Сезонная и межгодовая изменчивость параметров холодного промежуточного слоя в области Севастопольского антициклонического круговорота

Рассматриваются внутригодовые и межгодовые различия в структуре вод холодного промежуточного слоя (ХПС) как индикатора интенсивности антициклонического круговорота у свала глубин северо-западной части Черного моря. Использованы все доступные данные натурных гидрологических наблюдений, в частности –...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2005
Hauptverfasser:	Ильин, Ю.П., Белокопытов, В.Н.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Морський гідрофізичний інститут НАН України 2005
Schriftenreihe:	Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу
Schlagworte:	Мониторинг прибрежной и шельфовой зон морей
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/56985
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Сезонная и межгодовая изменчивость параметров холодного промежуточного слоя в области Севастопольского антициклонического круговорота / Ю.П. Ильин, В.Н. Белокопытов // Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу: Зб. наук. пр. — Севастополь, 2005. — Вип. 12. — С. 29-40. — Бібліогр.: 20 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-56985
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-569852014-03-03T03:01:09Z Сезонная и межгодовая изменчивость параметров холодного промежуточного слоя в области Севастопольского антициклонического круговорота Ильин, Ю.П. Белокопытов, В.Н. Мониторинг прибрежной и шельфовой зон морей Рассматриваются внутригодовые и межгодовые различия в структуре вод холодного промежуточного слоя (ХПС) как индикатора интенсивности антициклонического круговорота у свала глубин северо-западной части Черного моря. Использованы все доступные данные натурных гидрологических наблюдений, в частности – полигонных съемок 1983 – 1998 гг. Получены эмпирические зависимости параметров ХПС в зоне круговорота в весенне-летний период от индекса суровости предшествующей зимы. Intra-year and interannual variabilities in the water structure of the cold interlayer are considered. The cold interlayer indicates the intensity of anticyclone near the shelf break of the Black Sea northwestern region. All available data of hydrological in situ observations including the test area survey of 1983 – 1998, is used. Empirical dependences of the cold interlayer parameters in the gyre zone during spring-summer period on the previous winter index of severity are obtained. 2005 Article Сезонная и межгодовая изменчивость параметров холодного промежуточного слоя в области Севастопольского антициклонического круговорота / Ю.П. Ильин, В.Н. Белокопытов // Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу: Зб. наук. пр. — Севастополь, 2005. — Вип. 12. — С. 29-40. — Бібліогр.: 20 назв. — рос. 1726-9903 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/56985 551.465 ru Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу Морський гідрофізичний інститут НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Мониторинг прибрежной и шельфовой зон морей Мониторинг прибрежной и шельфовой зон морей
spellingShingle	Мониторинг прибрежной и шельфовой зон морей Мониторинг прибрежной и шельфовой зон морей Ильин, Ю.П. Белокопытов, В.Н. Сезонная и межгодовая изменчивость параметров холодного промежуточного слоя в области Севастопольского антициклонического круговорота Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу
description	Рассматриваются внутригодовые и межгодовые различия в структуре вод холодного промежуточного слоя (ХПС) как индикатора интенсивности антициклонического круговорота у свала глубин северо-западной части Черного моря. Использованы все доступные данные натурных гидрологических наблюдений, в частности – полигонных съемок 1983 – 1998 гг. Получены эмпирические зависимости параметров ХПС в зоне круговорота в весенне-летний период от индекса суровости предшествующей зимы.
format	Article
author	Ильин, Ю.П. Белокопытов, В.Н.
author_facet	Ильин, Ю.П. Белокопытов, В.Н.
author_sort	Ильин, Ю.П.
title	Сезонная и межгодовая изменчивость параметров холодного промежуточного слоя в области Севастопольского антициклонического круговорота
title_short	Сезонная и межгодовая изменчивость параметров холодного промежуточного слоя в области Севастопольского антициклонического круговорота
title_full	Сезонная и межгодовая изменчивость параметров холодного промежуточного слоя в области Севастопольского антициклонического круговорота
title_fullStr	Сезонная и межгодовая изменчивость параметров холодного промежуточного слоя в области Севастопольского антициклонического круговорота
title_full_unstemmed	Сезонная и межгодовая изменчивость параметров холодного промежуточного слоя в области Севастопольского антициклонического круговорота
title_sort	сезонная и межгодовая изменчивость параметров холодного промежуточного слоя в области севастопольского антициклонического круговорота
publisher	Морський гідрофізичний інститут НАН України
publishDate	2005
topic_facet	Мониторинг прибрежной и шельфовой зон морей
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/56985
citation_txt	Сезонная и межгодовая изменчивость параметров холодного промежуточного слоя в области Севастопольского антициклонического круговорота / Ю.П. Ильин, В.Н. Белокопытов // Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу: Зб. наук. пр. — Севастополь, 2005. — Вип. 12. — С. 29-40. — Бібліогр.: 20 назв. — рос.
