Соленость
МНОГОЛЕТНЕЕ ИЗМЕНЕНИЕ СРЕДНЕЙ СОЛЕНОСТИ АЗОВСКОГО МОРЯ: ДАННЫЕ НАБЛЮДЕНИЙ И МОДЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ
Соленость вод является ключевым гидрохимическим и экологическим фактором для любого водоема. Соленость Азовского моря начали изучать еще в конце XIX столетия, но до сих пор закономерности динамики и прогноз изменения ее режима являются актуальными вопросами для исследователей.
Средняя соленость Азовского моря, полученная на основе данных океанографических наблюдений, опубликована в ряде работ (Гидрометеорологический справочник…, 1962; Гидрометеорологические условия…, 1986; Гидрометеорология и гидрохимия…, 1991; Гаргопа, 2006). В настоящее время имеется ряд среднегодовых значений этого показателя за период 1922-2001 гг. (в соответствии с таблицей 1).
Год | Настоящая работа | [1-4] | Расчет по модели [7] | Год | Настоящая работа | [1-4] | Расчет по модели [7] | Год | Настоящая работа | [1-4] | Расчет по модели [7] |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1922 | 9,7 | - | 10,6 | 1953 | 11,9 | 12,2 | 12 | 1984 | 11,6 | 11,4 | 11,7 |
1923 | 10,2 | 10,5 | 10,3 | 1954 | 11,7 | 11,9 | 11,9 | 1985 | 11,8 | 11,6 | 11,8 |
1924 | 10 | 10,2 | 10,4 | 1955 | 12,4 | 12,3 | 12,1 | 1986 | 11,5 | 11,8 | 11,7 |
1925 | 10,2 | 10,5 | 10,5 | 1956 | 11,5 | 11,5 | 11,3 | 1987 | 11,4 | 11,4 | 11,8 |
1926 | 10,2 | 10,2 | 10,3 | 1957 | 10,9 | 11 | 10,9 | 1988 | 11,4 | 11,2 | 11,9 |
1927 | - | 9,9 | 9,9 | 1958 | 11,2 | 11,1 | 10,9 | 1989 | 10,9 | 11 | 11,9 |
1928 | - | 10,4 | 9,7 | 1959 | 11,1 | 11,2 | 10,9 | 1990 | 11,2 | 11,5 | 11,8 |
1929 | - | 10,1 | 9,5 | 1960 | 11,3 | 11,4 | 11 | 1991 | 11,1 | 11,3 | 11,5 |
1930 | - | 10,1 | 9,7 | 1961 | 11,3 | 11,4 | 11,2 | 1992 | - | 11,2 | 11,5 |
1931 | - | 10,4 | 10 | 1962 | 11,8 | 11,8 | 11,3 | 1993 | - | 10,7 | 11,2 |
1932 | - | 9,3 | 9,5 | 1963 | - | 11,3 | 10,8 | 1994 | - | 10,6 | 10,8 |
1933 | 9,3 | 9,3 | 9,3 | 1964 | 10,7 | 11,1 | 10,4 | 1995 | 10,9 | 10,9 | 10,8 |
1934 | - | 9,6 | 9,8 | 1965 | 11,1 | 10,7 | 10,5 | 1996 | - | 11 | 10,7 |
1935 | 10,4 | 10,3 | 10,5 | 1966 | 11,1 | 10,9 | 10,5 | 1997 | 10,9 | 10,6 | 10,8 |
1936 | - | 11,2 | 11,1 | 1967 | 11,1 | 11,2 | 10,7 | 1998 | - | 10 | 10,4 |
1937 | - | 11,2 | 11,1 | 1968 | 10,9 | 10,9 | 10,7 | 1999 | - | 10,4 | 10,5 |
1938 | - | 11,4 | 11,2 | 1969 | 12 | 11,8 | 11,3 | 2000 | - | 10,1 | 10,7 |
1939 | - | 11,8 | 11,4 | 1970 | 11,5 | 11,9 | 11,3 | 2001 | 10,3 | 10,4 | 10,5 |
1940 | - | - | 10,6 | 1971 | 12,1 | 12,1 | 11,5 | 2002 | 10,7 | - | 10,6 |
1941 | - | - | 9,5 | 1972 | 12,3 | 12,2 | 12,3 | 2003 | 10,4 | - | 10,4 |
1942 | - | - | 8,8 | 1973 | 12,2 | 12,6 | 12,8 | 2004 | 9,8 | - | 10,2 |
1943 | - | - | 9,1 | 1974 | 12,8 | 12,9 | 13 | 2005 | 9,5 | - | 9,8 |
1944 | - | - | 9,5 | 1975 | 13,3 | 13,1 | 13,4 | 2006 | - | - | 9,7 |
1945 | - | - | 10 | 1976 | 13,7 | 13,9 | 2007 | 9,5 | - | 9,8 | |
1946 | - | - | 9,8 | 1977 | 12,9 | 13,3 | 13,6 | 2008 | 10,4 | - | 10 |
1947 | 10,2 | 10,2 | 10 | 1978 | 12,5 | 12,8 | 13,1 | 2009 | 10,2 | - | 10,2 |
1948 | 10,2 | 10,4 | 9,8 | 1979 | 11,7 | 11,8 | 12,4 | 2010 | 11,2 | - | 10,3 |
1949 | 10,8 | 10,7 | 10,6 | 1980 | 11,6 | 11,8 | 12,3 | 2011 | 11,2 | - | 10,5 |
1950 | 11 | 11,4 | 11,6 | 1981 | 11 | 11,1 | 11,5 | 2012 | 11,5 | - | 10,7 |
