Распространение речных вод в Черном и Карском морях по спутниковым измерениям уровня, солености и хлорофилла А
На основе спутниковых измерений солености и хлорофилла А и данных гидрологических зондирований анализируются ареалы распространения речных вод в Карском и Черном морях. Для определения траекторий распространения опресненных вод предлагается модель, основанная на спутниковых альтиметрических измерени...
Saved in:
| Published in: | Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу |
|---|---|
| Date: | 2013 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Морський гідрофізичний інститут НАН України
2013
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/56973 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Распространение речных вод в Черном и Карском морях по спутниковым измерениям уровня, солености и хлорофилла А / А.А. Кубряков, С.В. Станичный, А.Г. Зацепин, В.В. Кременецкий // Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу: Зб. наук. пр. — Севастополь, 2013. — Вип. 27. — С. 394-398. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859848079625158656 |
|---|---|
| author | Кубряков, А.А. Станичный, С.В. Зацепин, А.Г. Кременецкий, В.В. |
| author_facet | Кубряков, А.А. Станичный, С.В. Зацепин, А.Г. Кременецкий, В.В. |
| citation_txt | Распространение речных вод в Черном и Карском морях по спутниковым измерениям уровня, солености и хлорофилла А / А.А. Кубряков, С.В. Станичный, А.Г. Зацепин, В.В. Кременецкий // Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу: Зб. наук. пр. — Севастополь, 2013. — Вип. 27. — С. 394-398. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу |
| description | На основе спутниковых измерений солености и хлорофилла А и данных гидрологических зондирований анализируются ареалы распространения речных вод в Карском и Черном морях. Для определения траекторий распространения опресненных вод предлагается модель, основанная на спутниковых альтиметрических измерениях и данных о скорости ветра. Предложенная модель позволила описать динамику трансформации областей, занятых речными водами, идентифицированную по спутниковым и контактным данным. Исследовано влияние различных факторов на динамику опресненного слоя речных вод.
На основі супутникових вимірювань солоності і хлорофілу А і даних гідрологічних зондувань аналізуються ареали поширення річкових вод в Карському і Чорному морях. Для визначення траєкторій поширення опріснених вод пропонується модель, заснована на супутникових альтиметричних вимірах і даних про швидкість вітру. Запропонована модель дозволила описати динаміку трансформації областей, зайнятих річковими водами, ідентифіковану за супутниковими і контактними даними. Досліджено вплив різних факторів на динаміку опріснення шару річкових вод.
The river plumes distribution in the Kara and Black seas are investigated basing on the satellite measurements of salinity and chlorophyll a and hydrological data. To determine the propagation paths of desalinated water, a model based on satellite altimetry measurements and wind speed data is proposed. The model allows to describe the river plume dynamics, identified from satellite and in-situ data. Impact of various factors on the dynamics of the freshened layer of river water is investigated.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:39:23Z |
| format | Article |
| fulltext |
394
УДК 5 5 1 .4 65
А .А .Кубряков*, С .В .Станичный*,
А .Г .Зацепин**, В .В .Кременецкий**
*Морской гидрофизический институт НАН Украины, г.Севастополь
**Институт океанологии им. П.П.Ширшова РАН, г.Москва
РАСПРОСТРАНЕНИЕ РЕЧНЫХ ВОД В ЧЕРНОМ
И КАРСКОМ МОРЯХ ПО СПУТНИКОВЫМ ИЗМЕРЕНИЯМ
УРОВНЯ, СОЛЕНОСТИ И ХЛОРОФИЛЛА А
На основе спутниковых измерений солености и хлорофилла А и данных гидро-
логических зондирований анализируются ареалы распространения речных вод в
Карском и Черном морях. Для определения траекторий распространения опреснен-
ных вод предлагается модель, основанная на спутниковых альтиметрических изме-
рениях и данных о скорости ветра. Предложенная модель позволила описать дина-
мику трансформации областей, занятых речными водами, идентифицированную по
спутниковым и контактным данным. Исследовано влияние различных факторов на
динамику опресненного слоя речных вод.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА : распространение речных вод, речной плюм, спутниковая
соленость, спутниковая альтиметрия.
Речной сток оказывает существенное влияние на гидрофизические и
биологические характеристики морских экосистем. Речные воды участвуют
в формировании солевого баланса морей, их термохалинной структуры,
биологического режима в прибрежных районах, значительно воздействуют
на оптические свойства вод. Опресненный слой также может вызывать раз-
витие халинной циркуляции и влиять на локальную динамику региона.
Особенно этот фактор важен для тех бассейнов, в которые впадают
крупные реки, к которым относятся Черное и Карское моря. На северо-
западном шельфе бассейна Черного моря находится устье второй крупней-
шей реки Европы – Дуная, которая ежегодно приносит ~ 150 км3/год [1].
