Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Сезонная и многолетняя изменчивость термохалинной структуры вод Черного и Каспийского морей и процессы ее формирования
ВАК РФ 25.00.28, Океанология
Автореферат диссертации по теме "Сезонная и многолетняя изменчивость термохалинной структуры вод Черного и Каспийского морей и процессы ее формирования"
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИСТЕТ имени М.В.ЛОМОНОСОВА ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
УДК 551.46 На правах рукописи
Тужилкин Валентин Сергеевич
□03456363 Сезонная и многолетняя изменчивость термохалинной структуры вод Черного и Каспийского морей и процессы ее формирования
25.00.28 - океанология
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук
О 5 ДЕК 2008
Москва - 2008
003456363
Работа выполнена на географическом факультете Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова
Официальные оппоненты:
Доктор географических наук, профессор Михайлов Вадим Николаевич, МГУ им. М.В. Ломоносова Доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН Ибраев Рашит Ахметзиевич, Институт прикладной математики РАН, Доктор географических наук
Завьялов Петр Олегович, Институт океанологии им. П.П.Ширшова РАН
Ведущая организация Институт водных проблем РАН
Защита состоится 18 декабря 2008 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 501.001.68 при Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, МГУ, географический факультет, тел. 939-14-20, e-mail science@geogr.msu.ru
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, главный корпус, 21-й этаж
Автореферат разослан « » ноября 2008 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, доктор геолого-минералогических наук
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Предмет исследования
Сезонная и многолетная пространственно-временная изменчивость трехмерной крупномасштабной термохалинной (температурной, соленостной и плотностной) структуры морских вод.
Объекты исследования
Черное и Каспийское моря, относящиеся к типу глубоких внутренних морей с четко выраженной спецификой морских природных (в том числе термохалинных) условий и процессов.
Актуальность проблемы
Актуальность работы в широком смысле обусловлена тем, что термохалинная (Т,Б) структура морских вод определяет крупномасштабную термодинамику и бароклинную динамику вод моря, в т.ч. связанные с ними опасные явления (внутренние боры, заморы и др.), представляет собой фундаментальный абиотический компонент морской экосистемы и наиболее массовый, надежно определяемый и информативный индикатор ее состояния.
Особая актуальность исследования Т,8-структуры вод глубоких внутренних морей - Черного и Каспийского обусловлена ее высокой лабильностью и повышенной чувствительностью к глобальным климатическим изменениям и антропогенным воздействиям, резкой активизацией морской деятельности на этих морях, прежде всего, ресурсодобывающей и транспортной, требующей природоохранного обеспечения и контроля; значительным промежутком (около 20-ти) лет, прошедшим со времени последних обобщающих отечественных исследований проблемы по данным натурных наблюдений в Черном и Каспийском морях, за время которого их доступные объемы возросли в Черном море более чем в 2 раза, в Каспийском море - в 5 раз.
Цель и задачи исследования
Цель: установление новых закономерностей и механизмов формирования климатической сезонной и многолетней изменчивости крупномасштабной термохалинной структуры вод Черного и Каспийского морей на основе использования наиболее полных архивных массивов натурных данных и современных методов их анализа.
Задачи:
• разработка компьютерной технологии - комплекса системно-независимых специализированных программных средств климатолого-статистической
обработки и анализа больших архивных массивов данных судовых глубоководных гидрологических наблюдений в соответствии с рекомендациями Мирового центра океанографических данных;
• получение количественных характеристик климатической сезонной и многолетней изменчивости крупномасштабной Т.й-сфуктуры вод Черного и Каспийского морей с оценкой их достоверности на основе применения разработанной технологии к архивным данным судовых глубоководных гидрологических наблюдений в этих морях для многоцелевого научного и прикладного использования;
• определение степени общности и специфичности сезонных и многолетних T,S-процессов в Черном и Каспийском морях;.
• выяснение доминирующих гидрофизических механизмов и процессов формирования сезонной и многолетней изменчивости T.S-структуры вод в Черном и Каспийском морях, их связей с внешними воздействиями и следствий для функционирования морских экосистем.