series	Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу
work_keys_str_mv	AT ilʹinûp sezonnaâimežgodovaâizmenčivostʹparametrovholodnogopromežutočnogosloâvoblastisevastopolʹskogoanticikloničeskogokrugovorota AT belokopytovvn sezonnaâimežgodovaâizmenčivostʹparametrovholodnogopromežutočnogosloâvoblastisevastopolʹskogoanticikloničeskogokrugovorota
first_indexed	2025-07-05T08:14:01Z
last_indexed	2025-07-05T08:14:01Z
_version_	1836793978829144064
fulltext	29 УДК 551 .465 Ю.П.Ильин, В.Н.Белокопытов* Морское отделение Украинского научно-исследовательского гидрометеорологического института, г.Севастополь Морской гидрофизический институт НАН Украины, г.Севастополь СЕЗОННАЯ И МЕЖГОДОВАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПАРАМЕТРОВ ХОЛОДНОГО ПРОМЕЖУТОЧНОГО СЛОЯ В ОБЛАСТИ СЕВАСТОПОЛЬСКОГО АНТИЦИКЛОНИЧЕСКОГО КРУГОВОРОТА Рассматриваются внутригодовые и межгодовые различия в структуре вод хо- лодного промежуточного слоя (ХПС) как индикатора интенсивности антициклони- ческого круговорота у свала глубин северо-западной части Черного моря. Исполь- зованы все доступные данные натурных гидрологических наблюдений, в частности – полигонных съемок 1983 – 1998 гг. Получены эмпирические зависимости пара- метров ХПС в зоне круговорота в весенне-летний период от индекса суровости предшествующей зимы. Одним из наиболее интересных элементов среднемасштабной динами- ки вод Черного моря являются антициклонические вихри, которые ассоции- руются с неоднородностями береговой линии и топографии дна. Они при- влекают внимание ученых, прежде всего, как важный элемент взаимодейст- вия вод и переноса вещества между прибрежными зонами и глубоководной акваторией Черного моря [1 – 7].Эти антициклоны обычно генерируются у свала глубин, на правом фланге Основного черноморского течения (ОЧТ), и имеют пространственные масштабы порядка 10 – 100 км. Некоторые из них существуют как квазистационарные динамические образования, проявляясь на климатических картах динамической топографии, построенных на сетках с достаточно высоким разрешением по данным гидрологических наблюде- ний [8] или в рамках численных моделей (например, [9]). Один из наиболее изученных квазистационарных антициклонов – это, так называемый, Сева- стопольский вихрь (по терминологии, предложенной в [10]). Как показали исследования на основе совместного анализа гидрологи- ческих съемок и спутниковых наблюдений [3 – 5, 11], Севастопольский вихрь, в сущности, представляет собой область антициклонической конвер- генции (круговорота), состоящую из одного, двух и более ядер (вихрей), ко- торые могут поочередно интенсифицироваться и смещаться в генеральном направлении к юго-западу, а могут оставаться в примерно постоянных гра- ницах антициклонического круговорота. При этом, по данным спутниковых наблюдений, к концу лета и осенью вихрь или его отдельные ядра (при их наличии) прижимаются к материковому склону и частично выходят на шельф, что свидетельствует об ослаблении энергии вихря и уменьшении толщины слоя вод, охваченных антициклоническим движением. Наблюдения 1985 и 1987 гг., которым предшествовали суровые зимы, дали толчок к исследованию влияния эволюции холодного промежуточного © Ю .П .Ильин , В .Н .Белокопытов , 2 0 0 5 30 слоя (ХПС) на энергоснабжение и развитие (увеличение вертикальных и го- ризонтальных размеров) антициклонических вихрей у свала глубин северо- западной части Черного моря (СЗЧМ), т.е. в области Севастопольского ан- тициклонического круговорота (САЦ). По-видимому, первой публикацией, где была изложена гипотеза о роли суровости зимы и связанного с ней влияния ХПС на развитие САЦ, была работа [12], посвященная комплекс- ному анализу и интерпретации данных спутниковых и судовых наблюде- ний, полученных в ходе экспериментального мониторинга 1987 г. Подобная идея, очевидно независимо, легла в основу [13], где был выполнен содержа- тельный физический анализ механизма энергоснабжения глубоких АЦ вих- рей Черного моря и подчеркивалась роль ХПС в этом процессе. Охлажден- ные за зиму воды шельфа под действием гравитационных сил сползают по склону и накапливаются в зоне конвергенции (впадине в топографии основ- ного пикноклина) у свала глубин. Сюда же изопикнически перемещаются и охлажденные воды с купола Западного циклонического круговорота. Этот процесс приводит к интенсификации антициклонических вихрей, первичная генерация которых связана с баротропно-бароклинной неустойчивостью ОЧТ к западу от Севастополя. Влияние