Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Гидрологическая структура и циркуляция вод Красного моря

ВАК РФ 11.00.08, Океанология

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Абдалла, Мохамед Абдалла

.Стр.

ВВЕДЕНИЕ. 3

ГЛАВА I. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ГИДРОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА КРАСНОГО МОРЯ.

I.I. Физико-географические черты. 6

Метеорологические особенности. 7

1.3» Уровень моря.12-15;

1*4. Водный и солевой баланс.16

IV5. Гидрологическая структура вод и водные .массы.22

1,6» Течения.33

ГЛАВА 2». ГЕОСТРОФИЧЕСКАЯ ЦИРКУЛЯЦИЯ. 39

ГЛАВА 3. ТЕШОХАЛИННАЯ СТРУКТУРА ВОД И ЕЕ СЕЗОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ.•.

3.1. Поле температуры.64

3.2. Поле солености.81

3.3. Вертикальная термохалинная структура. 97

3.4. Придонные аномалии термохалинных характеристик. 120

3.5. Термохалинный анализ водных масс.134

ГЛАВА 4', СЕЗОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ВОДООБМЕНА ЧЕРЕЗ БАБ-: .7.

ЭЛЬ-МАНДЕБСКИЙ ПРОЛИВ.145

Введение Диссертация по географии, на тему "Гидрологическая структура и циркуляция вод Красного моря"

Океанологическая изученность Красного моря недостаточна как для познания природы этого своеобразного водоема, так и для удовлетворения практических потребностей государств, находящихся на его побережье,, в том числе Арабской республики Египет» Эти интересы связаны прежде всего, с течениями в море, которые играют важную роль в судоходстве, рыболовстве и других аспектах хозяйственного использования, а течения известны лишь весьма приблизительно.

Очень актуальны вопрос о водообмене через Баб-эль-Мандебский пролив, одном из главных факторов формирования гидрологической структуры моря. Этот вопрос имеет и более широкое океанологическое значение, как часть общей проблемы водообмена в Мировом океане.

Открытие горячих рассолов в глубоководных впадинах Красного моря вызвало новые теории и предположения о формировании химического состава Мирового океана. Поэтому весьма важно оценить степень влияния рассолов на термохалинную структуру вод Красного моря, а через это - и Мирового океана.

Наконец, подобный анализ гидрологической структуры и циркуляции вод моря, ее сезонной изменчивости представляет собой и необходимую океанологическую основу для дальнейшего изучения моря, осуществления проектов его практического использования, планирования, экспедиций.

Исходя из указанных предпосылок в диссертации поставлена цель - исследование горизонтальной циркуляции и термохалинной структуры вод Красного моря, их взаимодействия и сезонной изменчивости, включая особенности водообмена через Баб-эль-Мандебский пролив.

В соответствии с этой целью в работе решались следующие научные задачи:

- определение роли основных факторов, формирующих гидрологический режим моря;

- исследование среднемноголетней геострофической циркуляции вод и ее сезонной изменчивости;

- исследование среднемноголетних полей температуры и солености воды, вертикальной термохалинной структуры вод, их пространственно-временной (сезонной) изменчивости ;

- проведение объемного термохалинного анализа и выделение водных масс;

- выявление влияния горячих рассолов на гидрологические характеристики глубинных слоев моря;

- установление особенностей водообмена через Баб-эль-Мандебский пролив в разные сезоны года.

Для решения поставленных в диссертации задач использовался более полный, чем в предыдущих работах по Красному морю массив гидрологических данных советских и зарубежных экспедиций. Он был обработан и обобщен с помощью современных методов океанологического анализа. Это дало возможность впервые получить полную коллекцию графических схем и разрезов, отражающих характер геострофических течений и гидрологических полей на всей акватории моря, их пространственно-временную изменчивость в каждый из сезонов года. Также впервые получено детальное представление об особенностях водообмена через Баб-эль-Мандебский пролив в каждый из сезонов. По более полному массиву данных уточнены объемы вод моря с разными т, s - характеристиками. Предложена новая (уточненная) типизация водных масс моря.

Содержащиеся в работе характеристики и схемы геострофических течений, распределения температуры и солености воды представляют непосредственный практический интерес, прежде всего, для выявления и оценки зон повышенной биологической продуктивности. Для этой цели особенно важны выделенные в море области циклонических и антициклонических круговоротов, зоны подъема и опускания вод, а также пути и границы распространения в море аденских вод, обогащенных питательными веществами» Знание особенностей циркуляции и термохалинной структуры вод необходимо и для изучения путей и характера переноса и рассеивания примесей, бытовых и промышленных стоков, роль которых существенно возрастает в связи с интенсивным хозяйственным освоением берегов и шельфовых зон моря»

Установленные особенности водообмена через Баб-эль-Мандебский пролив следует учитывать при расчетах водного и солевого баланса моря, времени полного обмена его вод.

