ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ О ЗЕМЛЕ
551.465
СТРУКТУРА И МЕЖГОДОВАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИБРЕЖНОГО ЧЕРНОМОРСКОГО АПВЕЛЛИНГА НА ОСНОВЕ ДАННЫХ СПУТНИКОВОГО МОНИТОРИНГА © 2008 г. Р. В. Боровская*, П. Д. Ломакин**, Б. Н. Панов*, Е. О. Спиридонова*
*Южный научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии, Керчь **Морской гидрофизический институт Национальной академии наук Украины, Севастополь E-mail: island@crimea.com; ecodevice@yandex.ru Поступила в редакцию 27.08.2007 г.
Рассмотрены особенности структуры и межгодовой изменчивости параметров апвеллинга в прибрежных областях исследуемой акватории. Показано, что апвеллинг в Черном море обусловлен преимущественно глобальными атмосферными процессами. Структуре апвеллинга, которая хорошо фиксируется со спутника, характерно наличие локальных очагов у берега, и дальнейшее распространение струй, имеющих фронтальные признаки, в открытую часть. На струях апвеллинга формируются промысловые скопления шпрота. В межгодовом ходе характеристик апвеллинга выделены двух- и одиннадцатилетние циклы. Рассмотрены корреляционные зависимости между параметрами барического поля над Черным морем и показателем интенсивности апвеллинга, а также между показателем интенсивности апвеллинга и характеристиками промысловой нагрузки в районах добычи шпрота.
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА, 2008, № 2, с. 26-36
УДК
ВВЕДЕНИЕ
К особо актуальным проблемам промысловой океанографии относятся исследования процессов водообмена между шельфом и глубоководной частью океанов и морей. Наиболее эффективные механизмы, реализующие подобного рода водообмен, связаны с прибрежным апвеллингом, который приводит к формированию локальных областей высокой биологической продуктивности.
Черноморский апвеллинг, как и апвеллинг в других морях и океанах, обусловлен компенсационным притоком глубинных вод к берегу при оттоке поверхностных вод в мористую область вследствие сгонных ветров или течений. Подъем вод более интенсивен в прибрежной зоне. Развитие апвеллинга, в свою очередь, вызывает соответствующие биологические последствия. Районы активного черноморского апвеллинга отличаются высокой биологической продуктивностью. Здесь обитают плотные скопления промысловых рыб.
В последнее время появился ряд работ [1—6], где для различных акваторий океанов и морей апвеллинг исследован на базе спутниковых данных. Аналогичные публикации имеются также и для Черного моря. Так, в статьях [4—6] по летним выборкам спутниковых наблюдений в инфракрасном диапазоне за отдельные годы рассмотрена структура апвеллинга в районах северо-западной части Черного моря и у побережья Крыма. Выяв-
лены периоды его интенсификации. Отслежено влияние на структуру термохалинного поля. Оценены масштабы струй, которые распространяются с зон подъема вод у берега в открытое море.
В настоящей работе изложены результаты исследования апвеллинга в прибрежных водах Черного моря по всему его периметру, которые получены на основе данных спутникового дистанционного зондирования (ДЗ). Разработаны методические приемы, позволившие выделить области прибрежного апвеллинга. Предложена схема районирования исследуемой акватории по типовым признакам ап-веллинга. Получены статистические характеристики, отражающие режим апвеллинга в каждом из выделенных прибрежных районов, и выявлены периоды межгодовых колебаний его интенсивности. Показано, что между параметрами атмосферного переноса и интенсивностью апвеллинга существует достаточно тесная корреляционная связь с прогностическими возможностями. Оценено влияние апвеллинга на показатели промысла шпрота.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
В качестве основного источника исходных эмпирических данных использована информация с искусственных спутников Земли (ИСЗ) из серии МОЛА в формате АРТ, в инфракрасном диапазоне. Эти данные получены станцией приема и обработки спутниковой информации 8и-8 (фирма
Град, с.ш.
46 45 44 43 42
28 30 32 34 36 38 40 Град, в.д.
Рис. 1. Схема районирования акватории Черного моря по интенсивности прибрежного апвеллинга: 1 — западный район; 2 — север северо-западной части моря; 3 — восток северо-западной части моря; 4 — ялтинский; 5 — феодосийский; 6 — новороссийский и 7 — турецкий районы.
'Тигапо") в ЮгНИРО с 1988 по 2004 гг. Общее количество обработанных снимков — 1964, на 1140 отслежены апвеллинги. Обобщение и анализ материалов выполнены с учетом времени существования и степени развития апвеллингов по следующим семи районам Черного моря, имеющим рыбохозяйственное значение: западная часть моря, север и восток северо-западной его части, а также феодосийский, ялтинский, новороссийский и турецкий районы.
Поиск апвеллингов осуществлялся круглогодично, но в связи с тем, что в температурном поле поверхности моря они наиболее ярко проявлялись с мая по сентябрь, особое внимание было уделено именно этому времени года.