ХПС определяет также особенности вертикальной термической структуры в АЦ [13, 14] и формирование холод- ных поверхностных аномалий над ними [3, 11]. Механизмы формирования АЦ вихрей справа от ОЧТ и их взаимодействия с процессом формирования и распространения вод ХПС подтвердились в результате экспериментов с численными моделями [6, 15]. В связи с вышеизложенным, возникла необходимость исследовать осо- бенности сезонной и многолетней изменчивости параметров ХПС в зоне САЦ по данным всех доступных гидрологических наблюдений, накоплен- ных к настоящему времени в базах океанологических данных Черного моря. В данной работе поставлена задача описания внутригодового и межгодово- го хода этих параметров и их связи с межгодовой изменчивостью индекса суровости зимы. Ранее была предпринята попытка анализа условий обнов- ления вод ХПС в масштабе всего Черного моря и нахождения их корреля- ционных связей с внешними гидрометеорологическими факторами [16]. В частности, самый высокий коэффициент корреляции (0,65) был получен для связи между температурой ХПС и индексом суровости зимы. Одна из целей данной работы – проверить, проявится ли и будет ли более тесной эта связь для ограниченного энергоактивного района у свала глубин СЗЧМ. Материалы и методика исследований. Основой работы служил мас- сив первичных гидрологических данных Черного моря, созданный на осно- ве банков данных МГИ НАНУ и МО УкрНИГМИ. Общее число гидрологи- ческих станций составило 130320 за период 1910 – 2003 гг. По этим данным рассчитан новый климатический массив температуры и солености, наиболее статистически обеспеченный по сравнению с предыдущими версиями [17]. Климатический массив состоит из 12 среднемноголетних месячных масси- вов, построенных в виде регулярной сетки с шагом по широте и долготе 20 миль. По глубине дискретность переменная: в слое 0 – 100 м шаг между горизонтами 10 м; 50 м – в слое 100 – 300 м; 100 м – глубже 300 м. С помо- щью этого массива были построены месячные карты динамической топо- 31 графии для СЗЧМ, включающей область САЦ, а также меридиональные разрезы температуры и солености через центры квазистационарных вихрей САЦ. В узлах сетки, ближайших к климатическим центрам вихрей, для ка- ждого месяца определены параметры ХПС – его верхняя и нижняя границы (глубины залегания верхней и нижней изотерм 8 °С), температура, соле- ность и глубина залегания ядра ХПС (минимума температуры), средняя температура и холодозапас ХПС. По результатам строились графики сезон- ного хода параметров ХПС для периода года с марта по октябрь, т.е. от на- чала формирования ХПС именно как слоя промежуточной воды до начала осенне-зимнего конвективного выхолаживания. Для исследования межгодовой изменчивости из общего массива пер- вичных наблюдений выбирались съемки рассматриваемого района, выпол- ненные в период с марта по октябрь на сетках станций, позволяющих окон- турить вихревые образования или, по крайней мере, их центры. Как оказа- лось, такие съемки выполнялись, начиная с 1983 г. Хотя последняя съемка относится к 1998 г., можно считать, что более-менее регулярные полигон- ные наблюдения в этом районе закончились в 1995 г. При наличии квази- синхронных данных спутниковых съемок они использовались для уточне- ния положения центров вихрей и их размеров в случае, если гидрологиче- ская съемка не полностью покрывала вихрь (или несколько вихрей). Всего проанализировано 39 съемок, выполненных на НИС Академии Наук («Академик Вернадский», «Михаил Ломоносов», «Профессор Колес- ников», «Профессор Водяницкий», «Трепанг», «Горизонт»), Гидрометслуж- бы («Яков Гаккель», «Муссон») и Минрыбхоза. Использовались также сводные массивы данных, полученных в ходе межведомственных съемок 1984 г. и международных экспедиций по программам CoMSBlack, TU-Black Sea 1993, 1994 гг. С помощью визуального анализа карт динамической то- пографии и других океанографических характеристик выбрано 110 станций, относящихся к центрам вихревых образований. Для каждой станции рас- считывались те же параметры ХПС, что и для климатического массива. В случае если в центр вихря на одной съемке попадали несколько станций, полученные оценки ХПС осреднялись. Таким образом, было получено 88 оценок параметров ХПС, из которых 46 относились к центрам Западного антициклонического ядра (ЗАЯ), а 41 – к центрам Восточного антицикло- нического ядра (ВАЯ) САЦ. После этого осреднялись параметры ХПС в центрах каждого ядра в пределах каждого месяца (если в данном месяце данного года было выполнено более одной съемки на одном или разных су- дах). Всего получилось 49 месячных оценок с марта по октябрь для периода 1983 – 1998 гг., из которых 31 относится к ЗАЯ, 18 – к ВАЯ. На рис.1 представлено положение центров антициклонических ядер, т.