Объединенная база данных (ОБД) гидрологических характеристик по Баренцеву морю
1. Создание ОБД
Исходными архивами для объединенной базы данных
(ОБД) гидрологических характеристик по Баренцеву морю являлись
следующие данные наблюдений за температурой и солёностью:
- данные 40843-ти океанографических станций (за период 1900–2000
гг.), выбранные из базы гидрологических данных Северного Ледовитого
океана (СЛО) отдела океанологии ГНЦ РФ ААНИИ, по всему вышеуказанному
региону;
- данные 297292-ми океанографических станций (за период 1983–1996 гг.), полученные из ЦОД ВНИИГМИ-МЦД, по Баренцеву морю;
- данные 71930-ти океанографических станций (за период 1898–1993 гг.) из электронного Атласа ММБИ / 1 / по Баренцеву морю;
- данные 90916-ти океанографических станций (за период 1898–1998
гг.) из электронного Атласа BarKode / 2 /по Баренцеву и Карскому морям.
Всего в объединенном исходном архиве содержались данные 500981-мя океанографическими станциями за период 1983-2000 гг.
Затем был произведён контроль данных на дубли по
новой программе (по равенству дат, времени, координат и кодов судов
предпочтение оттдавалось станциям с наибольшим количеством наблюдений
по температуре и солености, либо, при равенстве количества наблюдений,
станциям с более полной информацией о судах). После этой процедуры в
архиве, загруженном в ОБД, оказалось всего 181750-ть океанографических
станций за период (1893-2000 гг.), которые распределились следующим
образом по источникам поступления в исходный архив:
- данные 10071-ти океанографических станций (за период 1900–2000
гг.), выбранные из базы гидрологических данных Северного Ледовитого
океана (СЛО) отдела океанологии ГНЦ РФ ААНИИ, по всему вышеуказанному
региону;
- данные 96000-ти океанографических станций (за период 1893–1996 гг.), полученные из ЦОД ВНИИГМИ-МЦД, по Баренцеву морю;
- данные 40027-ти океанографических станций (за период 1898–1993 гг.) из электронного Атласа ММБИ по Баренцеву морю;
- данные 35652-ти океанографических станций (за период 1898–1998 гг.)
из электронного Атласа BarKode по Баренцеву и Карскому морям.
На рис. 1 приведено распределение количества станций по годам.
Рис. 1. Распределение количества станций по годам
Региональная объединённая база данных (ОБД) состоит
из двух реляционно связанных между собой таблиц: таблица призначной
информации (HEAD_BS.dbf), содержащей сведения о станции (дата и время
выполнения станции, географические координаты станции, глубина на
станции, флаг качества информации) и таблица данных по температуре и
солености на станциях на различных горизонтах и флагов качества этих
данных (таблица DATA_BS.dbf). Помимо этих, основных, таблиц приводятся
таблица ошибок для таблицы призначной информации (таблицаheaders_errors.dbf) и таблица ошибок данных по температуре и солёности (таблица data_errors.dbf
). Связь с основными таблицами и таблицами ошибок осуществляется по
ключу - уникальный номер станции в базе для связи с таблицей призначной
информации и по ключам - уникальный номер станции в базе и горизонт
наблюдения для связи с таблицей данных.
2. Анализ качества информации и формальный контроль данных
2.1. Контроль значений горизонтов наблюдений на станциях
Станция помечалась соответствующими флагами (флаг r25_0100 и флаг r25_bott)
и не использовалась для дальнейшей работы, если горизонты наблюдений на
станции, выходили за диапазон в справочном массиве глубин Северного
Ледовитого океана (массив Гос.НИНГИ с шагом 5 км). Выбиралась ближайшая
к этой станции точка из массива глубин, но не далее чем на 2.5 км. Если
горизонт наблюдений на станции значительно (на 120% - для слоя 0-100 м
(флагr25_0100 ) и на 40% - для глубин более 100 м (флаг r25_bott) превышает глубину в этой точке, положение станции считается сомнительным.
