Климат океана

   Сорокаградусный масштаб осреднения априорно неприемлем при изучении циркуляции вод. Однако в методическом отношении для понимания того, что может дать использование различных градаций обобщения первичных данных, этот эксперимент Р. П. Булатова вполне оправдан. Тем самым удалось показать, что даже при столь, казалось бы, нелепом масштабе осреднения не возникают несуразные представления и все еще проявляются самые важные черты глобальной циркуляции вод; особенно четко прослеживается перенос вод между полушариями.

   Основные черты геострофической циркуляции вод в процессе взаимодействия океана с атмосферой сохраняются в продолжение всего года; с переходом от лета к зиме лишь несколько повышается интенсивность циркуляции, о чем свидетельствует увеличение горизонтальных градиентов динамического рельефа.
Исследования Р. П. Булатова показали, что при осреднении исходных данных по времени и пространству «отфильтровываются» процессы низших категорий и выявляются основные особенности явлений более крупного масштаба.

   Микропроцессам свойственны высокая интенсивность, небольшие временные и пространственные масштабы; для процессов более высоких категорий характерно уменьшение интенсивности и увеличение их масштабов. Пространственное или временное осреднение данных позволяет выявить взаимосвязь между процессами различных масштабов. Объединяя ряды наблюдений, выполненных в течение определенного отрезка времени, мы получаем представление о характере изучаемого явления в пределах интересующего нас периода. С предельной простотой это можно проследить при сопоставлении элементарных синоптических процессов с многолетними их преобразованиями. С переходом к процессам более высоких категорий закономерно уменьшаются получаемые средние величины (соответственно понижению их интенсивности). При обобщении материалов по все более крупным пространственным масштабам происходит «отфильтровывание» микропроцессов и возникают представления об особенностях, характерных для макропроцессов. Тем самым оказывается возможной замена временного масштаба пространственным.

   Специальные исследования, проведенные Арктическим и антарктическим научно-исследовательским институтом в океанографических экспедициях, подтвердили, что пространственное осреднение гидрофизических полей является приемлемой заменой временных масштабов. Так, обобщение данных по температуре воды и теплосодержанию по трапециям размером около 2,5° (150x150 миль) соответствует изменяющимся функциям времени без проявления флуктуации в продолжение 2-3 месяцев. Эти выводы являются репрезентативными и для пятиградусных трапеций (с линейными размерами 300х300 миль). Таким образом, путем осреднения данных, относящихся к синоптическим и другим процессам малых временных масштабов, получены представления о пространственно-временных явлениях высших (крупномасштабных) категорий.

   Необходимо затронуть и вопрос о выборе картографической проекции для правильного представления об изучаемом явлении. Несмотря на всю банальность положений, которые поэтому поводу могут быть высказаны, по каким-то непонятным причинам они полностью игнорируются. Наиболее ярким примером в этом отношении являются атласы, посвященные океанам и отдельным их частям. Как в нашей стране, так и в иностранных изданиях картографической основой для них обыкновенно выбирается проекция Меркатора. Оправдание тому находят в том, что она привычна для моряков. Довод малопонятный, поскольку карты таких атласов не могут использоваться в навигационных целях. Какой же тогда смысл приучать моряков к неправильным представлениям об условиях, свойственных среде, о которой они должны иметь самые точные и достоверные сведения?

   При всех навигационных достоинствах проекции Меркатора общеизвестны даваемые ею огромные искажения площадей: тогда как размер одноградусной трапеции у экватора несколько превышает 12 тыс. км2, в умеренных широтах (60°) он меньше в 2 раза, а в полярных (80°) - в 6 раз. Сколь же грандиозны будут искажения при сопоставлении даже относительно небольших акваторий! Уже в рамках десятиградусной трапеции площадь ее в умеренной зоне в 20 раз меньше, чем в приэкваториальных областях. Отсюда ясно, как велики искажения природных условий в тех случаях, когда в проекции Меркатора представляется весь океан, северные или южные его части, расположенные по обе стороны от экватора. А ведь нередко эта проекция применяется и для Мирового океана, давая совершенно неправильные суждения о соотношении площадей и, следовательно, о происходящих явлениях.

   Наглядным примером того, как искажает такая проекция рассматриваемое явление, могут служить карты циркуляции вод океанов. Так, в частности, за счет вытянутости проектируемой акватория в меридиональном направлении линии динамического рельефа Циркумполярного антарктического течения получают весьма значительные волнообразные искривления. Может быть сделано заключение, что этому потоку свойственно сильное меандрирование, которое, следовательно, должно играть вихреобразующую роль. В равноплощадной же проекции Циркумполярное течение проявляется с хорошо выраженной зональностью с преобладанием протяженности линий тока в широтном направлении. Поскольку закономерности изучаемых полей выявляются в картографическом их представлении, выбор проекции сказывается на делающихся выводах. Все это весьма тривиально и потому, казалось бы, не достойно внимания, если бы не было столь широко распространено (несмотря на всю очевидность необходимости правильного выбора картографических проекций для каждого конкретного случая). В свете всего сказанного следует указать, что в книге используется равно-площадная проекция Главного управления геодезии и картографии, построенная для Мирового океана; она дает правильные представления о площадях в пределах тех возможностей, которые допустимы при отображении шарообразной формы Земли на плоскости.

   Важнейшие особенности формирования, изменчивости и взаимосвязи климатических полей океана. Исследования, выполненные в свое время в отделе физической океанографии Института океанологии АН СССР, позволили выявить крайне интересные и исключительно важные в научном и прикладном отношениях закономерности формирования и изменчивости гидрофизических полей. Они имеют прямое отношение и к взаимосвязи процессов различных масштабов. Изучению подвергались северные части Атлантического и Тихого океанов, в пределах которых собрано около 90% всех данных, накопленных по Мировому океану; это позволило провести наиболее полное и всестороннее климатолого-статистическое исследование. Главное внимание было уделено тем параметрам, которые особенно важны при рассмотрении формы кривой вероятности распределения и отражают ее основные точки и размеры. К ним относятся средние, модальные (преобладающие, получаемые по середине интервала наибольшей повторяемости), минимальные и максимальные величины, выбранные из всего ряда наблюдений. Сюда же относятся такие параметры распределения, как стандартное отклонение и коэффициент вариации, позволяющие оценить изменчивость в абсолютном и относительном выражении. В некоторых случаях использовались и другие статистические параметры. В океанографии в виде полей они почти не рассматривались. Большое внимание уделено сезонной и экстремальной изменчивости, а также статистической генерализации гидрофизических полей. В столь широком аспекте гидрофизические поля не изучались ни в нашей стране, ни за рубежом.