Использованные данные и методы исследования
Информационная основа исследования - архивные данные судовых наблюдений вертикальных Т,8-профилей (около 120 тысяч в Черном и 60 тысяч в Каспийском морях) и береговых наблюдений на гидрометеорологических станциях за последние 50 лет. Основной источник данных - ЦОД ВНИИГМИ-МЦЦ (г. Обнинск), около 10% было получено в результате двухсторонних обменов и собственных экспедиций кафедры океанологии географического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова, в т.ч. с участием автора диссертации. Работа с архивными данными проводилась в рамках Федеральных научных программ «Моря России», «Мировой океан», ЕСИМО.
Для обработки и анализа данных были разработаны и использованы специализированные программные средства получения количественных климатических характеристик и параметров сезонных и многолетних вариаций Т,8-структуры, а также применены современные программные средства статистического, спектрального, факторного и др. видов анализа и графического представления результатов (Statistika, Grapher, Surfer, ArcView GIS и др.).
Положения, выносимые на защиту
• Годовой цикл изменчивости Т,8-структуры основных бароклинных слоев в глубоких внутренних морях - Черном (50-200 м) и Каспийском (20-100 м) определяется двумя доминирующими пространственными модами квазигеострофической реакции этих морей на сезонные вариации внешних
динамических воздействий (главным образом, завихренности ветра): крупномасштабной стоячей (КМ) и суббассейновой амфидромической (СБМ), обладающей планетарно-волновыми свойствами.
В Черном море суббассейновая мода с длиной волны 300-400 км «питается» механической энергией крупномасштабной моды - Основного черноморского течения (ОЧТ) и связанной с ним Основной фронтальной зоны (ОФЗ) и служит главной причиной значительного уменьшения последней от конца зимы к осени, в свою очередь СБМ передает энергию синоптическим вихрям. В Каспийском море суббассейновая мода с длиной волны 200-300 км играет важную роль в динамическом взаимодействии Среднего и Южного Каспия через Апшеронский порог, которое летом определяется интенсивным апвеллингом у восточного берега Среднего Каспия, сопровождаемым переносом вод в Южный Каспий и бета-накачкой в нем циклонической завихренности общей циркуляции, а зимой - дрейфовым переносом более теплых вод из Южного Каспия, модулирующим интенсивность конвективного перемешивания в Среднем Каспии.
Значительное обновление (вентиляция) вод холодного промежуточного слоя Черного моря происходит в суровые зимы на большей части его акватории (за исключением юго-восточной и кавказской прибрежных зон); при этом соленость, плотность и потенциальная завихренность вод в центральной области круглый год выше, чем в прибрежной зоне, что свидетельствует о слабом водообмене через ОФЗ; этот режим нарушается вихреобразованием в результате гидродинамической неустойчивости ОЧТ, но значительно более редким, чем, например, в районе Гольфстрима.
В Каспийском море до начала 1980-х гг. основным механизмом вентиляции вод глубоководных котловин был склоновый каскадинг зимних вод с восточных шельфов Среднего и Южного Каспия, локальная зимняя конвекция над котловинами не проникает ниже 100 м с 1960-х гг.
Многолетняя изменчивость Т,8-структуры в Черном и Каспийском морях характеризуется преобладанием негармонических периодичностей и быстрых режимных сдвигов, разделяющих временные интервалы различной длительности (от нескольких лет до десятилетий) с существенно разными параметрами межгодовых вариаций по уровню средних значений, дисперсии, периодам и локальным тенденциям.
Наиболее известный в мировой климатологии режимный сдвиг 1976-1978 гг. в Черном море проявился в последующем понижении (до середины 1990-х гг.)
зимней температуры и солености поверхностного слоя и ХПС, а также в повышении летней поверхностной температуры воды, что привело к усилению статической устойчивости основного бароклинного слоя на 14% и повышенной консервации в нем холодных промежуточных вод.
