Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Климатическая изменчивость элементов карбонатной системы вод Тропической зоны Атлантического океана

ВАК РФ 11.00.08, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Климатическая изменчивость элементов карбонатной системы вод Тропической зоны Атлантического океана"

Государственный океанографический институт

На правах рукописи УДК 551.464

Овинова Надежда Вячеславовна

Климатическая изменчивость элементов карбонатной системы вод Тропической зоны Атлантического океана

Специальность 11.00.08 - океанология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва - 1998

Работа выполнена в Государственном океанографическом институте Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

Научный руководитель

кандидат физико-математических наук В.Б.Лапшин

Официальные оппоненты: доктор географических наук,

член — корреспондент РАЕН В.В.Сапожников

кандидат ф. — м. наук С.В.Кирьянов

Ведущая организация Главная Геофизическая

обсерватория

Защита диссертации состоится " 1998г. в

час, на заседании диссертационного совета К.24.02.01 в Государственном океанографическом институте по адресу: 119838, ГСП, Москва, Г —34, Кропоткинский пер.,6. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного океанографического института. Автореферат разослан

"У" 1998г.

Ученый секретарь диссертационного Совета

кандидат географических наук Т.А.Макарова

1. Общая характеристика работы.

Актуальность проблемы.

Карбонатная система Мирового океана играет важную роль в регулировании накопления углекислого газа (ССЪ) атмосферой и, как следствие этого, в формировании климата планеты.

Учитывая глобальный характер потепления, Межправительственная океанографическая комиссия (МОК) разработала концепцию и стратегию создания Глобальной системы наблюдений за климатом, цель которой - осуществить мониторинг и прогноз изменений в планетарной экосистеме.

Исходя из этого, комитет МОК по климатическим изменениям и океану (ККИО), формулируя основные направления деятельности, выделил как наиболее приоритетную, вслед за разделом "Развитие системы наблюдения за океаном", проблему "Круговорот двуокиси углерода".

Реакция океанической циркуляции на уменьшение широтного градиента температуры в результате глобального потепления климата может привести к непредсказуемым изменениям в структуре химических и биологических полей Мирового океана. Поэтому особенно важно проследить тенденции трансформаций полей элементов карбонатной системы в последние десятилетия.

Мировой океан считается (Гидрохимические процессы в океане, 1985, Tans et. al.,1990) в целом поглотителем двуокиси

углерода и одним из основных звеньев буферной системы планеты, регулирующим содержание СО2 в атмосфере. В полярных районах океана наблюдается круглогодичное поглощение СО2 (инвазия), в субарктических районах направление потока СО2 изменяется по сезонам, субтропики по последним данным являются одним из основных районов переноса СО2 из поверхностных слоев в глубины океана, а экваториальная зона считается источником СО2 (эвазии). Однако, даже на уровне оценки глобальных потоков СО2 , точки зрения различных авторов расходятся. Так, например, абсолютные значения годового поступления СО2 в Мировой океан из атмосферы по Ляхину (1985) в три раза меньше, чем по Иваненкову (1985) а годовое выделение СО2 из Мирового океана в атмосферу - почти в 12 раз. Причины этих различий -значительная изменчивость полей содержания двуокиси углерода в различных зонах океана, недостаточное количество прямых измерений, ошибки расчетов элементов карбонатной системы и отсутствие унифицированных методов климатических обобщений (особенно для рССЬ - парциального давления двуокиси углерода).

Для определения статистически обоснованных режимных характеристик элементов карбонатной системы и оценки потоков СО2 необходимо располагать достаточно полным гидролого-гидрохимическим массивом, данными прямых измерений рСОг, информацией о циркуляционной

структуре исследуемой зоны. Этим условиям удовлетворяет Тропическая зона Атлантического океана (ТЗАО).

Тропическая зона Атлантики представляет для исследований особый интерес как энергоактивная зона, динамическая структура с развитой системой поверхностных, подповерхностных течений и вергентных зон. Эта зона исследовалась в специальных научных экспедициях, и многими авторами проведен анализ имеющихся в этой зоне течений, термохалинных характеристик (Хлыстов, 1976, Белевич, 1979, World Ocean Atlas,1994 ). Об элементах же карбонатной системы, их пространственной и временной изменчивости, информации несравнимо меньше. Результаты научных рейсов (FOCAL, GEOSECS, рейсы ГОИНа ) дают детальную картину, но за короткий промежуток времени. В некоторых работах (Бубнов, 1996, Бордовский и др.,1995) дается представление о полях элементов карбонатной системы всего Атлантического океана, но данных было значительно меньше, и эти картины не достаточно детальны.

