Багаторічний ЗМІНА середня солоність АЗОВСЬКОГО МОРЯ: ДАНІ СПОСТЕРЕЖЕНЬ І МОДЕЛЬНИЙ РОЗРАХУНОК
Наш союзник Bikinika
Солоність вод є ключовим гідрохімічними і екологічним фактором для будь-якого водоймища. Солоність Азовського моря почали вивчати ще в кінці XIX століття, але до цих пір закономірності динаміки і прогноз зміни її режиму є актуальними питаннями для дослідників.
Середня солоність Азовського моря, отримана на основі даних океанографічних спостережень, опублікована в ряді робіт ( Гідрометеорологічний довідник ..., 1962 ; Гідрометеорологічні умови ..., 1986 ; Гідрометеорологія і гідрохімія ..., 1991 ; Гаргопа, 2006 ). В даний час є ряд середньорічних значень цього показника за період 1922-2001 рр. (Відповідно до таблиці 1).
Таблиця 1 - Середньорічна солоність Азовського моря (‰) Рік Справжня робота [1-4] Розрахунок по моделі [7] Рік Справжня робота [1-4] Розрахунок по моделі [7] Рік Справжня робота [1-4] Розрахунок по моделі [ 7] 1922 9,7 - 10,6 1953 11,9 12,2 12 1984 11,6 11,4 11,7 1923 10,2 10,5 10,3 1954 11,7 11,9 11,9 1985 11 , 8 11,6 11,8 1924 10 10,2 10,4 1955 12,4 12,3 12,1 1986 11,5 11,8 11,7 1925 10,2 10,5 10,5 1956 11,5 11,5 11,3 1987 11,4 11,4 11,8 1926 10,2 10,2 10,3 1957 10,9 11 10,9 1988 11,4 11,2 11,9 1927 - 9,9 9 , 9 1958 11,2 11,1 10,9 1989 10,9 11 11,9 1928 - 10,4 9,7 1959 11,1 11,2 10,9 1990 11,2 11,5 11,8 1929 - 10,1 9,5 1960 11,3 11,4 11 1991 11,1 11,3 11,5 1930 - 10,1 9,7 1961 11,3 11,4 11,2 1992 - 11,2 11,5 1931 - 10,4 10 1962 11,8 11,8 11,3 1993 - 10,7 11,2 1932 - 9,3 9,5 1963 - 11,3 10,8 1994 - 10,6 10,8 +1933 9 , 3 9,3 9,3 1964 10,7 11,1 10,4 1995 10,9 10,9 10,8 1934 - 9,6 9,8 1965 11,1 10,7 10,5 1996 - 11 10,7 1935 10,4 10,3 10,5 1966 11,1 10,9 10,5 1997 10, 9 10,6 10,8 1936 - 11,2 11,1 1967 11,1 11,2 10,7 1998 - 10 10,4 1937 - 11,2 11,1 1968 10,9 10,9 10,7 1999 - 10,4 10,5 1938 - 11,4 11,2 1969 12 11,8 11,3 2000 - 10,1 10,7 1939 - 11,8 11,4 1970 11,5 11,9 11,3 2001 10,3 10,4 10,5 1940 - - 10,6 1971 12,1 12,1 11,5 2002 10,7 - 10,6 1941 - - 9,5 1972 12,3 12,2 12,3 2003 10,4 - 10,4 1942 - - 8,8 1973 12,2 12,6 12,8 2004 9,8 - 10,2 1943 - - 9,1 1974 12,8 12,9 13 2005 9,5 - 9,8 1944 - - 9,5 1975 13,3 13,1 13,4 2006 - - 9,7 1945 - - 10 1976 13,7 13,9 2007 9,5 - 9,8 1946 - - 9,8 1977 12,9 13,3 13,6 2008 10,4 - 10 1947 10,2 10,2 10 1978 12,5 12,8 13,1 2009 10,2 - 10,2 1948 10,2 10,4 9 , 8 1979 11,7 11,8 12,4 2010 11,2 - 10,3 1949 10,8 10,7 10,6 1980 11,6 11,8 12,3 2011 11,2 - 10,5 1950 11 11,4 11,6 1981 11 11,1 11,5 2012 11,5 - 10,7 1951 11,6 11,9 11,7 1982 10,8 10,8 11,1 1952 11,9 11,9 12 , 1 1983 11 11 11,3
Примітка: - немає даних
У 2004-2013 рр. сформована база даних спостережень за гідрологічним режимом Азовського моря, що охоплює період 1913-2012 рр. і включає 47 112 океанографічних станцій (відповідно до малюнком 1) зі значеннями солоності ( Атлас кліматичних змін ..., 2014 ).
