Морской гидрофизический журнал. 2019; 35: 384-394
Результаты мониторинга динамики полей приповерхностных вод Черного моря судовым комплексом гидрофизических попутных измерений
https://doi.org/10.22449/0233-7584-2019-4-384-394Аннотация
Цель. Цель настоящей работы – обсуждение практических результатов опытной эксплуатации отечественного судового комплекса гидрофизических попутных измерений (КГПИ).
Методы и результаты. Результаты получены при натурных исследованиях структуры и пространственно-временной изменчивости оптико-гидролого-гидрохимических полей приповерхностных вод в комплексных экспедициях Морского гидрофизического института РАН в 2015– 2017 гг. на разномасштабных полигонах у Южного берега Крыма. Измерения комплексом в экспедиционных условиях выполнялись непрерывно в реальном масштабе времени с высоким пространственным разрешением и надежностью. На основе контактных судовых съемок, выполненных комплексом на тестовых подспутниковых полигонах у Гераклейского полуострова, проведено картирование фоновой структуры гидрофизических полей приповерхностных вод. В приповерхностном слое полигона достоверно выделены мелкомасштабные линзы вод, сопутствующие интенсивным гидрологическим образованиям факельного типа, которые возникают в очаге придонного сброса промышленно-сточных вод канализационного коллектора и достигают поверхности.
Выводы. Из материалов КГПИ-съемок, выполненных на крупномасштабных полигонах в октябре 2016 г. в 89-м рейсе и в ноябре 2017 г. в 98-м рейсе НИС «Профессор Водяницкий», выделены новые натурные данные, которые не удалось получить традиционными способами. Представленные результаты демонстрируют высокую информативность КГПИ-измерений, оперативность съемок, эффективность и возможность использования комплекса в различных погодных условиях при исследованиях гидрофизических процессов и явлений в широком диапазоне изменчивости. Подтверждены принципиальные возможности и перспективы дальнейшего использования судового КГПИ для получения новых научных знаний о субмезо- и мелкомасштабных гидродинамических процессах при развитии подходов к рациональному использованию ресурсного потенциала морских акваторий у побережья Крыма и Севастополя, а также к созданию элементов перспективной технологии инструментального кризисного мониторинга в приморских ландшафтах шельфа.
Список литературы
1. Блатов А. С., Иванов В. А. Гидрология и гидродинамика шельфовой зоны Черного моря (на примере Южного берега Крыма). Киев : Наукова думка, 1992. 242 с.
2. Ivanov V. A., Belokopytov V. N. Oceanography of the Black Sea. Sevastopol : ECOSYGidrofizika, 2013. 210 p.
3. О влиянии изменчивости течения в глубоководной зоне Черного моря на динамику вод узкого северокавказского шельфа / А. Г. Зацепин [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2016. № 3. С. 16–25.
4. Кузнецов А. С., Иванов В. А., Зима В. В. Особенности мезомасштабной динамики вод у южного побережья Крыма в 2008–2016 гг. // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2017. Вып. 1. С. 32–39.
5. Ivanov V. A. Spatial and Temporal Variability and Monitoring of Hydrophysical Fields of the Black Sea // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2014. Vol. 50, no 1. P. 26–34. doi:10.1134/S000143381306008X
6. Мониторинг прибрежной зоны на Черноморском экспериментальном подспутниковом полигоне / Под ред. В. А. Иванова, В. А. Дулова. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2014. 526 с.
7. Исследование мелкомасштабной динамики вод в прибрежной зоне Крыма / А. С. Кузнецов [и др.] // Окружающая среда и человек. Современные проблемы генетики, селекции и биотехнологии: материалы международной научной конференции и молодежной научной конференции памяти члена-корреспондента РАН Д. Г. Матишова (г. Ростов-на-Дону, 5–8 сентября 2016 г.). Ростов-на-Дону : Изд-во ЮНЦ РАН, 2016. С. 199–202.
8. Особенности сезонной и синоптической изменчивости структуры вод в зоне Основного черноморского течения в осенне-зимний период 2016 г. / Ю. В. Артамонов [и др.] // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2018. Вып. 1. С. 32– 43.
9. Опыт регистрации температуры и солености поверхностного слоя океана зондом АИСТ / К. Н. Федоров [и др.] // Океанология. 1979. Т. XIX, № 1. С. 156–163.
10. Структура термохалинных и биооптических полей на поверхности Карского моря в сентябре 2011 г. / П. О. Завьялов [и др.] // Океанология. 2015. Т. 55, № 4. С. 514–525.