Также считались сомнительными, помечалась флагом r25_shor
и не использовались для дальнейшей работы станции, лежащие на берегу,
т.е. те станции, для которых не нашлось точки в массиве глубин на
расстоянии менее 2.5 км.
Всего помечено этим флагом 15717 станции.
2.2. Контроль значений температуры и солености по диапазонам
Проводился формальный контроль данных на диапазон температуры и солености на допустимый для данного региона в конкретном слое.
Для температуры (t) помечались флагом r_41 и не использовались в дальнейших расчетах значения, попадающие в следующие диапазоны по следующим слоям:
- слой 0 – 30 м t>25 °
C ;
- слой 0 – 30 м t<-2.0 °
C ; слой 30.1 – 100 м t>20 °
C ; слой 30.1 - 100 м t<-2.0 °
C ;
- слой 100.1 - 400 м t>15 °
C ;
- слой 100.1 - 400 м t<-2.0 °
C ;
- слой 400.1 м - дно t>10 °
C ;
- слой 400.1 м - дно t<-1.8 °
C
Для солености (S) помечались флагом r_51 и не использовались в дальнейших расчетах значения, попадающие в следующие диапазоны по следующим слоям :
- слой 0 – 10 м S<=0 psu;
- слой 0 – 10 м S>36 psu; слой 10.1 – 50 м S<=15 psu;
- слой 10.1 – 50 м S>36 psu; слой 50.1 – 250 м S<20 psu;
слой 50.1 - 250 м S>36 psu; слой 250.1 - 400 м S<25 psu;
- слой 250.1 - 400 м S>36 psu;
- слой 400 м - дно S<30 psu;
- слой 400 м - дно S>36 psu
Флагом r_41 помечено 920 наблюдения над температурой. Флагом r_51 помечено 1010 наблюдений над солёностью.
2.3. Контроль солености по вертикальному распределению плотности на океанографических станциях
Поскольку в Северном Ледовитом океане вклад
солености в изменение плотности значительно превышает вклад
температуры, то после этого контроля помечались флагомr_61 и не использовались для дальнейшей работы значения только солености.
Так как в базе данных, к сожалению, отсутствуют
признак или тип измерительных приборов и средств, то для учета точности
измерений температуры и солености для задания диапазонов инверсии
плотности данные делились на две группы следующим образом. Данные с
наблюдениями с дискретностью по глубине измерений более 1 м были
отнесены к батометрическим (с точностью измерения температуры±
0.02 °
С, солености ±
0.02 psu) остальные - к зондированиям более высокоточными приборами (с точностью измерения температуры ±
0.01 °
С, солености ±
0.01 psu).
Допустимым отрицательным градиентом плотности для
слоя 0-50 м в Арктическом бассейне согласно работе / 3 / является
значение -0.01 у.е./м. Эта величина допустимого отрицательного
градиента плотности принималась и для морей СЛО. Поэтому допустимый
диапазон инверсии плотности не должен превышать значения, определяемого
следующими формулами:
- для слоя 0 - 50 м: s
(t,s,p)2-s
(t,s,p)1< D
s
-0.01·
(h2- h1) ;
- для слоя 50.1 - 5000 м: s
(t,s,p)2-s
(t,s,p)1< D
s
,
где s
(t,s,p)2 плотность на нижнем горизонте (у.е.);
s
(t,s,p)1 плотность на верхнем горизонте (у.е.);
h2 значение нижнего горизонта (м);
h1 значение верхнего горизонта (м);
D
s значение максимальной ошибки определения плотности воды (-0.040 у.е.
для батометрии, -0.019 у.е. для зондирований более высокоточными
приборами), обусловленной инструментальными ошибками измерения
температуры и солености.
Флагом r_61 помечено 13541 наблюдений над солёностью.
3. Описание базы
Таблица HEAD_BS.dbf (форматы полей см.
