Янв 10 2001

ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗМЕНЧИВОСТИ ОСНОВНЫХ ФАКТОРОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ

Опубликовано в 17:40 в категории Экология города

ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗМЕНЧИВОСТИ ОСНОВНЫХ ФАКТОРОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ

СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ЧЕРНОГО МОРЯ

О.Р. Андрианова, М.И. Скипа

Отделение гидроакустики Морского гидрофизического института

НАН Украины, г. Одесса

Сегодня, когда природные ресурсы Украины, как и многих других регионов земного шара, исчерпаны или загрязнены, поставлен вопрос об экологически сбалансированном устойчивом развитии экономики государства. В данной работе делается попытка изложить основные принципы информационной системы, позволяющей моделировать развитие гидрофизических процессов в прибрежной зоне Черного моря. Разрабатываемая система позволит достигнуть полного и всеохватывающего контроля развития процессов в этом регионе. В качестве исходной информации предлагается использовать накопленные банки данных по гидрохимическим, гидрофизическим и динамическим характеристикам. На основании этого будет разработана имитационная модель развития гидродинамических процессов в различных слоях прибрежной зоны северо-западной части Черного моря, которая учитывает как постоянные факторы воздействия - орографические особенности побережья, рельеф дна, так и переменные факторы – термохалинную структуру вод, поле кислорода, речной сток, бароклинность, ветровой режим, антропогенное воздействие и др.

Один из аспектов разработки этой системы – получение информации о временной изменчивости исходных характеристик. В частности, остановимся на анализе термохалинной структуры и поля кислорода северо-западной части Черного моря. Данных непосредственных наблюдений, накопленных по Черному морю достаточно для оценки сезонной и межгодовой изменчивости термохалинных характеристик в этом регионе, установления особенностей их вертикального распределения, определения периодов основных энергонесущих колебаний указанных параметров.

Поскольку процессы происходящие в экосистеме Черного моря в течение весны-лета-осени во многом определяются особенностями взаимодействия атмосферы и моря в зимний период, а затем избирательным накоплением энергии в центральных районах моря /1/, был выделен и проанализирован временной ход глубины залегания минимальной температуры воды. Перераспределение энергии в последующие периоды года формирует потоки тепла и биогенных элементов из глубоководных районов моря в другие части, в частности, в северо-западную шельфовую зону моря /2/.

В качестве исходной информации использовались исторические массивы и базы данных океанографических станций выполненных в западной части Черного моря различными ведомствами и экспедициями в течение 1970-1994 гг. Для оценки временной и пространственной изменчивости температуры и солености воды в западной части Черного моря были выбраны станции на двух разрезах - широтном (по 43°40\’ с.ш.) и меридиональном (по 31°00\’ в.д.). Станции подбирались с учетом рельефа дна и присутствия, характерных для данной части моря гидродинамических процессов, поэтому как широтный, так и меридиональный разрезы проходят через шельф, материковый склон и глубоководную часть моря.

По предварительной оценке долгопериодной изменчивости термохалинных характеристик и поля кислорода по отдельным станциям в деятельном слое вод западной части Черного моря за 1970-1994гг. выделены 2-3 и 4-5(6)-летние колебания. Можно отметить, что выделенные тренды являются нисходящими или восходящими ветвями весьма долгопериодных колебаний и определяют основные прогностические тенденции.

Исследуя пространственное распределение глубины залегания минимальной температуры воды можно косвенно судить о характере и интенсивности гидродинамических процессов, протекающих в западной части Черного моря /3/. Положение этого параметра отражает вертикальное распределение термохалинных характеристик: глубина залегания минимальной температуры воды в районе материкового склона увеличивается, а к центру циклонического круговорота медленно уменьшается. Зимняя конвекция в этом круговороте, а затем нисходящие по куполу пикноклина плотностные течения являются главными источниками пополнения и обновления вод холодного промежуточного слоя (ХПС) /1/.