Цель работы - оценить поглощающую способность Тропической зоны Атлантического океана за последние десятилетия. Для этого необходимо решить следующие задачи:

- по всем имеющимся данным измерений температуры, солености, рН и щелочности за период с 20-х по 90-е годы, выполнить климатические обобщения элементов карбонатной

системы в исследуемой зоне, при этом максимально использовать имеющиеся данные прямых измерений рСОз для калибрации расчетных методов и для дополнения в обобщениях,

- провести детальный анализ пространственной и временной (внутригодовой и межгодовой) изменчивости элементов карбонатной системы, включая рСС>2, в слое 0-1000м Тропической Атлантики в полосе 10°ю.ш.- 20°с.ш.,

- считая известным наличие трендов рСОг в атмосфере, выяснить, есть ли тренды в межгодовой изменчивости рССЬ,

- оценить потоки СО2 на границе "океан-атмосфера" в исследуемой зоне.

На защиту выносятся следуюттте положения:

1. Достигнута детализация статистически значимых пространственно-временных неоднородностей распределения рС02 в Тропической зоне Атлантического океана на основе наиболее полного исторического массива данных.

2. Установлено существование в большинстве областей исследуемой зоны статистически значимых трендов рСОг, различных по характеру: убывающих и возрастающих. Проведено сопоставление с трендами рСОг в атмосфере.

3. Проведена количественная оценка потоков СО2 на границе океан-атмосфера в Тропической зоне Атлантического океана по сезонам года с учетом того, что за период от 60-х до

90-х гг. конфигурации и поглощающая способность областей инвазии и эвазии изменяются.

Научная новизна работы.

В предыдущих исследованиях пространственного распределения рСС>2 в Мировом океане, как правило, значения рС02 рассчитывались исходя из предварительно осредненных значений температуры, солености, рН и карбонатной щелочности (Бубнов, 1996), что было вызвано ограниченным объемом данных и несинхронностыо их измерений. При расчетах многие параметры реконструировались. Применение такого подхода не совсем корректно в связи с нелинейностью зависимости рССЬ от рН. В данной работе рассчитывались индивидуальные значения рС02 по данным измерений температуры, солености и рН, выполненных одновременно (в одной съемке).

Проведено статистическое обоснование

пространственно-временных неоднородностей климатических обобщений элементов карбонатной системы за последнее тридцатилетие. При этом использовался наиболее полный массив гидрохимических данных, что позволило обеспечить большую пространственную детализацию (карты построены на сетке 5x5 градусов , а не 10x10 (Бордовский и др., 1995). Анализ полученных характеристик и их доверительных интервалов показал ряд особенностей в распределении рССЬ, не известных ранее: зоны высоких и относительно низких

значнений, определяющих источник и сток СО2 на границе "океан-атмосфера", меняющие характер и конфигурацию от сезона к сезону.

Впервые исследовались тренды за период с 60-х по 90-е годы в каждом квадрате исследуемой зоны, представлены статистически значимые тренды. Установлено, что общей тенденции в Тропической зоне не существует, зоны убывающих и возрастающих трендов перемежаются по акватории. Детальное рассмотрение картины позволяет проследить сложную динамику процессов поглощения из атмосферы и выделения из океана в атмосферу СО2 во времени и в пространстве.

Произведена количественная оценка средних потоков углекислого газа на границе океан-атмосфера, приведенная к среднему значению рС02 в атмосфере за рассматриваемый период. Определены источниковые и стоковые составляющие общего потока СО2 на границе океан-атмосфера в ТЗАО с учетом количественных и качественных изменений поглощающей способности зон океана в пространстве и времени, что уточняет оценки предыдущих исследований. Полученные результаты можно обобщить на любой период времени; дается прогноз характера процессов в изучаемой зоне Атлантического океана на ближайшие годы. Практическая значимость.

Полученные в работе результаты позволят оценить вклад Тропической зоны Атлантики :' при расчетах обмена СО2 между океаном и атмосферой и общего баланса углерода в системе океан-атмосфера, прогнозах изменений климата в связи с увеличением СО2 в атмосфере и планировании дальнейших работ по мониторингу СО2 в Атлантике.

