Долговременная изменчивость температуры и солености в Черном море и ее причины

На основании обработки архивных гидрологических данных изучены долговременные изменения температуры и солености в Черном море с середины прошлого столетия и по
 настоящее время. Показано, что в деятельном слое моря (от поверхности до нижней
 границы холодного промежуточного слоя) изм...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Доповіді НАН України
Дата:2013
Автори: Полонский, А.Б., Шокурова, И.Г.
Формат: Стаття
Мова:Російська
Опубліковано: Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2013
Теми:
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/85369
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Долговременная изменчивость температуры и солености в Черном море и ее причины / А.Б. Полонский, И.Г. Шокурова // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2013. — № 1. — С. 105-110. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1860250648346361856
author Полонский, А.Б.
Шокурова, И.Г.
author_facet Полонский, А.Б.
Шокурова, И.Г.
citation_txt Долговременная изменчивость температуры и солености в Черном море и ее причины / А.Б. Полонский, И.Г. Шокурова // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2013. — № 1. — С. 105-110. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.
collection DSpace DC
container_title Доповіді НАН України
description На основании обработки архивных гидрологических данных изучены долговременные изменения температуры и солености в Черном море с середины прошлого столетия и по
 настоящее время. Показано, что в деятельном слое моря (от поверхности до нижней
 границы холодного промежуточного слоя) изменчивость температуры характеризуется низкочастотными колебаниями с периодом ~60 лет. Во временном ходе солености верхнего слоя на фоне отрицательного тренда выделяются колебания с периодом ~20–
 30 лет. На глубинах >50–100 м и температура, и соленость характеризуются положительным трендом. Анализируются вероятные причины обнаруженных закономерностей в изменчивости температуры и солености Черного моря. На пiдставi обробки архiвних гiдрологiчних даних вивчено довгочаснi змiни температури й
 солоностi в Чорному морi з середини минулого столiття i по теперiшнiй час. Показано,
 що в дiяльному шарi моря (вiд поверхнi до нижньої межi холодного промiжного шару) мiнливiсть температури характеризується низькочастотними коливаннями з перiодом ~60
 рокiв. У часовому ходi солоностi верхнього шару на фонi негативного тренда видiляються
 коливання з перiодом ~20–30 рокiв. На глибинах >50–100 м i температура, i солонiсть характеризуються позитивним трендом. Аналiзуються вiрогiднi причини виявлених закономiрностей в мiнливостi температури й солоностi Чорного моря. Long-time changes in temperature and salinity in the Black Sea from the middle of the last century
 to the present time are studied on the basis of the processing of hydrological data. It is shown
 that, in the active layer of the sea (from the surface to the low boundary of the cold intermediate
 layer), the variability of temperature is characterized by low-frequency oscillations with a period
 of about 60 years. Variations of 20–30 years superimposed on a negative trend are observed in the
 variability of salinity in the upper layer. At the depths >50–100 m, the temperature and salinity
 are characterized by a positive trend. The likely causes of the observed variability of temperature
 and salinity of the Black Sea are analyzed.
