Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Исследование термохалинной структуры и биопродуктивности вод Канарского апвеллинга с использованием геоинформационных технологий

ВАК РФ 25.00.28, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Исследование термохалинной структуры и биопродуктивности вод Канарского апвеллинга с использованием геоинформационных технологий"

На правах рукописи

Глеза Иван Леонидович

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМОХАЛИННОЙ СТРУКТУРЫ И БИОПРОДУКТИВНОСТИ ВОД КАНАРСКОГО АПВЕЛЛИНГА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Специальность 25.00.28 - океанология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Калининград - 2007

Работа выполнена в Российском государственном университете имени Иммануила Канта (РГУ им. И. Канта) и Атлантическом научно-исследовательском институте рыбного |

хозяйства и океанографии (АтлантНИРО)

Научный руководитель:

Научный консультант:

доктор физико-математических наук, профессор

Гриценко Владимир Алексеевич

|

доктор географических наук, профессор Чернышков Павел Петрович

Официальные оппоненты:

доктор географических наук, профессор

Малинин Валерий Николаевич

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник [ Голенко Николай Николаевич

Ведущая организация:

Всероссийский научно-исследовательский институт

t

рыбного хозяйства и океанографии (ВНИРО)

Защита состоится « 04 » мая 2007 г. в 15 ч. на заседании диссертационного совета Д 212.084.02 при Российском государственном университете имени Иммануила Канта по адресу: 236040, Калининград, ул. Университетская, 2, ауд. 206; e-mail: ecogeography@rambler.ru \

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Российского государственного университета имени Иммануила Канта |

!

Автореферат разослан « » оииА&АД 2007 г. !

Ученый секретарь диссертационного совета, с^Т кандидат географических наук, доцент ^

ГМ Баранова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Акватория Атлантического океана, прилегающая к северо-западному побережью Африки, характеризуется исключительно высокой биологической продуктивностью вод, вследствие чего формируется высокая численность массовых пелагических рыб (ставриды, сардинеллы, скумбрия, сардина). Это связано с явлением апвеллинга - подъема в фотический слой океана промежуточных вод, богатых биогенными элементами. В океанологической литературе эта акватория именуется Канарским апвеллингом, а по используемому Всемирной организацией по сельскому хозяйству и продовольствию (ФАО) региональному делению акватории Мирового океана - Центрально-Восточной Атлантикой (ЦВ А) рисунок 1.

Рисунок 1 - Циркуляция вод на поверхности океана у северо-западного побережья Африки в летний (а) и зимний (б) периоды. Большими прозрачными стрелками указано направление преобладающих ветров; пунктирные стрелки указывают ветра слабых и изменчивых направлений; крест с четырьмя точками указывает на районы отсутствия сильных ветров устойчивого направления (по М1Пе1Ыае<И, 1983).

Исторически ЦВА - район крупномасштабного международного, в том числе и отечественного промысла массовых пелагических рыб. По оценкам ФАО (2003), в районе имеется значительный недоиспользуемый ресурс этих объектов, однако для расширения российского промысла в этом районе, что вытекает из планов развития отечественного океанического рыболовства, требуются углубленые знания закономерностей сезонных и межгодовых изменений биологической и промысловой продуктивности вод.

Промыслово-океанологические исследования последних десятилетий показали наличие связей между гидрометеорологическими и океанологическим характеристиками Канарского апвеллинга и различными параметрами, характеризующими биологическую и промысловую продуктивность вод ЦВА (Промыслово-океанологические исследования АтлантНИРО..., 2002). В последние годы многие авторы изучали особенности Канарского апвеллинга. Среди наиболее важных можно выделить работы Костяного (2000) давшего подробное описание структуры Канарского апвеллинга, Сироты (2003) рассмотревшего взаимосвязи апвеллинга и атмосферой, и Чернышкова (2006) давшего подробное описание региональных особенностей района.

Появление в последние годы новых видов и источников данных об океане,

1

таких, например, как результаты вертикального зондирования толщи воды, материалы спутниковых измерений характеристик поверхности океана привело к стремительному росту объемов получаемой и накапливаемой океанологической информации. Традиционные методы океанологических исследований уже не позволяют в полной мере получать желаемые результаты, что обуславливает необходимость использования более эффективных способов хранения, картирования и углубленного анализа пространственно распределенных данных. Весьма перспективным в этом плане представляется применение быстро развивающихся в последние годы геоинформационных технологий. Опыт использования этого подхода в промыслово-океанологических исследованиях (Уакуашв, 2003) показал, что на его основе возможно получение новых результатов и обобщений. Исходя из этих предпосылок, необходимость внедрения геоинформационных технологий для более глубокого изучения закономерностей сезонной и межгодовой

изменчивости термохалинной структуры и динамики вод Канарского апвеллинга, а также их влияния на продуктивность вод этого района является весьма актуальной.

Цель работы: исследование термохалинной структуры вод и факторов, влияющих на активность Канарского апвеллинга и особенностей биопродуктивности вод с использованием геоинформационных технологий. Исходя из цели, решались следующие задачи:

• Систематизирование научных данных, характеризующих функционирование пелагической экосистемы Канарского апвеллинга и создание в программной среде АтсвК 3.2 геоинформационной системы (ГИС) этого района.

• Изучение влияния рельефа дна в районе шельфа северо-западной Африки на пространственную структуру апвеллинга, особенности сезонного хода и межгодовую динамику основных водных масс.

• Выделение и анализ основных факторов, оказывающих влияние на формирование центров апвеллинга и гидрологическую структуру вод.

• Анализ воздействия гидрологической и гидрохимической структуры вод на формирование биопродуктивности вод исследуемого района.

Материалы и методы. В основу работы положены научные материалы, полученные в 16 морских научно-исследовательских экспедициях, выполненных АтлантНИРО в исключительные экономические зоны Королевства Марокко и Исламской республики Мавритании в 1994-2006 гг., данные дистанционного зондирования поверхности Земли (измерения высоты уровенной поверхности и температура поверхности океана), а также расчетные параметры динамики атмосферы.

Предварительная обработка материалов выполнялась традиционными методами промыслово-океанологических исследований. Для решения задач, поставленных в диссертационной работе, широко использовались методы, пространственного и геостатистического анализа, составляющие основу геоинформационных технологий.

Научная новизна. Впервые для решения задач по анализу особенностей формирования апвеллинговых зон, их влиянию на термохалинную структуру вод и формирование биологической продуктивности, целенаправленно использованы геоинформационные технологии. Разработана модель повторяемости явления апвеллинга, результаты расчетов по которой показали высокую степень корреляции с натурными данными. Впервые подробно изучены особенности влияния

форм рельефа дна в районе материкового склона на распределение постоянных центров апвеллияга в частности наибольшее воздействие оказывает экспозиция отдельных участков материкового склона имеющая противоположенное направление по отношению к экмановскому переносу. Констатировано, что глубина залегания наиболее деятельного апвеллингового потока совпадает с глубинами центральных водных масс, это определяет гидрологические |И гидрохимические характеристики центров апвеллинга. На основе совместного анализа результатов тралово-акустических съемок и термахалигаюй структуры, Определена зависимость между положением верхней и нижней границей апвеллингового потока, положением фронтальной зоны между центральными водными массами северного и южного происхождения, объемами апвеллинговых вод и распределением массовых пелагических рыб.

Положения, выносимые на защиту:

• Особенности форм рельефа дна, материкового склона и ширины шельфа оказывают влияние как на гидрологическую и гидрохимическую структуру ап-

их центров в зави-шельфа Марокко и

веллинговых вод, так и на пространственное распределение симости от интенсивности экмановского переноса. В районе ] Мавритании выделено 7 подрайонов, отличающихся по преобладающему направлению и крутизне материкового склона, а также по наличию разломов и их протяженности.

• Глубина залегания наиболее активного апвеллингового потока совпадает с глубинным диапазоном центральных водных масс, что в свою очередь порождает зависимость гидрологических и гидрохимических параметров апвеллинговых вод в зоне действия каждой из водных масс, отчетливо разделяющихся по границе фронтальной зоны между центральными водными массами.

• На распределение массовых пелагических рыб в районе ЦВА в большинстве случаев оказывает влияние как положение фронтальной зоны, так и соотношение каждой из центральных водных масс. Наиболее плотные скопления тяготеют к периферии верхней и нижней границе апвеллингового потока в зависимости от особенностей поведения того или иного промыслового объекта.

• Положение центральной области фронтальной зоны между южной и северной центральными водными массами на глубинах 100 - 200 м не имеет значительных сезонных колебаний, изменяется только положение верхней и нижней части выше 100 м и глубже 200 м; в летний период они расположены на расстоянии менее 200 км друг от Друга, в зимний период это расстояние увеличива-

ется до 400 - 500 км, а также происходит значительное увеличение концентрации южной центральной водной массы в районе материкового шельфа Мавритании.

