ФИЗИКА МОРЯ
УДК 551.461:551.468.3
ТЕНДЕНЦИИ ИЗМЕНЕНИЯ УРОВНЯ МОРЯ В ЛАГУНАХ ЮГО-ВОСТОЧНОЙ БАЛТИКИ
© 2013 г. С. Е. Навроцкая, Б. В. Чубаренко
Атлантическое отделение Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Калининград e-mail: navsvet@atlas.baltnet.ru, chuboris@mail.ru Поступила в редакцию 15.11.2011 г., после доработки 31.01.2012 г.
На примере изменения уровня в Вислинском заливе Балтийского моря в сравнении с другими лагунами и прибрежной акваторией юго-восточной части Балтийского моря обсуждается вопрос — насколько глобальная тенденция роста уровня Мирового океана (УМО) сказывается на многолетнем изменении уровня вверх по водосборному каскаду. Многолетние изменения колебаний средних годовых уровней воды характеризуются устойчивым положительным трендом, величина которого меняется в зависимости от рассматриваемого периода. В целом, темпы роста уровня за 100—150 лет в лагунах и прилегающей морской акватории (1.7—1.8 мм/год) близки к росту УМО за такой же период. Ускоренный рост уровня в лагунах Юго-восточной Балтики, начавшийся со 2-й половины XX века, в Вислинском заливе — до 3.6 мм/год, а в море — до 2.3 мм/год за период 1959—2006 гг., опередил рост УМО, он особенно усилился в самом конце столетия как в лагунах, так и в море (до 10.0— 15.0 мм/год) как отклик не только на глобальное потепление климата, но, по-видимому, и на региональные изменения климатообразующих факторов, обеспечивающих режим ветров и осадков в водосборном бассейне.
Б01: 10.7868/80030157412050127
ВВЕДЕНИЕ
Проблемы, связанные с возможным изменением климата и его последствиями для природной среды и социально-экономической сферы, в настоящее время находятся в центре внимания ученых [10]. Предпринимаются попытки установить изменения в климатической системе Земли на глобальном [21] и региональном [18] уровнях, приводятся оценки изменений температурного режима атмосферы и поверхности океана, а также его уровня. Установлено, что за период с 1906 по 2005 гг. увеличение средней глобальной температуры воздуха составило 0.74°С [21], а количества материковых осадков — на 5—10%. В будущем, согласно сценариям антропогенной эмиссии СО2 в атмосферу, прогнозируется еще более интенсивный рост глобального потепления — приземная температура воздуха к 2030 г. в масштабах всей планеты может повыситься по сравнению с современным периодом на 1°С, к 2100 г. — на 2— 4°С, а количество осадков увеличится в высоких широтах и уменьшится в субтропиках [16].
В целом в XX веке тренд уровня Мирового океана по длинным рядам наблюдений составил 1.8 мм/год, заметно его увеличение в конце XX— начале XXI веков до 3.0—3.2 мм/год. Поскольку и эвстатическая (изменение количества воды в океане за счет водно-ледового баланса), и стериче-ская (изменение плотности морской воды за счет
соответствующих изменений температуры и солености) составляющие колебания уровня в океанах в значительной степени определяются режимом температуры воздуха, то в современных условиях изменение уровня Мирового океана можно рассматривать в качестве индикатора колебаний глобального климата [13].
Глобальный долговременный процесс потепления климата и подъема уровня в той или иной мере заметен в колебаниях температуры и уровня воды в сообщающихся с океанами морях. Отмечается рост поверхностной температуры в Европейских морях даже более быстрый, чем в Мировом океане [22]. Вслед за температурой следует подъем уровня. Так, в последнем столетии эвста-тический рост среднего уровня воды в Северном море составил 1.3 мм/год [19], а в Балтийском море у финского берега — 1.5 мм/год [33]. За период 1965—2001 гг. рост среднего измеренного уровня у берегов Германии в Северном и Балтийском морях достиг 1.9 мм/год и 1.1 мм/год соответственно [31].
Для региона Балтийского моря, на берегах которого проживает около 100 млн. человек, особенность заключается в том, что действия эвста-тической и изостатической (изменение измеренного уровня из-за возвращения в исходное состояние суши после последнего оледенения) составляющих изменения уровня моря в той или иной степени балансируют друг друга [34]. На се-
Таблица 1. Основные морфологические и гидрологические параметры Вислинского и Куршского заливов [23]
Параметр, размерность Вислинский залив Куршский залив
Площадь водоема, км 2 838 1584
Объем, км3 2.3 6.3
Площадь бассейна, км2 23 871 100 458
Средняя глубина, м (исключая навигационные каналы) 2.7 3.8
Максимальная глубина, м (исключая навигационные каналы) 5.2 5.8
Максимальная протяженность, км 91 93
Ширина, км 2-13 0.8-46
Длина береговой линии, км 270 325
3 1 Сток рек, км3 год 1 3.68 22.18
Средняя соленость, PSU 3.2 1.0
Диапазон солености, PSU <0.5-6.5 <0.1-7.5
3 1 Приток морской воды, км3 год 1 17.0 5.5
вере региона происходит подъем скандинавского плато (Балтийский щит, 7—8 мм/год), а берега южной части Балтики, по разным оценкам, либо находятся в покое [27], либо опускаются со скоростью порядка 1 мм/год [36]. В связи с этим долгопериодный тренд измеряемых значений морского уровня зависит от географического положения места измерения. Например, на северо-востоке Ботнического залива он может быть отрицательным (порядка —9.4 мм/год), в то время как в
1
Юго-восточной Балтике —1-1.7 мм/год [25].
