Морской гидрофизический журнал. 2021; 37: 305-317
Изменения структурных показателей и среднего значения поля солености вод Азовского моря
https://doi.org/10.22449/0233-7584-2021-3-305-317Аннотация
Цель. Цель исследования – продолжить начатые в предыдущих работах исследования структуры поля солености по материалам океанографических съемок, выполненных после 2000 г. Интерес к исследованию структуры поля солености вод Азовского моря обусловлен аномальным увеличением солености после 2006 г.
Методы и результаты. По материалам 49 сезонных океанографических съемок, выполненных в Азовском море Азово-Черноморским филиалом ВНИРО («АзНИИРХ») с 2001 по 2016 г. рассчитаны: радиусы области концентрации пространственной корреляционной функции поля в меридиональном и зональном направлениях для поверхностного и придонного слоев (характеристика однородности поля); соотношения этих радиусов; средние для моря значения поля солености поверхностного и придонного слоев. Выполнен временной графический и парный корреляционный анализ рядов рассчитанных показателей. Средние значения меридиональных и зональных радиусов области концентрации пространственной корреляционной функции (42,5 и 47,1 км) свидетельствуют о наличии в море двух сравнительно обособленных зон, связанных с циркуляцией вод. Эти зоны формируются в условиях преобладающих в регионе восточных ветров. Средние значения указанных радиусов в придонном слое вод были приблизительно равны, в поверхностном – средние зональные радиусы превышали средние меридиональные. Весной и летом в придонном слое меридиональный радиус был больше зонального. В многолетней изменчивости в поверхностном слое присутствовал тренд увеличения меридионального радиуса, в придонном слое – уменьшения зонального радиуса. Эти тренды демонстрируют изменения характера водообмена в море от преобладания зонального к преобладанию меридионального переноса.
Выводы. С 2006 г. изменения структуры поля солености вод Азовского моря (с трендами уменьшения зональных радиусов области концентрации пространственной корреляционной функции и увеличения меридиональных радиусов) происходили в результате уменьшения притока речных вод, усиления водообмена с Керченским проливом и сопровождались повышением средней солености. Наиболее активный водообмен с Керченским проливом происходил в придонном слое весной и летом. Упреждающий сдвиг структурных характеристик поля на один и два года относительно его средних значений позволяет прогнозировать эти значения с двухлетней заблаговременностью.
Список литературы
1. Бердников С. В., Дашкевич Л. В., Кулыгин В. В. Климатические условия и гидрологический режим Азовского моря в ХХ – начале ХХI вв. // Водные биоресурсы и среда обитания. 2019. Т. 2, № 2. С. 7–19. doi:10.47921/2619-1024_2019_2_2_7
2. Дроздов В. В. Особенности многолетней динамики экосистемы Азовского моря под влиянием климатических и антропогенных факторов // Ученые записки Российского государственного гидрометеорологического университета. 2010. № 15. С. 155–176.
3. Бронфман A. M., Хлебников Е. П. Азовское море: основы реконструкции. Л. : Гидрометеоиздат, 1985. 270 с.
4. Бронфман А. М., Дубинина В. Г., Макарова Г. Д. Гидрологические и гидрохимические основы продуктивности Азовского моря. М. : Пищевая промышленность, 1979. 288 с.
5. Закономерности экосистемных процессов в Азовском море / Г. Г. Матишов [и др.]. М. : Наука, 2006. 304 с.
6. Кочергин А. Т., Жукова С. В., Малыгин Е. Ю. Межгодовая изменчивость солености и вертикальной термохалинной устойчивости в различных районах Азовского моря в летний период 1992–2016 гг. // Системы контроля окружающей среды. 2018. Вып. 131. С. 63–68. doi:10.33075/2220-5861-2018-1-63-68
7. Гидрометеорологические условия морей Украины. Т. 1 : Азовское море / Ю. П. Ильин [и др.]. Севастополь, 2009. 400 с.
8. Современная термохалинная структура вод Азовского моря / Н. Н. Дьяков [и др.] // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2006. Вып. 14. С. 215–224.
9. Черкесов Л. В., Шульга Т. Я. Волны, течения, сгонно-нагонные процессы и трансформация загрязнений в Азовском море. Севастополь : ФГБУН МГИ, 2017. 228 с.