Практическая значимость работы. Результаты работы активно используются при разработке промысловых прогнозов и рекомендаций по расстановке добывающего флота. Выделение закономерностей влияния термохалинной структуры вод на распределение промысловых объектов позволяет более эффективно планировать тралово-акустические съемки по определению массовых пе-лагичеких рыб, экспедиции по изучению биомассы и распределению промысловых видов рыб в район ЦВА. Полученный материал используются при создании моделей пелагические экосистемы Канарского апвеллинга.

Результаты моделирования условий формирования постоянных центров апвеллинга могут быть использованы для прогнозирования биогидрохимических условий в исследуемом районе.

Личный вклад автора состоит в - разработке геоинформационной системы по району Центрально-Восточной Атлантики, создании модели расчета повторяемости явления апвеллинга. Дополнительные программы анализа в среде ГИС также разработаны автором. Им лично выполнены все расчеты и картографирование результатов.

Апробация работы. Отдельные части и работа в целом докладывались и обсуждались на коллоквиумах лаборатории промысловой океанологии и Методическом совете по океанологическим исследованиям АтлантНИРО, на семинарах кафедры географии океана, факультета географии и геоэкологии Российского государственного университета им. И. Канта, на Всероссийской конференции молодых ученых, посвященной 140-летию со дня рождения Н. М. Книповича (Мурманск, 2002); XII Конференции по промысловой океанологии, (Калининград, 2002); IV Всероссийской конференции «Физические проблемы экологии» (Москва, 2004); Научно-практической конференция по повышению эффективности рыбохозяйственных исследований (Москва, 2004).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 4 статьи, одна из которых в рецензируемом журнале по перечню ВАК.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, А глав, заключения и библиографического списка использованной литературы. Текст изложен на 135 страницах, содержит 7 таблиц, 56 рисунка. Список литературы содержит 103 наименования, из которых 62 - на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, формулируются цель и задачи исследования.

В первой главе на основе обзора литературных данных представлены географическая и промыслово-океанологическая характеристики района Канарского апвеллинга. Дано описание четырех климатических зон, в пределах которых располагается исследуемый район, показаны особенности атмосферной циркуляции в ЦВА, рассматриваются характеристики водных масс и структуры вод исследуемого района, приводится описание горизонтальной циркуляции и прибрежного апвеллинга. Кроме того, дана краткая характеристика продуктивности вод и популяций основных пелагических видов рыб района ЦВА.

Центрально-Восточная Атлантика (ЦВА) 34-й район |по классификации ФАО (FAO), который располагается от Гибралтарского пролива до устья р. Конго между параллелями 36° с.ш. и 6° ю.ш. В районе расположены 24 прибрежных государства с их 200-мильными экономическими зонами. В открытой части океана расположены архипелаги вулканического происхождения: Азорские, Мадейра, Канарские, Зеленого Мыса. Небольшие многочисленные прибрежные острова встречаются южнее м. Зеленого в местах впадения рек с развитой дельтой. Исследуемый в настоящей работе район ЦВА расположен в границах 0-45°с.ш. и 5 -45°з.д.

Во второй главе рассматриваются материалы и методы, используемые в работе.

Основой исследования послужили данные 16 экспедиций выполненных Атлантическим научно-исследовательским институтом рыбного хозяйства и океанографии (АталнтНИРО) в район шельфа Марокко и Мавритании, с 1994 по 2005 г. в различные сезоны года, около 1800 комплексных океанологических станций, результаты тралово-акустических съемок. Также использованы данные из "World Ocean Database 1998" (Levitus et al., 1998), было выбрано около 20000 станций по исследуемому району за период с 1956 по 1988 г. [данные по климатическим значениям температуры и солености на стандартных горизонтах в

районе ЦВА взяты из Атласа Мирового океана ("World Ocean Atlas 1998"). Атлас подготовлен в Ocean Climate Laboratory / National Océanographie Data Center / National Oceanic and Atmospheric Administration / U.S. Department of Commerce (OCL/NODC/NOAA) (Antonov et al., 1998; Boyer et al., 1998). Аномалии уровня океана по результатам альтиметрического зондирования спутника TOPEX/POSEIDON получены с использованием материалов и программного обеспечение Интегрированной базы данных спутниковой альтиметрии Геофизического центра РАН (Лебедев, Медведев, 2000). Данные температуры поверхности океана взяты из (NOAA/NASA AVHRR Oceans Pathfinder Sea Surface Temperature Data Set) (Vazquez et al., 1996). В качестве топографической основы использованы данные GEBCO DIGITAL ATLAS (2003), пересчитанные в триангуляционную модель рельефа (IOC, IHO, and BODC, 2003). В качестве программной основы для создания ГИС, использованы программные продукты компании ESR1 (Environment System Research Institute)

Для анализа использовались стандартные методы промыслово-океанологических исследований, а также некоторые пространственные методы ГИС-анализа и статистические методы кластерного анализа (Ефимов и др., 1995; Яковлев, Альтман, 1980; Сирота, Андрианов, 2002; Kidson et al., 2002; Mimmack et al., 2001; Fraga et al., 1985; Philip, Watson, 1982; Погосян, Павловская, 1977).

Важный элемент работы это адаптация общепринятых наземных (terrestrial) ГИС к высоко-динамической среде Мирового океана. Для создания ГИС по району ЦВА разработаны дополнительные приложения, позволяющие учитывать трехмерность среды, экологические взаимосвязи между объектами промысла и окружающей средой. Одним из главных элиментов разработанной системы является база разнодисциплинарных геоданных, структура которой пополнена элементами для обработки данных дистанционного зондирования земли и ретроспективных материалов.

При разработке модели распределения основных промысловых объектов использовались структура и принцип моделирования предложенные (Huetttnann, Diamond, 2001) адаптированные к использованию с материалами тралово-акустических съемок. В результате получены расчетные карты распределения пелагических видов рыб для каждого месяца. В качестве критерия оценки использовались материалы тралений за период с 1970 по 2006 г., сопоставленные с расчетными районами они дали максимальный коэффициент совпадения 66% для круглой сардинеллы и минимальный 38% для европейской ставриды.

В третьей главе представлены результаты исследования межгодовой изменчивости экосистемы Канарского апвеллинга и факторов, влияющих на продуктивность вод, а также флуктуации биомассы пелагических рыб на основе результатов комплексных съемок АтлантНИРО в 1994-2005 гг.

Характер взаимодействия центральных водных масс североатлантического (САЦВ) и южноатлантического (ЮАЦВ) происхождений в районе шельфа Марокко и Мавритании, пространственное положение границы между ними и свойства образующейся в зоне смешения воды определяют продуктивность в районе южного шельфа Марокко и в прибрежной зоне Мавритании (Llinas et al., 1985).

Положения фронта между САЦВ и ЮАЦВ были получены при помощи расчета процентного содержания каждой из двух промежуточных водных масс по методу (Fraga et. al., 1985) для каждого измерения в пределах от 50 до 300 м. Выделение фронта проведено по точкам с 50% содержанием каждой из водных масс. Данный метод позволил с высокой степенью точности выделить сезонные различия в формировании фронтальной зоны.

Полученные результаты позволили констатировать, что верхняя граница фронта отклоняется на север в летне-осенний период, так как тельное ослабление преобладающих в этом подрайоне ветров, зает прибрежная ветвь Канарского течения и значительно усиливается ответвление от экваториального течения, движущееся вдоль берега на участке от м. Зеленый до м. Кап-Блан. По сравнению с результатами (Barton, 1982), где выделение фронта между центральными водными массами проводилось по изохалине 36.0%о и изотерме 26.5°, определена форма фронтальной зоны и глубина ее залегания.

Рассчитаны повторяемости среднемесячных положений градиентных зон в полях температуры поверхности океана. Результаты расчетов характеризуют интенсивность апвеллинга и его повторяемость, а также позволяют определить центры выхода холодных вод на поверхность. Для определения сезонности выполнен кластерный анализ индекса апвеллинга, представляющий собой разность ТПО в прибрежной и мористой части района. Так как температура апвеллинго-вых вод слабо подвержена сезонным колебаниям (Сирота, 2003), то значение градиента в холодное время года может не давать четкой картины о положении центров апвеллинга. Для каждого подрайона формируется своя степень повторяемости градиента, так как они имеют различные амплитуды колебания ТПО.