е. координат месячных оценок параметров ХПС в центрах вихрей. Видно, что они группируются в две области к югу от свала глубин: ЗАЯ в диапазоне 30,75 – 32,0° в.д. и ВАЯ в диапазоне 32,0 – 33,25° в.д. Следует отметить, что одновременное существование обоих ядер наблюдалось лишь в 16 месяцах из всего полученного ряда (33 %), и все они относились лишь к 7 годам (1988 – 1994 гг.) из 14 (1983 – 1995, 1998 гг.), для которых имелись данные гидрологических наблюдений. Причем наличие двуядерной структуры САЦ 32 в 1988 – 1994 гг. подтверждалось также данными спутниковых наблюдений, а в 1987 г. из космоса наблюдался лишь один вихрь с экстремально боль- шим диаметром ~ 120 км [12]. В 1998 г., по спутниковым данным, в этом районе существовало более одного ядра [5], но судовая съемка выполнялась лишь в районе одного из них. По-видимому, для периода 1983-1986 гг., для которого нет данных спутниковых съемок в этом районе, также возможны ситуации, когда судовая съемка регистрировала лишь один из существо- вавших в действительности вихрей, но подтвердить это в настоящее время невозможно. Таким образом, оценка повторяемости ситуаций существова- ния более одного ядра САЦ, полученная по данным судовых съемок, не яв- ляется достоверной. Для исследования связи параметров ХПС в зоне САЦ с влиянием сте- пени охлаждения вод в предшествующую зиму, месячные оценки, попа- дающие в весенне-летний сезон каждого года, осреднялись. При этом в слу- чае существования двуядерной структуры САЦ находились средние пара- метры ХПС по данным для обоих ядер. В качестве индекса суровости зимы использовались суммы среднесуточных отрицательных температур за пред- 29.0 29.5 30.0 30.5 31.0 31.5 32.0 32.5 33.0 33.5 34.0 42.5 43.0 43.5 44.0 44.5 45.0 45.5 46.0 46.5 Се вер о-за пад ны й ше льф Осн овн ое ч ерн омо рск ое теч ени е Запад ный цикло ничес кий кругов орот ЗАЯ ВАЯ Р и с . 1 .Положение центров ЗАЯ (•) и ВАЯ (++++) САЦ по дан- ным гидрологических съемок за 1983 – 1998 гг. Схематически показаны контуры вихрей САЦ (- - -) и ОЧТ (– – –). ⇒ показы- вают поступление вод ХПС в область САЦ из основных рай- онов зимнего выхолаживания – Западного глубоководного ци- клонического круговорота и СЗЧМ. Сплошные тонкие линии – изобаты (с севера на юг) 20, 100, 200, 500, 1500 и 2000 м. 33 шествующий период с октября по апрель по данным наблюдений над тем- пературой воздуха на МГ Одесса, Очаков и Хорлы [16]. Для работы по выборке из базы метеорологических данных, гидрологи- ческих съемок и их анализу, а также расчету и анализу климатических полей температуры и солености использовались программные комплексы «ГИС Гидрометеорология Черного и Азовского морей» [18] и «Гидролог» [19]. Климатическая динамическая и термохалинная структура вод. Прежде всего, рассмотрим климатические поля динамической топографии морской поверхности, построенные динамическим методом относительно поверхности 300 дбар по среднемноголетним данным о температуре и соле- ности для каждого месяца с марта по октябрь (рис.2). При этом для оконту- ривания вихревых образований у свала глубин СЗЧМ использовалась мето- дика дополнения мелководных станций (на глубинах меньше 300 м) сред- ним профилем плотности, полученным по данным глубоководных станций. Основные особенности климатического сезонного изменения циркуля- ции у свала глубин СЗЧМ состоят в поочередной интенсификации западно- го (в марте) и восточного (в апреле) ядер АЦ круговорота, объединении их в один круговорот в мае (или, возможно, выравнивании интенсивности ядер), затем устойчивом преобладании западного ядра в июне и июле. После этого наблюдается его ослабление и прижатие к свалу глубин в августе. В сентяб- ре в климатической циркуляции вод проявляются оба ядра, но значительно ослабленные и разделенные циклоническим меандром ОЧТ, а в октябре су- ществует лишь слабое восточное ядро САЦ. На месте западного ядра рас- полагается циклонический вихрь, образованный слева от ОЧТ, струя кото- рого смещается ближе к свалу глубин. Таким образом, можно заключить, что в климатическом сезонном ходе динамической топографии с марта по июнь отмечается развитие САЦ, а с августа по октябрь – его ослабление. При этом на фазе развития