Морской гидрофизический журнал. 2023; 39: 189-204
Особенности формирования вдольбереговой циркуляции вод прибрежного экотона у южного побережья Крыма
https://doi.org/10.29039/0233-7584-2023-2-189-204Аннотация
Цель. Целью настоящей работы является расширение знаний об особенностях формирования режимных характеристик, вертикальной структуры и межгодичной изменчивости циркуляции вод прибрежного экотона у южного побережья Крыма, а также характеристик, условий и продолжительности существования бимодальной структуры направлений прибрежного течения.
Методы и результаты. Новые научные результаты получены с учетом систематизации и анализа опубликованных результатов по исследуемой проблеме. При решении поставленных задач использованы данные мониторинга изменчивости вертикальной структуры прибрежного течения за 2002–2021 гг., полученные с применением отечественных измерителей течений, установленных на стационарной океанографической платформе Черноморского гидрофизического подспутникового полигона Морского гидрофизического института. Материалы векторной базы течений, прошедшие государственную регистрацию, обработаны по методике, разработанной на основе стандартных методов цифровой фильтрации и математической статистики. Установлено, что у побережья Черного моря существуют два различных режима циркуляции вод – режим стационарного мономодального вдольберегового течения и режим бимодальной модуляции направления суммарного вдольберегового потока интенсивными гидродинамическими возмущениями. В формирование обратной моды бимодальной структуры у м. Кикинеиз на всех горизонтах вклад до 98% вносят колебания с периодами до 3 сут, 2% – колебания с периодами 3–4 сут. Значительное снижение среднегодовой скорости мономодального течения меняет условия существования бимодальной структуры в приповерхностном слое, где период колебаний, формирующих обратную моду, в 2020 г. увеличился до 5 сут.
Выводы. Полученные результаты расширяют наши знания об особенностях режима циркуляции прибрежных вод, условий и характеристик явления бимодальной структуры прибрежного течения, в формировании которой у м. Кикинеиз существенный вклад до 91% вносят колебания с периодами до 2 сут. Продемонстрированы перспективы дальнейшего развития технологии исследований и возможности анализа количественных оценок изменчивости прибрежного течения, включая межгодичный диапазон.
Список литературы
1. Тимченко И. Е., Иващенко И. К., Игумнова Е. М. Управление эколого-экономическими процессами накопления и ассимиляции загрязнений в прибрежной морской среде // Морской гидрофизический журнал. 2017. № 1. С. 72–88. doi:10.22449/0233-7584-2017-1-72-88
2. 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 (13–16 декабря 2017, г. Ростов-на-Дону). Ростов-на-Дону : Изд-во ЮНЦ РАН, 2017. С. 120–122.
3. Оценка уровня антропогенных нагрузок на прибрежные зоны и экотоны Черноморского побережья Украины / В. И. Беляев [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2001. № 1. С. 55–63.
4. Pokazeev K., Sovga E., Chaplina T. Pollution in the Black Sea: Observation about the Ocean’s Pollution. Cham, Switzerland : Springer Nature, 2021. 227 p. (Springer Oceanography series).
5. Израэль Ю. А., Цибань А. В. Об ассимиляционной емкости Мирового океана // Доклады Академии наук СССР. 1983. Т. 272, № 3. С. 702–705.
6. Мониторинг прибрежной зоны на Черноморском экспериментальном подспутниковом полигоне / Под ред. В. А. Иванова, В. А. Дулова. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2014. 526 с.
7. Иванов В. А., Кузнецов А. С., Морозов А. Н. Мониторинг циркуляции прибрежных вод у Южного берега Крыма // Доклады Академии наук. 2019. Т. 485, № 4. С. 507–510. doi:10.31857/S0869-56524854507-510
8. О внутригодовой изменчивости течений на шельфе Кавказского побережья Черного моря / В. Г. Кривошея [и др.] // Океанология. 1980. Т. XX, вып. 1. С. 34–39.