происходит значи-практически исче-

По результатам океанографических съемок определены верхняя и нижняя границы апвеллингового потока для каждого сезона. Сравнение положений нижней границы за каждый сезон с особенностями рельефа позволило сделать вывод о том, что нижняя граница апвеллингового потока по всей своей протяженности повторяет формы шельфа и материкового склона, располагаясь на расстоянии 50-150 м от дна. Верхняя граница в свою очередь подвержена влиянию особенностей шельфа, в основном это формы рельефа, препятствующие движению апвеллинговых потоков. Средний объем апвеллинговых вод в летний сезон 1994-2005 гг. составляет примерно 81,3 тыс.км3, в зимний - примерно 147,6 тыс.км.3

Анализ геоморфологических особенностей шельфовой зоны и материкового склона в районе Марокко и Мавритании, позволил выделить особенности влияния подводного рельефа и приземного ветра на формирование основных районов апвеллинга и их внутригодовой изменчивости.

На основе морфологического анализа форм рельефа построена схема направления 16 основных потоков на шельфе Северо-Западной Африки, которые и формируют главные направления, определяющие особенности поднятия глубинных вод на поверхность. Что позволяет судить об основных путях продвижения апвеллинговых вод по материковому склону. Основные пути потоков вдоль материкового склона рассчитаны по материалам атласа GEBCO (General bathymétrie chart of the ocean) (IOC, IHO, BODC, 2003). Для выделения самих потоков и расчета их интенсивности использовался метод пространственного ГИС-анализа (Greenlee, 1987; Tarboton et. al., 1991; Jenson et. al., 1988).

В районе Канарского апвеллинга выделяется 7 подрайонов отличающихся по ширине потока, длине преодолеваемого пути, скорости подъема, которые совпадают по своему разделению с постоянными очагами апвеллинга, рассматриваемыми в предыдущем разделе.

Использовав метод Джонсона (Jhonsan, 1985), проведено моделирование повторяемости формирования центров апвеллинга на поверхности (с добавлением дополнительных условий: скорость и направление приземного ветра, морфологические особенности шельфа и материкового склона, характеристики геострофических течений). В результате расчетов по модифицировашюй модели выделены районы формирования апвеллинговых вод на материковом склоне. Также учтены факторы, влияющие на дальнейшее продвижение апвеллинговых потоков на шельф: формы шельфа, подповерхностные течения и потоки, обу-

словленные особенностями материкового склона. При расчетах не учитываются особенности мезо-масштабные формы рельефа и близость островов, что может увеличить погрешность при расчете формирования апвеллингового потока. Все

1°.

5 гг., рассчитаны д путем выделения

расчеты выполнялись с пространственным осреднением 1° х По материалам съемок, выполненных в 1994-20С положения верхней и нижней границы апвеллинговых во вдоль склоновых потоков по разрезам. Полученные результаты позволили определить верхние и нижние границы апвеллингового потока, а также средние значения гидрохимических характеристик апвеллинговых вод. Описаны особенности распределений гидрохимических характеристик апвеллингового потока и степень их влияния на формирование гидрохимической структуры изучаемого

района. |

При более детальном изучении гидрохимических характеристик установлено, что верхняя граница фронта между центральными водными массами серен-

Е-ОС

ного и южного происхождения отклоняется на север в летне-осеннии период, так как происходит значительное ослабление преобладающих в этом подрайоне ветров и изменение их направления с северного на северо-западное, а в некоторые годы и на западное. В результате усиливается Канарское компенсационное противотечение, за счет чего происходит значительное увеличение доли ЮАЦВ в апвеллинговых водах (до 91% в самой южной точке у м. Зеленый при среднем значений 60%).

Вследствие компенсационного противотечения подповерхностная граница между центральными водными массами продвигается на север почти до 24°с.ш. при своем среднем положении в районе 21°с.ш. По результатам анализа форм трехмерного фронта, наблюдавшихся за период с декабря по январь, выявлено активное воздействие компенсационного противотечения, | имеющего максимальное значение в тот же период. Именно в этот период значительно усиливается поверхностная ветвь прибрежной части Канарского течения, чему способствует благоприятное направление ветра, приводящая к усилению компенсационного противотечения. Согласно Tomczak (1973), Huges and Barton (1974), этот поток проникает на север до 26°с.ш.

Внутригодовая изменчивость пространственного распределения рыбных

I

скоплении оценена на основании данных по тралово-акустическим съемкам (Рисунок 2), проведенным в различные сезоны в период с 1994 но 2005 г. С использованием метода зональных гистограмм получены среднегодовые диапазоны

гидрологических и гидрохимических характеристик в районах обитания основных промысловых видов. 11ровсденные анализ позволил выделить определенные параметры, оказывающие наибольшее воздействие на поведение и мшрапии массовых пелагических видов рыб. В частности, основной фактор, оказывающий влияние на распределение круглой сардинеллы это фронтальная зона между центральными водными массами, а также температура апвеллинговых вод от 17.5° С до ¡9° С, у европейской сардины это диапазон Температур в среднем от 16= С до 185 С и солености от 35.55%0 до 36А%о,

- АгсМар - АгсУкчы

ьЙШУ

4 РгеТасЛхы ^ 4 30 Аг ьаГуь

• ф Апа^к Тс ф саггодгер

• % Согтусгао ■ фоаймап?

■ ^ Оотаг

-: ф Рмйл

■ ф

• фвекЗ*

■ ь

- ^ [ГЙбХЗ;

• ^ гугк

- иу««

г' ^ Ргсум:Г

• &

• & У^ЗД -. ^ТаЫе

Л Сер

Е Плэтг-И ЗЯ1|

В

Коищвнт рация няорофи ял* ыг/л

9К с осе 0 1 к

* 0115 0.299 ' г»9.0.452

& П

« р Г0_14 г □ Плотк

' ф юегк^ фсЗеососвгц ф оео5СЭ&С ф ипеаг

Рисунок 2 Распределение концентрации хлорофилла «а» и наиболее плотных скоплений западноафриканской ставриды в районе Канарского аивеллинт (по результатам тралово-акустической съемки, июнь - август 2004 г).

Прогнозирование районов скоплений промысловых объектов на основании данных дистанционного зондирования произведено с использованием методов пространственного анализа, разработанного на примере метода естественного моделирования и адаптированного для ГИС. Принцип работы данного метода был ранее опубликован (Huettmann, Diamond, 2001), что позволило получить дополнительные результаты, такие как гидрологические и гидрохимические характеристики наиболее благоприятных районов обитания для промысловых видов, необходимые для дальнейшего моделирования районов скопления промысловых объектов.

В четвертой главе рассматривается межгодовая динамика процессов ап-веллинга их влияние на биомассу, и распределение пелагичес сих видов рыб.

В качестве основного параметра, использовались величины объема глубинных вод в районе шельфа и материкового склона, полученные в результате обработки гидрологических съемок исследуемого района, проведенных в период с 1994 по 2005 г.

Рисунок 3 - Годовая динамика объема апвеллинговой водной массы в районе Марокко и Мавритании по результатам гидрологических съемо1| «АтлантНИРО» 1994 -2005 гг.

В результате удалось выделить аномальные годы с максимальными и минимальными объемами апвеллинговых вод. Среднее значение объема составляет: для летнего сезона - 81,4 тыс.км3, для зимы - 147,6 тыс.км3. При анализе расчетных данных, полученных новым методом, и материалов, рассчитанных по методике индекса апвеллинга, наблюдаются некоторые различия, получаемые из-за принципиально разных методов расчета.

С использованием данных по широтным и меридиональным переносам в атмосфере за период с 1968 по 2001 г. были получены скорости и направления ветра для каждого месяца. По этим материалам рассчитаны преобладающие направления переноса, по которым впоследствии получены аномалии скоростей ветра, выделены следующие периоды:

• 1970 - 1977 гг. наблюдается значительное преобладание положительных аномалий, занимающих практически всю площадь в пределах шельфовой зоны;

• 1979 - 1985 гг. и 1990 - 1993 гг. преобладают скорости близкие к норме, имея максимальные площади распространения;

• 1993 - 2001 гг. имеют преобладающие по площади отрицательные аномалии скоростей ветра.

Район с 11° с.ш. по 20° с.ш., в течение всех рассматриваемых лет характеризуется преобладанием отрицательных аномалий скорости ветра, район 25° -35° с.ш. положительными аномалиями в зимний сезон и отрицательными в летний сезон.

В течение всего периода наблюдался убывающий тренд положительных аномалий. Сопоставив данные результаты со сглаженными значениями аномалий температуры поверхности (АТПО) для периода с 1950 по 2003 г., получили зависимость между температурой воды на поверхности и скоростью преобладающих направлений ветра.