• В Каспийском море режимный сдвиг 1976-1978 гг. сопровождался изменением типа плотностной стратификации вод: от субтропического с летним максимумом солености в поверхностном слое и вертикальной гомохалинностью в остальные сезоны к субполярному с устойчивой соленостной стратификацией, что привело к двукратному увеличению статической устойчивости вод ниже 100 м, весьма значительному ослаблению вентиляции глубинных вод Каспия (склонового каскадинга) и уменьшению придонных концентраций растворенного кислорода до значений, близких к нулевым.
• Одновременно, в обоих морях возросла интенсивность фронтальных зон: зимней ОФЗ на горизонте 100 м в Черном море на 25%, летней фронтальной зоны апвеллинга на горизонте 20 м в Каспийском море - в 2 раза.
• Физически обоснованные связи этих процессов с внешними факторами (локальными потоками тепла, влаги и относительной завихренности ветра, индексами крупномасштабной атмосферной циркуляции) прослеживаются на качественном уровне при масштабах осреднения порядка 5-ти лет и более, вместе с тем, количественные статистические связи (в т.ч. на основе технологии искусственных нейронных сетей) не имеют прогностической ценности.
Научная новизна
Помимо изложенных выше защищаемых положений новизной обладают: технология получения характеристик крупномасштабной термохалинной структуры вод морей, их климатической сезонной и многолетней изменчивости по архивным данным судовых глубоководных гидрологических наблюдений с оценкой статистической достоверности результатов; различные версии (по средним и медианным значениям, алгоритму Крессмана-Барнса) четырехмерных (x,y,z,t) климатических цифровых полей температуры и солености, параметров вертикальной T,S-cipyKxypu вод, а также их стандартных погрешностей в узлах регулярной сетки с горизонтальной дискретностью около 20 км; двумерные {(х,у), (x,z), (x,t)} и одномерные (z и t) сечения полей (в форматах графических пакетов и ArcView GIS 3.2); временные ряды и пространственно-временные диаграммы многолетней изменчивости Т,8-структуры вод Черного и Каспийского морей.
Достоверность и обоснованность результатов
Достоверность и обоснованность результатов определяется большим объемом исходных данных наблюдений, использованием широко известных современных методов, алгоритмов и программных средств их статистической и графической обработки и анализа (названных выше), сопоставлением результатов, полученных различными методами, а также с опубликованными теоретическими оценками исследуемых процессов.
Практическое значение результатов
Практическая значимость полученных результатов определяется связью работы с государственными и международными проектами, в том числе:
• госбюджетными и хоздоговорными проектами кафедры океанологии географического факультета МГУ в 1977-2008 гг.;
• проектом 1.7.5.1 "Моря России" Росгидромета;
• проектом "Каспийское море" ФЦНТП "Исследование Мирового океана, Арктики и Антарктики";
• проектами 6.1,6.2, 7 и 8 Подпрограммы ИПМО ФЦП "Мировой океан";
• проектом 4 Подпрограммы ЕСИМО ФЦП "Мировой океан;
• проектом 1.5.36 Подпрограммы "Гидрометеорологическое обеспечение безопасной жизнедеятельности и рационального природопользования" ФЦП "Экология и природные ресурсы России";
• Грантами РФФИ: № 94-05-16922, № 03-05-96630, № 07-05-13571-офи-ц;
• Международными проектами: ВЙЕР, СЕР, МЕРАЯ, А8СЛВ08.
Полученные результаты представлены в геоинформационных системах, электронных атласах и справочниках, созданных в рамках названные выше российских и международных проектов. Климатические поля температуры и солености Черного и Каспийского морей неоднократно использовались в качестве начальных условий в гидродинамических моделях, разработанных в России (ИВМ РАН, ГОИН) и за рубежом (Институтом океанологии БАН, Болгария). Отредактированные массивы архивных судовых данных в Черном море использовались ВНИИГМИ-МЦД при контроле баз данных в рамках международного проекта МЕОАЯ. Полученные в диссертации результаты используются при чтении лекционных курсов на кафедре океанологии географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова («Океанология», «Региональная океанология»).