first_indexed 2025-12-07T18:42:25Z
format Article
fulltext УДК 551.465(262.5) Член-корреспондент НАН Украины А.Б. Полонский, И. Г. Шокурова Долговременная изменчивость температуры и солености в Черном море и ее причины На основании обработки архивных гидрологических данных изучены долговременные из- менения температуры и солености в Черном море с середины прошлого столетия и по настоящее время. Показано, что в деятельном слое моря (от поверхности до нижней границы холодного промежуточного слоя) изменчивость температуры характеризует- ся низкочастотными колебаниями с периодом ∼60 лет. Во временном ходе солености верхнего слоя на фоне отрицательного тренда выделяются колебания с периодом ∼20– 30 лет. На глубинах >50–100 м и температура, и соленость характеризуются поло- жительным трендом. Анализируются вероятные причины обнаруженных закономер- ностей в изменчивости температуры и солености Черного моря. Выявление и анализ причин многолетней изменчивости характеристик морской среды в свя- зи с крупномасштабными процессами в системе океан — атмосфера является одной из наи- более актуальных проблем, связанных с глобальными и региональными изменениями кли- мата [1]. Черное море имеет небольшие размеры и ограниченный водообмен с Мировым оке- аном. Положительный пресный баланс (превышение стока рек и осадков над испарением) и приток высокосоленых мраморноморских вод через прол. Босфор обуславливают резкую стратификацию вод Черного моря и ослабленное вертикальное перемешивание в слое основ- ного пикноклина. Поэтому изменения внешних климатических факторов (потоков тепла и импульса на поверхности моря, стоков рек, осадков и испарения) приводят к значимому отклику морской среды, более выраженному (особенно в верхнем слое моря), чем в боль- шинстве других районов Мирового океана [2]. Вопросам выявления и анализа причин долговременных изменений термохалинных по- лей Черного моря посвящено достаточно большое число работ [2–8]. Однако продолжаю- щееся накопление гидрологических данных позволяет регулярно пересматривать представ- ления о характере долговременной изменчивости температуры и солености вод. Так, напри- мер, если в конце прошлого и начале настоящего столетия многие работы были посвяще- ны анализу причин выхолаживания верхнего слоя моря, наблюдавшегося с конца 1960 до 1990-х гг. [4, 5], то работы, выполненные на основе данных последних десятилетий, уже по- казывают наличие положительной тенденции в изменчивости температуры поверхностных вод [7]. Таким образом, увеличение продолжительности рядов измерений позволяет не толь- ко существенно уточнить оценки долговременных изменений гидрологических полей в Чер- ном море, но и получить принципиально новые результаты. Целью настоящей работы является получение новых представлений о долговременной изменчивости температуры и солености вод в слое 0–300 м в период с середины прошлого столетия по настоящее время с использованием наиболее полной региональной базы гидро- логических данных и анализ возможных причин обнаруженных изменений. В работе использовались судовые данные о температуре и солености (c 1951 г. по на- стоящее время) и измерения температуры дрифтерами (за 2000–2007 гг.) из Банка данных © А.Б. Полонский, И. Г. Шокурова, 2013 ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2013, №1 105 Морского гидрофизического института НАН Украины [9, 10]; данные измерений темпе- ратуры и солености глубоководными буями-профилемерами ARGO (за 2005–2008 гг.) [11], среднемесячные спутниковые данные по температуре поверхности моря (ТПМ) с разреше- нием 4 × 4 км, рассчитанные по ночным измерениям за 1985–2007 гг. [12]. Исходные данные по температуре и солености, прошедшие предварительный контроль качества, группировались за десятилетние периоды времени с пятилетним сдвигом: 1951– 1960 и 1956–1965 годы и так далее. Для построения полей температуры и солености исполь- зовался метод оптимальной интерполяции Гандина [13]. В слое 0–50 м вычисления выпол- нялись для каждого горизонта с интервалом 10 м, далее на горизонтах, м: 75, 100, 120, 150, 200 и 300. Поскольку амплитуда