Основные результаты работы:

1. С использованием методов пространственного и геостатистического анализа выделены 7 подрайонов материкового склона и шельфовой зоны района ЦВА, отличающихся по общему направлению, крутизне склонов, наличию разломов и их протяженности. Определено, что каждый из участков оказывает непосредственное влияние на формирование постоянных и сезонных центров апвеллинга. Центры выхода апвеллинговых вод классифицированы на два вида: 1) с температурой 15-18° С, соленостью 36.10-36.65%о, кислородом 4-6 мл/л., фосфатами 0.1-0.7 мкг.ат/л.; 2) с температурой около 20° С, соленостью 35,60-

36,0%о, кислородом 0,1-3,3 мл/л., фосфатами 0,9-1,7 мкг.ат/л. Получены характеристики сезонного хода апвеллинга, объем потока летом 81,4 тыс.км3 и зимой 147,6 тыс.км1, глубина залегания центральной части апвеллингового потока в пределах от 30 до 300 м.

2. Анализ количественных оценок наиболее деятельной части апвеллингового потока полученного при помощи методов объемного ГЙС анализа позволяет утверждать, что глубина его залегания располагается в пределах от 30 до 300 м, что совпадает с глубинным диапазоном центральных водных масс. Следовательно, постоянные центы апвеллинга, сформированные в! районе каждой из этих водных масс, должны обладать определенными гидрологическими и гидрохимическими характеристиками, что подтверждается результатами натурных наблюдений. Значительно отличаются постоянные центры апвеллинга в районе 20-21° с.ш., где располагается фронтальная зона между северной и южной центральными водными массами. Однако в экспедиционных материалах наблюдается незначительное отклонение характеристик апвелленговых вод, чему способствуют как морфологические особенности материкового Уклона, шельфа северо-западного побережья Африки, так и преобладающие направление пассатного переноса.

3. В рамках разработанной ГИС построена модель расчета повторяемости ветрового апвеллинга на шельфе Марокко и Мавритании, с помощью которой возможно определение значения повторяемости выхода глубинных вод на по-

верхность только по данным дистанционного зондирования, ракгеристики повторяемости апвеллинга были сопоставлены

Внутригодовые ха-с фактическими ре-

зультатами средне годового термического индекса, в результате чего получены коэффициенты корреляции между этими значениями около 0.8, что указывает на высокую степень влияния учитываемых в модели характеристик (рельеф, преобладающее направление и сила ветра, геострофические течения) на формирование центров действия апвеллинга.

4. Выделены особенности сезонной и межгодовой изменчивости фронтальной зоны между центральными водными массами. Верхняя граница фронта сильно отклоняется на север в летне-осенний период, так как происходит значительное ослабление преобладающих в этом подрайоне ветров, при этом практически исчезает прибрежная ветвь Канарского течения и значительно усиливается подповерхностное противотечение.

5. Описаны особенности распределения массовых пелагических рыб в зави-

симости от термохалиннои структуры и гидрохимических характеристик вод в

сезонном и межгодовом плане. На расположение областей концентрации основных промысловых объектов района ЦВА в большинстве случаев оказывает влияние как положение фронтальной зоны, так и соотношение каждой из центральных водных масс. Наиболее плотные скопления тяготеют к периферии верхней и нижней границе апвеллингового потока в зависимости от особенностей поведения того или иного промыслового объекта.

Полученные зависимости могут быть использованы для прогнозирования биомассы и зон максимальных концентраций промысловых видов рыб района Канарского апвеллинга с использованием только ретроспективных материалов и оперативно получаемых данных спутникового зондирования поверхности океана.

Список публикаций по теме диссертации

1. Глеза, И.Л. Использование геоинформационных систем для анализа промы-слово-океанологических условий в районе Центрально-Восточной Атлантики. / И.Л. Глеза //Тез. докл. Всерос. конф. молодых ученых, посвященной 140-летию со дня рождения H. М. Книповича, Мурманск 23-25 апр. 2002 г. - 2002. - С.54 -56.

2. Межгодовые изменения пелагической экосистемы ЦВА под влиянием океанологических факторов в 1994-2001 годах. / П.П. Чернышков П. А. Букатин, A.M. Сирота, И.Л. Глеза //Тез. докл. XII Конференции по промысловой океанологии, Светлогорск 2002 г. 9 - 14 сен. Калининград. - 2002. - С. 261-262.

3. Chernyshkov, P.P. Comparison of the pelagic ecosystems interannual variability in the Canary and Benguela upwelling systems. / P.P. Chernyshkov, A.M. Sirota, G.N. Andrianov, I.L. Gleza //OCEANS: Ocean Biogeochemistry and Ecosystems Analysis - Inter. Op. Sei Conf, January 2003, Paris, France - 2003. - p. 135-139.

4. Глеза, И.Л. Применение ГИС для анализа и прогноза промысловых условий в Центрально-Восточной Атлантике / И.Л. Глеза //Тез. докл. IV Всерос. науч. конф. «Физические проблемы экологии (экологическая физика)» Москва, 21-24 июня, 2003 г. М., - 2003. - С. 61-63.

5. Глеза, И.Л. Сезонные и межгодовые изменения океанографических характеристик района Марокко и Мавритании в период с 1994 по 2001 год. / И.Л. Глеза //Ученые записки Русского географического общества — Калининград, 2003.-Т.2.-с. 34.

6. Глеза, И.Л. Опыт внедрения ГИС в промыслово-океанографические исследования / И.Л. Глеза //Промыслово-биологические исследования АтлантНИРО в

мысловых условии в

2002-2003 годах. Том 2. Условия среды и промысловое использование биоресурсов. сб. науч. тр. / АтлантНИРО - Калининград. - 2004г. - С. 45- 48.

7. Глеза, И.Л. Применение ГИС для анализа и прогноза прок центрально восточной Атлантике / ИЛ. Глеза //Тез Док. IX Всерос. конф. по проблемам рыбопромыслового прогнозирования. Мурманск, 10-14 апреля, 2004г. -2004.-С. 54.

8. Глеза, И.Л. Использование геоинформационных технологий для анализа океанологических условий и особенностей распределения пелагических видов рыб в районе ЦВА / И.Л. Глеза //Тез. докл. Научно-практ. конф. Москва 24-25 ноября 2004 г., - М., - 2004. - С. 75-76.

9. Глеза, И.Л. Диагноз и прогноз состояния промысловых биоресурсов в океанических районах на основе геоинформационных технологий / И.Л. Глеза, П.П. Чернышков //Рыбное хозяйство. - 2006. - №6 - с. 51-5:5 (Работа опубликована в издании, входящем в перечень ВАК).

154 Подписано в печать 27.03.07 Формат 60x84 1/16 Объем 1,8 Тираж 100 Бесплатно

Адрес: 236000, г. Калининград, Дм. Донского, 5, ОНТИ АтлантНИРО

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Глеза, Иван Леонидович

Введение

Глава 1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ И ПРОМЫСЛОВО-ОКЕАНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА КАНАРСКОГО АПВЕЛЛИНГА

1.1. Физико-географическая характеристика района канарского апвеллинга

1.2. Промысловые биоресурсы массовых пелагических видов рыб

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Используемые материалы

2.2. Используемые методы

2.3. Понятие и структура геоинформационной системы для задач промысловой океанологии

2.4. Использование геоинформационных систем в промысловой океанологии

Глава. 3. СЕЗОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ОКЕАНОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ И ПРОМЫСЛОВУЮ ПРОДУКТИВНОСТЬ ВОД

3.1. Анализ фронтальной зоны центральных водных масс по натурным данным

3.2. Сезонная изменчивость Канарского апвеллинга 53 3.3 Влияние морфологических особенностей материкового склона на формирование и расположение центров апвеллинга

3.4. Влияние апвеллинга на формирование гидрохимических условий

3.5. Влияние сезонных особенностей апвеллинга на распределение пелагических видов рыб

Глава 4. МЕЖГОДОВЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ОКЕАНОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ, ИХ ВЛИЯНИЕ НА БИОПРОДУКТИВНОСТЬ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕЛАГИЧЕСКИХ ВИДОВ РЫБ

4.1. Межгодовая изменчивость апвеллинга

4.2. Межгодовая динамика гидрометеорологических условий

4.3. Межгодовые особенности биопродуктивности района ЦВА

4.4. Особенности межгодового распределения промысловых видов 115 Заключение 122 Библиографический список используемой литературы

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Исследование термохалинной структуры и биопродуктивности вод Канарского апвеллинга с использованием геоинформационных технологий"

Расширение российского рыболовства в океанических районах за пределами собственной экономической зоны в настоящее время рассматривается как стратегическая государственная задача, поскольку водные биоресурсы исключительной экономической зоны (ИЭЗ) Российской Федерации за последние годы сильно истощились и не могут обеспечить продовольственную безопасность страны в перспективе.

