ОКЕАНОЛОГИЯ, 2004, том 44, № 3, с. 358-363
= ФИЗИКА МОРЯ
УДК 551.465.53
К ВОПРОСУ О РЕЖИМЕ ТЕЧЕНИЙ НА ШЕЛЬФЕ У СЕВЕРО-КАВКАЗСКОГО ПОБЕРЕЖЬЯ ЧЕРНОГО МОРЯ
© 2004 г. В. Г. Кривошея, Л. В. Москаленко, В. Б. Титов
Южное отделение Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Геленджик
Поступила в редакцию 09.06.2003 г.
По данным продолжительных рядов (от 5 до 8 мес.) измерений на двух участках шельфа с глубинами 40-60 м, расположенных в районах с различными геоморфологическими особенностями, вычислены и проанализированы статистические характеристики течений в поверхностном слое моря (горизонты 5 и 7 м). Приведены примеры характерной временной изменчивости течений в реальном времени. Показано влияние геоморфологических условий каждого из районов на режим течений.
Экспериментальными исследованиями установлено, что в прибрежной зоне Черного моря наблюдается бимодальный режим течений. У Северо-Кавказского побережья этот режим характеризуется периодической сменой прибрежных течений северо-западного (западного) направления на юго-восточное (восточное) и наоборот, т.е. поток совершает возвратно-поступательные движения вдоль берега. Смена направления вдольбереговых течений происходит довольно быстро, почти реверсивно. Ширина зоны прибрежных реверсивных течений у Северо-Кавказского побережья от мыса Утриш (Анапа) до Сочи составляет 10-15 км. За пределами этой зоны преобладают течения преимущественно северозападного направления - мономодальный режим. Бимодальный режим течений в прибрежной зоне, включая шельф, формируется под воздействием основной динамической структуры общей циркуляции вод Черного моря - Основного Черноморского течения (ОЧТ) и прибрежных антициклонических вихрей (ПАВ): от больших (30-60 км в диаметре), возникающих в антициклонических меандрах ОЧТ, до небольших, вытянутых вдоль берега, вблизи верхней части берегового склона [1, 2, 5].
На шельфе в районе Новороссийска-Геленджика дважды проводились продолжительные измерения течений. Первый цикл этих измерений был выполнен с января 1976 г. по июнь 1981 г. со стабилизированного буя ИО АН, установленного на удалении 5 км от берега в районе Геленджика. Глубина в точке постановки составляла 70 м. Измерения выполнялись на горизонтах 10 м (продолжительность - 3 года), 25 м (продолжительность -5.5 лет) и 60 м (продолжительность - 1.6 года). Результаты анализа самого продолжительного ряда измерений на горизонте 25 м [4, 6] свидетельствуют о том, что вдольбереговой перенос вод в севе-
ро-западном направлении, обусловленный присутствием ОЧТ вблизи берега, явно преобладал по продолжительности действия над переносом вод в юго-восточном направлении. Из 66 мес. измерений северо-западный перенос преобладал в течение 58 мес., а юго-восточный - только 8 мес. [4]. В подавляющем большинстве случаев (59 из 66) наибольшие скорости в интервале месяца наблюдались в течениях северо-западного направления. Максимальные скорости северо-западного течения летом составляли от 30 до 60 см/с; абсолютный максимум для летнего периода составил 94 см/с (август 1978 г.). В зимний период максимальные скорости северо-западного течения составляли 50-80 см/с, а абсолютный максимум (128 см/с) наблюдался в декабре 1976 г. В это же время максимальные скорости в придонном слое (горизонт 60 м) достигали 94 см/с. Максимальные скорости юго-восточного течения наблюдались в интервале от 30 до 40 см/с.
С 1997 по 2001 гг., в связи со строительством морских объектов Каспийского Трубопроводного Консорциума (выносных причальных устройств и трубопроводов), выполнялись длительные измерения течений на шельфе в районе Южной Озереевки (8 миль к западу от Новороссийска). Измерения выполнялись с автономных буйковых станций (АБС) и треноги (вблизи береговой линии). АБС имели демпфер - отрезок (5 м) тяжелой якорной цепи на нижнем конце буйрепа, который уменьшал колебания буев во время волнения. При сильном же волнении буи притапливались, над поверхностью моря оставались только мачты с отражателями. Измерения выполнялись в течение 4-х периодов. Во время первого (сентябрь 1997 г.-февраль 1998 г.) и второго (август-декабрь 1998 г.) периодов измерения проводились в трех точках (рис. 1а, точки 1, 2, 3) с дискретностью 15 мин. Продолжительность измерений со-
К ВОПРОСУ О РЕЖИМЕ ТЕЧЕНИЙ
359
37°58' 38°00' 02' 04' в.д.
Рис. 1. Положение точек измерений течений на шельфе Южной Озереевки (а) и Геленджика (б).
ставляла от 5 до 6 мес. Результаты анализа этих измерений представлены в работе [3].
Третий и четвертый периоды измерений выполнялись с августа 2000 г. по январь 2001 г. и с марта по ноябрь 2001 г. в т. 4 (рис.1а). Измерения проводились на горизонте 7 м с дискретностью 30 мин. Целью этих измерений было продолжение исследований циркуляции вод на шельфе с глубинами 40-60 м, где были установлены выносные причальные устройства.