непосредственно в структуре соответствующего dbf-файла) включает в себя
информацию о паспортах станций и содержит следующие поля:
- UN-уникальный идентификатор станции;
- NATIV_BD – из какой базы данных или электронного архива взяты данные (см. файл SOURCE.doc);
- COUNTRY-код страны (если .NULL. или “99 “ – неизвестная страна);
- CODSHIP- код судна (если .NULL. – код судна неизвестен);
- SHIPNAME – название судна (если .NULL. – название судна неизвестно);
- LAT- широта (целая часть - градусы, после десятичного разделителя – доли градуса в десятичной системе) ;
- LON- долгота (целая часть - градусы, после десятичного разделителя – доли градуса в десятичной системе) ;
- XL и YL –декартовы координаты Xи Y в десятках км (для проекции Ламберта – см. Пересчёт географических координат в декартовые ниже);
- DAT – дата (если .NULL. – дата неизвестна);
- DAT_TIM – дата (если .NULL. – время неизвестно);
- DEPTH – глубина (если .NULL. – глубина неизвестна);
- RHMAX – флаг достоверности значений выполненных на станции горизонтов наблюдений (
0 - значение горизонтов достоверно;
4 – горизонты наблюдений на станции сомнительны или забракованы при
контроле значений горизонтов по глубине (см. подраздел “2.1. Контроль
значений горизонтов наблюдений на станциях” в файле
“Работа_с_данными_по_Баренцеву_морю.doc”, а также см.Примечание к пометке горизонтов и наблюдений за температурой и солёностью в таблицах HEAD_BS.dbf и DATA_BS.dbf ниже).
Таблица DATA_BS.dbf (форматы полей см.
непосредственно в структуре соответствующего dbf-файла) включает в себя
информацию о набдюдениях за температурой и солёностью и содержит
следующие поля:
- UN-уникальный идентификатор станции;
- H- горизонт наблюдений;
- RH- флаг достоверности значения горизонта наблюдений
(0-значение достоверно;
3 – значение сомнительно;
4 – значение забраковано);
- T- температура (если .NULL. – измерение температуры на данном горизонте не производилось);
- RT – флаг достоверности значения температуры на данном горизонте
(0-значение достоверно;
3 – значение сомнительно;
4 – значение забраковано);
- S – солёность (если .NULL. – измерение солёности на данном горизонте не производилось);
- RS - флаг достоверности значения солёности на данном горизонте(
0-значение достоверно;
3 – значение сомнительно;
4 – значение забраковано
).
Таблица ER_HEAD_BS.dbf (форматы полей см.
непосредственно в структуре соответствующего dbf-файла) включает в себя
информацию об ошибках обнаруженных для станций при контроле глубин и
содержит следукющие поля:
- UN-уникальный идентификатор станции;
- R25_0100 – наличие ошибки (логическое поле .T. – если ошибка есть; логическое поле .F. – если ошибки нет) r_25_0100, обнаруженной при контроле значений горизонтов по глубине (см. описание флага r_25_0100 в подразделе “2.1. Контроль значений горизонтов наблюдений на станциях” в файле “Работа_с_данными_по_Баренцеву_морю.doc”) ;
- R25_BOTT - наличие ошибки (логическое поле .T. – если ошибка есть; логическое поле .F. – если ошибки нет) r_25_bott, обнаруженной при контроле значений горизонтов по глубине (см. описание флага r_25_bott в подразделе “2.1. Контроль значений горизонтов наблюдений на станциях” в файле “Работа_с_данными_по_Баренцеву_морю.doc” );
- R25_SHOR - наличие ошибки (логическое поле .T. – если ошибка есть; логическое поле .F. – если ошибки нет) r_25_shor, обнаруженной при контроле значений горизонтов по глубине (см. описание флага r_25_shor в подразделе “2.1. Контроль значений горизонтов наблюдений на станциях” в файле “Работа_с_данными_по_Баренцеву_морю.doc”) .