сезонного хода в верхнем слое достаточно велика, анализ долговременной изменчивости здесь выполнен отдельно для двух сезонов: зимнего (февраль — март) и летнего (июль — август). Для слоя 75–300 м расчеты проводились по данным, объединенным за все сезоны. Количественные оценки характеристик временного хода температуры и солености междесятилетнего масштаба выполнялись на основе анали- за изменчивости осредненных по акватории моря значений термохалинных характеристик для каждого горизонта в отдельности. Междесятилетняя изменчивость ТПМ имеет вид низкочастотных колебаний с периодом, близким к рассматриваемому временному интервалу (около 60 лет). Такой же квазиперио- дический характер носит и изменчивость температуры воздуха на береговых станциях в Се- вастополе и Ялте (рис. 1, а–г). Учитывая, что низкочастотная изменчивость ТПМ и тем- пературы воздуха в Черном море хорошо согласуются между собой, можно обоснованно заключить, что существование выделенной периодичности подтверждается более продол- жительными (вековыми) данными стандартных наблюдений на метеостанциях [14]. Для зимы и лета междесятилетние колебания ТПМ различаются по амплитудно-фазо- вым характеристикам (см. в, г на рис. 1). В летний сезон размах колебаний вдвое выше, чем в зимний. Если зимой он составляет ∼1 ◦С, то летом достигает 2 ◦С. Линейные тренды ТПМ незначимы. В верхнем слое моря квазипериодический характер изменчивости отмечается и для соле- ности (см. д, е на рис. 1). Однако период колебаний у солености меньше, чем у температуры, и составляет ∼20–30 лет и для зимы, и для лета. На фоне квазипериодических изменений выделяется отрицательный линейный тренд, особенно хорошо выраженный летом (см. е на рис. 1; табл. 1). С увеличением глубины характер десятилетней изменчивости температу- ры и солености изменяется. В пикноклине между горизонтами 50 и 75 м происходит смена Таблица 1. Характеристики линейных трендов осредненной по акватории моря температуры и солености в слое 20–300 м в период 1951–2008 гг. Горизонт, м Температура Соленость среднее значение, ◦C коэффициенты линейных трендов, ◦C/10 лет среднее значение, %� коэффициенты линейных трендов, %�/10 лет 20 (зима) 7,180 −0,060 18,230 −0,032 20 (лето) 14,356 −0,400 18,124 −0,060 75 7,678 −0,030 19,329 0,043 100 8,055 0,018 20,008 0,061 200 8,659 0,017 21,322 0,050 300 8,806 0,007 21,711 0,025 Пр и м е ч а н и е . Статистически значимые (на 95% уровне) коэффициенты линейных трендов отмечены полужирным шрифтом. 106 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2013, №1 Рис. 1. Междесятилетняя изменчивость температуры воздуха в Севастополе (1 ) и Ялте (2 ) (а, б ), средней по акватории моря ТПМ по данным контактных (сплошная кривая) и спутниковых (штриховая кривая) измерений (в, г), средних значений солености на горизонте 20 м (д, е) в феврале — марте (а, в, д) и июле — августе (б, г, е) знака тренда в изменчивости солености (с отрицательного на положительный). Значимые (на 95% уровне) положительные тренды солености получены в слое 75–300 м (см. табл. 1). Следует отметить, что этот тренд, главным образом, вызван резким увеличением солености с начала 1960-х до середины 1970-х гг. (рис. 2). По сравнению с соленостью отклик на долгопериодные изменения внешних факторов, действующих на поверхности, в междесятилетней изменчивости температуры прослежи- вается до более глубоких горизонтов (см. рис. 2). Положение максимумов и минимумов в междесятилетней изменчивости температуры на горизонте 100 м отражает изменения положения нижней границы холодного промежуточного слоя (ХПС) Черного моря. Темпе- ратура менее 8 ◦С, отмечаемая здесь в 1980-е и начале 1990-х годов, указывает на то, что ХПС в это время проникал глубже 100 м. Начиная с горизонта 100 м и глубже, в измен- чивости температуры появляются положительные тренды (см. табл. 1). Значимые на 95% уровне положительные линейные тренды температуры выделены в слое 150–300 м. Полученные результаты показывают, что характер междесятилетней изменчивости тем- пературы и солености в верхнем слое моря и пикноклине различен. Это говорит о том, что