По каждому району апвеллинга определялись ширина, протяженность, минимальная температура и температура окружающих его вод. Выделялись также районы, где отмечались выходы вод апвеллинга в открытую часть моря. Для каждого апвеллинга рассчитывались площади и условный показатель — холодозапас, как произведение площади (в квадратных милях) на разность температур между окружающими водами и минимумом в ядре апвеллинга. Для каждого параметра по всей совокупности исходной выборки определялись экстремальные и средние значения.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Полученная в результате обработки исходной информации и последующего анализа схема районирования акватории Черного моря по характерным признакам апвеллинга представлена на рис. 1. Ниже приведено краткое описание особенностей апвеллинга для каждого из выделенных районов черноморского побережья.
Апвеллинги в Черном море, наблюдаемые на различных участках побережья, заметно различаются по времени существования, степени развития, а также по рыбохозяйственной значимости. В результате районирования, выполненного с учетом этих свойств, вся рассматриваемая акватория прибрежной части Черного моря условно разделена на семь следующих районов. Это западная часть моря, примыкающая к берегам Болгарии и Румынии; северные участки его северо-западной части; восточная область северо-западной части моря, которая ограничена с востока западным побережьем Крымского п-ова; районы у Ялты, Феодосии, Новороссийска, а также обширные области турецкого побережья. Исключение составила лишь восточная часть черноморского побережья, для которой апвеллинг не характерен (рис. 1). Учитывая замкнутость исследуемого бассейна, можно считать, что у восточного побережья Черного моря преобладает нисходящая циркуляция вод.
Холодозапас, кв. миля град
400000 -
350000 -300000 -
250000 - /Ч 200000
150000 - / Ч\
100000 - / 50000 -
0_I_I_I_I_I_I
Север Ялта Новороссийск
северо-запада Запад Восток Феодосия Турция
северо-запада
Районы
Рис. 2. Суммарный холодозапас апвеллинга для каждого из условно выделенных районов черноморского
побережья.
По сумме холодозапаса за все время наблюдений наиболее интенсивным оказался апвеллинг в турецком районе. Несколько менее значим по этому критерию апвеллинг в северном районе северо-западной части моря. Наименее интенсивны из семи выделенных районов процессы апвел-линга у побережья Новороссийска (рис. 2).
Структуре черноморского апвеллинга свойственна следующая особенность. На начальной фазе апвеллингового цикла в поле температуры воды, как правило, возникает неоднородность с высокоградиентной мористой периферией. Вскоре внутри ее образуются более или менее однородные ядра с минимальной температурой. Чаще всего районы зарождения апвеллинга расположены у берега.
Температура воды на поверхности в очагах подъема понижается в июле—августе до 7°С. Максимальные различия температуры воды между центром апвеллинга и окружающими водами в среднем 4—6°С у берегов Турции и 3—4°С — на остальной части акватории, где проявляется ап-веллинг.
На более поздних стадиях развития прибрежного очага холодных вод от него в сторону открытого моря распространяются холодные струи, которые обладают хорошо выраженными фронтальными признаками. Протяженность таких фронтальных образований до 70 миль. Наиболее часто они наблюдаются в районе м. Тарханкут, м. Сарыч и у Феодосии. Фронты ориентированы здесь, как правило, соответственно на северо-запад, юго-запад и юг. В результате глубинные и подповерхностные воды с низкими значениями температуры и высокой концентрацией биогенных элементов выносятся на значительные расстояния от берега.
Это свойство проиллюстрировано серией спутниковых снимков, представленных на рис. 3—7. Здесь отображен полный цикл апвеллинга у берегов Крыма продолжительностью около суток, от фазы его зарождения до затухания, с утра до конца суток 3 июля 2003 г.
На каждом из рисунков помещена пара снимков района Крымского полуострова в инфракрасном (ИК) диапазоне. Верхние снимки — ИК-изображения рассматриваемой акватории. Нижние — фронтальные зоны, которые обусловлены ядрами апвеллинга. Термические фронты, связанные с апвеллингом и изображенные в нижней части рисунков, получены в результате трансформации информации верхних снимков путем обработки их специальной программой. Программа предусматривает выделение термических фронтов практически любого пространственного масштаба для любой климатической зоны Мирового океана или любого конкретного водоема по данным ИК-изображения их акватории. Она разработана специалистами Отдела дистанционных методов исследования МГИ НАН Украины [7].
Из рис. 3 видно, что в 7 ч утра 3 июля 2003 г. у побережья Крыма возникли два хорошо выраженных очага (центра) апвеллинга с перепадом температуры около 3 С. Они располагались на участках между Феодосийским заливом и м. Ме-ганом и от этого мыса до Алушты. Менее выраженный очаг апвеллинга наблюдался у м. Тархан-кут.
Примерно через час (рис. 4) холодные воды уже были зафиксированы вдоль всего побережья от Алушты на восток вдоль Керченского п-ова. В открытое море в южном — юго-восточном направлении от берега распространились две холодные струи (подобные структурные образован
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.