Акватория Атлантического океана, прилегающая к северо-западному побережью Африки, характеризуется исключительно высокой биологической продуктивностью вод, вследствие чего формируется высокая численность массовых пелагических рыб (ставриды, сардинеллы, скумбрия, сардина). Это связано с явлением апвеллинга - подъема в фотический слой океана промежуточных вод, богатых биогенными элементами. В океанологической литературе эта акватория именуется Канарским апвеллингом, а по используемому Всемирной организацией по сельскому хозяйству и продовольствию (ФАО) региональному делению акватории Мирового океана - Центрально-Восточной Атлантикой (ЦВА). Исторически ЦВА район крупномасштабного международного, в том числе и отечественного промысла массовых пелагических рыб. По оценкам ФАО (2003), в районе имеется значительный недоиспользуемый ресурс этих объектов промысла, однако для расширения российского промысла в этом районе, что вытекает из планов развития отечественного океанического рыболовства, требуется углубление знаний закономерностей сезонных и межгодовых изменений биологической и промысловой продуктивности вод.

Промыслово-океанологические исследования последних десятилетий показали наличие связей между гидрометеорологическими и океанологическими характеристиками Канарского апвеллинга и различными параметрами, характеризующими продуктивность вод ЦВА (Промыслово-океанологические исследования., 2002). Район активно изучался в последние годы, наиболее значимые работы Костяного (2000), Сироты (2003), Чернышкова (2006)

Появление в последние годы новых видов и источников данных об океане, таких, как результаты вертикального сканирующего зондирования толщи воды и материалов спутниковых измерений характеристик поверхности океана привело к стремительному росту объемов получаемой и накапливаемой океанологической информации. Традиционные методы океанологических исследований уже не позволяют в полной мере получать желаемые результаты, что обуславливает необходимость использования более эффективных способов хранения, картирования и углубленного анализа пространственно распределенных данных. Весьма перспективным в этом плане представляется применение стремительно развивающихся в последние годы геоинформационных технологий. Опыт использования этого подхода в промыслово-океанологических исследованиях (УаЫуашв, 2003) показал, что на его основе возможно получение новых результатов и представлений. Исходя из этих предпосылок, внедрение геоинформационных технологий и геоинформационных систем для детального изучения закономерностей сезонной и межгодовой изменчивости структуры и динамики вод Канарского апвеллинга, а также их влияния на продуктивность вод этого района является актуальной. Таким образом, объектом исследования в данной работе является система Канарского апвеллинга в пределах территориальных вод государств Марокко и Мавритании.

Цель работы: исследование термохалинной структуры вод, факторов влияющих на активность Канарского апвеллинга и особенности биопродуктивности данного района, с использованием геоинформационных технологий. Исходя из цели, решались следующие задачи:

• Систематизирование научных данных, характеризующих функционирование пелагической экосистемы Канарского апвеллинга, и создание в программной среде Агс018 3.0 геоинформационной системы (ГИС) этого района.

• Изучение влияния рельефа дна в районе шельфа Марокко и Мавритании на пространственную структуру апвеллинга, особенностей сезонного хода и межгодовую динамику основных водных масс.

• Выделение и анализ основных факторов, оказывающих влияние на формирование центров апвеллинга и гидрологическую структуру вод.

• Анализ воздействия гидрологической и гидрохимической структуры вод на формирование биопродуктивности исследуемого района.

Основные результаты Проведено районирование шельфа и материкового склона северо-западного побережья Африки, при анализе гидрологических съемок получены новые характеристики сезонного хода апвеллинга, проведен объемны анализ центральных и апвеллинговых водных масс. Построена модель повторяемости ветрового апвеллинга. Выделены особенности сезонной и межгодовой изменчивости фронтальной зоны между центральными водными массами. Описаны особенности распределения массовых пелагических рыб в зависимости от термоха-линной структуры и гидрохимических характеристик вод в сезонном и межгодовом плане.

Научна новизна результатов. Впервые для решения задач по анализу особенностей формирования апвеллинговых зон, их влиянию на термохалинную структуру вод и формирование биологической продуктивности, использованы геоинформационные технологии. Впервые четко описаны взаимосвязи между особенностями рельефа дна и распределением центров подъема промежуточных вод в фо-тический слой. Разработана дополненная модель повторяемости ветрового апвеллинга, результаты расчетов на которой показали высокую степень корреляции с натурными данными. Впервые подробно изучены особенности влияния форм рельефа дна, в районе материкового склона, на распределение постоянных центров апвеллинга, наибольшее воздействие оказывает экспозиция отдельных участков материкового склона имеющая противоположенное направление по отношению к экма-новскому переносу. Констатировано, что глубина залегания наиболее деятельного апвеллингового потока совпадает с глубинами центральных водных масс, что в свою очередь определяет гидрологические и гидрохимические характеристики центров апвеллинга в зависимости области их формирования. На основе анализа тралово-акустических съемок в районе ЦВА, определена зависимость между положением верхней и нижней границы апвеллингового потока, положением фронтальной зоны между центральными водными массами, объемами апвеллинговых вод и распределением основных промысловых объектов.

Личный вклад автора состоит в - разработке геоинформационной системы по району Центрально-Восточной Атлантики, создании модели расчета повторяемости ветрового апвеллинга. Дополнительные программы анализа в среде ГИС также разработаны автором. Им лично выполнены все расчеты и картографирование результатов.

Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения и библиографического списка используемой литературы.

Заключение Диссертация по теме "Океанология", Глеза, Иван Леонидович

Эти выводы подтверждаются данными, полученных Чернега (Чернега, 2004; Чернега, Яковлев, 2002), установившееся согласованность векового хода индекса пассатной циркуляции в ЦВА с режимом скорости вращения Земли (рисунок 47): при ускорении вращения Земли вдольбереговой пассат ослабевает, при замедлении - усиливается. При этом скорость вращения Земли «опережает» пассаты: максимальные значимые коэффициенты корреляции обнаружены при временном сжвиге 4 года. 70-е годы прошлого столетия характеризовались самыми высокими значениями интенсивности пассатной циркуляции за ХХ-е столетие. оооооооо с^с^с^с^аКс^с^с^с^с^о

Годы

Рисунок 47 - Внутривековая изменчивость индекса пассатного переноса в ЦВА Пунктирная линия - отклонения угловой скорости вращения Земли от эталонной, (Чернега, Яковлев, 2002; Чернега, 2004)

4.3. Межгодовые особенности биопродуктивности района ЦВА

Важным фактором, формирующим биопродуктивность в районе центрально-восточной Атлантики является прибрежный апвеллинг. Распределение кислорода, фосфатов и кремнекислоты характеризует высокий уровень биологической продуктивности района и является океанологическими ориентирами при определении мест подъема подповерхностных вод (апвеллинга). Наиболее высокими показателями первичной продукции в ЦВА, по сравнению с сопредельными северными и южными районами, характеризуется участок между м. Кап-Блан и Тимирис.

По материалам научно-исследовательских экспедиций получен временной ход максимальных значений первичной продукции для подрайона Мавритании (рисунок 48). Полученные результаты выделяют высокие значения именно в те годы, когда наблюдалось увеличение объемов апвеллинговой водной массы (1994, 1995, 1998) и соответственно спад в годы с наименьшим значением объема апвеллинго-вых вод (1997, 1999, 2000). Для подрайона Марокко в среднем максимальные значения первичной продукции не превышают 10 мг/м . время (год, месяц)

Рисунок 48 - Временная изменчивость максимального значения первичной продукции (мг/м ) подрайон Мавритании.

Из особенностей горизонтального распределения можно выделить, что более высокие значения первичной продукции формируются на глубинах от 10 до 40 м, минимальные значения располагаются в диапазоне от 25 до 35 м не зависимо от сезона. Глубина фотичсского слоя резко увеличивается в летний период (рисунок 49), что приводит и к увеличению максимальных значений первичной продукции, что в последствии приводит к увеличению вторичной продукции, в частности рассмотрим зоопланктон.

0 0000 10.0000 20 0000 30 0000 400000 50 0000 60 0000 70.0000 80.0000 90.0000

Рисунок 49- Средне многолетнее распределение глубины фотического слоя.

Констатировано, что копеподы составляли основу численности (70-80%) зоопланктона в прибрежных водах Мавритании в летний сезон 1998-2001 гг. (таблица 7). Наиболее многочисленными были представители каляпоид (Paracalanus, Temora, Clausocalanus, Acartia), циклопоид (Corу cae us, Oithona, Oncaea) и их науп-лии. Из других таксономических групп наиболее массово представлены Cladocera, Appendicularia, Chaethognata и личинки десятиногих ракообразных.