Личный вклад автора
Автор лично обрабатывал и анализировал фактический материал, а также интерпретировал результаты и формировал выводы исследований во всех совместных исследованиях и на всех этапах работы над диссертацией. Компьютерная технология разработана и использована лично автором.
Апробация работы
Результаты работы докладывались на заседаниях и семинарах кафедры океанологии географического факультета МГУ и ученых советах ГОИН в 19802000-х гг., на 10-ти международных и 10-ти российских конференциях (см. список опубликованных тезисов).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 50 научных работ, из них 9 - в рецензируемых журналах по перечню ВАК, 1 монография в соавторстве, 8 глав в 4-х коллективных монографиях (в т.ч. в 2-х, изданных за рубежом); а также 20 тезисов научных докладов на российских и международных конференциях.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения и списка литературы из 289 наименований. Общий объем диссертации - 313 страниц, включая 136 рисунков и 53 таблицы.
Благодарности
Автор глубоко благодарен профессору А.Н. Косареву за многолетнее постоянное внимание к работе, плодотворное сотрудничество и поддержку исследований, заведующему кафедрой океанологии географического факультета МГУ, члену-корреспонденту РАН С.А. Добролюбову и директору ГОИН В.Ф. Комчатову, обеспечившим творческую атмосферу исследований и их связь с названными выше проектами, д.ф.-м.н. Д.И. Трухчеву за предоставленные результаты расчетов общей циркуляции вод Черного и Каспийского морей. Особая признательность - моим безвременно ушедшим друзьям-коллегам, к.г.н. А.С.Блатову и д.г.н. А.Е. Михинову, с которыми автор начинал настоящую работу и светлой памяти которых она посвящается.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы ее цель и задачи, представлены положения, выносимые на защиту, показана научная новизна и практическая значимость полученных результатов и выводов.
В первой главе представлена история развития научных представлений о сезонной и многолетней изменчивости Т,5-структуры вод Черного (4M) и Каспийского (КМ) морей и механизмах ее формирования. Первые научно-обоснованные представления об их основных гидрологических чертах были сформированы в начале XX века И.Б. Шпиндлером, Ю.М. Шокальским, Н.М. Книповичем на основе первых специализированных экспедиционных исследований 1890-1920-х гг. Особо следует отметить обстоятельные исследования Н.М. Книповича по Каспийскому морю (1921) и по Черному морю (1933). В них отражена значительная часть основных физико-океанографических особенностей этих морей, известных в настоящее время. Многим из них уже тогда была дана адекватная качественная интерпретация. В частности, было отмечено, что «немеханические» факторы формирования сезонной изменчивости T,S-структуры (потоки тепла и влаги через внешние границы) морей активно действуют лишь в их тонких верхних слоях (порядка 30-50 м). В подповерхностных основных бароклшшых слоях (ОБС) внутригодовая эволюция крупномасштабной Т,8-структуры вод морей неразрывно связана с сезонной динамикой их общей циркуляции. Еще ниже (на глубинах более 200-300 м) пространственно-временная Т,8-изменчивость весьма слаба и не имеет отчетливых сезонных сигналов.
До начала массовых систематических судовых наблюдений в 1950-х гг. развитие представлений о T,S-crpyKTypc 4M и КМ протекало в условиях дефицита достоверных данных, компенсируемого высоким научным интеллектом исследователей. В качестве ярких примеров отмечены схема геострофической общей циркуляции вод 4M Г. Неймана (1942) по данным 221 судовой станции, гипотеза А.Г. Колесникова (1953) об адвективной природе черноморского холодного промежуточного слоя (ХПС), анализ C.B. Бруевичем (1937) перестройки гидролого-гидрохимической структуры вод КМ в период резкого падения его уровня в 1930-х гг. и др.