Структура и объем.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на страницах машинописного текста, содержит ÍQ/b названий литературы, .-ЙР рисунков.

Основное содержание работы.

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи работы, отражена ее научная новизна и практическая значимость.

В первой главе описывается гидролого-гидрохимическая структура вод Тропической зоны Атлантического океана. Дан обзор соответствующей литературы, подчеркнута связь проводимых исследований с такими международными программами, как TOGA, JGOFS. Описывается связь процессов в атмосфере (преобладающие ветры, радиационный баланс, осадки-испарение) с формированием гидрологических полей в ТЗАО, при этом используются сведения о преобладающих течених, водных

массах, наличии циклонических и антициклонических водоворотов, зон дивергенции и конвергенции, апвеллингов и даунвеллингов. Дается характеристика термохалинных полей, представленных в литературе на основе многолетних исследований. В связи с тем, что об элементах карбонатной системы сведений значительно меньше, обосновывается необходимость дополнения описания этой области картами элементов карбонатной системы (pH, карбонатная щелочность (Alk), рС02, концентраций карбонатов и бикарбонатов (СОз2~ и НСО3"), обобщенных за последний климатический период.

Во второй главе дан анализ исходной гидролого-гидрохимичсской информации. Массив данных получен из Мирового центра данных ВНИИГМИ и пополнен данными NODC, Washington. Описаны процедуры устранения дублирования, отбраковки, контроля качества данных.

С помощью карт и гистограмм дается представление об обеспеченности данными интересующей нас области по пространству и времени. Обоснован выбор шага осреднения по пространству -5x5 градусов по широте и долготе и по времени -сезон, 3 месяца - для имеющегося количества данных и представленности их во времени с точки зрения получения наименьшей ошибки. Каждому вычисленному среднему многолетнему значению параметра ставится в соответствие его среднее квадратическое отклонение и доверительный интервал 95% вероятности. Предложен метод осреднения распределения

параметров по глубине - с точки зрения получения минимумов доверительных интервалов для каждого слоя осреднения.

Третья глава посвящена описанию структуры карбонатной системы (КС) в Тропической зоне Атлантики. В связи с недостаточной представленностью такой информации необходимо получить статистически обоснованные климатические обобщения для элементов КС для ТЗАО за последние десятилетия, исследовать их пространственно-временную изменчивость.

Приводятся основные положения теории карбонатной системы, обзор существующих методик определения констант диссоциации угольной кислоты, различия в шкалах рН, объяснения возможных расхождений расчетов по разным методикам с использованием разных шкал рН и буферных растворов при их определения. Показано, что расхождения, например, в расчетных величинах рСОг для низких значений рН могут достигать 50-100мкатм. Выбор констант диссоциации будет произведен на основании сопоставления с прямыми измерениями элементов КС в ТЗАО. Для этого использовались данные из гидрохимического массива в районе проведения экспедиции FOCAL (1982-1984гг.), которые представляются в плоскости (Т,рН). Плотность повторяемости в плоскости (Т,рН) концентрируется вблизи точки (Т=27, рН=8.21). Критерием выбора констант будет совпадение точки максимума плотности повторяемости в плоскости (Т,рН) для данных из

массива и посчитанным рН на основе измеренных в экспедиции FOCAL рСОг и ТС (общего содержания неорганического углерода). Расчеты велись по нескольким методикам, и они давали либо завышенные, либо заниженные значения рН. Однако, если использовать константы Лимана и уравнение Буха (такой же выбор сделал в свое время Ляхин, 1985) расчеты дают самое лучшее соответствие. Этот метод используется в дальнейшем при расчетах элементов карбонатной системы.

До проведения расчетов необходимо убедиться, что температура и соленость, взятые из части общего исторического гидролого-гидрохимического массива по признаку наличия одновременных данных температуры, солености и рН, не противоречат в своем обобщении известным климатическим картам ТЗАО. Для этого в приложении работы даются карты распределения температуры, солености, рН по акватории ТЗАО на поверхности и на горизонте 50м. При анализе этих карт выяснилось, что полученные обобщения температуры и солености по выборке их общего массива согласуются с известными представлениями о термохалинных полях исследуемой зоны.

На основе анализа гистограмм элементов карбонатной системы сделан вывод о нормальном распределении величин, в связи с чем обосновано употребление соответствующих методов оценки статистических характеристик ( средних, СКО,

доверительных интервалов ) исследуемых параметров, сделан вывод о достоверности полученных результатов при осреднениях.

