Л Д Пухтяр - Исследование сезонной изменчивости термохалинной структуры вод восточной мелководной части каркинитского залива - страница 1

Страницы:
1  2  3 

УДК 55 1.465

Л. Д. Пухтяр

Морской гидрофизический институт НАН Украины, г.Севастополь

ИССЛЕДОВАНИЕ СЕЗОННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ТЕРМОХАЛИННОЙ СТРУКТУРЫ ВОД ВОСТОЧНОЙ МЕЛКОВОДНОЙ ЧАСТИ КАРКИНИТСКОГО ЗАЛИВА

Исследуются сезонная и внутрисезонная изменчивости термохалинной структуры вод восточной мелководной части Каркинитского залива на основе материалов банка данных Морского гидрофизического института НАН Украины и Морского отделения Украинского научно-исследовательского гидрометеорологического института. Анали­зируются экстремальные значения, вертикальная и горизонтальная структура темпе­ратуры и солености вод. Рассматривается распреснение вод и взаимодействие с ос­новной частью залива в зависимости от сезона и гидрометеорологических условий

Восточная часть Каркинитского залива, включающая в себя Джарыл-гачский залив, Джарылгачскую бухту и Перекопский залив, существенно выделяется своими особенностями от основной части залива. Определяю­щими особенностями, характеризующими термохалинную структуру, влияющими на нее и экономическое состояние восточной части Каркинит­ского залива, является ее мелководность (не глубже 12 м) и относительная замкнутость от основной части о-вом Джарылгач, Бакальской косой и мел­ководной Бакальской банкой, где глубина составляет около 3 м [1]. Следст­вием этого является: значительное осолонение восточной части летом (за счет интенсивного испарения), особенно при ветрах блокирующих ее водо­обмен, а также значительный теплозапас, накапливаемый за лето, и быстрое выхолаживание водной толщи осенью и зимой.

Изученность Каркинитского залива определяется преимущественно ин­формацией о структуре и динамике вод всей северо-западной части Черного моря (СЗЧМ). Исследованиям термохалинной структуры и динамики вод собственно Каркинитского залива и его районов, а также их изменчивости, посвящено небольшое число работ [2 - 6]. Сравнительно малая изученность этого залива до настоящего времени не оправдана, поскольку он всегда яв­лялся объектом повышенной хозяйственной деятельности. В частности, в по­следние годы, когда, наряду с интенсификацией использования его биоресур­сов, проводятся работы по добыче и поиску нефти и газа, а также преимуще­ственно в мелководной восточной части залива сбрасываются в значитель­ных объемах неочищенные промышленные и сельскохозяйственные воды.

Данная работа посвящена исследованию сезонной и внутрисезонной из­менчивости термохалинной структуры вод восточной мелководной части Кар-кинитского залива (ВМЧКЗ) с целью расширения знаний о малоизученном районе повышенной хозяйственной деятельности. Также изучаются особенно­сти ее распреснения и влияние на него ветровых условий в этой части залива.

Используемые материалы. Исследования выполнялись на основе гид­рологических измерений собранных в банке данных Морского гидрофизиче­ского института (МГИ) НАН Украины для Каркинитского залива за период

© Л. Д. Пухтяр, 2005

1923 по 1995 гг., метеорологических наблюдений банка данных Морского отделения Украинского научно-исследовательского гидрометеорологического института, полученных на морских гидрометеостанциях «Черноморское» (с 1900 по 1995 гг.), «Хорлы» и «Скадовск » 1939 по 1987 гг.). Обработка материалов гидрологических измерений по Каркинитскому заливу выпол­нялась отделом контактных методов исследований МГИ. Результаты ее от­ражены в отчете о работе отдела за 2004 г.[8]. Исследование термохалинной структуры мелководной части залива усложнено тем, что измерения здесь проводились редко и не систематически. При этом гидрологические стан­ции за указанный период в ВМЧКЗ, еще в большей мере, чем в основной части залива, по сезонам распределены неравномерно. Наибольшее количе­ство измерений приходится на весну и лето.