Содержащийся в диссертации материал, набор схем и разрезов может быть использован для проведения расчетов и прогнозов, составления атласов, лоций и других справочных пособий по гидрологии Красного моря.

Заключение Диссертация по теме "Океанология", Абдалла, Мохамед Абдалла

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основанш выполненного исследования в диссертации получены следующие основные результаты и выводы:

1. По данным более 500 гидрологических станций впервые исследована геострофическая циркуляция и термохалинная структура вод на всей акватории Красного моря, ее сезонная изменчивость.

2. Поле геострофических течений характеризуется образованием циклонических и антициклонических круговоротов, а также зон поперечной циркуляции вод. Сезонная изменчивость геострофической циркуляции значительная и определяется характером ветровых полей над морем. Зимой наиболее сложный характер течений создается в северной части моря, а летом - в южной. В переходные сезоны перестройка поля течений быстрее всего происходит в верхнем слое моря 0-25 дб. Наиболее интенсивная циркуляция отмечается в конце лета - начале осени, когда скорости течений, по сравнению с зимой и весной, выше в полтора раза.

3. Термохалинная структура вод зимой и весной формируется в результате активного развития конвективного перемешивания в северной части моря и распространения плотных, относительно холодных вод на юг вдоль африканского побережья в подповерхностном и промежуточном слоях. В то же время, вдоль аравийского берега на север движутся более теплые и менее соленые трансформированные аденские воды. В районе 20-24° с.ш. происходит взаимодействие этих потоков, но аденские воды прослеживаются и до 27° с.ш. Таким образом, термохалинная структура вод в зимний сезон отличается в основном горизонтальной неоднородностью.

ЛГетом в поверхностном слое по всей акватории моря преобладают красноморские воды, движущиеся в южном направлении. В подповерхностном слое выделяются трансформированные аденские воды, распространяющиеся от Баб-эль-Мандебского пролива до Суэцкого залива. В слое 200-700 м выделяется движение на юг вод с высокой соленостью (более 40,0$о), образовавшихся в северо-западной части моря. Зона поверхностной конвергенции вод летом не выделяется.

В термохалинной структуре преобладает вертикальная неоднородность.

4. Сезонные изменения термохалинной структуры вод охватывают в основном верхний 150-метровый слой моря. В толще вод глубже 200-300 м гидрологические условия очень однородные: во все сезоны года температура составляет 21,6-22,0°, соленость

- 40,2-40,7%>. По данным объемного Т , 5 - анализа что воды с температурой 20-27° и соленостью 40,0-40,7$» занимают 83-65$ всего объема моря.

5. Расчет вертикальных градиентов условной плотности у верхней границы горячих рассолов показал, что благодаря очень высокой солености рассолов и устойчивости слоев, обмен между рассолами и глубинными красноморскими водами возможен только путем молекулярной теплопроводности и диффузии.

6. Выделение гидрологических сезонов более репрезентативны по характеру ветровых условий над морем, чем по внутригодовому ходу теплового бюджета. В связи с этим, целесообразно выделять в море следующие гидрологические сезоны основные: зима - декабрь-март ; лето - июнь-сентябрь, и переходные: весна - апрель-май, осень - октябрь-ноябрь.

7. На основании анализа осредненных - кривых для разных частей моря предложена новая типизация водных масс, учитывающая сезонные особенности структуры и динамики вод верхнего слоя моря,

8. По подробным наблюдениям в Баб-эль-Мандебском проливе установлено, что структура водообмена через пролив более сложная, чем принималось ранее. Наряду с обменом в вертикальной плоскости здесь выделяется двухструйная система течений в горизонтальной плоскости в разных слоях, весной и осенью - почти по всему сечению пролива.

Согласно приближенной количественной оценке водообмена, зимой преобладает приток аденских вод в Красное море, а летом -результирующий вынос красноморских вод в Аденский залив.

Проведенное исследование определяет необходимость изучения следующих актуальных вопросов гидрологии Красного моря:

- процессов конвективного перемешивания с помощью детальных гидрологических съемок и зондирований;

- режима течений в Баб-эль-Мандебском проливе путем проведения долговременных инструментальных измерений в разные сезоны года;

- гидрологических и гидрохимических условий в придонных слоях моря, с целью выявления роли горячих рассолов в формировании и структуре этих слоев ;

- расчета трехмерной циркуляции вод, оценки времени полного обмена вод моря;

- гидрологических условий и динамики вод в шельфовой зоне моря, в связи с растущим хозяйственным освоением прибрежных районов.