Результаты расчетов элементов КС представлены в виде карт. Проводится анализ сезонных карт распределения поверхностных рС02 по акватории ТЗАО на примере рССЬ (см. рис. 1).

Для того, чтобы убедиться в статистической значимости полученных неоднородностей, эти карты надо рассматривать совместно с картой 95%-х доверительных интервалов (О), вычисленных для каждого 5-градусного квадрата. Критерий статистической значимости различий между максимумами и минимумами следующий:

(Хтах - Хщщ ) > ( Отах + Оцщ! )

Из сопоставления карт рСС>2 и доверительных интервалов можно заключить, что практически все локальные максимумы и минимумы статистически значимы.

Для описания неоднородностей в верхнем перемешанном слое порядка 150-200м приводятся результаты расчетов элементов карбонатной системы для зимы и лета в шести 5-градусных широтных разрезах. Поля рСС>2, концентраций бикарбонатов и карбонатов для этих разрезов даны в приложении.

Для интерпретации полей рС02 привлекаются современные представления о циркуляционной структуре вод ТЗАО.

Используя данные режимных обобщений скоростей поверхностных течений (они приводятся в итоговых материалах 5ЕР иАЬ/РОСАЬ), можно убедиться, что построенные поля рСОг в основном не согласуются с полями течений на поверхности. Наличие локальных минимумов и максимумов в распределении поверхностных рСОг указывает на неконсервативность примеси (СО2). В качестве источника и стока для СО2 на поверхности может служить газообмен с нижележащими слоями, вызванный явлениями апвеллинга и даунвеллинга. Чтобы это выяснить, проанализируем

распределение рСОг по глубине. Было рассмотрено более 400 профилей рС02 , осредненных для 5-градусных квадратов во все сезоны года. При этом установлено 4 характерных типа профилей -распределений по глубине рСС^г) (см. рис.2).

Тип 1. К этому типу относятся зависимости рСОг(г) с минимумом на поверхности и возрастающими с глубиной значениями. Такие профили характерны для вод Гвинейского залива и западного побережья Африки. Для этого района типичны явления апвеллинга, в связи с чем глубинные слои субантарктических промежуточных водных масс, характеризующиеся повышенными рС02, подходят близко к поверхности, достигая глубин 20-30м. Минимум рС02 на

поверхности связан, в основном, с жизнедеятельностью фитопланктона.

Тип 2. Данные профили характерны для областей южнее Зеленого мыса в весенний период, когда отмечаются явления даунвеллинга. В этом случае поверхностные водные массы с пониженным содержанием углекислого газа могут проникать до глубин 500-600м.

Тип 3. Эти профили характерны для обширных акваторий центральной части ТЗАО для большей части года. В распределениях рС02 выражен подповерхностный минимум (250-300 мкатм) на глубине 50-100м. Как правило, минимум рС02 соответствует границе раздела водных масс поверхностных и подповерхностных течений или верхней границе центральных Атлантических водных масс. Значительный вклад в формирование распределения рС02 в подповерхностном слое вносит фитопланктон (Ниуль, 1978). Так, на скачке биогенов в подповерхностном слое синтезируется первичная продукция (Сапожников, 1995). Экспедиционные исследования в Тропической Атлантике, выполненные в 58 рейсе НИС "Георгий Ушаков" ( ГОИН, 1991), показали, что чаще всего максимум первичной продукции и минимум рС02 располагается на горизонтах 75-100м. Далее с глубиной рС02 повышается до 500-600 мкатм.

Тип 4. Такие профили типичны для шельфовой зоны Южной Америки. Они характеризуются повышенными

значениями рС02 (500-600 мкатм) на поверхности. Причиной высоких рС02 является материковый сток, что сказывается на распределении рССЬ. в поверхностных водах центральной и Северо-Западной части Гвианского течения. На глубинах 300-400м влияние материка уже не наблюдается, и значения рС02 близки к средним значениям на этой глубине, характерным для большинства профилей. Зона повышенных рСС>2 на поверхности в сочетании с большими градиентами является областью интенсификации обмена СО2 с атмосферой, вследствине чего профили такого типа со сменой сезона видоизменяются.