9. Овчинников И. М., Титов В. Б., Кривошея В. Г. Новые данные о временной изменчивости течений по результатам многолетних измерений со стабилизированного буя на шельфе Черного моря // Доклады Академии наук СССР. 1986. Т. 286, № 5. С. 1250–1254.
10. Овчинников И. М., Титов В. Б. Антициклоническая завихренность течений в прибрежной зоне Черного моря // Доклады Академии наук СССР. 1990. Т. 314, № 5. С. 1236–1239.
11. Титов В. Б. Статистические характеристики и изменчивость течений на западном шельфе Черного моря // Морской гидрофизический журнал. 1991. № 2. С. 41–47.
12. Особенности течений у приглубого берега / С. Г. Богуславский [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 1991. № 5. С. 27–34.
13. Титов В. Б. О роли вихрей в формировании режима течений на шельфе Черного моря и в экологии прибрежной зоны // Океанология. 1992. Т. 32, вып. 1. С. 39–47.
14. Иванов В. А., Янковский А. Е. Локальный динамический эксперимент в шельфовой зоне Южного берега Крыма // Океанология. 1993. Т. 33, № 1. С. 49–56.
15. Иванов В. А., Янковский А. Е. Динамика вод на шельфе Крыма в летний сезон // Морской гидрофизический журнал. 1994. № 3. С. 38–56.
16. New data on the current regime on the shelf of the northeastern Black Sea / V. G. Krivosheya [et al.] // Oceanology. 2001. Vol. 41. P. 307–316.
17. Титов В. Б., Кривошея В. Г., Москаленко Л. В. Режим течений в Российском секторе Черного моря // Комплексные исследования северо-восточной части Черного моря / Отв. ред. А. Г. Зацепин, М. В. Флинт. М.: Наука, 2002. С. 48–55.
18. Белокопытов В. Н., Саркисов А. А., Щуров С. В. Течения прибрежной зоны на участке Крымского полуострова от мыса Сарыч до поселка Кацивели // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2003. Вып. 8. С. 64–68.
19. Krivosheya V. G., Moskalenko L. V., Titov V. B. On the current regime over the shelf near the North Caucasian coast of the Black Sea // Oceanology. 2004. Vol. 44. P. 331–336.
20. Иванов В. А., Белокопытов В. Н. Океанография Черного моря. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2011. 212 с.
21. 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.
22. Bondur V. G., Sabinin K. D., Grebenyuk Yu. V. Characteristics of inertial oscillations according to the experimental measurements of currents on the Russian shelf of the Black Sea. // Izvestiya. Atmospheric and Oceanic Physics. 2017. Vol. 53. P. 120–126. doi:10.1134/S0001433816050030
23. Химченко Е. Е., Серебряный А. Н. Внутренние волны на Кавказском и Крымском шельфах Черного моря (по летне-осенним наблюдениям 2011–2016 гг.) // Океанологические исследования. 2018. Т. 46, № 2. С. 69–87. doi:10.29006/1564-2291.JOR-2018.46(2).7
24. Кузнецов А. С. Система оценки качества векторных данных и возможности антенных измерений течений // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2018. Вып. 1. С. 50–57. doi:10.22449/2413-5577-2018-1-50-57
25. Кузнецов А. С. Среднемноголетняя сезонная изменчивость прибрежного течения у Южного берега Крыма в 2002–2020 годах // Морской гидрофизический журнал. 2022. Т. 38, № 2. С. 151–164. doi:10.22449/0233-7584-2022-2-151-164.
Morskoy Gidrofizicheskiy Zhurnal. 2023; 39: 189-204
Features of Forming the Alongcoastal Circulation of the Coastal Ecotone Waters nearby the Southern Coast of Crimea
https://doi.org/10.29039/0233-7584-2023-2-189-204Abstract
Purpose. The study is aimed at expanding the notions on the features of forming the mode characteristics, vertical structure and interannual variability of the coastal ecotone water circulation nearby the Crimea Southern coast, as well as on the characteristics, conditions and lifetime of bimodal structure of the coastal current directions.