происходит поочередная интенсификация ЗАЯ и ВАЯ с установившимся преобладани- ем ЗАЯ в середине лета. Ослабление ядер САЦ сопровождается их смеще- нием и исчезновением западного ядра к середине осени. Вероятно, это объ- ясняется ослаблением источника энергетической подпитки САЦ (заканчи- вается процесс пополнения ХПС) при сохранении источника генерации не- устойчивостью ОЧТ у юго-западной оконечности шельфа Крымского п-ова. Из этого следует, что существование ЗАЯ может быть в большей степени обусловлено влиянием ХПС, в то время как ВАЯ, кроме того, постоянно получает энергию от ОЧТ в зоне резкого изменения направления береговой линии и изобат. На рис.3 представлены вертикальные распределения температуры и со- лености морской воды на разрезах вдоль меридианов 31,5 и 32,5° в.д., про- ходящих примерно через климатические центры ЗАЯ и ВАЯ в период их развития (с марта по июнь). Видно, что в марте наиболее холодные воды с соленостью до 18,2 ‰ поступают в зону САЦ с шельфа СЗЧМ. Холодная вода купола Западного циклонического круговорота (ЗЦК) с соленостью 18,4 ‰ и более в большей степени влияет на область западного ядра, чем восточного. В апреле усиливается поступление шельфовых вод в ХПС вос- точного ядра, обеспечивая у свала глубин больший прогиб основного пикно- 33 4 2 . 5 4 3 . 0 4 3 . 5 4 4 . 0 4 4 . 5 4 5 . 0 4 5 . 5 4 6 . 0 4 6 . 5 29.0 30.0 31.0 32.0 33.0 34.0 4 2 . 5 4 3 . 0 4 3 . 5 4 4 . 0 4 4 . 5 4 5 . 0 4 5 . 5 4 6 . 0 4 6 . 5 29.0 30.0 31.0 32.0 33.0 34.0 4 2 . 5 4 3 . 0 4 3 . 5 4 4 . 0 4 4 . 5 4 5 . 0 4 5 . 5 4 6 . 0 4 6 . 5 29.0 30.0 31.0 32.0 33.0 34.0 4 2 . 5 4 3 . 0 4 3 . 5 4 4 . 0 4 4 . 5 4 5 . 0 4 5 . 5 4 6 . 0 4 6 . 5 29.0 30.0 31.0 32.0 33.0 34.0 4 2 . 5 4 3 . 0 4 3 . 5 4 4 . 0 4 4 . 5 4 5 . 0 4 5 . 5 4 6 . 0 4 6 . 5 29.0 30.0 31.0 32.0 33.0 34.0 4 2 . 5 4 3 . 0 4 3 . 5 4 4 . 0 4 4 . 5 4 5 . 0 4 5 . 5 4 6 . 0 4 6 . 5 29.0 30.0 31.0 32.0 33.0 34.0 4 2 . 5 4 3 . 0 4 3 . 5 4 4 . 0 4 4 . 5 4 5 . 0 4 5 . 5 4 6 . 0 4 6 . 5 29.0 30.0 31.0 32.0 33.0 34.0 4 2 . 5 4 3 . 0 4 3 . 5 4 4 . 0 4 4 . 5 4 5 . 0 4 5 . 5 4 6 . 0 4 6 . 5 29.0 30.0 31.0 32.0 33.0 34.0 а б в г д е ж з Р и с . 2 .Карты динамической топографии морской поверхности относительно поверхности 300 дбар (дин. см) по климатическим данным для марта (а), апреля (б), мая (в), июня (г), июля (д), августа (е), сентября (ж) и октября (з). Сплошные тонкие линии – изо- баты (см. подпись к рис.1). 33 34 43.0 43.5 44.0 44.5 45.0 -200 -150 -100 -50 0 43.0 43.5 44.0 44.5 45.0 45.5 46.0 -200 -150 -100 -50 0 43.0 43.5 44.0 44.5 45.0 45.5 46.0 -200 -150 -100 -50 0 43.0 43.5 44.0 44.5 45.0 -200 -150 -100 -50 0 43.0 43.5 44.0 44.5 45.0 45.5 46.0 -200 -150 -100 -50 0 43.0 43.5 44.0 44.5 45.0 45.5 46.0 -200 -150 -100 -50 0 43.0 43.5 44.0 44.5 45.0 -200 -150 -100 -50 0 43.0 43.5 44.0 44.5 45.0 -200 -150 -100 -50 0 (а) (б) (в) (г) (д) (е) (ж) (з) Р и с . 3 .Вертикальные разрезы среднемноголетних температуры (°С) (–––) и солености (‰) (- - -) вдоль 31,5° (слева) и 32.5° (справа) в.д. в марте (а, б), ап- реле (в, г), мае (д, е) и июне (ж, з). 35 клина и, следовательно, способствуя интенсификации ВАЯ, согласно схеме [13]. В мае – июне развивается сезонный термоклин, а на ХПС в зоне САЦ воздействует, преимущественно, вода ЗЦК, причем в июне – в большей сте- пени на ЗАЯ. Сезонная изменчивость параметров ХПС. Наиболее информативны- ми параметрами холодного промежуточного слоя являются его минималь- ная температура (Tmin) и так называемый холодозапас, т.е. интегральное от- клонение температуры воды ХПС от 8 °С. Последний параметр учитывает не только степень охлаждения, но и толщину слоя холодной промежуточ- ной воды. На рис.4 представлен сезонный ход этих параметров для клима- тических центров ядер САЦ. Для сравнения показаны также результаты оп- ределения параметров ХПС в областях ЗЦК, находящихся примерно в тех же границах по долготе, что и вихри САЦ, но южнее ОЧТ, в районе 43° с.ш. Из рис.4 видно, что наименьшая минимальная температура ХПС на всех кривых наблюдается в марте, когда сезонного термоклина еще нет. То- 3 4 5 6 7 8 9 10 Месяцы 0 40 80 120 Х о л о д о за п а с Х П С , ° C м 3 4 5 6 7 8 9 10 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 T m in , ° C ЗАЯ ВАЯ ЗЦК (а) (б) Р и с . 4 .