Интенсивность прибрежных апвеллингов Южного берега Крыма и их влияние на кислородный режим акватории

Полный текст

Введение

Район прибрежной зоны Южного берега Крыма (ЮБК) характеризуется значительной динамической активностью, о чем свидетельствуют многочисленные случаи проявления апвеллингов на поверхности моря. Апвеллинг возникает при вдольбереговом направлении ветра, отклоняющего, благодаря силе Кориолиса и вязкости, поверхностную воду от берега, вместо которой подтягиваются глубинные воды. Общепринятому критерию определения температурного апвеллинга соответствуют случаи с резким (более чем на 5 °С) уменьшением температуры поверхностных вод [1, 2]. Структура и динамика прибрежного апвеллинга у ЮБК описаны в работе [3], авторы которой рассматривают два вида прибрежного апвеллинга у ЮБК – экмановский ветровой и сгонный. Приведены характеристики условий их возникновения за 1980–1985 гг. и показано, что наиболее интенсивные и продолжительные экмановские апвеллинги образуются у пгт Кацивели (Голубой залив). В работе также рассматривается влияние апвеллингов на поднятие ядра холодного промежуточного слоя ближе к поверхности до горизонта 30 м.

Авторы работы [4] считают, что циркуляция прибрежного антициклонического вихря является одной из внутренних причин, создающих условия для развития апвеллинга у берегов Крыма даже при отсутствии или слабой вдольбереговой составляющей ветрового напряжения. Основные гидродинамические процессы в акватории ЮБК, способствующие возникновению апвеллингов, по мнению авторов [4], следующие:

• интенсивный западный и юго-западный поток Основного Черноморского течения (ОЧТ) вдоль южных берегов Крыма;
• взаимодействие северной периферии ОЧТ с неоднородностями рельефа шельфа (мысы, заливы) Крымского п-ова;
• вдольбереговые восточные и северо-восточные потоки северных периферий антициклонических динамических образований, реализующие при усилении вдольберегового ветра экмановский эффект;
• сгонные ветры западного и северного секторов, направленные по нормали к берегу.

Взаимодействие этих факторов определяет сложную структуру и динамику прибрежных вод, влияет на процесс формирования апвеллингов.

Результаты определения закономерностей развития прибрежных апвеллингов в Черном море с привлечением спутниковых данных представлены в работе [5]. Выполнено районирование акватории Черного моря по частоте возникновения прибрежных апвеллингов. Показано, что чаще апвеллинги наблюдаются в северо-западной части моря и гораздо реже в районе Ялты, Феодосии, Новороссийска и особенно у берегов Турции. Для этих районов характерно отсутствие апвеллингов в отдельные годы. Частота их появления составляет от 1 до 8 дней в месяц.

Выделение районов с наибольшей частотой проявления прибрежных апвеллингов в теплый период для Черного моря выполнено в работе [2]. Проанализирован ряд спутниковых изображений всей акватории Черного моря, полученных со сканеров AVHRR спутников NOAA с 1997 по 2011 г. Для ЮБК временной интервал наблюдений был продлен до 2015 г. Отмечена существенная межгодовая изменчивость общей длительности апвеллингов в рассматриваемый период. Для ЮБК приведены оценки взаимодействия апвеллинга с окружающими разномасштабными динамическими структурами, такими как область активного формирования антициклонических вихрей, под влиянием ОЧТ на юго-запад от ЮБК. В результате ширина развитого апвеллинга у ЮБК может достигать 30 км. По мнению авторов работы [2], апвеллинги являются своеобразными окнами, в которых воды термоклина и подтермоклина взаимодействуют с атмосферой в теплый период года.

Анализ внутригодовой и межгодовой изменчивости повторяемости, скорости и продолжительности западных ветров, способствующих возникновению апвеллингов у ЮБК, представлен в работе [6]. Использованы 6-часовые данные о компонентах скорости ветра на высоте 10 м, полученные из атмосферного реанализа ERA5 за 1979–2021 гг., и данные контроля температуры на Черноморском гидрофизическом подспутниковом полигоне Морского гидрофизического института Российской академии наук.