Библиография Диссертация по географии, кандидата географических наук, Абдалла, Мохамед Абдалла, Москва

1. Бибик В.А. 1968. Особенности гидрологических условий северной части Красного моря в зимний период 1964/65 гг. Океанологические исследования, № 19, Наука, М., с.201-214.

2. Бибик В.А.г Кочиков В.Н. 1970. Водные массы Красного моря, их формирование, характеристика и распределение. Тр.Аз.Чер-НИРО, вып. 30, с.7-24.

3. Богданова А.К. 1966. Гидрологические условия в Красном море и Аденском заливе по наблюдениям э/с "Академик А.Кова-ловский". Океанологические исследования, $ 15, Наука, М., с.45-68.

4. Богданова А.К. 1967. Влияние сгонно-нагонной циркуляции на водообмен в стратифицированных проливах на примере Босфора и Баб-эль-Мандебского. В сб.: "Вопросы биоокеанографии", Киев.,

5. Богданова А.К. 1970. Основные черты гидрологии и водообмена Суэцкого канала. В сб. "Биология моря", вып. 21, "Наукова думка", Киев, с.3-41.

6. Богданова А.К. 1974. Косвенная оценка сезонного колебания водообмена через Баб-эль-Мандебский пролив. В сб.: "Биологическая продуктивность южных морей". "Наукова думка". Киев, с.214-228.

7. Бубнов В.А., Федорова B.C., Щербинин А.Д. 1977. Новые данные о рассолах Красного моря. "Океанология", т.17, вып. 4, с. 603-611.

8. Бурков В.А., Морошкин К.В. 1965. Приведение динамических высот к единому уровню отсчета. "Океанология", т. 5, вып. 3.

9. Владимирцев Ю.А., Косарев А.Н. 1972. Формирование и распространение глубинной воды Красного моря. В кн.: Комплексные исследования природы океана. М.: Изд-во Моск. ун-та, вып. 3, с.3-27.

10. Войтов В.й. 1967. Аномалия температуры и соленость в Красном море. Докл. АН СССР, т. 174,. & 6, с.1429-1431.

11. Дмитриева А.А. 1963. Методы расчета и предвычисления приливных. течений^ Л.

12. Дубровин Б.Н. 1965. Объемный статистический Т, анализ водных масс Аравийского и Красного морей. "Океанология", т. 4, вып. 4.

13. Егоров Н.И. 1950. Расчет теплового баланса Красного моря. "Метеорология и гидрология", I 3, с.45-56.

14. Жидков В.Г., Пастухов А.Ф., Кирюхина А.И. 1967. 0 циркуляции-вод Аравийского моря в период смены муссонов. "Экспресс-информация МГИ АН УССР",. № 6, Киев.

15. Зубин А.Б., Слободяник В.М., Соболь В.К., Федорова B.C. 1981.0 гидрологических условиях в Красном море в зимний период. "Океанология", т. 21, вып. 5, с.802-807.

16. Зубов Н.Н. 1947. Динамическая океанология. Л., Гидрометеоиз-дат.

17. Квасов Д.Д. 1969. Водная масса древнего озера в глубинах Красного моря."ШВ.ВГ0. ", т.101, вып. 6.

18. Крындин А.Н. 1961. Первый рейс э/с "Ю.М.Мокальский" и его научные результаты. "Океанология", т. I, вып. 3.

19. Ломанов Ю.П., Квасов Д.Д. 1973. Об устойчивости аномальныхводных масс Красного моря. "Океанология", т. 13, вып. 6, с.992-995.

20. Мамаев О.И. 1962. Нулевая динамическая поверхность Мирового океана. М.

21. Монин А.С., Плахин Е.А., Прохоров В.И. 1980. О горизонтальной неоднородности вод красноморскйх впадин. Докл. АН СССР, т. 254, № 2, с.483-486.

22. Монин А.С., Подражанский A.M., Согалевич A.M., Сорохтин О.Г., Плазшн Е.А. 1980. Погружение в рассолы Красноморскйх впадин. Доклады АН СССР. т.254, № 4.

23. Монин А.С., Плахин Е.А., Стунжас П.А. 1980. О расслоении горячих рассолов впадины Атлантис П. Докл. АН СССР. т.255, & 2, с.458-462.