Накопление систематических наблюдений на сети стандартных разрезов и в отдельных судовых съемках 1950-1960-х гг. позволило перейти к количественному описанию Т,8-климата и его многолетних вариаций в 4M и КМ. Этим вопросам были посвящены монографии Д.М. Филиппова (1968) по 4M и А.Н. Косарева (1975) по КМ, в которых впервые было предпринято осреднение архивных массивов данных (порядка 10 тыс. станций в каждом море) по полуградусным сферическим трапециям, что позволило количественно развить и детализировать сложившиеся ранее представления о Т,8-структуре вод морей. Следует также
отметить месячные поля поверхностной температуры воды, опубликованные в гидрометеорологических атласах КМ (1955) и ЧМ (1956) под редакцией B.C. Самойленко, которые достаточно хорошо соответствуют современным данным.
В полной мере возможности статистической обработки архивных массивов судовых данных начали реализовываться с активным внедрением в этот процесс компьютерных вычислительных средств в 1980-1990-х гг. Выход в свет атласа Мирового океана С. Левитуса (1982) дал толчок к «объективизации» методов такой обработки и одновременно показал необходимость экспертных решений возникающих в этом процессе проблем. Климатические сезонные T.S-поля ЧМ, полученные в монографии (Блатов, Булгаков, Иванов, Косарев, Тужилкин, 1984) в результате объективной (сплайновой) интерполяции 25 тыс. судовых станций, осредненных по 1-градусным трапециям, на регулярную сетку с шагом 20 мин. по широте и 30 мин. по долготе (20'х30'), позволили сформировать первое количественное представление о 4-мерной (x,y,z,t) внутригодовой эволюции черноморской Т,5-структуры вод. Была установлена высокая корреляция S-поля на горизонте 200 м с динамической топографией верхнего 300-м слоя, отражающая связь между Т,8-структурой и общей циркуляцией ЧМ через механизмы, обеспечивающие баланс потенциальной завихренности. Впервые показаны климатические проявления адвективного распространения вод ХПС из северо-западного в юго-восточный район и далее вдоль Кавказского побережья ЧМ.
Дальнейшее увеличение количества судовых Т,8-наблюдений, совершенствование методов их контроля, редакции и получения климатических норм проявились в улучшении пространственно-временного разрешения и качества климатических Т^-полей ЧМ (40'х60' в Альтман, Гертман, Голубева, 1987, 2Гх28' в Еремеев, Иванов, Тужилкин, 1991, 20'х30' в Белокопытов, 2004) и КМ (24'х32' в Косарев, Тужилкин, 1995). Это позволило выявить довольно тонкие черты годового цикла их эволюции. В (Еремеев и др., 1991) было впервые прослежено фазовое смещение суббассейновых неоднородностей (СБН) поля солености ЧМ на горизонте 100 м, соответствующее динамике планетарных волн. Впоследствии были получены теоретические (Rachev, Stanev, 1997, Stanev, Rachev, 1999) и спутниковые (Stanev et al., 2000, Korotaev et al., 2002) подтверждения значимости этих процессов. Более детальное исследование этого вопроса показало циклонический амфидромический характер внутригодового перемещения СБН (Тужилкин, 1999,2005).
Весьма активно в последние десятилетия ведутся исследования многолетней изменчивости Т,8-структуры ЧМ и КМ. В диссертации представлена развернутая ретроспектива этого направления мореведения, даны сводки выявленных периодичностей и параметров трендов Т,8-характеристик.
Специальное внимание в 1-й главе диссертации уделено сезонной и многолетней изменчивости внешних термо- и гидродинамических воздействий на ЧМ и КМ (поверхностных потоков тепла, влаги, тангенциального напряжения ветра и его относительной завихренности). Показано, что большая изменчивость этих потоков - основной фактор нестационарности Т,8-структуры ЧМ и КМ в соответствующих диапазонах масштабов.