Апвеллинг обнаруживается в виде понижений температуры вследствие подъема более холодных глубинных вод, чаще всего с апреля по октябрь, когда поверхностная температура выше температуры подповерхностных вод [7]. Наиболее контрастно это проявляется в летние месяцы, когда вертикальный градиент температуры в термоклине наибольший. Такой апвеллинг определяется по температуре поверхности моря, полученной по данным контактных измерений [1], в том числе термокос, установленных в шельфовых зонах [8–10], а также по спутниковым данным [2, 11, 12].

С применением современных методов математического моделирования (совместной мезомасштабной модели море – атмосфера NOW (NEMO-OASIS-WRF) с разрешением 2 км) в работе [13] изучен один из случаев ветрового прибрежного апвеллинга в Черном море у ЮБК 24–25 сентября 2013 г. Применение указанной модели позволило авторам [13] успешно воспроизвести резкое понижение температуры поверхности моря на 10 °C в течение двух суток, а повышенное пространственное разрешение при моделировании позволило выделить особенности апвеллинга, связанные с рельефом и очертаниями береговой линии.

В приведенных выше работах не оценивалось влияние апвеллинга на кислородный режим акватории, не анализировалось сопутствующее изменение содержания гидрохимических параметров, в частности таких компонентов экосистемы, как элементы главного биогенного цикла, содержание которых существенно влияет на продуктивность экосистем прибрежных зон морей [11, 14]. Подъем глубинных вод, насыщенных биогенными элементами, обеспечивает рост биомассы фитопланктона и других компонентов биосферы [15].

В работе [16] показано, что район Голубого залива представляет собой удобный полигон для выполнения синхронных дистанционных и подспутниковых исследований естественных океанологических процессов и влияния береговых антропогенных источников загрязнения на состояние морской прибрежной среды. Безусловным преимуществом этого полигона является расположение в его юго-западной части стационарной океанографической платформы (СОП) – на расстоянии 430 м от берега у пгт Кацивели с глубиной моря в точке отбора проб 27 м. Это делает возможным оперативное наблюдение за развитием апвеллинга в районе ЮБК по изменению температуры поверхностных вод. В работе [11] изучен апвеллинг, возникший в мае 2010 г., с использованием не только контактных методов, но и по спутниковых данных. В работе [16] авторы обсуждают результаты экспедиционных исследований, проведенных на СОП отделом биогеохимии моря Морского гидрофизического института в 2009–2014 гг., и анализируют влияние апвеллингов в основном на содержание отдельных компонентов карбонатной системы, растворенного кислорода и элементов главного биогенного цикла. Показано, что мощный апвеллинг, наблюдавшийся в мае 2014 г. в районе СОП, не повлияв на содержание неорганических форм азота, привел к увеличению концентрации фосфатов в 3–4 раза по сравнению с фоновыми значениями.

В настоящем исследовании изучены условия возникновения апвеллингов в акватории Голубого (включая СОП у пгт Кацивели) и Ялтинского заливов, их продолжительность и влияние на изменение температурного и кислородного режимов и содержания биогенных элементов. Анализировали данные за май – сентябрь указанных периодов как сезон наиболее часто возникающих апвеллингов, легко регистрируемых за счет большой разницы температур поверхностного и глубинного слоев вод.

С учетом важности апвеллинга для оценки экологического состояния прибрежных акваторий дальнейшее изучение этого явления, особенно его сезонной динамики с подробной информацией о содержании кислорода и биогенных элементов, является особо актуальным.

Цель работы – оценить интенсивность и продолжительность прибрежных апвеллингов, формирующихся в весенне-летний период в акваториях Голубого и Ялтинского заливов, на основе анализа изменений плотности вод, их температурного и кислородного режимов и содержания биогенных элементов.

Материалы и методы исследования

Проанализированы многолетние данные Банка океанологических данных (БОД) МГИ за 1986–2000 и 2007–2023 гг. с целью оценки условий возникновения апвеллингов в акватории Голубого (включая СОП у пгт Кацивели) и Ялтинского заливов. Оценивали интенсивность и продолжительность апвеллингов, а также их влияние на изменение температурного и кислородного режимов, плотности вод и содержания в них биогенных элементов (неорганического и общего фосфора и неорганического азота) за май – август. Анализируемые данные для выделенных апвеллингов периода 1986–2000 гг. (июль 1986 г., май 1987 и 1989 гг., июль 1997 г.) составили 2108 определений всех параметров вод, включая кислород и биогенные элементы. Определения распределены по годам неравномерно, а именно: в 1986 г. было сделано 580 определений, в 1987 г. – 575, в 1989 г. – 666, в 1997 г. – 287.