Сезонный ход минимальной температуры (а) и холодозапаса (б) ХПС в климатических центрах ядер САЦ и в области ЗЦК. б а 36 гда же ХПС имеет наибольший холодозапас в ЗЦК и ВАЯ, а для ЗАЯ мак- симум наступает в апреле, очевидно, из-за увеличения слоя холодных вод, поступивших туда к этому времени из близлежащих районов шельфа и ЗЦК. С марта по июнь наблюдается монотонное увеличение Tmin и умень- шение холодозапаса ХПС в области ЗЦК, поскольку в этот период охлаж- денные воды стекают с купола циклонического круговорота и накаплива- ются в ложбине САЦ. Но в ядрах антициклонического круговорота также отмечается уменьшение запаса холода и, в целом, рост минимальной темпе- ратуры с апреля по июнь, хотя и не в такой степени и не так быстро, как в ЗЦК. Вероятно, это объясняется как ростом температуры поверхностного слоя и заглублением сезонного термоклина (что уменьшает толщину ХПС), так и адвективным оттоком холодной промежуточной воды из центров ядер САЦ. Обращает на себя внимание падение Tmin в ЗЦК примерно на 0,5 °С в июле, которое, однако, не сопровождается существенным увеличением хо- лодозапаса. Возможно, в этом месяце в область ЗЦК поступает новая пор- ция холодной воды от внешнего источника. То, что такой эффект проявля- ется в этом месяце также и вихрях САЦ, подтверждает эту возможность. Скорее всего, сказывается влияние адвекции холодных вод с востока, из районов шельфа Керченского пролива и Восточного циклонического круго- ворота (ВЦК). Заметное увеличение холодозапаса в вихрях САЦ по сравне- нию с его незначительным увеличением в ЗЦК, означает, что больший объ- ем холодной воды поступает в антициклонические ложбины. В пользу этого свидетельствует и то, что уже в августе минимальная температура ХПС в ЗЦК возрастает и даже превышает ее июньское значение, в то время как в вихрях САЦ она не растет, а в ЗАЯ процесс похолодания ХПС продолжает- ся до сентября. В сентябре – октябре отмечается также и новое похолодание ХПС в ЗЦК, сопровождающееся увеличением холодозапаса. При этом в ВАЯ, а в октябре и в ЗАЯ, минимальная температура даже немного увели- чивается, а холодозапас уменьшается. Это означает, что из разрушающихся антициклонических вихрей возможен отток вод ХПС, сопровождающийся их потеплением за счет перемешивания с водами более теплых слоев. Совместный анализ рис.2 – 4 позволяет заключить, что чередование ди- намической интенсификации западного и восточного ядер на фазе развития САЦ сопровождается также чередованием превышения минимальной тем- пературы и холодозапаса ХПС в ядрах относительно друг друга, однако это чередование идет с запаздыванием примерно на один месяц. Межгодовая изменчивость параметров ХПС. Для анализа межгодо- вой изменчивости использовались месячные параметры ХПС в обоих ядрах САЦ, попадающие в интервал май – сентябрь для каждого года. Данные, полученные в марте – апреле, не учитывались, т.к. в среднемноголетнем марте параметры ХПС намного отличаются от тех, которые характерны для конца весны и летом (рис.4). Такая же ситуация в отдельные годы может наблюдаться и в апреле, после затяжной зимы. При наличии только одной съемки, как это было в апреле 1993 г., годовая оценка становится не репре- зентативной. По этой же причине исключены данные, полученные в октяб- ре, т.к. в этом месяце динамика ХПС в отдельные годы может маскировать- ся осенней конвекцией. Таким образом, были получены оценки для 11 лет 37 (1983 – 1992, 1994 гг.). Эти данные сопоставлялись с величинами индекса суровости предшествующей зимы (SI), т.е. суммы отрицательных среднесу- точных температур за период с октября предыдущего года по апрель данно- го года (по данным МГ Одесса, Очаков и Хорлы). В соответствии с приня- тыми критериями [20], весенне-летним сезонам 1983, 1984, 1988 – 1990 гг. предшествовали мягкие зимы (SI < 200); 1986, 1991, 1992, 1994 гг. – уме- ренные зимы (200 ≤ SI < 400); 1985, 1987 гг. – суровые зимы (SI ≥ 400). На рис.5 представлены графики рассеяния Tmin и холодозапаса ХПС в зависимости от величины SI, взятой для удобства с плюсом. Там же показа- ны кривые аппроксимации, наилучшим образом (в смысле максимума ко- эффициента детерминации R2) описывающие корреляционные зависимости. Для связи минимальной температуры с суровостью зимы наилучшей оказа- лась степенная зависимость, объясняющая 83 % суммарной дисперсии, а для холодозапаса ХПС (CS) – линейная (объясняет 87 % дисперсии): Tmin = 10,74·SI-0,088, (R2 = 0,83; R = – 0,91); (1) CS = 0,266·SI + 17,43, (R2 = 0,87; R = 0,93). (2) Полученные высокие показатели тесноты связей параметров ХПС со степенью охлаждения вод предшествующей зимой объясняются, очевидно, наличием данных для двух лет с суровыми зимами: 1985 и 1987 гг. Разброс