Обмен с атмосферой работает в сторону установления равновесия, поэтому области, где значения рСОг на поверхности близки к атмосферным, являются более устойчивыми во времени и испытывают не столь сильные колебания от сезона к сезону (например, центральные области ТЗАО).

Итак, минимумы и максимумы в сезонных распределениях рС02 по акватории ТЗАО согласутся со структурой поля рС02 в 1000-метровом слое и во мгногих случаях являются показателем деятельности фитопланктона.

В четвертой главе исследуется межгодовая изменчивость элементов КС на примере рСОг. Выделяются линейные тренды в 5-градусных квадратах, где для этого хватает данных. Для выделения линейного тренда

оооооооо оооооооо

1. Характерны для зон апаеллинга

Рсо2

о о

го о о

О) о о

-С.

о о

<Л

о о

о> о о

-VI

о о

1л>

о о

» Ш Ц1

ООО ООО

^ О! О) N о о о о о о о о

СО

о о

<о о о

о о о

2. Характерны для зон даунвелликга.

3. Характерны для центральных областей

4. Характерны для побережья Южной Америки

Рис. 2. Классификация типов распределения рС02 по глубгаю

рассматривался в отдельности каждый 5-градусный квадрат, поскольку обьединение нескольких квадратов в некоторых случаях приводило к невозможности выявить тенденции в межгодовой изменчивости (в связи с разным характером трендов в разных квадратах).

Межгодовую многолетнюю изменчивость рССЪ p(t) можно разложить на следующие составляющие: р(0= Рвг (0 + Рмг (t)

Рег (t)- внутригодовая изменчивость pCOj , с периодом Т =1 год

Рмг (t)- межгодовая изменчивость.

Для анализа межгодовой изменчивости следует предварительно устранить влияние годового хода. Для этого от каждого значения рС02 вычтено отклонение среднемесячного многолетнего от среднегодового значения. В полученном временном ряду рмг (t) выявляется линейный тренд в период от 60-х до 90-х гг. Этот период наиболее интересен в свете сопоставления с известным трендом (линейным) рССЪ в атмосфере, и этот период времени лучше всего обеспечен данными. Проведена статистическая оценка полученных трендов с учетом доверительных интервалов. Выявлены статистически значимые тренды в 13 5-градусных квадратах, из них в 7 тренды являются значимыми на уровне р<0.01. Исследован характер многолетних трендов в различных областях Тропической зоны Атлантики. Выяснено, что в одних

областях существуют положительные тренды, в других -отрицательные, различной интенсивности (см. табл.1). Дается карта-схема областей положительных и отрицательных трендов. Граница между зонами положительных и отрицательных трендов проходит вблизи экватора, в северных широтах отмечаются отрицательные тренды, в южных - в основном, положительные. Зона максимальных отрицательных трендов (-Зррм/год) располагается к северу от побережья Южной Америки.

При сравнении с атмосферным рСОг можно заключить, что Тропическая область представляет собой смешанную зону эвазии-инвазии. Более того, одна и та же область в разные периоды времени с 1960 по 1990-е годы может быть и зоной инвазии, и зоной эвазии.

Наряду с климатически средними характеристикпми карбонатной системы в течение периода 1960-1990-гг. встречаются аномальные отклонения в межгодовом ходе, например в 1991 г. в экваториальной зоне, что, вероятно, связано с аномальной циркуляцией в океане и атмосферой в это время. (Этому есть подтверждение в работе Лапшина В.Б. и др., 1992).

Далее вычисляются потоки СО2 на границе океан-атмосфера. Значение потока СО2 в атмосферу из океана (и из атмосферы в океан) рассматривается как произведение следующих величин

Таблица1

Характеристики линейных многолетних трендов рС02 в поверхностных водах Тропической Атлантики___