Суммарный сток Дуная, Днепра и Днестра в северо-западной части состав-
ляет 250 км3/год [1]. В Карское море впадают две крупнейшие реки Сибири
– Обь и Енисей. Ежегодный сток Оби составляет 400 – 450 км3/год, Енисея
600 – 630 км3/год [2].
Речные воды распространяются под действием различных факторов, -
дрейфовых течений, геострофической крупно- и мезомасштабной динами-
ки. Пресные, обогащенные биогенами воды переносятся в открытое море,
тем самым воздействуя на характеристики отдаленных районов океана. При
этом существует заметная межгодовая изменчивость в направлении и про-
тяженности распространения пресных вод в зависимости от метеорологиче-
ских и гидрологических условий [2].
В настоящей работе на основе спутниковых измерений солености и
хлорофилла А, а также данных гидрологических зондирований анализиру-
ются ареалы распространения речных вод в Карском и Черных морях. Для
определения траекторий распространения опресненных вод предлагается
© А.А.Кубряков , С.В.Станичный, А.Г.Зацепин, В.В.Кременецкий , 2013
395
модель, основанная на спутниковых альтиметрических измерениях и дан-
ных о скорости ветра.
Данные. В работе использовались среднемесячные карты солености,
полученные по спутниковым измерениям микроволнового радиометра
Aquarius с пространственным разрешением 100 км (http://podaac.jpl.nasa.gov/).
Соленость определяют по данным о диэлектрической проницаемости жид-
кости, вычисленной как отношение температуры и измеренной яркостной
температуры на длине волны 21 см [3].
Карты концентрации хлорофилла А получены по данным измерений
прибора MODIS (http://oceancolor.gsfc.nasa.gov/).
Для расчета геострофической скорости поверхностных течений исполь-
зовались карты полной динамической топографии, полученные с архива
AVISO (http://www.aviso.oceanobs.com). Динамическая топография опреде-
лялась как сумма картированных аномалий уровня моря, рассчитанных по
комбинированным вдольтрековым измерениям современных спутниковых
альтиметров и средней динамической топографии из работы [4] для Черного
моря и из работы [5] для Карского. Временное разрешение картированных
данных 7 дней, пространственное 0,25°. Поверхностные геострофические
скорости течений рассчитывались из уравнения геострофического баланса.
Для анализа изменчивости ветра использовались данные NCEP
(National Centers for Environmental Prediction) на 1° равномерной сетке с
6-ти часовым интервалом (http://oceandata.sci.gsfc.nasa.gov/).
Контактные измерения поверхностной солености получены во время 59 ре-
йса НИС «Академик Мстислав Келдыщ» в Карском море в сентябре 2011 г.
Метод расчета траекторий распространения речных вод. Для опре-
деления траекторий распространения речных вод в точках вблизи Дунай-
ского и Обь-Енисейского взморья располагались постоянные источники
лагранжевых частиц. Каждый шаг по времени (6 ч) из каждой точки выпус-
калась новая частица. Перемещение частицы рассчитывалось по схеме Эй-
лера dtVrr ii ⋅+=+
r
rr
1 . Шаг по времени dt был равен 6 ч, что соответствует
временной дискретности данных по скорости ветра. Полная скорость тече-
ния в приповерхностном слое определялась как сумма eg UVV
rrr
+= , где gV
r
– геострофическая скорость, Ue – интегральная скорость Экмановского пе-
реноса. Скорость Ue определялась по формуле [2]
0/ fHU we ρτ= ,
где vvc ad ⋅⋅= ρτ . Здесь τ – напряжение трения ветра; ρw = 1000 кг/м3 и
ρа = 1,3 кг/м3 – плотность воды и атмосферы, соответственно; v – скорость
ветра; f – параметр Кориолиса; H0 = 10 м – характерная толщина ПОС;
сd = 1,4⋅10–3 – коэффициент трения ветра. Поскольку для речного плюма
при нестационарном ветровом воздействии угол направления экмановского
переноса может быть меньше 90°, в модели на основе серии численных экс-
периментов был выбран угол 45°, при котором модель максимально соот-
ветствовала измерениям.
Результаты. На рис.1 на среднее поле солености для Карского моря за
сентябрь 2011 г., полученное по данным Aquarius, нанесена линия постоянной
396
а б
в г
д е
Р и с . 1 .Поля спутниковой солености за сентябрь 2011 (а) и 2012 (б) гг. Контура-
ми нанесена изохалина 26 psu, рассчитанная по гидрологическим измерениям. По-
ля спутникового хлорофилла А за сентябрь 2011 (в) и 2012 (г) гг. Концентрация
виртуальных трассеров, рассчитанных по модели за сентябрь 2011 (д) и 2012 (е).
