Стан довкілля Черного моря. Водні маси. Циркуляція та перенос водних мас

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Скачать  Скачать «Стан довкілля Чорного моря» бесплатно, а также скачать много других карт можно в нашем архиве карт

Водні маси. Чорне море має специфічну гідрологічну структуру вод, обумовлену обмеженим водообміном з іншими частинами Світового океану і надходженням полярних, за своїми характеристиками, водних мас. Річковий стік, що поставляє основний обсяг прісних вод, зосереджений, головним чином, у північно-західній частині Чорного моря (ПЗЧМ). Води Азовського моря із солоністю 10-14 опс надходять через Керченську протоку в північно-східну частину моря. Води із солоністю 30-35 опс надходять у південно-західну частину моря у вигляді потоку Нижньобосфорської течії.

Обсяг вод Чорного моря складає 5,5х105 км3. Середній багаторічний прибутковий компонент бюджету складає близько 710 км3/рік. З нього на частку річкового стоку припадає близько 50%, опадів — близько 20%, надходження вод з Азовського моря — 7%, з Мармурового моря — 24%. Видатковий компонент при нульовому балансі приходу-витрат, складається з випару (46%), стоку розпріснених поверхневих вод у Мармурове море і далі в Егейське (51%) і стоку в Азовське море (3,3%).

Найбільш яскравими відмінними рисами вертикальної структури є: наявність тонкого (20-100 м) розпрісненого поверхневого шару зі значними внутрішньорічними варіаціями температури в шарі 0-50 м і істотно більш товстого (1500-2000 м) осолоненого шару вод з інверсійним розподілом температури; існування у верхній частині постійного галоклину чи, частково, над ним у теплу половину року холодного проміжного шару з абсолютним по вертикалі мінімумом температури; визначальний внесок солоності в щільнісну стратифікацію нижнього шару вод відкритого моря.

У цілому у відкритій частині Чорного моря, часом за незначно відмінними критеріями, виділяють 6 типів водних мас: мілководну чорноморську (МЧВМ), верхню (ВЧВМ), холодного проміжного шару (ХПШ), проміжну (ПЧВМ), глибинну (ГЧВМ) і придонну (ДЧВМ)

Обсяг вод Чорного моря

Деякі автори включають води ХПШ у поверхневу водну масу а проміжну водну масу не виділяють як самостійну вважаючи область постійного галоклину перехідним шаром. Води ХПШ мають два основні зимові джерела формування — північно-західний шельф і центри циклонічних кругообігів відкритої частини моря. На півночі північно-західного шельфу формуються найхолодніші, але відносно розпріснені, води. Поширюючись на південь, вони частково втрачають запас холоду і осолонюються. Поступово звалюючись в область зони конвергенції на звалі глибин, вони формують верхнє ядро ХПШ. Подальше поширення підповерхневих шельфових вод у відкриті райони моря в зимово-весняний період року не виявляється, а в літньо-осінній період є можливим лише при руйнуванні загальноциклонічної циркуляційної системи. Нижнє і більш щільне ядро вод ХПШ у зоні конвергенції формують води, що стікають з куполів зони центральної дивергенції.

Особливий інтерес являє собою глибинна водна маса, характеристики якої і можливий механізм формування зкоректовано в першій половині 90-х років за даними високоточних вимірів в експериментах HydroBlack òà CoMSBlack. Межа між глибинними і придонними водами легко визначається за вертикальним розподілом термохалинних характеристик: у придонних водах спостерігається повна однорідність цих характеристик. Глибина залягання верхньої межі придонної води складає приблизно 1750 метрів. Потік тепла з дна створює нададіабатичне підвищення температури, що зумовлює розвиток конвекції у визначеному шарі придонних вод.

Водні маси північно-західного шельфу інтерпретувати досить складно. Насамперед, через великий обсяг річкових вод, що надходять з декількох джерел різної потужності. Мілководність шельфу призводить до істотної підпорядкованості поверхневих течій мінливим вітровим потокам і, як наслідок, до складного режиму дрейфового перерозподілу водних мас. Матеріали детальних гідрофізичних зйомок ПЗШ, отримані в період 1990-1994 рр. у морських експедиціях на суднах УкрНЦЕМ, дозволили провести об'ємно-статистичний аналіз водних мас і дослідити внутрішньорічну мінливість термохалинного стану шельфових вод. Усього в межах МЧВМ були виділені три підтипи вод: пригирлова водна маса (ПВМ); шельфова водна маса (ШВМ); шельфова водна маса Каркінитської затоки (ШВМКЗ). У центральних і південно-східних районах ПЗШ присутній відносно невеликий обсяг поверхневої водної маси відкритого моря — злегка трансформований шельфовий варіант ВЧВМ.

Циркуляція та перенос водних мас. Характерною рисою циркуляційного режиму Чорного моря є наявність загальнобасейнової циклонічної системи течій. В роки з посиленими термодинамічними умовами в атмосфері над регіоном моря може відбуватися розподіл загальної динамічної системи на суббасейнові — західний і східний — циклонічні кругообіги.