Шира Долго Год Год Объем Значен Станд Статист

центра центр; начала оконча данны тренда, ческая

квадра квадр; период ния мкатм/ ошиб* значи-

период год тренд; мость

мкатм тренда

-7,5 32,5 1960 1980 170 1,6 0,8 0,03

-7,5 -27,5 1960 1982 98 -0,8 1,1 0,47

-7,5 -22,5 1961 1982 66 1,6 0,8 0,056

-7,5 -17,5 1962 1983 19 2,4 1,2 0,07

-2,5 -32,5 1958 1986 177 2,6 1,1 0,016

-2,5 -27,5 1958 1982 204 -зд 1,0 0,004

-2,5 -22,5 1964 1983 204 1,2 0,3 <0,00

2,5 -37,5 1958 1991 157 -0,6 1,4 0,68

2,5 -32,5 1959 1986 242 -0,3 1,3 0,84

2,5 -27,5 1959 1982 333 0,3 1,0 0,78

2,5 -22,5 1961 1984 293 -1,8 0,5 <0,00

7,5 -47,5 1961 1990 101 -3,4 1,2 0,004

7,5 -42,5 1962 1990 123 0,3 1,0 0,41

7,5 -37,5 1969 1991 186 0,4 1,4 0,43

7,5 -32,5 1957 1986 332 -2,9 0,8 <о.оо:

7,5 -27,5 1957 1980 282 -1,8 1,0 0,09

12,5 -27,5 1959 1980 176 -1Д 1,6 0,51

12,5 -22,5 1956 1982 261 -3,1 1,2 0,005

12,5 -32,5 1959 1990 150 0,4 0,5 0,46

12,5 -37,5 1968 1986 23 -3,0 1,0 0,005

12,5 -47,5 1970 1990 137 -1,4 0,5 0,0065

12,5 -52,5 1970 1990 66 -2,4 0,6 0,001

17,5 -57,5 1962 1983 98 0,4 2,1 0,85

17,5 -47,5 1956 1990 91 -2,8 0,5 <0,001

17,5 -37,5 1961 1978 25 -2,6 1,0 0,026

17,5 -32,5 1959 1990 370 -0,6 0,6 0,32

17,5 -27,5 1960 1978 54 -2,0 1,1 0,07

17,5 -22,5 1960 1982 76 -0,2 0,8 0,76

Р=а 8 АР

где а - коэффициент газообмена, являющийся, в свою очередь, функцией скорости ветра,

Б- растворимость СОг в океане,

АР- разность рС02 в океане и атмосфере.

По Тропической зоне Атлантического океана обобщены данные по скорости ветра на высоте Юм, снятые в океанологических рейсах. Получены поля средних многолетних значений скорости ветра для зимы, весны, лета и осени. Среднее значение потока С02 определится как произведение соответствующих коэффициентов газообмена, растворимости и разности парциальных давлений в океане и атмосфере, осредненных за соответствующий период времени в 5-градусном квадрате. Коэффициенты газообмена находятся в соответствии со значениями скорости ветра:

{ Олт , при < 3.6 м/с. а = 4 2.85^/ - 9.65, при 3 м/с < < 13 м/с.

I 5.9\У - 49.3, при \У> 13 м/с

Потоки считаются в тех квадратах, где есть данные по РС02. Картины распределения средних многолетних значений коэффициентов газообмена имеют следующие различия: зимой и весной диапазон изменения больше, он составляет от близких 0 значений до 6, летом и осенью - более сглаженная картина, изменения коэффициента от 1 до 4 м/сут. В работе дается картина распределения значений потоков, приведенная

к среднему за период от 60-х до 90-х гг. году - 1975-му. Во все сезоны года области потоков из океана в атмосферу (вблизи африканского побережья, в зоне квазистационарного антициклонического водоворота и севернее восточной части Южной Америки зимой, вдоль всего побережья Южной Америки и ниже экватора) по площади значительно меньше, чем зоны поглощения ССЬ из атмосферы. Потоки С02 на границе океан-атмосфера вычисляются с учетом того, что в разное время за период 60-90гг. конфигурация и поглощающая способность областей инвазии и эвазии изменяются. Так, на 1975 год значения общей массы выделенного и поглощенного ССЬ следующие:

выделено 2.3 кт С, поглощено 8.8кт С.

Заключение.

£

Оновными результатами диссертационной работы являются: 1. Подготовлен наиболее полный массив гидролого-гидрохимических данных по Атлантическому океану за период 1922-1992гг. На основе этих данных рассчитаны элементы карбонатной системы (парциальное давление ССЬ , концентрации карбонатов и бикарбонатов) для Тропической зоны (105-20М).

2. Впервые выполнены режимные обобщения и построены статистически обоснованные карты элементов карбонатной системы вод Тропической зоны Атлантики с разрешением 5x5 градусов для 4 сезонов года.