11. Щипцов А. А., Кузнецов А. С., Станичный С. В. Натурные исследования системы поверхностных гидрографических фронтов у пролива Дарданеллы // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 1999. С. 27–46.
12. Hydes D. J., Campbell J. M., Dunning J. Systematic Oceanographic Data Collected by FerryBox // Sea Technology. 2004. Vol. 45, no. 2. P. 10–14.
13. FerryBox-Real-Time Monitoring of Water Quality by Ferryboats / W. Petersen [et al.] // Environmental research, engineering and management. 2005. Vol. 33, no. 3. P. 12–17.
14. Шаповалов Ю. И. Комплекс аппаратуры для попутных гидрофизических измерений // Мониторинг прибрежной зоны на Черноморском экспериментальном подспутниковом полигоне / Под ред. В. А. Иванова, В. А. Дулова. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2014. С. 119–127.
15. Исследования гидрофизических процессов при мониторинге антропогенных воздействий на прибрежные акватории (на примере бухты Мамала, острова Оаху, Гаваи) / В. Г. Бондур [и др.] // Океанология. 2007. Т. 47, № 6. С. 827–846.
16. Иванов В. А., Фомин В. В. Численное моделирование распространения заглубленного стока в прибрежной зоне Гераклейского полуострова // Морской гидрофизический журнал. 2016. № 6. С. 89–103.
17. Технология исследования динамики прибрежных вод как элемент кризисного мониторинга природной среды / А. С. Кузнецов [и др.] // Материалы научных мероприятий, приуроченных к 15-летию Южного научного центра Российской академии наук (г. Ростов-на-Дону, 13–16 декабря 2017 г.). Ростов-на-Дону : Изд-во ЮНЦ РАН, 2017. С. 120–122.
Morskoy Gidrofizicheskiy Zhurnal. 2019; 35: 384-394
Results of Monitoring the Surface Fields’ Dynamics in the Black Sea Waters Using a Ferry Box System
https://doi.org/10.22449/0233-7584-2019-4-384-394Abstract
Purpose. The purpose of the paper is to discuss practical results of pilot running of a domestic ship ferry box system.
Methods and Results. The results were obtained in course of in situ studies of structure and spatialtemporal variability of optical, hydrological and hydrochemical fields of surface water during the complex cruises in which the scientists from Marine Hydrophysical Institute, Russian Academy of Sciences, participated in 2015–2017. The polygons under investigation were of different scales and located nearby the Southern Coast of the Crimea. The ferry box measurements were performed continuously in real time, with high spatial resolution, and showed good r eliability. Based on the contact ferry box surveys carried out at the test sub-satellite polygons near the Herakleian Peninsular, the background structure of the surface water hydrophysical fields was mapped. In the polygon surface layer, small-scale water lenses were authentically identified. They accompany the intensive hydrological torch-type formations that arise in an outbreak of industrial and sewage waters discharge near the bottom and then reach the surface.
Conclusions. The information of the ferry box system surveys carried out at the large-scale polygons during the cruises of R/V "Professor Vodyanitsky" (the 89th – October, 2016 and the 98th – November, 2017) nearby the Southern Coast of the Crimea provided new in situ data that were impossible to obtain by contact methods. The represented results demonstrate high information content of the ferry box measurements, its efficiency and possibility of its further application for studying hydrophysical processes and phenomena in a wide range of their variability and in various weather conditions. Confirmed are the principle possibilities and further prospects of the ferry box system in obtaining new notions on submeso- and small-scale hydrodynamic processes. Besides, the system implies development both of the approaches for rational use of marine resources near the Crimean and Sevastopol coasts, and the elements of the advanced technology for the instrumental shelf monitoring in critical situations.
References
1. Blatov A. S., Ivanov V. A. Gidrologiya i gidrodinamika shel'fovoi zony Chernogo morya (na primere Yuzhnogo berega Kryma). Kiev : Naukova dumka, 1992. 242 s.
2. Ivanov V. A., Belokopytov V. N. Oceanography of the Black Sea. Sevastopol : ECOSYGidrofizika, 2013. 210 p.
3. O vliyanii izmenchivosti techeniya v glubokovodnoi zone Chernogo morya na dinamiku vod uzkogo severokavkazskogo shel'fa / A. G. Zatsepin [i dr.] // Morskoi gidrofizicheskii zhurnal. 2016. № 3. S. 16–25.