параметров ХПС в области мягких и умеренных зим обусловлен, прежде всего, их сезонной изменчивостью и неравномерным распределением дан- ных по месяцам и годам, что является типичным при анализе межгодовой изменчивости океанографических процессов по данным натурных на- блюдений. Кроме того, ошибки расчета параметров ХПС по пер- вичным данным гидрологических наблюдений также существенны в мягкие и умеренные зимы, когда толщина слоя и степень охлажде- ния промежуточных вод меньше. Особенно это видно на примере тех съемок, данные которых представ- лены только для стандартных (или близких к ним) горизонтов. В та- ком случае на слой ХПС приходит- ся всего лишь 3 – 5 горизонтов и оп- ределение глубин изотерм 8 °С и па- раметров ядра ХПС производится приближенно путем интерполяции. Р и с . 5 .Корреляционные зависимо- сти температуры ядра (а) и холодоза- паса ХПС (б) в весенне-летний период от индекса суровости предшествую- щей зимы. Цифры у точек – годы на- блюдений. 0 200 400 600 Индекс суровости зимы 0 40 80 120 160 200 Х о л о д о за п а с Х П С , ° C . м 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 94 0 200 400 600 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 T m in , ° C 83 84 85 86 87 88 8990 91 92 94 (а) (б) а б 38 Тем не менее, формулы (1), (2) и графики рис.5(а, б) отражают отчетли- вую закономерность повышения степени подпитки вод ХПС в результате увеличения охлаждения вод в предшествующий зимний период. Этот эф- фект действует в течение всего весенне-летнего периода, что позволяет про- гнозировать средние параметры ХПС в зоне САЦ на предстоящий весенне- летний сезон уже в марте, когда индекс суровости заканчивающейся зимы может быть оценен с высокой степенью достоверности. Полученные зави- симости могут служить также для косвенной характеристики межгодовой изменчивости параметров ХПС и интенсивности антициклонического кру- говорота, особенно в те годы, для которых нет данных контактных или спутниковых наблюдений в зоне САЦ. Рассмотрим временной ход SI за пе- риод 1970 – 2002 гг. (рис.6). Очевидно, что пониженная температура ядра и высокий холодозапас ХПС в САЦ должен был наблюдаться после суровой зимы 1996 г., а также «почти суровой» зимы 1972 г. Поскольку, как отмечено ранее, после суро- вой зимы 1987 г. наблюдался один вихрь диаметром около 120 км, можно предположить, что после других суровых зим также существовала одно- ядерная структура САЦ. Однако оценка связи суровости зимы и характери- стик ХПС с размерами и количеством АЦ вихрей в последующий весенне- летний сезон выходит за рамки данной работы и является предметом даль- нейшего исследования. Выводы. Проанализирована сезонная изменчивость гидрологической и динамической структуры вод в области квазистационарного антициклони- ческого круговорота у свала глубин северо-западной части Черного моря – Севастопольского антициклона. Показано, что с марта по июнь отмечается развитие САЦ, а с августа по октябрь – его ослабление. При этом на фазе развития происходит поочередная интенсификация западного и восточного антициклонических вихрей (ядер) с установившимся преобладанием ЗАЯ в середине лета. Ослабление ядер САЦ сопровождается их смещением и ис- чезновением западного ядра к середине осени. Рассмотрены внутригодовые изменения в структуре вод ХПС как инди- катора интенсивности антициклонического круговорота. Установлено, что чередование превышения величин параметров ХПС в ядрах относительно 0 200 400 600 19 70 19 72 19 74 19 76 19 78 19 80 19 82 19 84 19 86 19 88 19 90 19 92 19 94 19 96 19 98 20 00 20 02 Годы И н д е к с с у р о в о с т и з и м ы Р и с . 6 .Изменчивость индекса суровости зимы в 1970 – 2002 гг. 39 друг друга происходит с запаздыванием примерно в один месяц от чередо- вания динамической интенсификации ядер на фазе развития САЦ. Этот факт подтверждает ведущую роль динамического источника подпитки энергии САЦ (неустойчивость ОЧТ к западу от южной оконечности Крыма). Получены эмпирические зависимости параметров ХПС в зоне кругово- рота в весенне-летний период от индекса суровости предшествующей зимы. Эти связи можно использовать для прогноза и косвенной оценки межгодо- вой изменчивости параметров ХПС в САЦ. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Barale V., Murray C.N. The surface colour field of enclosed marine basins: pigment patterns of the Black Sea // Remote Sensing Reviews.– 1995.– 12.– Р.61-82. 