В 2007–2023 гг. апвеллинги были зарегистрированы в июле 2007 г., мае 2010, 2012 и 2013 гг., в июне и сентябре 2013 г., июне 2021 г. Анализируемые данные составили 1180 определений перечисленных выше параметров. Определения распределены по годам неравномерно, а именно: в 2007 г. – 384 определения всех анализируемых параметров, в 2010 г. – 224, в 2012 г. – 137, в 2013 г. – 323 и в 2021 г. – 112. В представленной базе данных был выявлен только один апвеллинг 7 сентября 2013 г. с максимальным перепадом температуры до 14 °С. В анализируемой БОД МГИ апвеллинги не зафиксированы за 2014 г. (данные только за июль и август), 2015 г. (данные за сентябрь), 2016 г. (за май и июль), 2017 г. (за июнь и сентябрь), 2018 г. (за июль), 2019 г. (за июль), 2020 г. (за сентябрь). В весенне-летний период 2022 и 2023 гг. (данные за май – сентябрь) в акватории Ялтинского и Голубого заливов апвеллинги также не выявлены. Это подтверждает заключение авторов работы [5], что прибрежные воды ЮБК относятся к той части Черного моря, где апвеллинги регистрируются не каждый год.

Схема расположения стан-ций отбора проб представлена на рис. 1.

 

Рис. 1. Район исследования. Кружками обозначены станции, выполненные в 1986–2000 гг., точками – в 2007–2023 гг.

Fig. 1. Study area. The circles are stations performed in 1986–2000 and the dots are those performed in 2007–2023

 

Следует отметить, что три из проанализированных апвеллингов отмечены в Ялтинском заливе (1986–1989 гг.), а 11 – в Голубом заливе (1997, 2007–2021 гг.).

Результаты и обсуждение

В прибрежной зоне ЮБК (лето 1986–2000 гг.) рассмотрены характеристики прибрежных вод в период прохождения апвеллингов в акватории Голубого (включая СОП у пгт Кацивели) и Ялтинского заливов. Продолжительность апвеллингов в указанный период изменялась от 6 до 28 ч со снижением температуры на 8–9 °С.

Наблюдавшийся 14 июля 1986 г. апвеллинг продолжительностью 6 ч сопровождался снижением температуры в поверхностном слое вод на 8.33 °С и увеличением содержания кислорода до 7.76 мл/л притом, что до апвеллинга это значение в поверхностном слое вод составляло 5.39 мл/л. В период апвеллинга отмечалось вертикальное увеличение плотности вод с 13.3 кг/м³ у поверхности до 14.1 кг/м³ на глубине 20 м, увеличение содержания кислорода соответственно от 7.76 до 8.12 мл/л, рост с глубиной содержания фосфатов и общего фосфора примерно в три раза при неизменном содержании неорганических форм азота (нитриты и нитраты).

Продолжительность апвеллинга в акватории Ялтинского залива 25 мая 1987 г. составила уже более суток (начало – 25 мая в 7:56 утра, конец – 26 мая в 11:00) при перепаде температуры 8 °С (15.60–7.60 °С). Апвеллинг сопровождался увеличением содержания кислорода в поверхностных водах до 8.65 мл/л (до апвеллинга 7.04 мл/л). Увеличилась и плотность вод с 12.30 до 14.30 кг/м³. Рост содержания фосфора и нитритного азота зафиксирован во вторые сутки апвеллинга на глубине 5 м. Следует отметить, что апвеллинг в мае характеризовался также уменьшением содержания аммония по сравнению с предшествующим периодом.

Продолжительность апвеллинга 11 мая 1989 г. в акватории Ялтинского залива составила 6 ч с перепадом температуры больше 9 °С. Он также сопровождался увеличением плотности вод с 13.24 до 14.10 кг/м³ в период апвеллинга и ее снижением до 11.78 после его окончания. Следует отметить более высокое содержание кислорода (8.70–9.01 мл/л) в водах залива в период апвеллинга, которое сохранилось (8.63 мл/л) и после окончания апвеллинга 15 мая 1989 г. В период апвеллинга отмечено повышенное содержание общего фосфора на поверхностном горизонте, при этом содержание нитратов, фосфатов и нитритов на глубине не изменилось.