Анализ динамики качественного состава зоопланктона прибрежных вод Мавритании в летний сезон 1998-2001 гг. показал, что состав наиболее многочисленных и руководящих (встречаемость более 50%) таксономических групп зоопланктона оставался практически постоянным. Изменения касались, главным образом, группы второстепенных и случайных форм (встречаемость 49-25% и менее 25%). Так, встречаемость копеподы Calanoides carinatus в летний сезон 1998-2001 гг. уменьшилась с 72 до 27%, а представители рода Microcalanus обнаружены только в летних сборах 1998 г. Летом 2001г. исчезли из верхнего слоя батипелагические и интерзональные виды, выносимые к поверхности восходящими токами воды. В тоже время, прослеживалась тенденция к росту встречаемости и доли в суммарной численности таксономических групп зоопланктона, являющихся многочисленными и широко распространенными в сенегало-гвинейских водах экваториальной провинции (Pseudodiaptomus sp., Temor a turbinata, Centropages velificatus и др.) (Безбо-родов, 1988). Доля этих видов в суммарной численности зоопланктона (в среднем на одну станцию) в июне-июле 1998 г. не превышала 0.2% севернее 18°с.ш. и 1.2% южнее этой широты. В июле-августе 1999-2001 гг. доля этих видов уже на уровне 2-5% в северном подрайоне и 6-16% в южном (табл. 7). При этом, зона их наибольших концентраций расширялась в течение рассматриваемого периода, занимала летом 1998 г. лишь район к югу от 18°с.ш. и охватывала весь шельф Мавритании летом 2001 г. (рисунок. 50).

Судя по материалам экспедиционных отчетов в период исследований интенсивность подъема вод вдоль мавританского побережья снижалась год от года, что сопровождалось уменьшением встречаемости и численности видов, характерных для холодных вод апвеллинга, и, главным образом, копеподы Calanoides carinatus, являющейся индикатором подъема вод (Раймонт, 1988). Встречаемость этого вида в летние сезоны 1998-2001 гг. сократилась с 72 до 27%. Естественно было бы ожидать, что со спадом активности апвеллинга уровень количественных показателей развития зоопланктона также должен снижаться. Но эта закономерность прослеживалась лишь в северной части района и только в 1998-2000 гг. В южном подрайоне, в условиях снижения интенсивности апвеллинга, обилие зоопланктона даже возрастало. Показатели развития зоопланктона в летний сезон 2001 г. превышали в три раза соответствующие средние величины предыдущего трехлетнего периода. Наиболее интенсивно зоопланктон развивался в водах мелководного шельфа к югу от 18°с.ш., что обеспечивало высокие значения суммарных количественных показателей в среднем для всего района (таблица 7).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проделанной работы сделаны следующие выводы.

1. С использованием методов пространственного геоинформационного анализа выделены особенности форм рельефа, оказывающие воздействие па формирование центров выхода глубинных вод на поверхность. Проведено районирование материкового склона и шельфовой зоны по особенностям воздействия на формирования постоянных и сезонных центров апвеллинга. В районе Канарского апвеллинга выделены 7 подрайонов материкового склона и шельфовой зоны, отличающиеся по общему направлению, крутизне склонов, наличию разломов и их протяженности. Выявлено, что каждый из полученных участков оказывает непосредственное влияние на формирование постоянных и сезонных центров апвеллинга. Центры выхода апвеллинговых вод классифицированы на два вида по термическому индексу и площади распределения. Обнаружена зависимость между шириной шельфа и термическим индексом формирующегося в этом месте апвеллинга от 0.2°С/км в широкой части (от 100 км) до 0.4°С/км в узкой части (до 60 км).

Выделены особенности сезонного хода апвеллинга в зависимости от преобладающих направлений ветра, при которых особенности рельефа оказывают различное воздействие на формирование авеллинговых потоков. В частности, участок шельфа и материкового склона в районе 21° с.ш. благоприятствует формированию круглогодичного апвеллинга даже в тот период, когда преобладающее направление ветра приводит к отсутствию подъема глубинных вод на поверхность в пределах всей части прибрежного района Мавритании. Получены характеристики сезонного хода апвеллинга, объем потока летом 81,4 тыс.км и зимой 147,6 тыс.км , глубина залегания центральной части апвеллингового потока в пределах от 30 до 300 м.

2. При помощи методов объемного геоинформационного анализа определено, что глубина залегания наиболее деятельной части апвеллинггового потока располагается в пределах от 30 до 300 м, что совпадает с глубинным диапазоном центральных водных масс. Значения гидрологических и гидрохимических характеристик постоянных центров апвеллинга, сформированных в районе каждой из этих водных масс, находятся в следующих диапазонах: северная атлантическая центральная вода - температура 15-18° С, соленость 36.10 - 36.659Ц кислород 4-6 мл/л., фосфаты

0.1 - 0.7 мкг.ат/л.; южная атлантическая центральная вода - температура около 20° С, соленость 35.60 - 36.0%о , кислород 0.1 - 3.3 мл/л. , фосфаты 0.9 - 1.7 мкг.ат/л., что подтверждается результатами натурных наблюдений. В районе 20-21° с.ш., где располагается фронтальная зона между северной и южной центральными водными массами, в зависимости от преобладающего направления и силы ветра апвеллинговые воды данного района содержат преобладающее количество северной либо южной воды.

3. В рамках разработанной геоинформационной системы Канарского апвел-линга построена модель расчета его повторяемости на шельфе Марокко и Мавритании. Модель позволяет получить количественную оценку значения повторяемости выхода глубинных вод на поверхность с использованием только спутниковых данных. Сравнение внутригодовых характеристик повторяемости апвеллинга с фактическими результатами среднегодового термического индекса показало коэффициенты корреляции около 0.8, что позволяет утверждать о высокой степени влияния учитываемых в модели характеристик (рельеф, преобладающее направление и сила ветра, геострофические течения) на формирование центров действия апвеллинга.

4. При помощи методов объемного геоинформационного и Тв-анализа выделены особенности сезонной и межгодовой изменчивости положения фронтальной зоны между северной и южной центральной водой. Полученные результаты позволили констатировать, что верхняя граница фронта отклоняется на север в летне-осенний период, так как происходит значительное ослабление преобладающих в этом подрайоне ветров, практически исчезает прибрежная ветвь Канарского течения и значительно усиливается подповерхностное противотечение, движущееся от м. Зеленый до м. Кап-Блан. В результате в данный период происходит значительное увеличение процентной составляющей южной атлантической центральной воды в апвеллинговых водах до 91% в самой южной точке у м. Зеленый.

5. Описаны особенности распределения массовых пелагических видов рыб (европейская ставрида, европейская сардина, круглая сардинелла, восточная скумбрия) в зависимости от термохалинной структуры и гидрохимических характеристик вод в сезонном и межгодовом плане. На основе модели пространственного анализа рассчитаны наиболее благоприятные районы обитания и расположение областей концентрации основных промысловых объектов в районе Канарского ап-веллинга. В большинстве случаев они зависят от положения фронтальной зоны и соотношения центральных водных масс северного и южного происхождения. Наиболее плотные скопления тяготеют к периферии верхней и нижней границы апвел-лингового потока в зависимости от особенностей поведения каждого из промысловых объектов.

Полученные зависимости могут быть использованы для прогнозирования состояния среды апвеллинговых районов, а также биомассы и зон максимальных концентраций промысловых видов рыб района Канарского апвеллинга с использованием только ретроспективных материалов и данных спутникового зондирования поверхности океана.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Глеза, Иван Леонидович, Калининград

1. Букатин, П.А. Ихтиофауна района мыс Кап-Блан мыс Тимирис и ее промысловое использование / П.А. Букатин // Автореф. дис. канд. биол. наук. -Калининград, 1997. - 24 с.

2. Глеза, И.Л. Диагноз и прогноз состояния промысловых биоресурсов в океанических районах на основе геоинформационных технологий / И.Л. Глеза, П.П. Чернышков //Рыбное хозяйство. 2006. - №6 - с. 51-55.

3. Глеза, И.Л. Сезонные и межгодовые изменения океанографических характеристик района Марокко и Мавритании в период с 1994 по 2001 год. / И.Л. Глеза //Ученые записки Русского географического общества Калининград, 2003.-Т.2.-с. 34.

4. Горбунова, H.H. Сроки и условия размножения скумбриевидных рыб / H.H. Горбунова // Тр. ИО АН СССР. 1965. - Т. 80. - С. 36-61.

5. Доманевская, М.В. Экологические основы распределения и миграции круглой сардинеллы в Центрально-Восточной Атлантике / М.В. Доманевская // Вопр. ихтиол. 1989(а). - Т. 29. - Вып. 2. - С.263-269.

6. Доманевский, Л.Н. Рыбные ресурсы атлантических вод Африки / Л.Н. Доманевский, IO.A. Комаров // Биологические ресурсы Атлантического океана. -М.: Наука, 1986. С. 266-276.

7. Жуков, Л.А. Общая океанология./ Л.А. Жуков // Л.: Гидрометеоиздат, 1976.-375 с.