Во второй главе рассмотрены методическая и информационная основы исследования. Многоступенчатый процесс семантического контроля и редакции исходных архивных данных судовых глубоководных Т,8-наблюдений, получения климатических характеристик и параметров Т,8-структуры в узлах регулярной 4-мерной (х.у,2Л) сетки, формирования их многолетних рядов реализован автором в виде компьютерной технологии, представляющей собой комплекс из более 20-ти программных модулей, связанных между собой потоками данных. Каждый модуль легко настраивается пользователем на обработку данных конкретной пространственно-временной конфигурации. Семантический контроль и редакция исходных данных осуществляются в соответствии с рекомендациями Мирового центра данных, сформированными при подготовке электронных атласов Мирового океана (в частности, версии \VOA-2005). Дополнительно были введены более жесткие критерии: рассматривались только одновременные пары Т,Я-профилсй с вертикальной дискретностью, близкой к (или меньшей) стандартной.
Особое внимание уделено методам оценки климатических Т,8-норм и определению оптимальной горизонтальной дискретности климатических полей с точки зрения их детальности и статистической достоверности. Принята двухступенчатая схема оценки климатических норм в пределах сферической трапеции: сначала для заданного месяца осреднение в пределах каждого конкретного года, затем - либо осреднение по годам (с предварительным исключением выбросов по заданным критериям), либо определение медианного значения из совокупности месячных значений разных лет. На всех этапах определялись также средние (или медианные) координаты и день рассматриваемого месяца. Оценки гистограмм совокупностей Т,8-значений в трапециях показали, что при исключении выбросов (псевдонормализации) они, как правило, не отличаются от нормального распределения (на основе критерия
Фишера 5%-й значимости) за исключением фронтальных зон с 2-3-модальными плотностями распределений. Однако и здесь псевдонормализованные средние и медианные значения довольно близки друг другу (рис. 1).
Рисунок 1 - Профили климатических значений солености воды (%о) на горизонте 100 м в августе на разрезе от Туапсе на ЮЗ (1У на рис. 5а): 1 - средние значения, 2 - средние-СКО, 3 - средние+СКО, 4 - медианные значения, 5 - <325, 6 - <375
Уменьшение размеров сферических трапеций ведет к уменьшению числа наблюдений в них и, вообще, доли трапеций с наблюдениями, а также к увеличению отношения ошибок оценок климатических норм к средней разности их ближайших значений. В табл. 1 эти показатели оценены для вариантов климатических Т^-иолей на разных горизонтах ЧМ с размерами трапеций З0'х40', 21'х28' и 12'х16'.
В феврале с уменьшением размеров трапеций их доля с наблюдениями уменьшается в верхнем 300-м слое на 30-40%, ниже - в 3-5 раз, в августе, соответственно, на 15-20% и в 2-3 раза. Наибольшие изменения происходят при переходе от дискретности 21'х28' к 12'х16'. Среднее количество станций и лет с наблюдениями в трапециях при этом уменьшается в 2-4 раза, но относительная ошибка увеличивается не столь сильно (менее чем в 1.5 раза), поскольку с уменьшением размеров трапеций растет контрастность Т,Б-полей (рис. 2) и несколько уменьшается внутреннее среднеквадратическое отклонение (СКО) за счет меньшего вклада фоновых горизонтальных Т,8-градиентов в трапециях малого размера. В целом, относительные ошибки климатических Т^-полей ЧМ (Я-егг в табл. 1) даже в трапециях 12'х16' практически не превышают 1, что дает основание признать их статистически достоверными.