Для анализа сезонной изменчивости минимальной температуры воды, глубины ее залегания, а также соответствующей ей солености были построены графики их годового хода для шести станций. Рассмотрение сезонных закономерностей изменения термохалинных характеристик и положения центра ХПС начнем с зимнего периода, когда происходит максимальное выхолаживание поверхностных вод и обновление вод холодного промежуточного слоя. В период максимального выхолаживания в районе северо-западного шельфа наступает повсеместная конвекция и происходит образование холодных вод, которые отличаются низкой температурой и несколько пониженной соленостью. Выхолаживание настолько интенсивное, что слой с минимальной температурой воды находится на поверхности. В центральной части моря на станции 43°40\’ с.ш. 32°00\’ в.д. слой с минимальной температурой воды тоже находится на поверхности, но соленость и температура этих вод несколько выше шельфовых. В весенний период на всех исследуемых станциях наблюдается заглубление слоя с минимальной температурой и выравнивание термохалинных характеристик. Отметим, что в северо-западной части Черного моря соленость поднимающихся по шельфу холодных придонных вод (в теплый период года) соответствует солености вод ХПС открытого моря. Это свидетельствует о выносе на шельф вод ХПС. Однако, в весенний сезон, подъем вод ХПС по шельфу и выход их к берегам в районах, находящихся под влиянием речного стока затруднен присутствием холодных распресненных вод. Таким образом, вдоль свала глубин по краю обширного северо-западного шельфа наблюдается взаимодействие холодных распресненных вод зимнего происхождения и вод открытого моря. Летом слой температурного скачка опускается глубже, а мощность слоя зимних холодных вод становится все меньше. К осени на шельфе холодные распресненные воды исчезают полностью, а сохраняются только холодные воды с соленостью более 18‰, образовавшиеся в центральных частях моря.

Оценка периодичностей и выявление циклов во временном ходе рассматриваемых характеристик проводилась по автокорреляционным функциям и спектральной плотности для данных по шести станциям, расположенным на широтном и меридиональном разрезах. Расчеты выполнялись таким образом, что годовая волна гасилась при обработке фактических данных годовым осреднением. Несмотря на то, что автокорреляционная функция является результатом сложения нескольких гармоник с разными периодами, ее анализ не позволяет достаточно надежно выявить долгопериодные колебания, за исключением отдельных случаев, когда четко вырисовывается преобладающая волна. На всех графиках спектральной плотности ярко выражены квазидвух - и трехлетние колебания, а также волны, периоды которых приблизительно равны пяти и семи годам, что согласуется с полученными нами результатами анализа межгодовой изменчивости термохалинных характеристик, а также с известными литературными данными по другим параметрам /3-6/. Долгопериодные волновые возмущения нашли отражение лишь в отдельных случаях. Так, в частности, в ходе автокорреляционной функции на некоторых станциях отчетливо видны колебания с периодом 11-12 лет. Кроме того, прослеживаются 17-20 - летние циклы.

Таким образом, нами установлены и оценены основные тенденции (тренды) в изменениях температуры, солености воды и содержания кислорода по данным в северо-западной части Черного моря. Эти данные являются основой при выборе оптимальных точек наблюдения за состоянием морской среды (топологических точек), в которых целесообразно поместить акустическую передающую аппаратуру для дистанционного контроля, внедряемого в информационную систему, создаваемую для решения экономических вопросов морепользования.

 

Литература

1. Овчинников И.М., Попов Ю.И. К вопросу о формировании холодного промежуточного слоя в Черном море. ДАН АН СССР. 1984, т.279, вып.4, с.986-989.

2. Овчинников И.М., Виноградов М.Е. Зимние исследования экосистемы Черного моря. Океанология. 1991, т.30, вып.6, с.1081-108 .

3. Андрианова О.Р., Овчинников И.М. Особенности трансформации распресненных вод в западной части Черного моря. Метеорология и гидрология. 1991, N 7, с.74-79.

4. Белевич Р.Р., Орлова И.Г. Особенности межгодовой изменчивости гидролого-гидрохимических характеристик вод на северо-западном шельфе Черного моря в последние десятилетия 60-90-е годы. Морской гидрофиз. журн. 1996, N2, с.62-73.

5. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т.IV. Черное море. Вып.1. Гидрометеорологические условия. С.-Пб. Гидрометеоиздат. 1991, 430с.

6. Овчинников И.М., Осадчий А.С. Вековая изменчивость климатических условий, определяющих особенности гидрологического режима Черного моря. - Изменчивость экосистемы Черного моря: естественные и антропогенные факторы. М. Наука. 1991, С.85-89.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.