8. Зубов, H.H. Динамический метод вычисления элементов морских течений./ H.H. Зубов, О.И. Мамаев // JL: Гидрометеоиздат, 1956 - 115 с. И. Ильин, A.B. Геоморфология дна Атлантического океана./ A.B. Ильин // -М.: Наука, 1976.-232 с.

9. Копытов, В.И. Образование зон продуктивности н& шельфе СевероЗападной Африки / В.И. Копытов, В.Н. Яковлев // Сб.науч.тр. / Атлант. НИИ рыб. хоз-ва и океанографии. Калининград, 1969. - Вып. 22. - С. 3-12.

10. Королев, Ю.К. "Общая геоинформатика" / Ю.К. Королев // теоретическая геоинформатика второе издание.- М.: Дата+ 2001г. 86с.

11. Костяной, А.Г. Структурообразующие процессы в апвеллинговых зонах / А.Г. Костяной // Автореф. дис. доктора физико-математических наук. РАН ИО им. Ширшова, 2000. - 45 с.

12. Кошкарев, A.B. «Геоинформатика» / A.B. Кошкарев, B.C. Тикунов // под ред. Д.В.Лисицкого.-М.: «Картгеоцентр»-«Геоиздат», 1993.-213с.

13. Малинин, В.П. Гордеева С.М. Канарский апвеллинг: крупномасштабная изменчивость и прогноз температуры воды. / В.П. Малинин, П.П. Чернышков, С.М. Гордеева // СПб.: Гидрометеоиздат, 2002. - 154 с.

14. Мамаев, О.И. Термохалинный анализ вод Мирового океана. / О.И. Мамаев // Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - 295 с.

15. Мамаев, О.И. Физическая океанография / О.И. Мамаев // Избранные труды. -М.: ВНИРО, 2000.-364 с.

16. Митчелл, Э. «Руководство ESRI по ГИС анализу» / Э. Митчелл // том 1 «Географические закономерности и взаимодействия»,- М.: МГУ 2001.-191с.

17. Одум, Ю. Экология. Т. 2. /10. Одум // Пер. с англ. М.: Мир, 1986. - 376 с.

18. Петрова, Г.Б. Сезонные изменения в планктоне рыбопромыслового района Кап-Блан / Г.Б. Петрова // Рыбопромысловые исследования сырьевых ресурсов Восточной Атлантики: Сб. науч.тр. / Атлант. НИИ рыб. хоз-ва и океанографии. -Калининград, 1971.-С. 154-164.

19. Погосян, Х.П. Аномалии атмосферной циркуляции, приземного давления и температуры в связи с квазидвухлетней цикличностью./ Х.П. Погосян, А.А. Павловская // JL: Гидрометеоиздат, 1977. - 78 с.

20. Промыслово-океанологические исследования в Атлантическом океане и южной части Тихого океана (По результатам исследований АтлантНИРО и Запрыбпромразведки) / Под. редакцией В.Н. Яковлева. Калининград: АтлантНИРО, 2002. -248с.

21. Раймонт, Дж. Планктон и продуктивность океана / Дж.Раймонт. М.: Агропромиздат, 1988.-644 с.

22. Рожков, В.А. К вопросу о построении вероятностных моделей океанологических процессов / В.А. Рожков, IO.A. Трапезников // Труды ГОИН. -1983.-Вып. 169.-С. 46-60.

23. Седых, К.А. О прибрежном апвеллинге у северо-западного побережья Африки / К.А. Седых // Океанологические исследования в Атлантическом океане: Труды АтлантНИРО. 1977. - Вып. LXXII. - С. 28-36

24. Сидоренков, Н.С. Атмосферные процессы и вращение Земли. / Н.С. Сидоренков // С.-Пб.: Гидрометеоиздат, 2002 - 366 с.

25. Сидоренков, Н.С. Физика нестабильностей вращения Земли. / Н.С. Сидоренков // М.: Физматлит, 2002 - 380 с.

26. Сирота, A.M. Внутригодовая изменчивость атмосферных переносов и интенсивности апвеллинга у побережья Северо-Западной Африки / А.М.Сирота // Использование биологических ресурсов Мирового океана М.: Изд. ВНИРО 2002.

27. Сирота, A.M. Структура и динамика вод в районе Канарского апвеллинга и состояние популяции пелагических видов рыб / A.M. Сирота // Рукопись на соискание ученой степени кандидата географических наук. ФГУП АтлантНИРО, 2003. - 182с.

28. Соркина, А.И. Сезонные и межгодовые колебания интенсивности подъема глубинных вод у северо-западных берегов Африки в связи с особенностями режима пассатов / А.И. Соркина // Труды ГОИН. 1974. - Вып. 120. - С. 76-99.

29. Тауберг, Г.М. Изменчивость пассатной циркуляции Северной Атлантики, ее зависимость от крупномасштабных процессов и влияние на режим основных течений / Г.М. Тауберг // Труды ГОИН. 1975. - Вып. 124. - С. 28-42.

30. Тимофеев, В.Т. Косвенные методы выделения и анализа водных масс. / В.Т. Тимофеев, В.В. Панов // Л.: Гидрометеоиздат. - 1962. - 62 с.

31. Тимофеев, В.Т., Панов В.В. Косвенные методы выделения и анализа водных масс. / В.Т. Тимофеев, В.В. Панов // Л.: Гидрометеоиздат. - 1962. - 62 с.

32. Тропическая Атлантика. Регион Гвинеи / АЛ.Безбородов, Н.П.Булгаков, З.П.Бурлакова /и др./ ;под ред. В.Н. Еремеева. Киев: Наукова думка, 1988. -412с.

33. Хлыстов, Н.З. Структура и динамика вод Тропической Атлантики. / Н.З. Хлыстов // Киев: Наукова думка, 1976. - 164 с.

34. Чернышков, П.П. Масштабы и механизмы влияния гидроклимата океана на биоресурсы Канарского и Бенгельского апвеллингов / П.П. Чернышков // XI Всеросс. конф. по промысловой океанологии: Тез. докл. М., 1999. - 99 с.

35. Шемайнда, Р. Сезонный цикл океанологических условий в районе апвеллинга у берегов Северо-Западной Африки / Р. Шемайнда // Океанологические основы формирования биологической продуктивности Северной Атлантики. Калининград, 1981.-С. 189-197.

36. Atkinson, P.M. Advances in remote sensing and GIS analysis./ P.M. Atkinson N.M. Tate // John Wiley and Sons, Chichester. 1999-273 p.

37. Bakun, A. Daily and weekly upwelling indices, West Coast of north America 1946-71. U.S. Dep. Comm/ A. Bakun// NOAA Tech. Rep. NMFS SSRF-671. 1973. -103 p.

38. Barnes, S.L. A technique for maximizing details in numerical weather map analysis. / S.L. Barnes // App. Meteor. 1964. - № 3. - P. 396-409.

39. Barnes, S.L. Mesoscale objective map analysis using weighted time series observations / S.L. Barnes // NOAA Techical Memorandum ERL, NSSL. 1973. - № 62.-60 p.

40. Barton, E.D. Environmental constraints and pelagic fisheries in upwelling ares. /

41. E.D. Barton // Int. Symp. Upw. W Afr., Inst. Inv. Pesq. Barcelona, 1985. - Vol. I. -P. 49-61.

42. Bernard, L. Modelling, and visualizing high dimensional spatiotemporal data in an integrated system. / L. Bernard // B. Schmidt, U. Streit, C. Uhlenkuken, I. Managing // Geoinformatica, 1998. - № 2(1), P. 59-11.

43. Bisby, F.A. The quiet revolution: biodiversity informatics and the Internet./

44. F.A. Bisby // Science, 2000. - 289,P. 2309-2312.

45. Clarke, K. Integrating geographic information systems (GIS) and environmental models. / K. Clarke, B. Parks, M. Crane // Journal of Environmental Management, -2000.-59, P. 229-233.

46. Delais, M. Repartition des Mugilidae le long des cotes du Senegal et de la Mauritanie / M Delais // ICES Council Meeting, 1960. mimeogr.

47. Edwards, J.L. Interoperability of biodiversity databases: biodiversity information on every desktop. / J.L. Edwards, M.A. Lane, E.S. Nielsen, // Science, 2000. - 289, P. 2312-2314.

48. Ehlers, M. Rectification and Registration. / M. Ehlers //In J.L. Star, J.E. Estes and K.C. McGwire, eds. Integration of Geographic Information Systems and Remote Sensing, Cambridge University Press, Cambridge. 1997. - pp. 13-36.

49. Ekman, V.W. On the influence of the Earth's rotation on ocean currents./ V.W. Ekman // Arkiv. f. Mat. Astr. och Fysik. 1905. - V.2 N. 11. - P. 1-25.