солености S = 26 psu, построенная по данным контактных измерений. Оба
поля достаточно хорошо согласуются между собой. Тип распространения
речных вод, наблюдавшийся в 2011 г., соответствует "западному" типу рас-
пространения, когда опресненный слой вод распространяется на северо-
запад, достигая Новой Земли.
Это же можно наблюдать и по оптическим измерениям – область по-
вышенных значений хлорофилла А, соответствующая богатым речным во-
дам, имеет такой же вид. На рис.1, в изображены концентрации виртуаль-
ных трассеров, рассчитанные по предложенной модели. Концентрации рас-
считывались как сумма всех частиц, прошедших через соответствующий
бокс на сетке 0,2°. Предложенная модель достаточно хорошо описала на-
блюдавшуюся картину. Модель показала, что частицы распространялись на
запад из-за возникшей антициклонической ячейки циркуляции, которая,
возможно, сформировалась из-за локального действия плюма.
397
а б
в г
д е
Р и с . 2 .Примеры рассчитанных концентрации виртуальных трассеров и спутни-
кового хлорофилла А за сентябрь 2004 (а, б), август 2006 (в, г), и 2007 (д, е) гг.
В следующем 2012 г. наблюдалась другая картина (рис.2). Пресные во-
ды распространялись на восток и были сильно прижаты к берегу. Это де-
монстрируют карты спутниковой солености и хлорофилла. Аналогичный
результат был получен по расчетам модели (рис.2, в). Как показал анализ,
различие в характере распространения пресных вод может быть связано с
направлением преобладающих ветров. В 2011 г. превалировал северо-
восточный ветер, а в 2012 г. – северо-западный. При северо-восточном вет-
ре отклонение интегрального экмановского дрейфа на 45о направо от на-
правления ветра, действительно, приводит к западному направлению рас-
пространения ПОС. При северо-западном ветре такое же отклонение приво-
дит к южному направлению распространения и прижатия ПОС к материку.
Таким образом, предложенная модель позволила правильно воспроиз-
вести оба различных типа распространения речных вод в Карском море, что
свидетельствует о её пригодности для расчетов в другие года и регионы.
Поскольку данные альтиметрии доступны с 1993 г., модель позволяет
восстановить историю распространения вод с 1993 по 2012 гг. На рис.2 изо-
398
бражены примеры рассчитанных ареалов дунайских вод в Черном море за
некоторые года и соответствующие им карты хлорофилла А. Можно выде-
лить несколько типов распространения пресных вод: 1) пресные воды при-
жаты к западному берегу (например, 2006 г.); 2) в теплые года из-за возник-
новения антициклонического ветра распространение пресных воды блоки-
ровано и они позиционируются на северо-западном шельфе (2007 г.);
3) прижатые к берегу пресные воды переносятся на значительное расстоя-
ние мощными антициклонами и занимают практически половину западной
части бассейна (2004 г.).
Таким образом, в работе были исследованы особенности распростране-
ния пресных вод в Карском и Черных морях. Предложенная модель, осно-
ванная на альтиметических измерениях и параметризации экмановского
переноса, позволила воспроизвести динамику распространения речных вод
за период с 1992 по 2012 гг.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Горячкин Ю.Н., Иванов В.А. Уровень Черного моря: прошлое, настоящее и бу-
дущее / Под ред. В.Н.Еремеева.– Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2006.– 210 с.
2. Зацепин А.Г., Завьялов П.О., Кременецкий В.В., Поярков С.Г., Соловьев Д.М. По-
верхностный опресненный слой в Карском море // Океанология.– 2010.– т.50,
№ 5.– C.698-708.
3. Кубряков А.А., Станичный С.В. Восстановление средней динамической топогра-
фии Черного моря для альтиметрических измерений // ИЗК.– 2011.– № 4.– С.1-7.
4. Rio M.H., Guinehut S., Larnicol G. New CNES-CLS09 global mean dynamic topography
computed from the combination of GRACE data, altimetry, and in situ measurements // J.
Geophys. Res.– 2011.– 116, C07018. doi:10.1029/2010JC006505.
5. Lagerloef G., et al Resolving the global surface salinity field and variations by
blending satellite and in situ observations // Proc. OceanObs’09: Sustained Ocean
Observations and Information for Society.– 2010.– v.2.– P.
Материал поступил в редакцию 1 5 . 0 8 . 20 1 3 г .
АНОТАЦIЯ На основі супутникових вимірювань солоності і хлорофілу А і даних
гідрологічних зондувань аналізуються ареали поширення річкових вод в Карському
і Чорному морях. Для визначення траєкторій поширення опріснених вод
пропонується модель, заснована на супутникових альтиметричних вимірах і даних
про швидкість вітру. Запропонована модель дозволила описати динаміку
трансформації областей, зайнятих річковими водами, ідентифіковану за супутнико-
вими і контактними даними. Досліджено вплив різних факторів на динаміку
опріснення шару річкових вод.