24. Муромцев A.M. 1962. К гидрологии Суэцкого канала,Красного моря, Аденского залива. "Метеорология и гидрология", № 2.

25. Параничев Л.Г., Белякова О.М., Ковешников П.А. 1967. Основные черты гидрологического режима Аравийского моря в период летнего муссона "Экспресс-информация МГИ АН УССР", № 6,, Киев.

26. Серый В.В. 1968а. Особенности сезонной изменчивости гидрологических условий в Аденском заливе. "Тр.ВНИРО", т.64.

27. Серый В.В. 19686. О водообмене между Красным морем и Аденским заливом. В сб.: "Океанологические исследования", т.19, М., "Наука"»

28. Серый В.В., Химица В.А. 1963. К гидрологии и гидрохимии Аденского залива и Аравийского моря. "Океанология",, т. Зг вып. 6.

29. Тернер Дж. 1977. Эффекты плавучести в жидкостях. М.', "Мир".

30. Тимофеев Н.А. 1968, Распределение кислорода и фосфатов в Красном море. Тр. ВНИРО, т.64, с.152-161.

31. Федоров К.Н. 1976, Тонкая термохалинная структура вод океана. Л., Гидрометеоиздат.

32. Химица В.А. 1968. Гидрологическая структура вод Аденского залива. "Океанология", т.8,. вып. 3.

33. Химица В.А. 1970. О водообмене через Баб-эль-Мандеюский пролив. Тр.АзЧерНИРО» вып. 29, с.3-17.

34. Химица В.А., Бибик В.А. 1979. Сезонный обмен растворенным кислородом и фосфатами между Красным морем и Аденским заливом. "Океанология". t.XIX, вып. 5, с.824-828.

35. Шпайхер А.О. 1968. Аномально-высокие значения температуры и солености придонных вод Красного моря. "Океанология", т. 8, вып. 4, с.597-604.

36. Четвертый горячий, очаг в Красном море. 1968. "Природа", № 4.

37. Эдельман М.С. 1965. Краткая характеристика водных масс Аденского залива и северной части Аравийского моря по данным Индийской экспедиции АзЧерНИРО (июль-октябрь 1962 г.) "Тр.ВНИРО", т. 57.

38. Эдельман М.С. 1968. Гидрологические исследования в южной части Красного моря. "Тр. ВНИРО", т. 64, с.102-116.

39. Backer Н. 1975« Exp. of the Red sea and. Gulf of Aden duringthe M.S. Valdivia Cruise, Geol. Jahrb. D.,V. 13,Hannover.

40. Bischof J.Ь.1969- Red sea geothermal brine deposis : their mineralogy, chemistry,and genesis, E.T. Degens and D.A. Ross (eds.), Springer-Verlag New York Inc368-401.

41. Brewer P.G. Densmore C;D., Munns R.,Stanly R.J. 1969, Hydrography of the Red sea brines, E.T. Degens and D.A.Rosseds.), Springer-Verlag New York Inc. .

42. Brewer P.G.,Wilson T.R.S., Murray J.W., Munns R.G., Densmore C.D. 1971» Hydrographic observation on the Red sea brines indicate a marked increase in temperature . Nature, 231,N5,297 .

43. Cooper J.A. Richards L.R. 1969» Lead isotope measurements on sediments from Atlantic II and Discovery deep , EiT. Degens and D.A. Ross (eds.), Springer-Verlag, New York Inc. .

44. Cressman G.P. 1959- Operational objective analysis system . Monthly weather review, vol. 87, No. 10 .

45. Defant A. 1961. Physical Oceanography . vol. II, the MacMillan company,New York, 729р. •

46. El-Fandy M.G; 1952. Bull. Am. met. Soc., 33,p.332-338 .

47. Eriekson A.J., Simeons G. 1969. Thermal measurements in the

48. Red sea hot brine pools . E.T. Degens and Ross (eds.), Springer-Verlag, New York Inc. 114-121 .

49. Grasshoff K. 1969. Zur chemee dess Roten Meers und des Inneren Golfs von Aden . "Meteor" Forschungsergebnisse Reihe A, No. 6, 76p. .

50. Hartmann M 1980. Atlantic II deep geothermal brines system.

51. Hydrographic situation in 1977 changes since 1965 • Deep-Sea Res., v.27, N2A,p.161-171

52. Krause G. 1968. Struktur und vrteilung des wassers aus det Roten Meer im Nordwesten des Indischen Ozean . "Meteor Forsch-ung". A,No.4 .

53. Kriimmel 0. 1911. Handbuch der ozeanographie . Bd.2.J. Engelhorn, Stuttgart .

54. Kut L. et al. 1969. Radiocarbon chronology of Red sea sediments .1.: "Hot brines and heavy metal deposits'in the Red sea" Berlin .