В период 1923 - 1995 гг. чаще всего наблюдения проводились весной. Весенние измерения имеются для 13 лет (с 1928 по 1984 гг.) и выполнены в 17-ти гидрологических съемках, из которых 13 состоят из 1 - 3 станций, 3 -из 7 - 9 станций и есть одна крупная гидрологическая съемка всей аквато­рии ВМЧКЗ с числом станций 31 (1939 г.).

Летние измерения имеются для 12 лет (с 1930 по 1948 гг.) и выполнены в 14 гидрологических съемках, из которых 12 состоят из 1 - 6 станций и 2 -с числом станций 36 и 53 (1939 г.).

Осенние измерения выполнялись для 7 лет (с 1926 по 1987 гг.) в 6 гид­рологических съемках с числом станций 1 - 4 и одной с 7-мью станциями в 1972 г. А в зимний сезон наблюдения в ВМЧКЗ отсутствуют, вследствие образования льда и других неблагоприятных погодных условий.

Сезонная изменчивость вод ВМЧКЗ. Проанализируем изменчивость термохалинной структуры вод восточной мелководной части Каркинитско-го залива за период 1923 - 1995гг. в различные гидрологические сезоны го­да. Временные интервалы гидрологических сезонов соответствуют [5, 6]. В работе сравниваются характеристики основной части и ВМЧКЗ. Считаем, что граница между этими частями залива проходит по о-ву Джарылгач, мелководной Бакальской банке и Бакальской косе. Восточнее этой границы располагается ВМЧКЗ, западнее - основная часть Каркинитского залива.

Ввиду того, что ВМЧКЗ в зимний период, как правило, замерзает, то гидрологические съемки там в это время не проводились. Однако некоторое представление о термохалинной структуре вод в этой части залива в зимний период можно составить по имеющимся косвенным данным о температуре Т и солености S в окрестности ВМЧКЗ, а также в мало удаленных от нее мелководных и прибрежных районах.

По данным [6] в прибрежных и мелководных районах основной части Каркинитского залива температура воды может понижаться до - 1 °С в ян­варе, а при продолжительных зимах - и в феврале - марте. Отрицательные значения температуры воды, часто достигающие - 1 °С в январе - марте, наблюдаются преимущественно на востоке основной части залива, приле­гающей к ВМЧКЗ, и в мелководной прибрежной зоне.

Так, 4 - 5 марта 1964 г. в восточной части залива (у Бакальской банки) температура составляла 0,01 °С, а 26 марта 1971 г. 3,8 °С. В 10 км к северу от пгт.Черноморское 3 марта 1987 г. наблюдалась температура воды 0,32 °С, а у пгт.Черноморское - 0,5 °С; в это же время температура воздухадостигала - 10,2 °С при северо - северо-восточном ветре. Зимой, в феврале, в основной части залива наблюдались температуры, не превышающие 6,4 °С в верхнем 5 м слое. Повышение температуры в заливе начинает от­мечаться по ее минимальным значениям обычно с февраля и, как исключе­ние, с марта, а по максимальным - с марта.

Ввиду мелководности и относительной изолированности районов вос­точной части залива, они менее чем другие, подвержены влиянию динами­ческих процессов, протекающих в открытом море, что в полной мере отно­сится и к ВМЧКЗ. Поэтому их воды быстро адаптируются к температуре воздуха своей акватории при минимальном влиянии на них вод основной части залива. Минимум температуры здесь достигается в январе. Дальней­шее понижение температуры вод в этом районе, несмотря на продолжаю­щееся выхолаживание, в январе-феврале затормаживается ледообразовани­ем. Поэтому, принимая во внимание температурный режим прилегающих к ВМЧКЗ районов в зимний сезон, можно заключить, что в ВМЧКЗ в январе-марте: минимальная температура воды составляет не выше - 1 °С; макси­мальная температура - в январе ~ 2,7 °С, в марте 3,8 °С. Зимой, когда распре-снение вод в заливе минимальное, то обычно у солености верхнего слоя вод в зимние месяцы значительной изменчивости не наблюдается как по акватории залива, так и во времени. Поэтому в январе - марте более значительных, чем в основной части залива величин солености в ВМЧКЗ наблюдаться не мо­жет, и они должны быть в пределах регистрируемых в основной части зали­ва: для максимальных значений 18,4 - 18,6 %о, минимальных 17,4 - 17,5 %о.