Малюнок 1 - Розподіл числа океанографічних станцій зі значеннями солоності в Азовському морі за роками ( Атлас кліматичних змін ..., 2014 ) У даній роботі виконана оцінка щорічних значень середньої солоності Азовського моря за період 1922-2012 рр.
Розподіл солоності в Азовському морі характеризується відносно великими горизонтальними градієнтами (від практично прісних вод в пригирлових областях річок до вод значною солоності Керченської протоки і поблизу Генічеська), в зв'язку з цим осреднение вироблялося по районам.
В ( Гідрометеорологічний довідник ..., 1962 ) Море розділене на 13 районів (відповідно до малюнком 2), середні багаторічні значення солоності розраховувалися по Воронкову і Світашову методом оцінки «солезапаса» на основі 21730 спостережень (1913-1914, 1922-1939, 1947-1959 рр.). За аналогічною методикою в ( Гідрометеорологічні умови ..., 1986 ) Був продовжений багаторічний ряд середньої солоності Азовського моря до 1982 р Це дозволило зберегти однорідність рядів даних. В ( Гідрометеорологія і гідрохімія ..., 1991 ) Методика розрахунку середньої солоності Азовського моря була змінена: в основу лягли 34 комплексні станції АзНДІРГ, далі перерахунок проводився по 9 районам згідно ( Бакум, Затучная, 1987 ).
Малюнок 2 - Районування Азовського моря ( Гідрометеорологічний довідник ..., 1962 ; Гідрометеорологічні умови ..., 1986 ) Нами для побудови історичного ряду середньорічної солоності Азовського моря дані з БД ( Атлас кліматичних змін ..., 2014 ) Були розділені на 13 районів, відповідно до ( Гідрометеорологічний довідник ..., 1962 ; Гідрометеорологічні умови ..., 1986 ) (Відповідно до малюнком 2).
У зв'язку зі значним переважанням даних про солоності поверхневого шару, в кожному з районів виділено два шари: поверхневий і глибинний (більш> 1,5 м).
Розрахунок середньорічної середньої по морю солоності на основі даних спостережень проводився в кілька етапів:
1) розраховувалися середньодобові значення в межах району;
2) на основі добових значень розраховувалися середньомісячні значення в межах кожного району;
3) на основі середньомісячних значень розраховувалося середньорічне значення солоності для кожного району;
4) середньорічне значення солоності по верствам для Таганрозької затоки (ТЗ), власне моря (СМ) і моря в цілому (АМ) розраховувалося як середньозважене значення солоності в відповідних районах (ваги визначалися з урахуванням обсягів районів);
5) середньорічне значення солоності для ТЗ, СМ і АМ в цілому розраховувалося як середньозважене значення двох шарів: поверхневого і глибинного.
При розрахунках відкидалися роки, для яких дані спостережень були присутні менше ніж в половині районів (менше 2 для ТЗ і менше 5 районів для СМ).
Одночасно з оцінкою середньої солоності Азовського моря по БД виконаний розрахунок солоності із застосуванням компартментальной гідрологічної моделі ( Бердников, 2006 ). Отриманий в результаті хід середньорічної солоності ТЗ і Азовського моря в цілому представлений на малюнку 3 і в таблиці 1. Найбільша відмінність відзначено для ТЗ, що ймовірно пов'язано з високою мінливістю гідрологічного режиму даного регіону.
Малюнок 3 - Багаторічна динаміка солоності Азовського моря (1 - Таганрозька затока, 2 - море в цілому). а - по [1-4], б - справжня робота, р - результати модельного розрахунку по ( Бердников, 2006 ) Спостерігаються досить низькі відмінності між даними ( Гідрометеорологічний довідник ..., 1962 ; Гідрометеорологічні умови ..., 1986 ; Гідрометеорологія і гідрохімія ..., 1991 ; Гаргопа, 2006 ) І оцінками, виконаними в даній роботі - до 4%. Різниця між модельним розрахунком і даними спостережень доходить до 9%. Основні статистичні характеристики для трьох рядів середньорічний солоності Азовського моря наведені в таблиці 2.