1951 | 11,6 | 11,9 | 11,7 | 1982 | 10,8 | 10,8 | 11,1 | ||||
1952 | 11,9 | 11,9 | 12,1 | 1983 | 11 | 11 | 11,3 |
Примечание: - нет данных
В 2004-2013 гг. сформирована база данных наблюдений за гидрологическим режимом Азовского моря, охватывающая период 1913-2012 гг. и включающая 47 112 океанографических станций (в соответствии с рисунком 1) со значениями солености (Атлас климатических изменений…, 2014).
В данной работе выполнена оценка ежегодных значений средней солености Азовского моря за период 1922-2012 гг.
Распределение солености в Азовском море характеризуется относительно большими горизонтальными градиентами (от практически пресных вод в приустьевых областях рек до вод значительной солености Керченского пролива и близ Геническа), в связи с этим осреднение производилось по районам.
В (Гидрометеорологический справочник…, 1962) море разделено на 13 районов (в соответствии с рисунком 2), средние многолетние значения солености рассчитывались по Воронкову и Свиташову методом оценки «солезапаса» на основе 21730 наблюдений (1913-1914, 1922-1939, 1947-1959 гг.). По аналогичной методике в (Гидрометеорологические условия…, 1986) был продлен многолетний ряд средней солености Азовского моря до 1982 г. Это позволило сохранить однородность рядов данных. В (Гидрометеорология и гидрохимия…, 1991) методика расчета средней солености Азовского моря была изменена: в основу легли 34 комплексные станции АзНИИРХа, далее пересчет проводился по 9 районам согласно (Бакум, Затучная, 1987).
Нами для построения исторического ряда среднегодовой солености Азовского моря данные из БД (Атлас климатических изменений…, 2014) были разделены на 13 районов, согласно (Гидрометеорологический справочник…, 1962; Гидрометеорологические условия…, 1986) (в соответствии с рисунком 2).
В связи со значительным преобладанием данных о солености поверхностного слоя, в каждом из районов выделено два слоя: поверхностный и глубинный (более >1,5 м).
Расчёт среднегодовой средней по морю солености на основе данных наблюдений производился в несколько этапов:
1) рассчитывались среднесуточные значения в пределах района;
2) на основе суточных значений рассчитывались среднемесячные значения в пределах каждого района;
3) на основе среднемесячных значений рассчитывалось среднегодовое значение солености для каждого района;
4) среднегодовое значение солености по слоям для Таганрогского залива (ТЗ), собственно моря (СМ) и моря в целом (АМ) рассчитывалось как средневзвешенное значение солености в соответствующих районах (веса определялись с учетом объемов районов);
5) среднегодовое значение солености для ТЗ, СМ и АМ в целом рассчитывалось как средневзвешенное значение двух слоев: поверхностного и глубинного.
При расчетах отбрасывались годы, для которых данные наблюдений присутствовали менее чем в половине районов (менее 2 для ТЗ и менее 5 районов для СМ).
Одновременно с оценкой средней солености Азовского моря по БД выполнен расчет солености с применением компартментальной гидрологической модели (Бердников, 2006). Полученный в результате ход среднегодовой солености ТЗ и Азовского моря в целом представлен на рисунке 3 и в таблице 1. Наибольшее различие отмечено для ТЗ, что вероятно связано с высокой изменчивостью гидрологического режима данного региона.