Сведения о минимальных и максимальных величинах солености и тем­пературы вод восточной мелководной части Каркинитского залива за пери­од 1923 - 1995 гг. по месяцам представлены в таблице. Ввиду низкой стати­стической обеспеченности данных в зимние месяцы сведения о них в таб­лице имеют оценочный характер.

Таблица. Экстремальные регистрируемые значения солености и температуры вод вос­точной мелководной части Каркинитского залива за период 1923 - 1995 гг.

месяцы

Smin, %0

Smax, %0

T °С

min

T °С

± max?

январь

17,4

18,4

< - 1,0

2,7

февраль

17,4

18,4

< - 1,0

-

март

17,4

18,4

< - 1,0

3,8

апрель

16,0

18,1

6,9

10,5

май

17,8

18,3

14,7

19,0

июнь

17,7

20,37

16,6

24,0

июль

15,4

21,6

19.0

28,5

август

17,1

19,36

21,0

25,0

сентябрь

15,8

19,15

17,5

25,0

октябрь

17,3

19,0

8,0

17,8

ноябрь

17,6

17,8

< 8,0

9,8

декабрь

-

-

-

-

Что касается существенных распреснений вод в зимний сезон, то в основной части залива они иногда наблюдаются. Так, в фев­рале и марте за весь период на­блюдений отмечалось по одному случаю в виде пятен распресне-ния, понижающих соленость до 16,4 и 16,9в феврале и марте соответственно. Чаще и более ин­тенсивно, чем в феврале и марте распресненные воды могут про­никать в январе (два случая). Так, 18 - 25 января 1970 г. наблюда­лось значительное распреснение, охватившее всю основную часть залива, с минимальным значени­ем солености 13,9на юге цен­тральной части и значениями 14,3 - 14,6на участке м.Тарханкут

- пгт. Черноморское, где обычно располагаются самые соленые воды. В съем­ке 18 - 21 января 1971 г. распресненные воды с соленостью 15,19 наблю­дались в виде пятна у северных берегов на востоке основной части залива.

При таком значительном распреснении основной части залива, как 18 -25 января 1970 г., распресненные воды могу проникать и в ВМЧКЗ. Однако, такое явление может происходить чрезвычайно редко, так как для этого не­обходима еще соответствующая ветровая ситуация и погодные условия. А в январе ВМЧКЗ обычно покрывается льдом и преобладают северные и севе­ро-восточные ветры, не способствующие проникновению вод в ВМЧКЗ.

Временную изменчивость экстремальных значений солености и темпе­ратуры в ВМЧКЗ в весенний период можно видеть из таблицы. Как и в ос­новной части залива, прогрев вод в ВМЧКЗ начинается с марта и наиболее интенсивно с апреля. Однако в основной части залива в марте Ттіп примерно на 3 °С, Ттах на 4 °С выше, чем в ВМЧКЗ. Благодаря интенсивному прогреву мелководного района это различие быстро сокращается и затем меняется в другую сторону, и уже в апреле воды ВМЧКЗ имеют температуру выше, чем в основной части залива (Ттіп - на 2,6 °С, Ттах - на 1,2 °С). Рост Ттах продолжается до июля месяца, достигая 28,5 °С; Ттах еще продолжает по­вышаться до августа, достигая 21 °С.

