центральных водных масс, это определяет гидрологические и гидрохимические характеристики центров апвеллинга. На основе совместного анализа результатов тралово-акустических съемок и термахалинной структуры, определена зависимость между положением верхней и нижней границей апвеллингового потока, положением фронтальной зоны между центральными водными массами северного и южного происхождения, объемами апвеллинговых вод и распределением массовых пелагических рыб.

Положения, выносимые на защиту:

  • Особенности форм рельефа дна, материкового склона и ширины шельфа оказывают влияние как на гидрологическую и гидрохимическую структуру апвеллинговых вод, так и на пространственное распределение их центров в зависимости от интенсивности экмановского переноса. В районе шельфа Марокко и Мавритании выделено 7 подрайонов, отличающихся по преобладающему направлению и крутизне материкового склона, а также по наличию разломов и их протяженности.
  • Глубина залегания наиболее активного апвеллингового потока совпадает с глубинным диапазоном центральных водных масс, что в свою очередь порождает зависимость гидрологических и гидрохимических параметров апвеллинговых вод в зоне действия каждой из водных масс, отчетливо разделяющихся по границе фронтальной зоны между центральными водными массами.
  • На распределение массовых пелагических рыб в районе ЦВА в большинстве случаев оказывает влияние как положение фронтальной зоны, так и соотношение каждой из центральных водных масс. Наиболее плотные скопления тяготеют к периферии верхней и нижней границе апвеллингового потока в зависимости от особенностей поведения того или иного промыслового объекта.
  • Положение центральной области фронтальной зоны между южной и северной центральными водными массами на глубинах 100 – 200 м не имеет значительных сезонных колебаний, изменяется только положение верхней и нижней части выше 100 м и глубже 200 м; в летний период они расположены на расстоянии менее 200 км друг от друга, в зимний период это расстояние увеличивается до 400 – 500 км, а также происходит значительное увеличение концентрации южной центральной водной массы в районе материкового шельфа Мавритании.

Практическая значимость работы. Результаты работы активно используются при разработке промысловых прогнозов и рекомендаций по расстановке добывающего флота. Выделение закономерностей влияния термохалинной структуры вод на распределение промысловых объектов позволяет более эффективно планировать тралово-акустические съемки по определению массовых пелагичеких рыб, экспедиции по изучению биомассы и распределению промысловых видов рыб в район ЦВА. Полученный материал используются при создании моделей пелагические экосистемы Канарского апвеллинга.

Результаты моделирования условий формирования постоянных центров апвеллинга могут быть использованы для прогнозирования биогидрохимических условий в исследуемом районе.

Личный вклад автора состоит в – разработке геоинформационной системы по району Центрально-Восточной Атлантики, создании модели расчета повторяемости явления апвеллинга. Дополнительные программы анализа в среде ГИС также разработаны автором. Им лично выполнены все расчеты и картографирование результатов.

Апробация работы. Отдельные части и работа в целом докладывались и обсуждались на коллоквиумах лаборатории промысловой океанологии и Методическом совете по океанологическим исследованиям АтлантНИРО, на семинарах кафедры географии океана, факультета географии и геоэкологии Российского государственного университета им. И. Канта, на Всероссийской конференции молодых ученых, посвященной 140-летию со дня рождения Н. М. Книповича (Мурманск, 2002); XII Конференции по промысловой океанологии, (Калининград, 2002); IV Всероссийской конференции «Физические проблемы экологии» (Москва, 2004); Научно-практической конференция по повышению эффективности рыбохозяйственных исследований (Москва, 2004).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 4 статьи, одна из которых в рецензируемом журнале по перечню ВАК.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и библиографического списка использованной литературы. Текст изложен на 135 страницах, содержит 7 таблиц, 56 рисунка. Список литературы содержит 103 наименования, из которых 62 - на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, формулируются цель и задачи исследования.

В первой главе на основе обзора литературных данных представлены географическая и промыслово-океанологическая характеристики района Канарского апвеллинга. Дано описание четырех климатических зон, в пределах которых располагается исследуемый район, показаны особенности атмосферной циркуляции в ЦВА, рассматриваются характеристики водных масс и структуры вод исследуемого района, приводится описание горизонтальной циркуляции и прибрежного апвеллинга. Кроме того, дана краткая характеристика продуктивности вод и популяций основных пелагических видов рыб района ЦВА.

Центрально-Восточная Атлантика (ЦВА) 34-й район по классификации ФАО (FAO), который располагается от Гибралтарского пролива до устья р. Конго между параллелями 36° с.ш. и 6° ю.ш. В районе расположены 24 прибрежных государства с их 200-мильными экономическими зонами. В открытой части океана расположены архипелаги вулканического происхождения: Азорские, Мадейра, Канарские, Зеленого Мыса. Небольшие многочисленные прибрежные острова встречаются южнее м. Зеленого в местах впадения рек с развитой дельтой. Исследуемый в настоящей работе район ЦВА расположен в границах 0-45°с.ш. и 5 -45°з.д.