3. На основании анализа построенных сезонных карт рС02 выявлены не отмеченные предыдущими исследованиями статистически значимые региональные особенности его распределения:

-зимой повышенные рС02 (до 500 мкатм и выше) отмечаются в водах Гвианского течения и у западного побережья Африки. В центральной части океана значения рС02 понижены (около 300 мкатм) и остаются таковыми, варьируя в пределах 40 мкатм, на протяжении года;

- весной у побережья Африки рС02 снижается, достигая южнее Зеленого Мыса минимума (около 220 мкатм), в водах Антило-Гвианского течения повышенное рС02 достигает максимума севернее устья р.Ориноко (550±50мкатм);

- летом этот максимум сменяется минимумом рС02 (220±20мкатм), в Гвинейском заливе рС02 снова увеличивается, а локальный минимум, отмеченный весной южнее Зеленого Мыса, смещается к экватору,

- осенью у побережья Южной Америки рС02 понижается, в экваториальной зоне над Атлантическим хребтом формируется максимум рС02 (400±5мкатм), а в западной части Гвинейского залива отмечен относительный минимум рС02 (220±15мкатм). 4. Установлено, что у берегов Южной Америки и Африки высока внутригодовая изменчивость (амплитуда межсезонных колебаний рС02 достигает 400мкатм, также имеет место высокая, до 200мкатм, внутрисезогшая изменчивость), в

центральных областях годовой ход рССЪ сглаженный, амплитуда колебаний рССЪ составляет 40-45 мкатм.

5. Проведена классификация типов распределения рССЪ по глубине, отражающая регаональные особенности циркуляции вод ТЗАО.

6. Выявлены статистически значимые линейные тренды в различных областях Тропической зоны Атлантики. Зоны отрицательных трендов находятся в основном севернее экватора, положительных - южнее. Область максимальных отрицательных трендов (-Зррм/год) располагается к северу от побережья Южной Америки.

7. При сравнении с атмосферным рС02 установлено, что Тропическая область представляет собой чередование зон эвазии и инвазии. В ряде областей имеет место пересечение с линией тренда атмосферного С02, что означает смену процессов эвазии и инвазии за период с 60-х- по90е годы.

8. Построены сезонные карты значений потоков С02, при вычислении которых использовались метеорологические данные. Установлено, что центральная часть Тропической зоны Атлантики является зоной инвазии, прибрежные воды в основном являются зонами эвазии, меняющими конфигурацию от сезона к сезону. Оценки количества поглощенного и выделенного С02 (в тС ) за сезон, приведенные к 2000 году, с учетом трендов рС02 следующие:

поглощено: зимой 2620, весной 2710, летом 1526, осенью2070; выделено: зимой 197, весной 654, летом 807, осенью 661.

Апробация работы.

Результаты работы докладывались на Научной конференции по результатам исследований в области гидрометеорологии и мониторинга природной среды в Москве, Институте Глобальной экологии, 1996г и на Всероссийской научной конференции "Физические проблемы экологии" в Московском Государственном Университете, 1997г.

Публикации. 1. Lapshin V.B., Ovinova N.V.

The tropical zone of Atlantic ocean: spatial-season-time changes of the C02 fluxes to the atmosphere. Journal Annales Geophysicae, Suppl.of Vol.14 (Thesises of reports) 2 . Лапшин В.Б., Овинова Н.В., Постнов A.A. Изменчивость парциального давления С02 в поверхностных водах тропической Атлантики Научн. конф по результатам исследований в области гидрометеорологии и мониторинга природной среды. Тезисы докладов ,М., 199бг 3. Лапшин В.Б., Овинова Н.В., Постнов A.A. Пространственно-временная неоднородность парциального давления двуокиси углерода в поверхностных водах Тропической Атлантики.

Всероссийская научная конференция "Физические проблемы экологии", М.,1997,т.2

4. Овинова Н.В.

Пространственная изменчивость сезонных распределений парциального давления двуокиси углерода в Тропической Атлантике. Рук. деп. ВИНИТИ, N 1439 - В98 , от 13.05.98

5. В.Б. Лапшин В.Б., НВ.Овинова, А.А.Постнов

О трендах в многолетней изменчивости парциального давления двуокиси углерода в Тропической зоне Атлантического океана. Рук. деп. ВИНИТИ, N 1440 - В98 , от 13.05.98

6. Лапшин В.Б., Овинова Н.В., Тучковенко Ю.С., Борисов Е.В. Гидролого-гидрохимический анализ водных масс в Тропической Атлантике. Метеоролгия и Гидрология, 1998, N6.