определяющую роль в долговременной изменчивости термохалинных характеристик в раз- ных слоях играют разные факторы. Действительно, изменчивость температуры и солености ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2013, №1 107 Рис. 2. Междесятилетняя изменчивость средней по акватории моря температуры и солености на горизон- тах, м: 75, 100, 200 и 300 по данным, осредненным за все сезоны (прямые линии — линейные тренды) определяется совокупностью различных внешних и внутренних факторов, относительная роль которых изменяется в пространстве и во времени [2, 3]. Известно, что температура поверхностного слоя моря определяется теплообменом с ат- мосферой, динамикой вод (приводящей к более или менее активным процессам перено- са тепла, включая вертикальную адвекцию, вызванную апвеллингами, и перемешиванию), а также адвекцией холодных речных вод в зимне-весенний период [2]. Период выявлен- ных выше квазипериодических изменений температуры в верхнем слое моря, составляю- щий ∼60 лет, хорошо согласуется с периодичностью в изменчивости атмосферных полей в Черноморском регионе, обусловленной Атлантической мультидекадной осцилляцией. При- чем, сезонные различия десятилетней изменчивости температуры воды объясняются зави- симостью характеристик этой осцилляции от времени года (см. рис. 1; [1]). На долговременную изменчивость солености в верхнем слое моря в первую очередь влияют факторы, определяющие водно-солевой бюджет в море. К ним относятся сток рек, осадки, испарение, водообмен через проливы. Пресный баланс характеризуется положи- тельным трендом в период с 1950-х гг. по настоящее время, на фоне которого выделяются 108 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2013, №1 Рис. 3. Изменчивость среднегодовых величин баланса пресных вод Черного моря, по [15] колебания десятилетнего масштаба (рис. 3; [15]). Именно это служит причиной отрицатель- ной тенденции в изменчивости солености поверхностных вод и формирует низкочастотные колебания солености поверхностных вод, описанные выше. Фазовое запаздывание в изменении термохалинных характеристик десятилетнего мас- штаба в основном пикноклине между более глубокими горизонтами и верхним пикнокли- ном свидетельствует о наличии сигнала, распространяющегося снизу вверх. Это говорит о важности изменяющейся интенсивности притока мраморноморских вод для формирова- ния наблюдающейся изменчивости температуры и солености вод пикноклина, на что было обращено внимание в статье [8]. Не исключено, что некоторый вклад в низкочастотную изменчивость температуры и солености в пикноклине вносят периодически интенсифици- рующиеся (или ослабевающие) процессы перемешивания, обусловленные временной измен- чивостью вертикальной стратификации вод Черного моря. Таким образом, в результате выполненного исследования получено новое обобщенное представление о характере низкочастотной изменчивости температуры и солености верхне- го 300-метрового слоя Черного моря и проанализированы наиболее вероятные ее причины. 1. Полонский А.Б. Глобальное потепление, крупномасштабные процессы в системе океан–атмосфера, термохалинная катастрофа и их влияние на климат Атлантико-Европейского региона. – Севастополь: Мор. гидрофиз. ин-т НАН Украины, 2008. – 45 с. 2. Блатов А.С., Булгаков Н.П., Иванов В.А. Изменчивость гидрофизических полей Черного моря. – Ленинград: Гидрометеоиздат, 1984. – 239 с. 3. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т. IV. Черное море. Вып. 1. Гидрометеорологические условия / Под ред. А.И. Симонова и Э.И. Альтмана. – Ленинград: Гидрометеоиздат, 1991. – 430 с. 4. Еремеев В.Н., Ефимов В. В., Суворов А.М. и др. Аномальная климатическая тенденция изменения температуры Черного моря // Доп. НАН України. – 2001. – № 11. – С. 91–96. 5. Полонский А.Б., Ловенкова Е.А. Тренд температуры и солености деятельного слоя в Черном море во второй половине ХХ века и его возможные причины // Изв. РАН. ФАО. – 2004. – 40, № 6. – С. 832–841. 6. Белокопытов В.Н., Шокурова И. Г. Оценки междесятилетней изменчивости температуры и солености в Черном море в период 1951–1995 гг. // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь: Мор. гидрофиз. ин-т НАН Украины, 2005. – Вып. 12. – С. 12–21. 