- Таблица ER_DATA_BS.dbf (форматы полей см. непосредственно в
структуре соответствующего dbf-файла) включает в себя информацию об
ошибках, обнаруженных при контроле значений температуры и солёности по
диапазонам, а также ошибках, обнаруженных при контроле значений
солёности по допустимому градиенту плотности, и содержит следующие поля:
- UN-уникальный идентификатор станции;
- H- горизонт наблюдений;
- R_41 – наличие ошибки значения температуры (логическое поле .T. – если ошибка есть; логическое поле .F. – если ошибки нет) r_41, обнаруженной при контроле значений температуры по диапазонам (см. описание флага r_41 в подразделе “2.2. Контроль значений температуры и солености по диапазонам” в файле “Работа_с_данными_по_Баренцеву_морю.doc”) ;
- R_51 – наличие ошибки значения солёности (логическое поле .T. – если ошибка есть; логическое поле .F. – если ошибки нет) r_51, обнаруженной при контроле значений солёности по диапазонам (см. описание флага r_51 в подразделе “2.2. Контроль значений температуры и солености по диапазонам” в файле “Работа_с_данными_по_Баренцеву_морю.doc”) ;
- R_61 – наличие ошибки значения солёности (логическое поле .T. – если ошибка есть; логическое поле .F. – если ошибки нет) r_61, обнаруженной при контроле значений допустимых градиентов плотности (см. описание флага r_61
в подразделе “2.3. Контроль солености по вертикальному распределению
плотности на океанографических станциях ” в файле
“Работа_с_данными_по_Баренцеву_морю.doc”) .
Примечание к пометке горизонтов и наблюдений за температурой и солёностью в таблицах HEAD_BS.dbf и DATA_BS.dbf:
- Если для станции обнаруживались ошибки r_25_0100 или r_25_bott или r_25_shor, то в таблице HEAD_BS.dbf эти станции помечались значением 4 в поле RHMAX.
- Если для станции обнаруживались ошибки r_25_0100 или r_25_bott
, то в таблице DATA_BS.dbf в полях RH, RT и RS проставлялись значения 4
для горизонтов глубже значения допустимого критерия и значения 3 в
полях RH, RT и RS для горизонтов выше значения допустимого критерия или
равных этому критерию (описание критерия см. в подразделе “2.1.
Контроль значений горизонтов наблюдений на станциях” в файле
“Работа_с_данными_по_Баренцеву_морю.doc”).
- Если для станции обнаруживалась ошибка r_25_shor , то в таблице DATA_BS.dbf в полях RH, RT и RS проставлялись значения 4 для всех горизонтов.
- Если для станции обнаруживались ошибки r_41, то в таблице
DATA_BS.dbf в полe RH проставлялось значение 4 для соответствующего
забракованного значения температуры (см. описание флагаr_41 в подразделе “2.2. Контроль значений температуры и солености по диапазонам” в файле “Работа_с_данными_по_Баренцеву_морю.doc”).
- Если для станции обнаруживались ошибки r_51, то в таблице
DATA_BS.dbf в полe RS проставлялось значение 4 для соответствующего
забракованного значения солёности (см. описание флагаr_51 в подразделе “2.2. Контроль значений температуры и солености по диапазонам” в файле “Работа_с_данными_по_Баренцеву_морю.doc”).
- Если для станции обнаруживались ошибки r_61, то в таблице
DATA_BS.dbf в полe RS проставлялось значение 4 для соответствующего
забракованного значения солёности (см. описание флагаr_61 в подразделе
“2.3. Контроль солености по вертикальному распределению плотности на
океанографических станциях ” в файле
“Работа_с_данными_по_Баренцеву_морю.doc”) .
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
- Matishov G. et al., 1998 (Matishov G., Zuyev A., Golubev V.,
Adrov N., Slobodin V., Levitus S., Smolyar I.), Climatic atlas of the
Barents Sea 1998: temperature, salinity, oxygen. Murmansk Marine
Biological Institute (Russia), National Oceanographic Data Center,
Ocean Climate Laboratory (USA), Washington, 1998, 122 p. + CD-ROM
- Океанографическая база данных (BarKode) CD-ROM, 1999,
предоставлена Администрацией Международного Проекта ACSYS/CLIC, Центр
Полярной Окружающей Среды, Тромсе, Норвегия
- Лукин В. В., Тимохов Л. А. Инверсионные слои под ледяным
покровом. – В кн.: Вертикальная структура и динамика подледного слоя
океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1989, 144 с.