2. Sur H.I., Ozsoy E., Ilyin Y.P., Unluata U. Coastal / Deep ocean interactions in the Black Sea and their ecological / environmental impacts // J. of Mar. Sys.– 1996.– 7.– Р.293-320. 3. Sur H., Ilyin Y. Evolution of satellite derived mesoscale thermal patterns in the Black Sea // Progress in Oceanography.– 1997.– 39.– Р.109-151. 4. Ginzburg A.I, Kostianoy A.G., Soloviev D.M., Stanichny S.V. Remotely sensed coastal/deep water basin exchange processes in the Black Sea surface layer // Satellites Oceanography and Society. Ed. D. Halpern.– 2000.– P.273-287. 5. Ginzburg A.I, Kostianoy A.G., Nezlin N.P., Soloviev D.M., Stanichny S.V. Anticyclonic eddies in the northwestern Black Sea // J. Mar.Sys.– 2002.– 32.– Р.91-106. 6. Staneva J.V., Dietrich D. E., Stanev E.V., Bowman M.J. Rim Current and coastal eddy mechanisms in an eddy-resolving Black Sea general circulation model // J. Mar. Sys.– 2001.– 31.–Р.137-157. 7. Yankovsky A.E., Lemeshko E.M., Ilyin Y.P. The influence of shelfbreak forcing on the alongshelf penetration of the Danube buoyant water, Black Sea // Contin. Shelf Res.– 2004.– 24.– Р.1083-1098. 8. Еремеев В.Н., Иванов В.А., Тужилкин В.С. Климатические черты внутригодовой изменчивости гидрофизических полей шельфовой зоны Черного моря / Пре- принт.– Севастополь: МГИ АН УССР, 1991.– 52 с. 9. Булгаков С.Н., Гертман И.Ф. Исследование климатической горизонтальной циркуляции вод Черного моря в рамках диагностической модели // Морской гидрофизический журнал.– 1986.– 3.– С.6-13. 10. Oguz T., Latun V.S., Latif M.A., Vladimirov V.V., Sur H.I., Markov A.A., Ozsoy E., Kotovshchikov B.B., Eremeev V.V., Unluata U. Circulation in the surface and inter- mediate layers of the Black Sea // Deep Sea Res.– 1993.– 40, №8.– Р.1597-1612. 11. Ильин Ю.П. Антициклонические вихри у свала глубин северо-западной части Черного моря: формирование поверхностных образов и спутниковые ИК- наблюдения в весенне-летний сезон // Исследования шельфовой зоны Азово- Черноморского бассейна.– Севастополь: МГИ НАНУ, 1995.– С.22-30. 12. Гришин Г.А., Ильин Ю.П., Кихай Ю.В., Куница В.Э., Макеев И.Г., Хоролич Н.Г. Анализ эволюции вихреобразного возмущения поля температуры западной части Черного моря в июне 1987 г. (по данным ИСЗ «НОАА») // Исследование океана дистанционными методами. Тр. 5-го Всесоюзного совещания-семинара по спут- никовой гидрофизике.– Деп. рук. № 3765-89.– М.: ВИНИТИ, 1989.– С.166-191. 13. Латун В.С. Энергоснабжение глубоководных антициклонических вихрей в Черном море // Комплексные океанографические исследования Черного моря / Под ред. В.Н.Еремеева.– Севастополь: МГИ АН УССР, 1990.– С.10-12. 40 14. Блатов А.С., Булгаков Н.П., Иванов В.А., Косарев А.Н., Тужилкин В.С. Измен- чивость гидрофизических полей Черного моря.– Л.: Гидрометеоиздат, 1984.– 240 с. 15. Staneva J.V., Stanev E.V. Cold intermediate water formation in the Black Sea. analysis on numerical model simulations // Sensitivity to Change: Black Sea, Baltic Sea and North Sea / Eds. E.Ozsoy, A.Mikaelyan.– Netherlands: Kluwer Academic Publishers, 1997.– Р.375-393. 16. Belokopytov V.N. Long-term variability of Cold intermediate layer renewal conditions in the Black Sea // Ecosystem modeling as a management tool for the Black Sea. Vol.2 / Eds. L.Ivanov, T.Oguz.– NATO Science Series, 2(47), Dorderecht: Kluwer Academic Publishers, 1998.– Р.47-52. 17. Белокопытов В.Н. Термохалинная и гидролого-акустическая структура вод Черного моря // Автореферат дисс. … канд. геогр. наук.– Севастополь: МГИ НАН Украины, 2004.– 20 с. 18. Белокопытов В.Н. Применение геоинформационной системы «Гидрометеоро- логия Черного и Азовского морей» для комплексного анализа океанографиче- ских съемок // Системы контроля окружающей среды.– Севастополь: МГИ НАН Украины, 2002.– С.200-204. 19. Белокопытов В.Н. Структура и организация базы знаний по термохалинным свойствам Азово-Черноморского бассейна (ЭПС ТЕРМОХАЛ). Эксперимен- тальный макет автоматизированного рабочего места «Гидролог». // Системы, основанные на океанологических знаниях и данных / Под ред. В.Н.Еремеева, А.М.Суворова.– Севастополь: МГИ НАН Украины, 1995.– С.32-38. 20. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т.IV. Черное море. Вып.1. Гидрометеорологические условия / Под ред. А.И.Симонова, Э.Н.Альтмана.– СПб: Гидрометеоиздат, 1991.– 430 с. Материал поступил в редакцию 11 .03 .2005 г .

Сезонная и межгодовая изменчивость параметров холодного промежуточного слоя в области Севастопольского антициклонического круговорота

Institution

Ähnliche Einträge