50. Fraga, F. The concentration of nutrient salts in «pure» North and South Atlantic Central Waters / F. Fraga, E.D. Barton, O. Llinas // Int. Symp. Upw. W Afr., Inst. Inv. Pesq., Barcelona. 1985. - Vol. I. - P. 25-36.

51. Gahegan, M. and Ehlers, M. (2000). A framework for the modelling of uncertainty between remote sensing and geographic information systems. / M. Gahegan, M. Ehlers //ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 55, 176188.

52. General bathymetric chart of the ocean (GEBCO) 'Digital atlas' CD-ROM // British oceanographic Data center, Natural Environment Research Council. 2003.

53. Goodchild, M.F. Environmental Modelling with GIS. / M.F. Goodchild, B.O. Parks, L.T. Steyaert, // Oxford University Press, New York. 1993 - p. 230.

54. Goodchild, M.F. Marine and Coastal Geographical Information Systems. / M.F. Goodchild, // In D. Wright and D. Bartlett, eds. Taylor and Francis, London. -2000.-pp. xiii-xv.

55. Greenlee, D.D. 1987. Raster and Vector Processing for Scanned Linework. / D.D. Greenlee // Photogrammetric Engineering and Remote Sensing. Vol. 53, No. 10, October 1987, pp. - 1383-1387.

56. Haining, R. Designing and implementing software for spatial statistical analysis in a GIS environment. / R. Haining, S. Wise, J. Ma, // Journal of Geographical Systems. -2000.-2(3),-pp. 257-286.

57. Hempel, G. (editor). The Canary Current: studies of an upwelling system / G. Hempel (editor) // Rapports et Proces-Verbaux des Reunions, Conseil International pour L'exploration de la Mer, Copenhagen, Denmark. 1982. - 455 p.

58. Huges, P. Stratification and water mass structure in the upwelling area off NW Africa in April/May 1969 / P. Huges, E.D. Barton // Deep-Sea Res. 1974. - № 24. -P. 611-628.

59. Hwang, D. Uncertainty analysis of environmental models within GIS environments. / D. Hwang, H.A. Karimi, D.W. Byun, // Computers and Geosciences. -1998.-24,-pp. 119-130.

60. Jenson, S.K. Extracting Topographic Structure from Digital Elevation Data for Geographic Information System Analysis, / S. K. Jenson, J. 0. Domingue // Photogrammetric Engineering and Remote Sensing. 1988. - Vol.54,No.l 1, November 1988,-pp. 1593-1600.

61. Johnson, J.A. Models of coastl upwelling driven by JOINT-I and AUFTRIEB-77 data / J.A. Johnson // Int. Symp. Upw. W Afr., Inst. Inv. Pesq., Barcelona 1985. -Vol. I.-pp. 37-48.

62. Kingston, R. Web based public participation geographical information systems: an aid to local environmental decision making. / R. Kingston, S. Carver, A. Evans, I. Turton, // Computers, Environment and Urban Systems. 2000. - 24, - pp. 109-125.

63. Kraak, M.J. GIS Cartography: visual decision support for spatiotemporal data handling. / M.J. Kraak, J.C. Muller, F. Ormeling, // International Journal of Geographical Information Science. 1995. - 9(6), - pp. 637-645.

64. Li, R. Development of an integrated marine information system. / R. Li, N.K. Saxena, // Marine Geodesy. 1993. - 16, - pp. 293-307.

65. Linas, O. Nutrient distributions in the central water mass front near Cabo Blanco, October 1981/0. Llinas, F. Fraga, E.D. Barton // Int. Symp. Upw. W Afr., Inst. Inv. Pesq. Barcelona. 1985. - Vol. I. - P. 37-48.

66. Lockwood, M. Marine Geographic Information Systems: what sets them apart. / M.Lockwood,R.Li, //MarineGeodesy.- 1995.-18,- pp. 157-159.

67. Marble, D.F. Some thoughts on the integration of spatial analysis and Geographic Information Systems. / D.F. Marble // Journal of Geographical Systems. -2000.-2(1),-pp. 31-35.

68. McGwire, S. Integration of Geographic Information Systems and Remote Sensing. / S. McGwire K. Goodchild M. Accuracy // In J.L. Star, J.E. Estes and K.C. McGwire, eds., Cambridge University Press, Cambridge. 1997. - pp. 110-133.

69. Meaden, G.J. GIS in Fisheries Management. / G.J. Meaden // GeoCoast. 2000. -1(1).-pp. 82-101.

70. Minas, H.J. 'Nutrients and primary production in the upwelling region off Northwest Africa' / H.J. Minas, L.A. Codispoti, R.C. Dubale // Rapp. P.-v. Reun. Cons. Int. Explor. Mer.- 1982.-pp. 148-183.

71. Mittelstaedt, E. The upwelling area off northwest Africa a description of phenomena related to coastal upwelling / E. Mittelstaedt // Prog. Oceanog. 1983. -Vol. 12.-pp. 307-331.

72. Philip, G.M. and Watson, D.F., 'A precise Method for Determining Contoured Surfaces.' / G.M. Philip, D.F. Watson // Australian Petroleum Exploration Association Journal. 1982.-22.-pp. 205-212.

73. Reynolds, R.W. A real-time global sea surface temperature analysis. / R.W. Reynolds // In J. Clim. eds. 1994. - 1. -pp. 75 - 86.

74. Royle, A.G., Clausen F.L., and Frederiksen, P. 'Practical Universal Kriging and automatic contouring'. / A.G. Royle, F.L. Clausen, P. Frederiksen // Geoprocessing. -1981.-1.-pp. 377-394.

75. Speth, P. Meteorological influences on upwelling off northwest Africa. / P. Speth, H. Detlefsen // Rapp. P.-v. Reun. Cons. int. Explor. Mer, 1982. -180- pp. 29-35.

76. Stewart, R.H. Introduction to Physical Oceanography. Department of Oceanography,/ R.H. Stewart // Texas A &M University, 2002. 342 p.

77. Tarboton, D.G. On the Extraction of Channel Networks from Digital Elevation Data. / D.G. Tarboton, R.L. Bras, I. Rodriguez-Iturbe // Hydrological Processes. -1991.-Vol. 5.-pp. 81-100.

78. Tomczak, M. An investigation into the occurrence and development of cold water patches in the upwelling region of NW Africa / M. Tomczak, Jr. // Meteor -Forsh.-Ergebn.- 1973.- A. 13.-P. 1-42

79. Valavanis, V. Georgakarakos, S., Koutsoubas, D., Arvanitidis, C. and Haralabus, J. Development of a marine information system for Cephalopod fisheries in the Greek Seas (Eastern Mediterranean). / V. Valavanis, S. Georgakarakos, D. Koutsoubas,

80. C. Arvanitidis, J. Haralabus // Bulletin of Marine Science (in press).

81. Vaz, S. Modelling Fish Habitat Suitability in the Eastern English Channel / S. Vaz, C. S. Martin, B. Ernande, P. D. Eastwood, F. Coppin, S. Harrop, G.J. Meaden, A. Carpentier // ICES CM 2005/0:23 - p 17.

82. Vazquez, J. NOAA/NASA AVHRR Oceans Pathfinder Sea Surface Temperature User Reference Manual. / J. Vazquez, A.V. Tran, R. Sumagaysay, E. Smith // Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, CA. 1996.

83. Vivier, F. Volume transport of the Malvinas Current: Can the flow be monitored by TOPEX/POSEIDON / F. Vivier, C. Provost // Geophys. Res. 1999. - № 104 - pp. 21105-21122.

84. Wallace, J.M., D.S. Gutzler. Teleconnections in the geopotential height field during the Northern Hemisphere winter / J.M. Wallace, D.S. Gutzler // Mon. Wea. Rev. -1981.-№109.-P. 784-812.

85. Woodruff, S.D. COADS Release 2 data and metadata enhancements for improvements of marine surface flux fields / S.D. Woodruff, H.F. Diaz, J.D. Elms, S.J. Worley // Phys. Chem. Earth. 1998. - 23 (5-6) - pp. 517-526.

86. Wright, D. Marine and Coastal Geographical Information Systems. / D. Wright,

87. D. Bartlett // Taylor and Francis, London. 2000. - p. 320.

88. Xavier, J.C. A Geographical Information System (GIS) Atlas of cephalopod distribution in the Southern Ocean. / J.C. Xavier, P.G. Rodhouse, P.N. Trathan, A.G. Wood // Antarctic Science. 1999. - 11. - pp. 61-62.

89. Yang, C.R. Development of a GIS based flood information system for floodplain modelling and damage calculation. / C.R. Yang, C.T. Tsai // Journal of the American Water Resources Association. 2000. - 36(3). - pp. 567-577.