Кроме этого, с января по декабрь 2001 г. периодически выполнялись измерения течений в т. 5, расположенной на шельфе в районе Геленджика (рис.1б). Целью этих измерений было исследование влияния на режим течений конфигурации береговой линии и ширины шельфа. В Южной Озе-реевке генеральное направление береговой линии - "запад-восток". Расстояние от берега до изобаты 50 м составляет 2.5 км. А береговая линия в районе Геленджика является вогнутой в сторону суши и ее генеральное направление - "северо-запад-юго-восток". Расстояние от берега до изобаты 50 м составляет 6 км.
Наглядное представление об особенностях изменчивости течений на акватории шельфа Южной Озереевки дают отдельные наиболее характерные фрагменты временной последовательности получасовых векторов в реальном времени (рис. 2). Как следует из рис. 2, 1 и 2 июня 2001 г. наблюдалось устойчивое очень сильное западное течение, максимальные скорости которого достигали 70-75 см/с. Из предыдущих исследований известно, что при такой скорости на поверхности, скорости в придонном слое на шельфе достигают 40-50 см/с [3]. 10-11 июня на акватории наблюда-
лись слабые вдольбереговые течения двух противоположных направлений. 20-23 июня наблюдались умеренные течения двух противоположных направлений: 20 июля - западное течение, 21-23 наблюдалась изменчивость течений на инерционном периоде. 18-19 сентября имело место устойчивое течение западного направления, в котором наблюдалась изменчивость модуля скорости на инерционном периоде.
Более полное представление о характере изменчивости течений на этом участке шельфа дает временн'ая последовательность среднесуточных значений вектора скорости в т. 4 (рис. 3). Как следует из рис. 3 а, с 1 по 3 сентября 2000 г. наблюдалось сильное западное течение. 1 сентября среднесуточная скорость этого течения составила 45 см/с. Следует отметить, что это сильное течение присутствовало здесь с 8 августа (начало измерений). 6 сентября 2000 г. произошла смена западного течения на восточное, которое продолжалось 5 сут. Это свидетельствует о том, что в это время вдоль побережья в западном направлении перемещался ПАВ. За период 5 сут среднесуточная скорость восточного течения составила 35 см/с, а 8 сентября она достигла 50 см/с. 11 сентября произошла смена восточного течения на западное и уже 12 сентября его среднесуточная скорость достигла 50 см/с. Сильное западное течение наблюдалось до 16 сентября, затем оно ослабело (рис. 3 а).
На рис. 36 представлена последовательность среднесуточных векторов скорости течения за июнь 2001 г. 1 и 2 июня на акватории присутствовало очень сильное западное течение, среднесуточная скорость которого 2 июня превысила 70 см/с. 3 июня западное течение ослабело, и до конца месяца
Рис. 2. Последовательность получасовых векторов скорости течения в т. 4 (Южная Озереевка) 1-2 и 10-11 июня, 2023 июля и 18-19 сентября 2001 г.
(а)
Рис. 3. Последовательность среднесуточных векторов скорости течения: в сентябре 2000 г. (а), в июне 2001 г. (б), в июле 2001 г. (в).
наблюдался временами слабый, временами умеренный перенос вод в западном направлении.
В июле 2001 г. (рис. 3в) преобладали умеренные, сильные и иногда очень сильные западные течения. 14 июля среднесуточная скорость превысила 75 см/с. Только 8-10 и 21-23 июля отмеча-
лись неустойчивые по направлению и слабые по скорости течения; их среднесуточные значения составляли 3-5 см/с. В эти дни отмечались колебания скорости течения на инерционном периоде. Следует отметить, что такие же устойчивые умеренные и сильные течения западного направления наблюдались и в августе 2001 г.
К ВОПРОСУ О РЕЖИМЕ ТЕЧЕНИИ Статистические характеристики течений в поверхностном слое
№ точки г, м а, град V, см/с см/с V макс см/с а, макс град V мод см/с Р(Юмод, % Модальные направления Кв
1-я мода а, град Рх(а), % 2-я мода а, град Р2(а), %
Южная Озереевка: сентябрь 1997г.-февраль 1998 г. (180 сут)
1 5 274 11.0 20.6 72 273 6-10 21.4 261-280 27.2 101-120 6.3 1.9
Южная Озереевка: август-декабрь 1998 г. (150 сут)
1 5 272 14.6 19.8 83 279 6-10 18.0 261-280 34.1 101-120 4.8 1.4
Южная Озереевка: август 2000 г.-январь 2001 г. (158 сут)
4 7 283 15.1 26.4 95 281 6-10 15.2 261-280 32.2 81-100 8.3 1.7
Южная Озереевка: март-ноябрь 2001 г. (257 сут)
4 7 281 17.5 23.2 95 284 1-5 17.2 261-280 31.9 81-100 5.2 1.3
Геленджик: январь-декабрь 2001 г. (235 сут)
5 7 306 5.1 18.5 86 312 1-5 30.7 301-320 19.9 121-140 9.3 3.6
Примечание. г - горизонт; а и V - направление и модуль среднего вектора скорости течения за период измерений; о(У) -среднеквадратическое отклонение скорости течения, Умакс - максимальная измеренная скорость; амакс - направление максимальной скорости; Умод и -Р(У)мод - модальный диапазон скорости течения и его вероятность; амод - модальные 20-градусные сектора направления течения (1-я и 2-я моды) и их эмпирические вероятности Р(а); Кв - коэффициент вариации течения.
Четыре продолжительных периода измерений с 1997 по 2001 гг. позволяют характеризовать режим течений на участке шельфа между глубинами 40-60 м (табл.).
В точке 1 во время первого (сентябрь 1997-фев-раль 1998 гг.) и второго (август-де
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.