В акватории Голубого залива зафиксирован апвеллинг 22 июля 1997 г., продолжительность его составила 7 ч при снижении температуры более чем на 9 °С. Плотность вод до его начала составляла 10.47 кг/м³, а в период апвеллинга – 13.02–14.19 кг/м³. Концентрация растворенного кислорода в поверхностном слое 18 июля 1997 г. составила 5.86 мл/л, а уже в период апвеллинга изменялась от 7.27 до 6.11 мл/л. Содержание биогенных соединений (фосфатов, общего фосфора и нитритов) по вертикали не изменялось, в поверхностном слое вод повышенным было только содержание нитратов.

Таким образом, в первый исследуемый период апвеллинги вне зависимости от их продолжительности и величины перепада температуры всегда сопровождались увеличением содержания кислорода и плотности вод. В отношении биогенных элементов такого однозначного заключения сделать нельзя. Зафиксировано повышение содержания только общего фосфора и фосфатов во время трех апвеллингов в июле 1986 г., мае 1987 и 1989 гг. в акватории Ялтинского залива и 20 июля 2007 г. в акватории Голубого залива, где содержание фосфатов увеличилось почти в три раза, а общего фосфора – в полтора раза. Содержание неорганических форм азота в период апвеллингов с глубиной не менялось. Аналогичная ситуация описывается в работе [15], когда под влиянием мощного апвеллинга продолжительностью одни сутки в мае 2014 г. в районе СОП содержание неорганических форм азота не изменилось, а концентрация фосфатов увеличилась в 3–4 раза по сравнению с фоновыми значениями. Причиной могут быть различия в круговоротах этих биогенных элементов: для азота это система вода – атмосфера, а для фосфора вода – дно. В отличие от неорганических форм азота фосфор не имеет газообразных форм в воде, и общеизвестна его способность накапливаться у дна и возвращаться в водный столб в результате снижения содержания кислорода при восстановительных условиях. Эти различия особенно проявились и в других акваториях. Такие условия зафиксированы в Севастопольской бухте и описаны в работе [17]. Поскольку апвеллинг – это подъем глубинных вод, то увеличение содержания именно фосфора вполне объяснимо.

В 2007–2023 гг. в акватории Голубого залива апвеллинг был выявлен в июле 2007 г., мае 2010, 2012 и 2013 гг., июне и сентябре 2013 г., июне 2021 г. На СОП пробы отбирали на трех горизонтах: поверхностном, 0.5 и 5.0 м.

Продолжительность апвеллинга 20 июля 2007 г. составила одни сутки при снижении температуры примерно на 10 °С, повышении плотности вод от 9.96 кг/м³ (до начала апвеллинга) до 13.86 кг/м³ (в период его прохождения) и увеличении концентрации растворенного кислорода с 5.5 до 7.96 мл/л на глубине 1 м. Апвеллинг сопровождался увеличением концентрации фосфатов почти в три раза (с 1.6 до 4.3 мкг/л) и общего фосфора в полтора раза (с 4.3 до 7.4 мкг/л) и почти не отразился на содержании нитритов и нитратов.

Зафиксированный в мае 2010 г. апвеллинг продолжительностью 24 ч сопровождался снижением температуры на 7.5 °С, увеличением плотности воды примерно на две единицы и незначительным (до 7.14 мл/л) увеличением содержания растворенного кислорода.

В мае 2012 г. наблюдалось несколько апвеллингов: 24 и 25 мая продолжительностью от 6 до 48 ч со снижением температуры на 9.4–10.4 °С, а также 30–31 мая продолжительностью сутки со снижением температуры более чем на 9 °С. Все три апвеллинга мая 2012 г. сопровождались увеличением содержания кислорода в поверхностном слое вод до 7.36 мл/л при его содержании до апвеллинга на уровне 5.86 мл/л. В период всех трех апвеллингов плотность вод увеличивалась от 11.91 до 14.07 кг/м³ (таблица). Содержание биогенных элементов в период апвеллингов в мае 2012 г. не измеряли.

 

Параметры прибрежных апвеллингов в акватории Ялтинского и Голубого заливов, выявленных в 1986–2021 гг.