Во второй главе рассматриваются материалы и методы, используемые в работе.

Основой исследования послужили данные 16 экспедиций выполненных Атлантическим научно-исследовательским институтом рыбного хозяйства и океанографии (АталнтНИРО) в район шельфа Марокко и Мавритании, с 1994 по 2005 г. в различные сезоны года, около 1800 комплексных океанологических станций, результаты тралово-акустических съемок. Также использованы данные из “World Ocean Database 1998” (Levitus et al., 1998), было выбрано около 20000 станций по исследуемому району за период с 1956 по 1988 г. Данные по климатическим значениям температуры и солености на стандартных горизонтах в районе ЦВА взяты из Атласа Мирового океана (“World Ocean Atlas 1998”). Атлас подготовлен в Ocean Climate Laboratory / National Oceanographic Data Center / National Oceanic and Atmospheric Administration / U.S. Department of Commerce (OCL/NODC/NOAA) (Antonov et al., 1998; Boyer et al., 1998). Аномалии уровня океана по результатам альтиметрического зондирования спутника TOPEX/POSEIDON получены с использованием материалов и программного обеспечение Интегрированной базы данных спутниковой альтиметрии Геофизического центра РАН (Лебедев, Медведев, 2000). Данные температуры поверхности океана взяты из (NOAA/NASA AVHRR Oceans Pathfinder Sea Surface Temperature Data Set) (Vazquez et al., 1996). В качестве топографической основы использованы данные GEBCO DIGITAL ATLAS (2003), пересчитанные в триангуляционную модель рельефа (IOC, IHO, and BODC, 2003). В качестве программной основы для создания ГИС, использованы программные продукты компании ESRI (Environment System Research Institute)

Для анализа использовались стандартные методы промыслово-океанологических исследований, а также некоторые пространственные методы ГИС-анализа и статистические методы кластерного анализа (Ефимов и др., 1995; Яковлев, Альтман, 1980; Сирота, Андрианов, 2002; Kidson et al., 2002; Mimmack et al., 2001; Fraga et al., 1985; Philip, Watson, 1982; Погосян, Павловская, 1977).

Важный элемент работы это адаптация общепринятых наземных (terrestrial) ГИС к высоко-динамической среде Мирового океана. Для создания ГИС по району ЦВА разработаны дополнительные приложения, позволяющие учитывать трехмерность среды, экологические взаимосвязи между объектами промысла и окружающей средой. Одним из главных элиментов разработанной системы является база разнодисциплинарных геоданных, структура которой пополнена элементами для обработки данных дистанционного зондирования земли и ретроспективных материалов.

При разработке модели распределения основных промысловых объектов использовались структура и принцип моделирования предложенные (Huetttnann, Diamond, 2001) адаптированные к использованию с материалами тралово-акустических съемок. В результате получены расчетные карты распределения пелагических видов рыб для каждого месяца. В качестве критерия оценки использовались материалы тралений за период с 1970 по 2006 г., сопоставленные с расчетными районами они дали максимальный коэффициент совпадения 66% для круглой сардинеллы и минимальный 38% для европейской ставриды.

В третьей главе представлены результаты исследования межгодовой изменчивости экосистемы Канарского апвеллинга и факторов, влияющих на продуктивность вод, а также флуктуации биомассы пелагических рыб на основе результатов комплексных съемок АтлантНИРО в 1994-2005 гг.

Характер взаимодействия центральных водных масс североатлантического (САЦВ) и южноатлантического (ЮАЦВ) происхождений в районе шельфа Марокко и Мавритании, пространственное положение границы между ними и свойства образующейся в зоне смешения воды определяют продуктивность в районе южного шельфа Марокко и в прибрежной зоне Мавритании (Llinas et al., 1985).

Положения фронта между САЦВ и ЮАЦВ были получены при помощи расчета процентного содержания каждой из двух промежуточных водных масс по методу (Fragа et. al., 1985) для каждого измерения в пределах от 50 до 300 м. Выделение фронта проведено по точкам с 50% содержанием каждой из водных масс. Данный метод позволил с высокой степенью точности выделить сезонные различия в формировании фронтальной зоны.

Полученные результаты позволили констатировать, что верхняя граница фронта отклоняется на север в летне-осенний период, так как происходит значительное ослабление преобладающих в этом подрайоне ветров, практически исчезает прибрежная ветвь Канарского течения и значительно усиливается ответвление от экваториального течения, движущееся вдоль берега на участке от м. Зеленый до м. Кап-Блан. По сравнению с результатами (Barton, 1982), где выделение фронта между центральными водными массами проводилось по изохалине 36.0‰ и изотерме 26.5°, определена форма фронтальной зоны и глубина ее залегания.



Pages:   || 2 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.