Наблюдаются достаточно низкие различия между данными (Гидрометеорологический справочник…, 1962; Гидрометеорологические условия…, 1986; Гидрометеорология и гидрохимия…, 1991; Гаргопа, 2006) и оценками, выполненными в данной работе – до 4%. Разница между модельным расчетом и данными наблюдений доходит до 9 %. Основные статистические характеристики для трех рядов среднегодовой солености Азовского моря приведены в таблице 2.
Регион | Минимум | Максимум | Среднее | Стандартное отклонение | |
---|---|---|---|---|---|
Настоящая работа | ТЗ | 4,2 | 10,6 | 6,8 | 1,3 |
[1-4] | 4,2 | 11,1 | 7 | 1,4 | |
Модельный расчет | 3,5 | 10,3 | 6,5 | 1,3 | |
Настоящая работа | СМ | 9,6 | 13,5 | 11,5 | 0,8 |
[1-4] | 9,6 | 13,9 | 11,6 | 0,9 | |
Модельный расчет | 9,3 | 14,2 | 11,5 | 1 | |
Настоящая работа | АМ | 9,3 | 13,3 | 11,3 | 0,8 |
[1-4] | 9,3 | 13,7 | 11,2 | 0,9 | |
Модельный расчет | 8,8 | 13,9 | 11 | 1 |
Для анализа многолетних колебаний солености Азовского моря были рассчитаны аномалии солености Азовского моря (в соответствии с рисунком 4). Для СМ и моря в целом четко прослеживаются 3 периода: опреснение – осолонение – опреснение, при этом, вероятно, мы находимся в начале следующего периода осолонения Азовского моря. Аналогичную тенденцию показывают и модельные расчеты. Для Таганрогского залива периоды выражены менее четко, что объясняется высокой изменчивостью гидрологического режима данного региона.
Таким образом, в работе проведено сравнение результатов расчетов среднегодовой солености по (Гидрометеорологический справочник…, 1962; Гидрометеорологические условия…, 1986; Гидрометеорология и гидрохимия…, 1991; Гаргопа, 2006) и на основе БД (Атлас климатических изменений…, 2014) (47 112 океанографических станций), а также модельного расчета на основе компартментальной модели гидрологического режима Азовского моря. Отмечено хорошее соответствие данных и модельного расчета. Продлен многолетний ряд солености Азовского моря до 2012 гг. по данным БД (Атлас климатических изменений…, 2014). Рассчитана среднемноголетняя соленость Азовского моря за 90 лет и построены аномалии солености Азовского моря за период 1922-2012 гг.
Работа выполнена в рамках государственных заданий ЮНЦ РАН «Анализ динамики природных систем на основе мегабаз данных за многолетний (19-20 века) период наблюдений для выявления и прогнозирования экстремальных природных феноменов, опасных для социально-экономического развития густонаселенных территорий юга России» (№ госрегистрации 01201450487) и ИАЗ ЮНЦ РАН «Разработка методов геоинформационного моделирования морских и наземных экосистем» (№ госрегистрации 01201153348).
- Гидрометеорологический справочник Азовского моря / под ред. А.А. Аксенова - Л: Гидрометеорологическое изд., 1962. - 856 с.
- Гидрометеорологические условия шельфовой зоны морей СССР. Т. 3. Азовское море. - Л. 1986. - 218 с.
- Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т. V. Азовское море. – Л.: Гидрометеоиздат. 1991. 237 с.
- Гаргопа Ю.М. Гидрологические процессы в бассейне Азовского моря, их связь с климатообразующими и антропогенными факторами // Закономерности экосистемных процессов в Азовском море, ЮНЦ РАН.- М.: Наука, 2006. – С. 10-136.
- Атлас климатических изменений в больших морских экосистемах Северного полушария (1878-2013). Регион 1. Моря Восточной Арктики. Регион 2. Черное, Азовское и Каспийское моря / Г.Г. Матишов, С.В. Бердников, А.П. Жичкин, П.Р. Макаревич, С.Л. Дженюк, В.В. Кулыгин, Н.А. Яицкая, В.В. Поважный, И.В. Шевердяев, С.В. Кумпан, И.А. Третьякова, А.Е. Цыганкова – Ростов н/Д: Изд. ЮНЦ РАН, 2014. – 256 с.
- Бакум Т.А., Затучная Б.М. Районирование Азовского моря на современном этапе / Химия и биология морей. - М.: Гидрометеоиздат, 1987.
- Бердников С.В. Моделирование крупномасштабных изменений океанологических характеристик экосистемы Азовского моря // Закономерности экосистемных процессов в Азовском море, ЮНЦ РАН. - М.: Наука, 2006. – С. 137-229.