Parameters of coastal upwellings in Yalta and Goluboy Bays found in 1986–2021

Дата начала апвеллинга / Upwelling date	Продолжительность апвеллинга, ч / Upwelling duration, h	Пределы изменения / Range of
		условной плотности, кг/м3 / sigma-t, kg/m3	температуры, °С / temperature, °С	содержания кислорода, мл/л / oxygen content, mL/L
14.07.1986	6	11.40–13.40	13.20–21.03	5.39–7.72
25.05.1987	28	12.30–14.30	7.60–15.60	7.04–8.65
11.05.1989	6	11.80–14.10	8.30–17.30	8.63–9.01
22.07.1997	7	10.50–13.23	11.70–22.20	5.89–7.27
20.07.2007	24	10.01–13.96	14.90–25.00	5.50–7.96
27.05.2010	24	11.83–13.47	11.46–18.95	6.68–7.14
24.05.2012	6	11.91–14.03	8.15–18.61	5.86–7.36
25.05.2012	48	12.50–14.03	8.60–17.80	6.74–7.22
30.05.2012	24	12.50–14.07	8.62–18.00	6.74–7.25
25.05.2013	30	12.10–13.89	10.00–18.58	6.54–6.90
28.05.2013	5	12.01–13.78	10.20–18.76	6.25–6.83
01.06.2013	2	11.50–13.46	12.00–20.00	5.95–7.15
07.09.2013	24	11.30–13.79	10.12–21.50	5.60–7.11
02.06.2021	13	12.62–13.60	11.19–17.54	6.30–6.72

Примечание: Пределы изменения плотности, температуры и содержания кислорода указаны для поверхностного горизонта.

Note: The ranges of density, temperature and oxygen content are given for the surface horizon.

 

Обзорная таблица всех обнаруженных в БОД МГИ прибрежных апвеллингов за два периода 1986–2000 гг. и 2007–2023 гг. позволяет сопоставить их влияние на изменение параметров водных масс, таких как плотность, температура и насыщение растворенным кислородом прибрежных акваторий ЮБК на примере Ялтинского и Голубого заливов. В таблице не представлены данные об изменении концентрации биогенных элементов в период апвеллингов, поскольку в БОД МГИ эти элементы были определены только в период апвеллингов в мае 1987 и 1989 гг., в июле 1986, 1997 и 2007 гг., в сентябре 2013 г. В другие периоды действия апвеллингов биогенные элементы не определяли.

Из приведенных в таблице данных следует, что независимо от продолжительности действия апвеллинга изменение содержания кислорода зависит в основном от изменения плотности вод и перепада температуры в период апвеллинга. Во время выявленных апвеллингов снижение температуры в мае и июле составляло от 8 до 10.5 °С, в июне от 6.5 до 8 °С с максимальным значением 11.4 °С в сентябре 2013 г. Увеличение плотности вод в результате апвеллинга было максимальным (на 2.0–2.73 кг/м³) в июле 1997 и 2007 гг. и минимальным (на 1.33 кг/м³) в 2021 г. Максимальный рост содержания растворенного кислорода наблюдался в июле 1986 (2.33 мл/л) и 2007 гг. (2.46 мл/л), в мае 1987 и 2012 гг., июле 1997 г., июне и сентябре 2013 г. он составил 1.20–1.61 мл/л, а остальные апвеллинги характеризовались усилением аэрации не более чем на 0.58 мл/л.

Изменения параметров прибрежных вод (температура, плотность, содержание кислорода) под влиянием прибрежных апвеллингов в акватории Голубого залива в районе расположения СОП в современном периоде (2012–2021 гг.) представлены на рис. 2–5.

 

Рис. 2. Параметры прибрежных вод: температура (а), плотность (b), содержание кислорода (c) – при прохождении апвеллингов с 24 по 30 мая 2012 г. в акватории Голубого залива (СОП)

Fig. 2. Parameters of coastal waters: temperature (a), sigma-t (b) and oxygen content (c) during upwellings from 24 to 30 May 2012 in the Goluboy Bay water area (stationary oceanographic platform – SOP)

 

Рис. 3. Параметры прибрежных вод: температура (а), плотность (b), содержание кислорода (c), биогенные фосфор (d) и сумма нитритов и нитратов (e) при прохождении апвеллингов с 26 по 30 мая 2013 г. и 1 июня 2013 г. в акватории Голубого залива (СОП)