Соленость в апреле может понижаться (Smin до 16,0 %о, Smax до 18,1 %о). В это же время в основной части залива, величины солености составляют: Smin = 17,3 %о; Smax = 18,7 %о. Такое различие для Smin и Smax в основной и ВМЧКЗ может быть связано с поступлением в этот период в ВМЧКЗ пре­сных вод, за счет осадков и таяния снега. В последующие месяцы наблюда­ется увеличение Smax за счет испарения, достигающее наибольшего значения 21,6 в июле. В мае в залив еще мало поступает распресненных вод, кото­рые могли бы проникнуть в ВМЧКЗ (чему препятствует значительное уве­личение вероятностей северных и северо-восточных ветров), поэтому Smin возрастает из-за испарения до 17,8 %о. Однако в последующие месяцы в июне - июле Smin уменьшается (до 17,7 и 15,5 соответственно), что связа­но с более интенсивным поступлением в залив все больших масс распре-сненных вод, которые проникают в этот период также и в ВМЧКЗ. В это время этому благоприятствуют ветры западных и юго-западных направле­ний. В июле, в начале летнего гидрологического сезона, достигаются наи­большие максимальные значения солености 21,6 и температуры 28,5 °С (табл.). В основной части залива в июле наблюдаемые экстремальные зна­чения минимальной и максимальной величин солености (13,5 и 19,0 %о) и температуры (19,0 и 26,5 °С) ниже, чем в ВМЧКЗ. Пример горизонтальных распределений солености, температуры и условной плотности, при дости­жении ими экстремальных значений летом, приводится на рис.1, по данным гидрологической съемки в ВМЧКЗ 13 - 19 июля 1939 г. На этом рисунке и следующих далее, точками обозначены места соответствующие расположе­нию гидрологических станций. Из рис.1 можно видеть, что соленость, тем­пература и условная плотность вод распределены по площади ВМЧКЗ очень неравномерно. Воды с наименьшими значениями солености находят­ся в местах, более доступных для вод из основной части залива: это пролив между м.Джарылгач и северной оконечностью Бакальской банки (18,2 -18,6 %о); центральная часть ВМЧКЗ и восточная окрестность Бакальскойбанки и косы (18,4 - 18,8 %%). Воды с наибольшими соленостями распола­гаются у крайнего восточного побе­режья, у входа в Перекопский залив, достигающие 21,6 %%, и в самой за­падной части, в Джарылгачской бух­те, достигающие 20,8 %%. Таким об­разом, соленость в ВМЧКЗ возраста­ет от ее центральной части на запад (от 18,2 до 20,8 %%) и от Бакальской банки на восток (от 18,2 до 21,6 %%).

Изменчивость температуры по ВМЧКЗ не всегда следует тенденции изменчивости солености (рис.1, б). Наименьшие температуры (22,5 -24,5 °С) наблюдаются между м.Джа-рылгач и Бакальской косой, а также восточнее Бакальского пролива, в центре ВМЧКЗ. На востоке от Ба-кальской банки температура значи­тельно повышается от 23,5 до 28,5 °С у крайнего восточного побережья, у входа в Перекопский залив. Однако в западной части (в Джарылгачском заливе и Джарылгачской бухте) тем­пература составляет 23,5 - 24,0 °С, то есть не значительно отличается от температуры вод у Бакальской банки и центра ВМЧКЗ.

В большей части ВМЧКЗ плот­ность вод ot не высокая, и ее измене­ния не велики (рис.1, в). Восточнее меридиана 33,2° в.д. плотность сос­тавляет 10,6 - 11,5 у.е. Наиболее низ­кая плотность наблюдается у входа в Перекопский залив (10,6 - 11,2 у.е.) и несколько выше (до 11,5 у.е.) в окрестности Бакальской банки. Наи­большие величины и изменчивость плотности вод наблюдаются в Джа-рылгачском заливе и Джарылгач-ской бухте, составляя 11,3 - 13,4 у.е. В июле наблюдаются самые интенсивные и крупномасштабные распре-снения залива, что сказывается на снижении солености и плотности вод ВМЧКЗ. Меньшие по масштабам охвата акватории залива, чем в июле, но еще довольно интенсивные и многоводные распреснения основной части залива, могут наблюдаться в августе и сентябре. Однако в ВМЧКЗ в августе Smin возрастает до 17,1 %о, Smax уменьшается до 19,36 %% (табл.). В сентябре

С.Ш.