Повышение уровня моря создает угрозу береговым районам — абразия берегов и изменение конфигурации береговой черты, ветровые нагоны, поступление морских вод в устьевые зоны особенно негативно могут повлиять на характер гидрологического режима прибрежных водоемов, к которым относятся и лагуны. Заливы-лагуны южной и восточной Балтики являются контактным звеном в каскадном процессе транспорта вещества и энергии из водосборного бассейна в морскую акваторию [20]. Для них характерны ограниченная связь с морем и, вследствие этого, образование отличных (от морских условий) гидрологического и седиментационного режимов. Последствия климатических изменений в морской среде и в водосборном бассейне могут как нивелировать, так и усиливать друг друга для лагун, занимающих буферное положение между этими двумя компонентами региональной климатической системы.
Известно [3, 12], что существует устойчивая разница в среднемноголетних значениях уровня
1 Здесь и далее термин "Юго-восточная Балтика"
использован как обозначение (согласно районированию
Всемирной метеорологической организации) части Балтийского моря в пределах прямоугольного района от Слупска (Польша) да Лиепая (Латвия).
моря для природных водоемов, занимающих последовательные позиции в водосборном каскаде, в так называемых парах "нижнее-верхнее" море. Насколько изменяется тенденция роста уровня в связи с климатическими изменениями вверх по водосборному каскаду: из Мирового океана — в Северное море, далее в Балтийское, и далее — в прибрежные отчлененные лагуны? Цель работы — попытаться ответить на этот вопрос путем сопоставления тенденций изменения уровня моря в лагунах юго-восточной части Балтийского моря (на примере Вислинского залива в сопоставлении с Куршским) с тенденцией роста уровня Мирового океана.
ОБЪЕКТЫ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Лагуны юго-восточного побережья Балтийского моря — Вислинский и Куршский заливы, средние глубины которых составляют от 2 до 4 м (табл. 1), отчленены от моря аккумулятивными формами шириной до нескольких километров, имеют существенную составляющую речного стока в своем водном балансе. По этим причинам их можно отнести к классу эстуарных лагун [26]. В каждой из них измерения уровня воды проводятся в нескольких точках и, как правило, в проливах, соединяющих их акватории с морем.
В статье были использованы доступные в открытых источниках данные измерений уровня воды на основных гидропостах Юго-восточной Балтики (рис. 1), в которых проводятся долговременные наблюдения — 1840—1980 гг. [17] и 1977— 2006 гг. [2] (табл. 2). Это три основных гидропоста в Вислинском заливе, а именно, Балтийск (в проливе), Калининград (пост Рыбачий в устье р. Пре-голи) и Краснофлотское (восточный берег центральной части залива). По ним были рассчитаны также средние показатели по заливу (российская
часть). В Куршском заливе привлекались данные поста Клайпеда (в проливе), после 1992 г. дополненные нами до 2006 г. из [30]. Морские условия оценивались по наблюдениям в порту Пионерский, расположенном на открытом морском берегу Самбийского п-ова. Все значения уровня на вышеперечисленных постах даны в Балтийской системе отсчета уровня (БС) — от нуля Кронштадтского футштока. Динамика долговременных изменений уровня воды анализировалась с помощью метода линейной регрессии, примененного к многолетним рядам годовых средних и экстремальных уровней; для нивелирования нерегулярных колебаний годовых уровней применялось 5-ти и 11-летнее сглаживание (скользящее среднее).
Вислинский залив (в российской части называемый Калининградским) — природный мелководный бассейн, соединяющийся с морем Балтийским проливом шириной 400 м, глубинами вдоль фарватера 10—12 м, обеспечивающим интенсивное поступление в него морских вод. Залив вытянут с юго-запада на северо-восток вдоль берега моря почти на 90 км. Береговая линия со стороны моря имеет характер плавной дуги, образованной Вислинской косой — песчаной пересыпью длиной 60 км, покрытой растительностью. Часть косы в пределах Калининградской области — северные 25 км до Балтийского пролива — называется Балтийской. Площадь зеркала залива — 838 км2, из них 56% (472.5 км2) — акватория России. Вдоль северного берега залива проходит прорытый еще в XIX веке судоходный канал, обеспечивающий большим морским судам возможность захода в города-порты Балтийск, Светлый и расположенный в устье реки Преголи областной центр Калининград. Длина канала, защищенного на большей своей длине дамбами, — почти 32 км, глубины 8—9 м поддерживаются ежегодными дноуглубительными работами [4, 7].
Гидрологический режим Вислинского залива определяется в основном водообменом с морем через Балтийский пролив. Поступление речных вод с польской территории, после мероприятий по водорегулированию на р. Ногат (рукав Вислы, впадающий в Вислинский залив), проведенных в
20° _1
21° 1_
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.