7. Ginzburg A. I., Kostianoy A.G., Sheremet N.A., Sea surface temperature variability // The Black Sea Environ. The Handbook of Environ. Chem. – 2008. – 5Q. – P. 255–275. 8. Полонский А.Б., Шокурова И. Г. Долгопериодная изменчивость температуры пикноклина в Черном море в ХХ и начале ХХI столетий // Доп. НАН України. – 2011. – № 9. – С. 103–110. 9. Андрющенко Е. Г., Галковская Л.К., Годин Е.А. и др. Банк океанографических данных МГИ НАН Украины: Информационные ресурсы и доступ к данным. – Севастополь: НПЦ “ЭКОСИ-Гидрофизи- ка”, 2010. – 59 с.; http://ocean.nodc.org.ua. ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2013, №1 109 10. Ратнер Ю.Б., Толстошеев А.П., Холод А.Л., Мотыжев С.В. Создание базы данных мониторинга Черного моря с использованием дрейфующих поверхностных буев // Мор. гидрофиз. журн. – 2009. – № 3. – С. 50–67. 11. http://www.usgodae.org/argo/argo.html. 12. http://poet.jpl.nasa.gov. 13. Полонский А.Б., Шокурова И. Г. Статистическая структура крупномасштабных полей температуры и солености в Черном море // Мор. гидрофиз. журн. – 2008. – № 1. – С. 51–65. 14. Ильин Ю.П., Репетин Л.Н. Вековые изменения температуры воздуха в Черноморском регионе и их сезонные особенности // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2006. – Вып. 14. – С. 433–448. 15. Ильин Ю.П., Репетин Л.Н. Климатические изменения гидрометеорологического режима северного и восточного побережий Черного моря // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2011. – Вып. 25, № 1. – С. 157–168. Поступило в редакцию 23.05.2012Морской гидрофизический институт НАН Украины, Севастополь Член-кореспондент НАН України О.Б. Полонський, I. Г. Шокурова Довгочасна мiнливiсть температури i солоностi в Чорному морi та її причини На пiдставi обробки архiвних гiдрологiчних даних вивчено довгочаснi змiни температури й солоностi в Чорному морi з середини минулого столiття i по теперiшнiй час. Показано, що в дiяльному шарi моря (вiд поверхнi до нижньої межi холодного промiжного шару) мiн- ливiсть температури характеризується низькочастотними коливаннями з перiодом ∼60 рокiв. У часовому ходi солоностi верхнього шару на фонi негативного тренда видiляються коливання з перiодом ∼20–30 рокiв. На глибинах >50–100 м i температура, i солонiсть характеризуються позитивним трендом. Аналiзуються вiрогiднi причини виявлених зако- номiрностей в мiнливостi температури й солоностi Чорного моря. Corresponding Member of the NAS of Ukraine A.B. Polonsky, I.G. Shokurova Long-term variability of temperature and salinity in the Black Sea and its causes Long-time changes in temperature and salinity in the Black Sea from the middle of the last century to the present time are studied on the basis of the processing of hydrological data. It is shown that, in the active layer of the sea (from the surface to the low boundary of the cold intermediate layer), the variability of temperature is characterized by low-frequency oscillations with a period of about 60 years. Variations of 20–30 years superimposed on a negative trend are observed in the variability of salinity in the upper layer. At the depths >50–100 m, the temperature and salinity are characterized by a positive trend. The likely causes of the observed variability of temperature and salinity of the Black Sea are analyzed. 110 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2013, №1
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-85369
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 1025-6415
language Russian
last_indexed 2025-12-07T18:42:25Z
publishDate 2013
publisher Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
record_format dspace
spelling Полонский, А.Б.
Шокурова, И.Г.
2015-07-28T14:15:20Z
2015-07-28T14:15:20Z
2013
Долговременная изменчивость температуры и солености в Черном море и ее причины / А.Б. Полонский, И.Г. Шокурова // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2013. — № 1. — С. 105-110. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.