Fig. 3. Parameters of coastal waters: temperature (a), sigma-t (b), oxygen content (c), biogenic phosphorus (d) and sum of nitrites and nitrates (e) during upwellings from 26 to 30 May 2013 and 1 June 2013 in the Goluboy Bay water area (SOP)

 

Рис. 4. Параметры прибрежных вод: температура (а), плотность (b), содержание кислорода (c), биогенные фосфор (d) и сумма нитритов и нитратов (e) при прохождении апвеллинга 7 сентября 2013 г. в акватории Голубого залива (СОП)

Fig. 4. Parameters of coastal waters: temperature (a), sigma-t (b), oxygen content (c), biogenic phosphorus (d) and sum of nitrites and nitrates (e) during an upwelling on 7 September 2013 in the Goluboy Bay water area (SOP)

 

Рис. 5. Параметры прибрежных вод: температура (а), плотность (b), содержание кислорода (c) – при прохождении апвеллинга 2 июня 2021 г.

Fig. 5. Parameters of coastal waters: temperature (a), sigma-t (b) and oxygen content (c) during an upwelling on 2 June 2021

 

При сравнении информации, представленной на рис. 2, а и на рис. 2, с, видна четкая зависимость содержания кислорода от температуры вод: при апвеллинге пониженные температуры сопровождаются более высоким содержанием кислорода. Плотность вод (рис. 2, b) при апвеллинге незначительно возрастает, однако в отличие от температуры и содержания кислорода отмечаются отдельные линзы пониженных значений плотности на поверхностном и 5-метровом горизонте до значений 12.60 кг/м³. Позднее при апвеллинге по всей площади до 31 мая поле плотности почти однородное со значением 13.40 кг/м³. На рис. 2, b также показано, что расположение линз пониженной плотности соответствует области пониженных концентраций кислорода.

Апвеллинг продолжительностью 30 ч, зарегистрированный 25 и 26 мая 2013 г., отличался от апвеллингов в мае 2012 г. снижением температуры примерно на 8 °С и меньшим перепадом условной плотности с 12.10 до 13.80 кг/м³, что отразилось и на незначительном (6.54–6.86 мл/л) изменении содержания кислорода в поверхностном слое вод (рис. 3).

Апвеллинг, зафиксированный 28 мая 2013 г., характеризовался продолжительностью 5 ч, снижением температуры на 8.5 °С и сопоставимыми изменениями условной плотности и содержания растворенного кислорода (см. таблицу). Очень непродолжительный (2 ч) апвеллинг имел место 1 июня 2013 г. (рис. 3) со снижением температуры примерно на 8 °С. Он сопровождался снижением содержания кислорода от 7.15 мл/л в период апвеллинга до 5.95 мл/л после его окончания. Плотность на поверхностном горизонте в период апвеллинга выросла до 13.46 кг/м³ и снизилась после его окончания до 11.50 кг/м³.

При сравнении данных, представленных на рис. 2 и 3, можно отметить, что в мае 2013 г. наблюдаемые апвеллинги характеризовались меньшим перепадом температуры, изменением плотности и содержания кислорода, чем в мае 2012 г.

7 сентября 2013 г. в акватории Голубого залива был зафиксирован апвеллинг продолжительностью 24 ч с перепадом температуры больше 10 °С (с 21.5 до 10.12 °С), повышением плотности от 11.34 до 13.79 кг/м³ и с последующим снижением после апвеллинга до 5.6 мл/л при росте содержания растворенного кислорода до 7.11 мл/л (рис. 4). Кроме того, вдвое увеличилось содержание фосфатов, как при апвеллинге в июле 2007 г. Это также отмечено в результатах работы [15], где описан апвеллинг мая 2014 г.

Более высокая интенсивность апвеллинга 7 сентября 2013 г., по сравнению с маем и июнем этого же года, может быть связана с действием такого климатического фактора, как ветер. В работе [6], в которой изучалась продолжительность действия ветров, благоприятных для возникновения апвеллинга, показано, что наибольшая продолжительность (от 6 ч до нескольких суток) ветров западных направлений была зафиксирована с 29 августа по 8 сентября 2013 г.

Продолжительность апвеллинга 2 июня 2021 г. составила около 13 ч (рис. 5).