4. Kuznetsov A. S., Ivanov V. A., Zima V. V. Osobennosti mezomasshtabnoi dinamiki vod u yuzhnogo poberezh'ya Kryma v 2008–2016 gg. // Ekologicheskaya bezopasnost' pribrezhnoi i shel'fovoi zon morya. 2017. Vyp. 1. S. 32–39.
5. Ivanov V. A. Spatial and Temporal Variability and Monitoring of Hydrophysical Fields of the Black Sea // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2014. Vol. 50, no 1. P. 26–34. doi:10.1134/S000143381306008X
6. Monitoring pribrezhnoi zony na Chernomorskom eksperimental'nom podsputnikovom poligone / Pod red. V. A. Ivanova, V. A. Dulova. Sevastopol' : EKOSI-Gidrofizika, 2014. 526 s.
7. Issledovanie melkomasshtabnoi dinamiki vod v pribrezhnoi zone Kryma / A. S. Kuznetsov [i dr.] // Okruzhayushchaya sreda i chelovek. Sovremennye problemy genetiki, selektsii i biotekhnologii: materialy mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii i molodezhnoi nauchnoi konferentsii pamyati chlena-korrespondenta RAN D. G. Matishova (g. Rostov-na-Donu, 5–8 sentyabrya 2016 g.). Rostov-na-Donu : Izd-vo YuNTs RAN, 2016. S. 199–202.
8. Osobennosti sezonnoi i sinopticheskoi izmenchivosti struktury vod v zone Osnovnogo chernomorskogo techeniya v osenne-zimnii period 2016 g. / Yu. V. Artamonov [i dr.] // Ekologicheskaya bezopasnost' pribrezhnoi i shel'fovoi zon morya. 2018. Vyp. 1. S. 32– 43.
9. Opyt registratsii temperatury i solenosti poverkhnostnogo sloya okeana zondom AIST / K. N. Fedorov [i dr.] // Okeanologiya. 1979. T. XIX, № 1. S. 156–163.
10. Struktura termokhalinnykh i bioopticheskikh polei na poverkhnosti Karskogo morya v sentyabre 2011 g. / P. O. Zav'yalov [i dr.] // Okeanologiya. 2015. T. 55, № 4. S. 514–525.
11. Shchiptsov A. A., Kuznetsov A. S., Stanichnyi S. V. Naturnye issledovaniya sistemy poverkhnostnykh gidrograficheskikh frontov u proliva Dardanelly // Ekologicheskaya bezopasnost' pribrezhnoi i shel'fovoi zon i kompleksnoe ispol'zovanie resursov shel'fa. 1999. S. 27–46.
12. Hydes D. J., Campbell J. M., Dunning J. Systematic Oceanographic Data Collected by FerryBox // Sea Technology. 2004. Vol. 45, no. 2. P. 10–14.
13. FerryBox-Real-Time Monitoring of Water Quality by Ferryboats / W. Petersen [et al.] // Environmental research, engineering and management. 2005. Vol. 33, no. 3. P. 12–17.
14. Shapovalov Yu. I. Kompleks apparatury dlya poputnykh gidrofizicheskikh izmerenii // Monitoring pribrezhnoi zony na Chernomorskom eksperimental'nom podsputnikovom poligone / Pod red. V. A. Ivanova, V. A. Dulova. Sevastopol' : EKOSI-Gidrofizika, 2014. S. 119–127.
15. Issledovaniya gidrofizicheskikh protsessov pri monitoringe antropogennykh vozdeistvii na pribrezhnye akvatorii (na primere bukhty Mamala, ostrova Oakhu, Gavai) / V. G. Bondur [i dr.] // Okeanologiya. 2007. T. 47, № 6. S. 827–846.
16. Ivanov V. A., Fomin V. V. Chislennoe modelirovanie rasprostraneniya zaglublennogo stoka v pribrezhnoi zone Gerakleiskogo poluostrova // Morskoi gidrofizicheskii zhurnal. 2016. № 6. S. 89–103.
17. Tekhnologiya issledovaniya dinamiki pribrezhnykh vod kak element krizisnogo monitoringa prirodnoi sredy / A. S. Kuznetsov [i dr.] // Materialy nauchnykh meropriyatii, priurochennykh k 15-letiyu Yuzhnogo nauchnogo tsentra Rossiiskoi akademii nauk (g. Rostov-na-Donu, 13–16 dekabrya 2017 g.). Rostov-na-Donu : Izd-vo YuNTs RAN, 2017. S. 120–122.