Таблиця 2 - Основні статистичні характеристики (1922-2001 рр.) Регіон Мінімум Максимум Середнє Стандартне відхилення Справжня робота ТЗ 4,2 10,6 6,8 1,3 [1-4] 4,2 11,1 7 1,4 Модельний розрахунок 3,5 10,3 6,5 1,3 Справжня робота СМ 9,6 13,5 11,5 0,8 [1-4] 9,6 13,9 11,6 0,9 Модельний розрахунок 9,3 14,2 11,5 1 Справжня робота АМ 9,3 13,3 11,3 0,8 [1-4] 9,3 13,7 11,2 0,9 Модельний розрахунок 8,8 13,9 11 1
Для аналізу багаторічних коливань солоності Азовського моря були розраховані аномалії солоності Азовського моря (відповідно до рисунка 4). Для СМ і моря в цілому чітко простежуються 3 періоди: опріснення - осолоненя - опріснення, при цьому, ймовірно, ми знаходимося на початку наступного періоду осолоненія Азовського моря. Аналогічну тенденцію показують і модельні розрахунки. Для Таганрозької затоки періоди виражені менш чітко, що пояснюється високою мінливістю гідрологічного режиму даного регіону.
Малюнок 4 - Аномалії солоності Азовського моря за період 1922-2012 рр. Таким чином, в роботі проведено порівняння результатів розрахунків середньорічний солоності по ( Гідрометеорологічний довідник ..., 1962 ; Гідрометеорологічні умови ..., 1986 ; Гідрометеорологія і гідрохімія ..., 1991 ; Гаргопа, 2006 ) І на основі БД ( Атлас кліматичних змін ..., 2014 ) (47 112 океанографічних станцій), а також модельного розрахунку на основі компартментальной моделі гідрологічного режиму Азовського моря. Відзначено гарне відповідність даних і модельного розрахунку. Продовжено багаторічний ряд солоності Азовського моря до 2012 рр. за даними БД ( Атлас кліматичних змін ..., 2014 ). Розрахована середньобагаторічне солоність Азовського моря за 90 років і побудовані аномалії солоності Азовського моря за період 1922-2012 рр.
Робота виконана в рамках державних завдань ЮНЦ РАН «Аналіз динаміки природних систем на основі Мегабаз даних за багаторічний (19-20 століття) період спостережень для виявлення і прогнозування екстремальних природних феноменів, небезпечних для соціально-економічного розвитку густонаселених територій півдня Росії» (№ держреєстрації 01201450487 ) і ІАЗ ЮНЦ РАН «Розробка методів геоінформаційного моделювання морських і наземних екосистем» (№ держреєстрації 01201153348).
- Гідрометеорологічний довідник Азовського моря / під ред. А.А. Аксьонова - Л: Гідрометеорологічне вид., 1962. - 856 с.
- Гідрометеорологічні умови шельфової зони морів СРСР. Т. 3. Азовське море. - Л. 1986. - 218 с.
- Гідрометеорологія і гідрохімія морів СРСР. Т. V. Азовське море. - Л .: Гидрометеоиздат. 1991. 237 с.
- Гаргопа Ю.М. Гідрологічні процеси в басейні Азовського моря, їх зв'язок з кліматоутворюючими і антропогенними факторами // Закономірності екосистемних процесів в Азовському морі, ЮНЦ РАН.- М .: Наука, 2006. - С. 10-136.
- Атлас кліматичних змін у великих морських екосистемах Північної півкулі (1878-2013). Регіон 1. Моря Східної Арктики. Регіон 2. Чорне, Азовське та Каспійське моря / Г.Г. Матішов, С.В. Бердников, А.П. Жічкіна, П.Р. Макаревич, С.Л. Дженюк, В.В. Кулигін, Н.А. Яїцька, В.В. Поважний, І.В. Шевердяев, С.В. Кумпан, І.А. Третьякова, А.Е. Циганкова - Ростов н / Д: Изд. ЮНЦ РАН, 2014. - 256 с.
- Бакум Т.А., Затучная Б.М. Районування Азовського моря на сучасному етапі / Хімія і біологія морів. - М .: Гидрометеоиздат, 1987.
- Бердников С.В. Моделювання великомасштабних змін океанологічних характеристик екосистеми Азовського моря // Закономірності екосистемних процесів в Азовському морі, ЮНЦ РАН. - М .: Наука, 2006. - С. 137-229.