10. Результаты морских научных исследований Южного научного центра Российской Академии Наук (ЮНЦ РАН) в Азовском море в 2003–2018 гг. Часть 1: Гидрология и гидрохимия / С. В. Бердников [и др.] // Водные биоресурсы и среда обитания. 2019. Т. 2, № 3. С. 7–19. doi:10.47921/2619-1024_2019_2_3_7
11. Kosarev A. N., Kostianoy A. G., Shiganova T. A. The Sea of Azov // The Black Sea Environment / A. G. Kostianoy, A. N. Kosarev (eds.). Berlin ; Heidelberg : Springer, 2008. P. 63–89. (The Handbook of Environmental Chemistry ; vol. 5Q. doi:10.1007/698_5_091
12. Climatic Atlas of the Sea of Azov 2006 / G. Matishov [et al.] ; Eds. G. Matishov, S. Levitus. Washington, D.C. : U. S. Government Printing Office, 2006. 103 p. (NOAA Atlas NESDIS ; No. 59). CD-ROM.
13. Панов Б. Н., Спиридонова Е. О. Некоторые закономерности формирования поля солености Азовского моря // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2007. Вып. 15. С. 152–158.
14. Гидрометеорологические условия шельфовой зоны морей СССР. Т. 3 : Азовское море. Л. : Гидрометеоиздат, 1986. 217 с.
15. Андрющенко А. А., Беляев В. И. Изучение статистической структуры полей температуры и солености Черного моря применительно к задаче их объективного анализа // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1972. Т. 8, № 9. С. 1004–1008.
16. Андрющенко А. А., Беляев В. И. Математическое обеспечение расчетов океанографических полей по данным наблюдений (Алгоритмы и программы). Киев : Наукова думка, 1978. 134 с.
Morskoy Gidrofizicheskiy Zhurnal. 2021; 37: 305-317
Сhanges of the Structure Indicators and the Salinity Field Average Value in the Sea of Azov
https://doi.org/10.22449/0233-7584-2021-3-305-317Abstract
Purpose. The work is aimed at continuing the started in the previous papers investigations of structure of the Azov Sea salinity field based on the oceanographic survey data collected since 2000. Interest in studying this parameter is conditioned by its anomalous increase after 2006.
Methods and Results. The data of 49 seasonal oceanographic surveys carried out in the Sea of Azov by the Azov-Black Sea Branch of "VNIRO" ("AzNIIRKH") from 2001 to 2016 permitted to calculate the following: the radii in the concentration region of the field spatial correlation function in the meridional and zonal directions for the surface and bottom layers (the characteristic of the field homogeneity); the ratio between these radii; the sea-average values of salinity field for the surface and bottom layers. The time graphical and the paired correlation analyses of the calculated indicators’ series were done. The average values of the meridional and zonal radii of the concentration region of the spatial correlation function (42.5 and 47.1 km) testify presence of two relatively isolated zones in the sea related to the water circulation. These zones are formed under the conditions of the eastern winds dominating in the region. The average values of the above-mentioned radii the near-bottom sea layer were approxi- mately equal, whereas in the surface layer, the average zonal radii exceeded the meridional ones. In spring and summer, the meridional radius in the bottom layer surpassed the zonal one. Long-term variability shows that in the surface layer, the meridional radius values tend to increase, and in the bottom layer, the zonal radius ones – to decrease. These trends demonstrate a change in the nature of water exchange in the sea, namely from predominance of the zonal transport to that of the meridional one.
Conclusions. Since 2006, the changes in the structure of the Azov Sea water salinity field (trends towards decrease of the zonal radii and increase of the meridional ones in the concentration region of the field spatial correlation function) resulted from decrease in the river water inflow and increase of water exchange with the Kerch Strait, and were accompanied by growth of average salinity. Water exchange with the Kerch Strait in the bottom layer was the most active in spring and summer. The anticipatory shift of the field structural characteristics by 1 and 2 years relative to its average values makes it possible to forecast them with a two-year advance time.
References
1. Berdnikov S. V., Dashkevich L. V., Kulygin V. V. Klimaticheskie usloviya i gidrologicheskii rezhim Azovskogo morya v KhKh – nachale KhKhI vv. // Vodnye bioresursy i sreda obitaniya. 2019. T. 2, № 2. S. 7–19. doi:10.47921/2619-1024_2019_2_2_7
2. Drozdov V. V. Osobennosti mnogoletnei dinamiki ekosistemy Azovskogo morya pod vliyaniem klimaticheskikh i antropogennykh faktorov // Uchenye zapiski Rossiiskogo gosudarstvennogo gidrometeorologicheskogo universiteta. 2010. № 15. S. 155–176.