46.1 Ч

45.9

45.7 Ч

46.1 Ч

45.9

45.7

46.1 Ч

45.9

45.7 -1

33.0

33.5

32.5

Рис . 1 . Горизонтальные распределе­ния в верхнем слое ВМЧКЗ солено­сти (а), температуры (б) и условной плотности (в) по данным гидрологи­ческой съемки 13 - 19 июля 1939 г.

Sm n понижается до 15,8 %, с октября наблюдается повышение Sm n, которое продолжается до весеннего сезона. В основной части залива низкие мини­мальные величины солености 15,4 - 15,8 % регистрируются как в августе, так и в сентябре. Но, как видно из таблицы, в августе распресненные воды очень слабо проникают в ВМЧКЗ (17,1 %), а в сентябре их проникновение возрастает и более существенно распресняет воды, до Smin = 15,8 %о.

Рассматривая причины такого явления, вполне оправдано предполо­жить его связь с ветровой ситуацией. Так, в августе уменьшается вероят­ность западных, северо-западных, юго-западных ветров, способствующих проникновению вод в ВМЧКЗ, до 0,94; 7,1; 3,4 %, составлявших в июле 4,3; 14; 6,3 %, и увеличивается вероятность северных и северо-восточных на­правлений до 11 и 14 %, затрудняющих их проникновение, составлявших в июле 4,4 и 5,3 % [7]. В сентябре вероятности северных и северо-восточных ветров понижаются до 8,9 и 9,9 %, в то время как вероятность западных, северо-западных, юго-западных направлений повышаются до 2,9; 8,7; 3,2 % [7]. Что, как видим из таблицы, в точности отражается на проникновении распресненных вод из основной части залива в ВМЧКЗ.

В начале осени, в сентябре, горизонтальные распределения S, T, ot в ВМЧКЗ существенно изменяются по сравнению с летними. Хотя макси­мальная соленость еще высокая (19,15 %), но местоположение ее переме­щается с мелководных районов (< 5 м) в места с относительно большими глубинами (> 5 м), ближе к Бакальской банке. Это можно видеть из рис.2, где приводятся осенние распределения S, T, ot в ВМЧКЗ и западнее Бакаль-ской банки по гидрологическим измерениям 23 - 24 сентября 1972 г. Тем­пература за счет начавшегося выхолаживания понизилась, особенно в мел­ководных прибрежных частях (до 18,2 °С). В тоже время в более глубоком прибрежном районе основной части залива температура составляла 20,4 °С, т.е. на 2,2 °С выше. Однако в отличие от июльских распределений S, T, ot (рис.1) в сентябре (рис.2) они имеют более равномерный характер по гори­зонтали и разброс значений для разных районов ВМЧКЗ меньше.

В середине осени, в октябре, величины солености в ВМЧКЗ еще наблю­даются высокими (19,0 %), близкими Smax в сентябре. В ноябре, в результате увеличения осадков, более интенсивного перемешивания вод различных час­тей ВМЧКЗ и поступления вод из основной части залива, наблюдается отно-

С.Ш

46.1 -

45.9 ■

45.7"

32.5

і—і і ііг

33.5° 32.5°

| і і і і і і і і і 33.5° В"Д-

зз.о1        -"-э   ■"•э 33.0

Р и с . 2 . Горизонтальные распределения в верхнем слое ВМЧКЗ солености (а), температуры (б) и условной плотности (в) по данным гидрологической съемки 23 - 24 сентября 1972 г.сительное выравнивание солености по всей ВМЧКЗ. При этом Smin повышает­ся до 17,6 %, Smax понижается до 17,8 %. В дальнейшем, до января месяца, благодаря поступлению вод из основной части залива и интенсивному пере­мешиванию их с водами ВМЧКЗ, максимальные величины солености увели­чиваются до значений, близких основной части залива (18,4 - 18,5 %%). Так же мало изменяется в этот период и минимальная соленость (17,4 - 17,6 %).

Страницы:
1  2  3 


Похожие статьи

Л Д Пухтяр - Исследование сезонной изменчивости термохалинной структуры вод восточной мелководной части каркинитского залива