Из рис. 5 следует, что апвеллинг июня 2021 г. можно охарактеризовать минимальными значениями перепада температуры (примерно на 6.5 °С), минимальным изменением плотности (на 1.33 кг/м³) и самым незначительным изменением содержания кислорода (на 0.16–0.42 мл/л).

Анализ информации, представленной на рис. 2–5, позволяет сделать заключение, что во время апвеллинга 2 июня 2021 г. снижение температуры было наименьшим начиная с 2012 г. Возможно, поэтому распределение содержания кислорода на всех горизонтах (6.56–6.72 мл/л) было довольно равномерным, а изменение плотности было незначительным (с 12.62 до 13.52 кг/м³).

Анализ сезонной динамики возникновения апвеллингов в прибрежных акваториях ЮБК, согласно данным БОД МГИ, показал, что восемь апвеллингов были отмечены в мае, три – в июле, два – в июне и только один – в сентябре.

Причины обнаруженного нами незначительного снижения интенсивности апвеллингов в весенне-летний период с 2012 по 2021 г. пока неясны, поскольку в сентябре 2013 г. отмечен более интенсивный апвеллинг. С учетом сложности процессов, которые протекают в прибрежных акваториях ЮБК, находящихся под влиянием факторов различной природы, только дальнейшие наблюдения и усовершенствование системы мониторинга позволят получить ответы на возникшие вопросы.

Заключение

На основании анализа натурных материалов БОД МГИ за два периода 1986–2000 и 2007–2023 гг. получены оценки влияния прибрежных апвеллингов на изменение температурного и кислородного режимов и содержания биогенных элементов в акватории Голубого залива, включая СОП в пгт Кацивели, и в акватории Ялтинского залива. Получено подтверждение максимальной частоты возникновения апвеллингов в весенне-летний сезон.

Показано, что апвеллинг, как фактор изменения аэрации вод, при любой продолжительности его действия способствует увеличению содержания растворенного кислорода в результате сопутствующего перепада температуры и изменения плотности вод.

Апвеллинги, зафиксированные в первый период, отмечены в акватории Ялтинского залива (три апвеллинга) и Голубого залива (один апвеллинг). Для них характерны большие перепады температур, существенные изменения плотности воды, а для майских апвеллингов – очень высокое содержание кислорода как до возникновения апвеллинга, так и после него. Причины такой изменчивости параметров выявленных апвеллингов пока неясны.

Анализ данных за второй период (2007–2023 гг.) показал, что сформировавшиеся апвеллинги обнаружены в акватории Голубого залива, включая акваторию расположения СОП. Сравнительный анализ информации об интенсивности апвеллингов за май и июнь 2012, 2013 гг. и июнь 2021 г. позволил выявить по изменению параметров прибрежных вод (температуры, плотности и содержания кислорода) существенное снижение интенсивности апвеллингов, причины которого пока неясны и могут стать предметом дальнейших исследований.

Сделан вывод, что подъем глубинных вод в результате апвеллинга способствует увеличению содержания минеральных форм фосфора и незначительно влияет на концентрацию минеральных комплексов азота. Предположение, что различие в изменении содержания указанных биогенных комплексов под действием прибрежного апвеллинга связано с различиями в системах их круговорота, требует дальнейших исследований.

Анализ используемой базы данных в указанные периоды показал недостаточность целевых измерений и необходимость корректировки системы мониторинга, особенно в весенне-летний период, когда максимальна вероятность возникновения апвеллингов.

Об авторах

Елена Евгеньевна Совга

Морской гидрофизический институт РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: science-mhi@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0670-4573
SPIN-код: 8675-2443
ResearcherId: A-9774-2018

ведущий научный сотрудник, доктор географических наук

Россия, Севастополь

Татьяна Викторовна Хмара

Морской гидрофизический институт РАН

Email: xmara@mhi-ras.ru
SPIN-код: 3382-0644
Scopus Author ID: 6506060413
ResearcherId: C-2358-2016

научный сотрудник

Россия, Севастополь

Ирина Владимировна Мезенцева

Севастопольское отделение Государственного океанографического института им. Н. Н. Зубова

Email: mez-irina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9771-0380
SPIN-код: 2352-8939

старший научный сотрудник, кандидат географических наук

Россия, Севастополь

Список литературы

Дополнительные файлы