3. Bronfman A. M., Khlebnikov E. P. Azovskoe more: osnovy rekonstruktsii. L. : Gidrometeoizdat, 1985. 270 s.
4. Bronfman A. M., Dubinina V. G., Makarova G. D. Gidrologicheskie i gidrokhimicheskie osnovy produktivnosti Azovskogo morya. M. : Pishchevaya promyshlennost', 1979. 288 s.
5. Zakonomernosti ekosistemnykh protsessov v Azovskom more / G. G. Matishov [i dr.]. M. : Nauka, 2006. 304 s.
6. Kochergin A. T., Zhukova S. V., Malygin E. Yu. Mezhgodovaya izmenchivost' solenosti i vertikal'noi termokhalinnoi ustoichivosti v razlichnykh raionakh Azovskogo morya v letnii period 1992–2016 gg. // Sistemy kontrolya okruzhayushchei sredy. 2018. Vyp. 131. S. 63–68. doi:10.33075/2220-5861-2018-1-63-68
7. Gidrometeorologicheskie usloviya morei Ukrainy. T. 1 : Azovskoe more / Yu. P. Il'in [i dr.]. Sevastopol', 2009. 400 s.
8. Sovremennaya termokhalinnaya struktura vod Azovskogo morya / N. N. D'yakov [i dr.] // Ekologicheskaya bezopasnost' pribrezhnoi i shel'fovoi zon i kompleksnoe ispol'zovanie resursov shel'fa. Sevastopol' : EKOSI-Gidrofizika, 2006. Vyp. 14. S. 215–224.
9. Cherkesov L. V., Shul'ga T. Ya. Volny, techeniya, sgonno-nagonnye protsessy i transformatsiya zagryaznenii v Azovskom more. Sevastopol' : FGBUN MGI, 2017. 228 s.
10. Rezul'taty morskikh nauchnykh issledovanii Yuzhnogo nauchnogo tsentra Rossiiskoi Akademii Nauk (YuNTs RAN) v Azovskom more v 2003–2018 gg. Chast' 1: Gidrologiya i gidrokhimiya / S. V. Berdnikov [i dr.] // Vodnye bioresursy i sreda obitaniya. 2019. T. 2, № 3. S. 7–19. doi:10.47921/2619-1024_2019_2_3_7
11. Kosarev A. N., Kostianoy A. G., Shiganova T. A. The Sea of Azov // The Black Sea Environment / A. G. Kostianoy, A. N. Kosarev (eds.). Berlin ; Heidelberg : Springer, 2008. P. 63–89. (The Handbook of Environmental Chemistry ; vol. 5Q. doi:10.1007/698_5_091
12. Climatic Atlas of the Sea of Azov 2006 / G. Matishov [et al.] ; Eds. G. Matishov, S. Levitus. Washington, D.C. : U. S. Government Printing Office, 2006. 103 p. (NOAA Atlas NESDIS ; No. 59). CD-ROM.
13. Panov B. N., Spiridonova E. O. Nekotorye zakonomernosti formirovaniya polya solenosti Azovskogo morya // Ekologicheskaya bezopasnost' pribrezhnoi i shel'fovoi zon i kompleksnoe ispol'zovanie resursov shel'fa. Sevastopol' : EKOSI-Gidrofizika, 2007. Vyp. 15. S. 152–158.
14. Gidrometeorologicheskie usloviya shel'fovoi zony morei SSSR. T. 3 : Azovskoe more. L. : Gidrometeoizdat, 1986. 217 s.
15. Andryushchenko A. A., Belyaev V. I. Izuchenie statisticheskoi struktury polei temperatury i solenosti Chernogo morya primenitel'no k zadache ikh ob\"ektivnogo analiza // Izvestiya AN SSSR. Fizika atmosfery i okeana. 1972. T. 8, № 9. S. 1004–1008.
16. Andryushchenko A. A., Belyaev V. I. Matematicheskoe obespechenie raschetov okeanograficheskikh polei po dannym nablyudenii (Algoritmy i programmy). Kiev : Naukova dumka, 1978. 134 s.