Methods and Results. New scientific results were obtained with the regard for systematizing and analyzing the already published results on the problem under study. The preset tasks were solved using the monitoring data on variability of the coastal current vertical structure for 2002–2021 obtained through a set of domestic current meters installed at the stationary oceanographic platform of the Black Sea hydrophysical sub-satellite polygon of Marine Hydrophysical Institute. The materials on the currents’ vector base which had passed state registration were processed according to the technique developed on the basis of the standard methods of digital filtering and mathematical statistics. It was found that nearby the Black Sea coast, there existed two different modes of water circulation: the stationary monomodal alongcoastal current and the bimodal modulation of the direction of total alongcoastal flow induced by the intense hydrodynamic disturbances. At all the horizons near Cape Kikineiz, the reverse mode of bimodal structure was formed mostly due to the contribution of fluctuations with the periods up to 3 days, which constituted 98%, whereas the contribution of those with the periods 3–4 days was 2%. A significant decrease in the annual average velocity of a monomodal current changed the conditions for a bimodal structure existence in the near-surface layer where the period of oscillations forming a reverse mode, had increased in 2020 to 5 days.
Conclusions. The results obtained expand our notions on the features of the coastal water circulation mode, and on the conditions and characteristics of the coastal current bimodal structure formed near Cape Kikineiz mostly due to a significant contribution (to 91%) of the fluctuations with the periods up to 2 days. The prospect for further development both of the research techniques and the possibility of analyzing quantitative estimates of the coastal current variability including the interannual range are demonstrated.
References
1. Timchenko I. E., Ivashchenko I. K., Igumnova E. M. Upravlenie ekologo-ekonomicheskimi protsessami nakopleniya i assimilyatsii zagryaznenii v pribrezhnoi morskoi srede // Morskoi gidrofizicheskii zhurnal. 2017. № 1. S. 72–88. doi:10.22449/0233-7584-2017-1-72-88
2. 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 (13–16 dekabrya 2017, g. Rostov-na-Donu). Rostov-na-Donu : Izd-vo YuNTs RAN, 2017. S. 120–122.
3. Otsenka urovnya antropogennykh nagruzok na pribrezhnye zony i ekotony Chernomorskogo poberezh'ya Ukrainy / V. I. Belyaev [i dr.] // Morskoi gidrofizicheskii zhurnal. 2001. № 1. S. 55–63.
4. Pokazeev K., Sovga E., Chaplina T. Pollution in the Black Sea: Observation about the Ocean’s Pollution. Cham, Switzerland : Springer Nature, 2021. 227 p. (Springer Oceanography series).
5. Izrael' Yu. A., Tsiban' A. V. Ob assimilyatsionnoi emkosti Mirovogo okeana // Doklady Akademii nauk SSSR. 1983. T. 272, № 3. S. 702–705.
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. Ivanov V. A., Kuznetsov A. S., Morozov A. N. Monitoring tsirkulyatsii pribrezhnykh vod u Yuzhnogo berega Kryma // Doklady Akademii nauk. 2019. T. 485, № 4. S. 507–510. doi:10.31857/S0869-56524854507-510
8. O vnutrigodovoi izmenchivosti techenii na shel'fe Kavkazskogo poberezh'ya Chernogo morya / V. G. Krivosheya [i dr.] // Okeanologiya. 1980. T. XX, vyp. 1. S. 34–39.
9. Ovchinnikov I. M., Titov V. B., Krivosheya V. G. Novye dannye o vremennoi izmenchivosti techenii po rezul'tatam mnogoletnikh izmerenii so stabilizirovannogo buya na shel'fe Chernogo morya // Doklady Akademii nauk SSSR. 1986. T. 286, № 5. S. 1250–1254.