55. Maillard C. 1971• Etude hydrologique et dynamique de la Mer Rouge en hiver d apres le observations du COMMANDANT ROBERT GIRAUD (1963) . These presenteen a'la Faculte des Sciences de Paris pour 1 obtention du Doctorat 3G Cycle, 77p. .

56. Mobamed A.P. 194-0. Scient. Rep. John Murray Expidition,2,No.5, • .p. 121-202 .

57. Monin A.S., Plakhin E.A., Podrazansky et al. 1981. Visual observation of the Red sea hot brines . Nature, vol. 291, N5812,p.222-225 .

58. Monin A.S., Plakhin E.T. 1982. stratification and space timevariability of the Red sea hot brines . Deep-Sea Res., v.29,N2A,p.1271-1291 .

59. Morcos S.A. 1970» Physical and chemical oceanography of the Red sea . Oceanogr. Mar. Biol. Ann. Rev.y8,p.73-202 .

60. Neumann J. 1952. Evaporation from the Red sea . Israel Explor. J.,v.2,p.153-162 .

61. Neumann A.C. and D.A. McGill, 1962. Circulation of the Red sea in early summer . Deep-Sea Res.,v.8,No.3-4,p;»223-235 .

62. Patzert W.C. 1972. seasonal variations in structure and circulation in the Red sea . Hawaii institute of geophysics, University of Hawaii,58p. .

63. Patzert W.C. 1974-. Wind-induced reversal in Red sea circulation. Deep-Sea Res.,v.2?p.109-121 .

64. Privett D.W. 1959. Mpnthly charts of evaporation from the North Indian Ocean, including the Red sea and Persian Gulf .

65. Quart. J. Roy. Meteor.Soc.,v.85,p.424-428 .

66. Pugh D.T. 1967. Origin of hot brines in th Red sea . Nature, 214,1003 .

67. Pugh D.T. 1969. Temperature mesurements in the bottom layersof the Red sea brines . E.T. Degens and D.A. Ross (eds.), Springer-Verlag, New York Inc. 158-163 .

68. Ross D.A. 1969. Temperature structure of the Red sea brines,

69. E.T. Degens and A.D. Ross (eds.), Springer-verlag, New York Inc. .

70. Boss D.A. ,Hunt J.M. 1967. Third brine pool in the Red sea . Nature, 213 .

71. Ross D.A., Hays E.E., Allstyom P.O. 1969. Bathymetry and continuous seismic profiles of the hot brine region of the Red sea . E.T. Degens and A.D. Ross (eds.), Springer-Verlag, New York Inc. .

72. Schoell M., Hartmann M. 1973. Detailed temperature structure of the hot brines in the Atlantic II deep area ( Red sea ) . Marine Geol. V.14,N 1,p.1-14 .

73. Schoell M.,Hartmann M. 1978. Changing hydrothermal activity in the Atlantic II deep geothermal system . Nature, v.274,N5673,P.784-785 .

74. Siedler G. 1966. Zum Mechanismus des Wasseraustausches zwischen Roten Meer und Golf von Aden . Z. Geophys. v.32,p.335-339 .

75. Siedler G. 1968. Schichtungs und Bewegungsverhaltnisse am Siidansganc.des Roten Meeres . "Meteor" Forschungsergebnisse, ReiJAe A, No. 4, p. 1-76 .

76. Thompson E.F. 1939a. Chemical and physical investigations, thegeneral hydrography of the Red sea . John Murray Exped. 1933-1934 . Scientific Reports,v.2(3),P.83-103 .

77. Thompson E.F. 1939b. Chemical and physical investigation, theexchange of water between the Red sea and the Gulf of Ader over the "Sill", John Murray Expidition 1933-1934 . Scientific Reports , v.2(4),p.105-119 .

78. Tunnel G.A. 1963. Annual variation of sea surface temperature ip. . the Red sea . Mar.Obsr., October 1963,p.192-201 .

79. Turner J,S. 1969. A physical interpretation of observations of hot brine layers in the Red sea . E.T. Degens and D.Al Ross (eds.), Springer-Verlag, New York Inc.,164-173

80. Vercelli F. 1925» Richerche di oceanografia fisica eseguite della R. Nava A. Magnaghi ( 1923 1924 ); part 1, correnti e maree . Annali Idrografici; 11 ,p.1-188 .

81. Wust G. 1954. Arch. Met. Geophys. Bioklim. ,Ser A,7, 305 328 .