1025-6415
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/85369
551.465(262.5)
На основании обработки архивных гидрологических данных изучены долговременные изменения температуры и солености в Черном море с середины прошлого столетия и по
 настоящее время. Показано, что в деятельном слое моря (от поверхности до нижней
 границы холодного промежуточного слоя) изменчивость температуры характеризуется низкочастотными колебаниями с периодом ~60 лет. Во временном ходе солености верхнего слоя на фоне отрицательного тренда выделяются колебания с периодом ~20–
 30 лет. На глубинах >50–100 м и температура, и соленость характеризуются положительным трендом. Анализируются вероятные причины обнаруженных закономерностей в изменчивости температуры и солености Черного моря.
На пiдставi обробки архiвних гiдрологiчних даних вивчено довгочаснi змiни температури й
 солоностi в Чорному морi з середини минулого столiття i по теперiшнiй час. Показано,
 що в дiяльному шарi моря (вiд поверхнi до нижньої межi холодного промiжного шару) мiнливiсть температури характеризується низькочастотними коливаннями з перiодом ~60
 рокiв. У часовому ходi солоностi верхнього шару на фонi негативного тренда видiляються
 коливання з перiодом ~20–30 рокiв. На глибинах >50–100 м i температура, i солонiсть характеризуються позитивним трендом. Аналiзуються вiрогiднi причини виявлених закономiрностей в мiнливостi температури й солоностi Чорного моря.
Long-time changes in temperature and salinity in the Black Sea from the middle of the last century
 to the present time are studied on the basis of the processing of hydrological data. It is shown
 that, in the active layer of the sea (from the surface to the low boundary of the cold intermediate
 layer), the variability of temperature is characterized by low-frequency oscillations with a period
 of about 60 years. Variations of 20–30 years superimposed on a negative trend are observed in the
 variability of salinity in the upper layer. At the depths >50–100 m, the temperature and salinity
 are characterized by a positive trend. The likely causes of the observed variability of temperature
 and salinity of the Black Sea are analyzed.
ru
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
Доповіді НАН України
Науки про Землю
Долговременная изменчивость температуры и солености в Черном море и ее причины
Довгочасна мiнливiсть температури i солоностi в Чорному морi та її причини
Long-term variability of temperature and salinity in the Black Sea and its causes
Article
published earlier
spellingShingle Долговременная изменчивость температуры и солености в Черном море и ее причины
Полонский, А.Б.
Шокурова, И.Г.
Науки про Землю
title Долговременная изменчивость температуры и солености в Черном море и ее причины
title_alt Довгочасна мiнливiсть температури i солоностi в Чорному морi та її причини
Long-term variability of temperature and salinity in the Black Sea and its causes
title_full Долговременная изменчивость температуры и солености в Черном море и ее причины
title_fullStr Долговременная изменчивость температуры и солености в Черном море и ее причины
title_full_unstemmed Долговременная изменчивость температуры и солености в Черном море и ее причины
title_short Долговременная изменчивость температуры и солености в Черном море и ее причины
title_sort долговременная изменчивость температуры и солености в черном море и ее причины
topic Науки про Землю
topic_facet Науки про Землю
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/85369
work_keys_str_mv AT polonskiiab dolgovremennaâizmenčivostʹtemperaturyisolenostivčernommoreieepričiny
AT šokurovaig dolgovremennaâizmenčivostʹtemperaturyisolenostivčernommoreieepričiny
AT polonskiiab dovgočasnaminlivistʹtemperaturiisolonostivčornomumoritaíípričini
AT šokurovaig dovgočasnaminlivistʹtemperaturiisolonostivčornomumoritaíípričini
AT polonskiiab longtermvariabilityoftemperatureandsalinityintheblackseaanditscauses
AT šokurovaig longtermvariabilityoftemperatureandsalinityintheblackseaanditscauses