10. Ovchinnikov I. M., Titov V. B. Antitsiklonicheskaya zavikhrennost' techenii v pribrezhnoi zone Chernogo morya // Doklady Akademii nauk SSSR. 1990. T. 314, № 5. S. 1236–1239.
11. Titov V. B. Statisticheskie kharakteristiki i izmenchivost' techenii na zapadnom shel'fe Chernogo morya // Morskoi gidrofizicheskii zhurnal. 1991. № 2. S. 41–47.
12. Osobennosti techenii u priglubogo berega / S. G. Boguslavskii [i dr.] // Morskoi gidrofizicheskii zhurnal. 1991. № 5. S. 27–34.
13. Titov V. B. O roli vikhrei v formirovanii rezhima techenii na shel'fe Chernogo morya i v ekologii pribrezhnoi zony // Okeanologiya. 1992. T. 32, vyp. 1. S. 39–47.
14. Ivanov V. A., Yankovskii A. E. Lokal'nyi dinamicheskii eksperiment v shel'fovoi zone Yuzhnogo berega Kryma // Okeanologiya. 1993. T. 33, № 1. S. 49–56.
15. Ivanov V. A., Yankovskii A. E. Dinamika vod na shel'fe Kryma v letnii sezon // Morskoi gidrofizicheskii zhurnal. 1994. № 3. S. 38–56.
16. New data on the current regime on the shelf of the northeastern Black Sea / V. G. Krivosheya [et al.] // Oceanology. 2001. Vol. 41. P. 307–316.
17. Titov V. B., Krivosheya V. G., Moskalenko L. V. Rezhim techenii v Rossiiskom sektore Chernogo morya // Kompleksnye issledovaniya severo-vostochnoi chasti Chernogo morya / Otv. red. A. G. Zatsepin, M. V. Flint. M.: Nauka, 2002. S. 48–55.
18. Belokopytov V. N., Sarkisov A. A., Shchurov S. V. Techeniya pribrezhnoi zony na uchastke Krymskogo poluostrova ot mysa Sarych do poselka Katsiveli // Ekologicheskaya bezopasnost' pribrezhnoi i shel'fovoi zon i kompleksnoe ispol'zovanie resursov shel'fa. 2003. Vyp. 8. S. 64–68.
19. Krivosheya V. G., Moskalenko L. V., Titov V. B. On the current regime over the shelf near the North Caucasian coast of the Black Sea // Oceanology. 2004. Vol. 44. P. 331–336.
20. Ivanov V. A., Belokopytov V. N. Okeanografiya Chernogo morya. Sevastopol' : EKOSI-Gidrofizika, 2011. 212 s.
21. 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.
22. Bondur V. G., Sabinin K. D., Grebenyuk Yu. V. Characteristics of inertial oscillations according to the experimental measurements of currents on the Russian shelf of the Black Sea. // Izvestiya. Atmospheric and Oceanic Physics. 2017. Vol. 53. P. 120–126. doi:10.1134/S0001433816050030
23. Khimchenko E. E., Serebryanyi A. N. Vnutrennie volny na Kavkazskom i Krymskom shel'fakh Chernogo morya (po letne-osennim nablyudeniyam 2011–2016 gg.) // Okeanologicheskie issledovaniya. 2018. T. 46, № 2. S. 69–87. doi:10.29006/1564-2291.JOR-2018.46(2).7
24. Kuznetsov A. S. Sistema otsenki kachestva vektornykh dannykh i vozmozhnosti antennykh izmerenii techenii // Ekologicheskaya bezopasnost' pribrezhnoi i shel'fovoi zon morya. 2018. Vyp. 1. S. 50–57. doi:10.22449/2413-5577-2018-1-50-57
25. Kuznetsov A. S. Srednemnogoletnyaya sezonnaya izmenchivost' pribrezhnogo techeniya u Yuzhnogo berega Kryma v 2002–2020 godakh // Morskoi gidrofizicheskii zhurnal. 2022. T. 38, № 2. S. 151–164. doi:10.22449/0233-7584-2022-2-151-164.