ABSTRACT The river plumes distribution in the Kara and Black seas are investigated
basing on the satellite measurements of salinity and chlorophyll a and hydrological data.
To determine the propagation paths of desalinated water, a model based on satellite alti-
metry measurements and wind speed data is proposed. The model allows to describe the
river plume dynamics, identified from satellite and in-situ data. Impact of various factors
on the dynamics of the freshened layer of river water is investigated.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-56973 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1726-9903 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:39:23Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Морський гідрофізичний інститут НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Кубряков, А.А. Станичный, С.В. Зацепин, А.Г. Кременецкий, В.В. 2014-03-01T16:35:48Z 2014-03-01T16:35:48Z 2013 Распространение речных вод в Черном и Карском морях по спутниковым измерениям уровня, солености и хлорофилла А / А.А. Кубряков, С.В. Станичный, А.Г. Зацепин, В.В. Кременецкий // Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу: Зб. наук. пр. — Севастополь, 2013. — Вип. 27. — С. 394-398. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1726-9903 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/56973 551.465 На основе спутниковых измерений солености и хлорофилла А и данных гидрологических зондирований анализируются ареалы распространения речных вод в Карском и Черном морях. Для определения траекторий распространения опресненных вод предлагается модель, основанная на спутниковых альтиметрических измерениях и данных о скорости ветра. Предложенная модель позволила описать динамику трансформации областей, занятых речными водами, идентифицированную по спутниковым и контактным данным. Исследовано влияние различных факторов на динамику опресненного слоя речных вод. На основі супутникових вимірювань солоності і хлорофілу А і даних гідрологічних зондувань аналізуються ареали поширення річкових вод в Карському і Чорному морях. Для визначення траєкторій поширення опріснених вод пропонується модель, заснована на супутникових альтиметричних вимірах і даних про швидкість вітру. Запропонована модель дозволила описати динаміку трансформації областей, зайнятих річковими водами, ідентифіковану за супутниковими і контактними даними. Досліджено вплив різних факторів на динаміку опріснення шару річкових вод. The river plumes distribution in the Kara and Black seas are investigated basing on the satellite measurements of salinity and chlorophyll a and hydrological data. To determine the propagation paths of desalinated water, a model based on satellite altimetry measurements and wind speed data is proposed. The model allows to describe the river plume dynamics, identified from satellite and in-situ data. Impact of various factors on the dynamics of the freshened layer of river water is investigated. ru Морський гідрофізичний інститут НАН України Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу Взаимодействие геосфер в зоне сопряжения суши и моря Распространение речных вод в Черном и Карском морях по спутниковым измерениям уровня, солености и хлорофилла А Article published earlier |
| spellingShingle | Распространение речных вод в Черном и Карском морях по спутниковым измерениям уровня, солености и хлорофилла А Кубряков, А.А. Станичный, С.В. Зацепин, А.Г. Кременецкий, В.В. Взаимодействие геосфер в зоне сопряжения суши и моря |
| title | Распространение речных вод в Черном и Карском морях по спутниковым измерениям уровня, солености и хлорофилла А |
| title_full | Распространение речных вод в Черном и Карском морях по спутниковым измерениям уровня, солености и хлорофилла А |
| title_fullStr | Распространение речных вод в Черном и Карском морях по спутниковым измерениям уровня, солености и хлорофилла А |
| title_full_unstemmed | Распространение речных вод в Черном и Карском морях по спутниковым измерениям уровня, солености и хлорофилла А |
| title_short | Распространение речных вод в Черном и Карском морях по спутниковым измерениям уровня, солености и хлорофилла А |
| title_sort | распространение речных вод в черном и карском морях по спутниковым измерениям уровня, солености и хлорофилла а |
| topic | Взаимодействие геосфер в зоне сопряжения суши и моря |
| topic_facet | Взаимодействие геосфер в зоне сопряжения суши и моря |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/56973 |
| work_keys_str_mv | AT kubrâkovaa rasprostranenierečnyhvodvčernomikarskommorâhposputnikovymizmereniâmurovnâsolenostiihlorofillaa AT staničnyisv rasprostranenierečnyhvodvčernomikarskommorâhposputnikovymizmereniâmurovnâsolenostiihlorofillaa AT zacepinag rasprostranenierečnyhvodvčernomikarskommorâhposputnikovymizmereniâmurovnâsolenostiihlorofillaa AT kremeneckiivv rasprostranenierečnyhvodvčernomikarskommorâhposputnikovymizmereniâmurovnâsolenostiihlorofillaa |