Динамічна система Чорного моря має виражений річний хід. Найбільш інтенсивна циркуляція має місце в зимово-весняний період коли в морі, в результаті посиленої зимової термодинамічної взаємодії в системі море-атмосфера, відбувається накопичення доступної потенційної і кінетичної енергії.

Динамічна система Чорного моря

Існує два основні механізми зимового накачування енергією морської динамічної системи. Перший — це тангенціальна напруга вітру і формування дрейфового переносу в поверхневих, а потім і в більш глибинних шарах вод. Однак, як показали дослідження вітрового режиму, над морем в жоден із сезонів не існує статистично забезпеченого ротора циклонічної завихореності вітрових потоків. Тому вітер, створюючи (в залежності від синоптичних ситуацій) дрейфові потоки різних напрямків, не може бути основним механізмом генерації упорядкованої циклонічної циркуляції Чорного моря. Другим і, на наш погляд, основним механізмом зимового посилення циркуляції є селективна зміна щільнісної структури вод відкритого моря. Узимку над регіоном переважають холодні вітри північних румбів, із значними посиленнями до заходу і сходу від Кримського півострова. В результаті термо-вітрового впливу насамперед, охолоджуються й ущільнюються північні регіони моря, центри великомасштабних динамічних структур зрушуються в напрямку дії найбільш сильних і холодних вітрових потоків. При залученні в процеси вертикальної зимової конвекції вод верхньої частини основного галоклину процеси виборчого ущільнення переходять у нову більш інтенсивну фазу. Від структури до руху — так можна коротко охарактеризувати спрямованість роботи даного термохалинного механізму розвитку загальнобасейнової циркуляції Чорного моря.

В зимове півріччя активними рухами охоплено все море. Найбільш інтенсивні переноси відзначаються в районах звалу глибин. Швидкості течій поступово зменшуються в радіальному напрямку до динамічних центрів. Зимові поверхневі течії в північно-західній частині Чорного моря (ПЗЧМ) істотно залежать від вітру, і води поширюються, в основному у південних напрямках. Тому для даного регіону наведена схема більш стаціонарного проміжно-глибинного переносу. Стрілки, що спрямовані до берегів, характеризують компенсаційні потоки глибинних вод у зонах прибережного апвелінгу. Значна частина відносно теплих вод, що надходять до межі ПЗЧМ, на підступах до 50 метрової ізобати, розвертається і спрямовується на південь. У результаті такого переносу на півночі від зони розвороту формується зимовий термічний фронт, добре видимий на супутникових знімках. Розворот частини західно-кримської течії обумовлений особливостями донної орографії.

циркуляції Чорного моря

У весняно-літній період робота вищенаведеного механізму генерації циркуляції припиняється, накопичена лабільна ДПЕ поступово переходить у кінетичну енергію руху. Надходження в море вод річкового стоку викликає посилення циркуляційних рухів на краю шельфової полиці, по якій відбувається їхнє поширення, і на звалі глибин. У період весняно-літньої повені периферійна циркуляція істотно підсилюється. Основна чорноморська течія здобуває струминного характеру. Але імпульс руху третього з розглянутих механізмів не поширюється істотно у відкриті райони моря.

Від того, як багато енергії було накопичено морем у зимовий період, істотно залежить характер літньої циркуляції. Наведений фрагмент схеми літньої циркуляції, характерний для 90-х років. Починаючи з 1989 року над акваторією Чорного моря настав тривалий період теплих чи помірних зим, з послабленим вітровим режимом. Море постійно недоодержувало ту кількість енергії, яка необхідна для підтримки циклонічної циркуляції в тепле півріччя. Результатом стало майже щорічне літнє руйнування загальної циркуляційної системи і розвиток великих квазістаціонарних антициклонічних кругообігів. Спадні рухи в антициклонічних структурах викликають глибоке проникнення поверхневих вод у проміжно-глибинні шари і підсилюють процеси просторового перемішування вод.

У постзимові періоди в глибинних шарах вод можлива зміна знаку циркуляції. У березні 1998 року на захід від п-ова Крим під струменем ОЧТ, що охоплює верхній 500-метровий шар, на глибині 1000 метрів інструментально були виявлені інтенсивні (до 20 см/с) потоки зворотного східного напрямку. Такого роду глибинні протитечії властиві системі Гольфстріму, вихорам Середземного моря. Вони, як і поверхневі течії, є динамічними ефектами процесів поперечної циркуляції на інтенсивних межах розподілу водних мас і, можливо, в якійсь мірі носять компенсаційний характер.

Супутниковий знімок

Супутниковий знімок, зроблений УЦМЗР 13 липня 2000 р. за допомогою власної станції прийому Він був класифікований за даними інфрачервоного спектру і демонструє температуру поверхні моря.