Таблица 1 - Обеспеченность данными и относительные ошибки климатических полей температуры и солености вод Черного моря с разным масштабом осреднения (на каждом горизонте: верхняя строка - 12'х16', средняя - 21'х28', , нижняя - З0'х40'): Кст - количество станций (архивных пар Т,5-профилеп), Мтр - количество сферических трапеций (максимальное, с наблюдениями и их доля в процентах), Ист и плст - средние количества станций и лет в трапеции, К-еггт и Л-ель - относительные стандартные ошибки осреднения температуры и солености, нормированные на одиошаговую разность их средних значений
Го- Февраль Август
ризонт Игр п« IV, Я-егг Ыст Кол-во трапеций п« Плст К-еп-
макс. набл. % Н-сПу 11-е>т8 макс. набл. % К.-еггт К-егг3
953 656 69 11 4 0.76 0.94 953 799 84 22 6 0.81 0.68
0 7444 326 278 85 27 7 0.62 0.60 18064 326 304 93 59 11 0.96 0.56
176 158 90 47 9 0.61 0.55 176 167 95 108 15 0,98 0.48
808 495 61 9 4 0.80 0.63 808 611 76 13 5 0.69 0.76
100 3679 252 226 90 16 5 0.61 0.67 8168 252 241 96 34 8 0.57 0.56
132 125 95 29 8 0.55 0.45 132 129 98 63 12 0.49 0.45
762 421 55 7 3 1.10 1.04 762 560 73 9 4 0.84 0.85
300 2284 240 209 87 11 4 0.70 0.63 5398 240 226 94 24 6 0.69 0.72
125 120 96 19 5 0.62 0.55 125 121 97 45 8 0.90 0.77
689 218 32 3 2 0.67 1.02 689 316 46 6 3 0.93 1.08
1000 749 224 142 63 5 2 0.86 0.84 1753 224 173 77 10 3 0.83 0.80
98 87 89 9 3 0.71 0.85 98 92 94 19 4 0.84 0.75
Аналогичные оценки для Т^-полей КМ с разрешением 12'х16' показали, что доля трапеций с наблюдениями в феврале составляет от 25-30% в верхних слоях до 17-18% в глубинных слоях; в августе, соответственно, от 35-40% до 21-22%. Среднее количество лет с наблюдениями - 3-4, а относительные ошибки 0.6-0.8. Таким образом, и в Каспийском море оценки климатических Т,8-значений в трапециях 12'х16', в целом, статистически достоверны.
На рис. 2 представлены результаты оценок климатического поля солености ЧМ на горизонте 100 м в феврале с различными размерами трапеций, схемами получения значений климатических норм и их интерполяции на регулярную сетку (средних и медианных, с весовой функцией, обратной квадрату расстояния, а также по алгоритму Крессмана-Барнса, принятому в WOA-2005, интерполированных с гауссовской весовой функцией). Средняя контрастность поля (разность максимальных и минимальных значений) с уменьшением размера трапеции от З0'х40' до 12'х16' на рис. 2 возрастает от 0.8%о до 1.7%о, т.е. более чем вдвое.
30 32 34 36
38 <Ю
Рисунок 2 - Климатические поля солености воды (%о) Черного моря на горизонте 100 м в феврале с горизонтальным разрешением по широте и долготе: (а) З0'х40', (б) 21'х28', (в) 12'х16' по средним значениям, (г) 12'х16' по алгоритму Крессмана-Барнса, (д) 12'х16' по медианным значениям, дискретность изолиний - 0.1 %о, точками показано исходное расположение климатических значений
При разрешении 12'х16' проявляются суббассейновые неоднородности, в т.ч. широко известные локальные прибрежные области ЧМ с пониженной соленостью, соответствующие антициклонической завихренности циркуляции вод. Большинство многочисленных деталей 8-полей с разрешением 12'х16' на рис. 2в-д многократно прослеживалось на отдельных синоптических съемках и общепризнаны физически достоверными особенностями Т^-структуры вод ЧМ. Вместе с оценками статистической достоверности это дало основание принять разрешение 12'х16' в качестве базового для настоящего исследования.
Сравнение полей с разными методами получения климатических норм в узлах сетки 12'х16' на рис. 2в-д показало, что они различаются в деталях 2-го порядка малости, поскольку даже СБН воспроизводятся ими практически одинаково. Анализ детальных расхождений рассмотренных вариантов полей не дал однозначного преимущества какому-либо из них. Более гладкие медианные поля обусловлены исключением из рассмотрения трапеций с числом лет меньшим 3-х, когда оценка медианы не отличается от оценки среднего. Вместе с повышенным числом трудно объяснимых деталей и эпизодической неустойчивостью алгоритма Крессмана-Барнса это дало основание принять основным алгоритм псевдонормализованного среднего. Однако для обоих морей был получен полный набор Т^-полей на основе всех 3-х методов.
Для наиболее общей характеристики структуры полей получены их структурные функции - СФ (зависимости средних квадратов разности значений сеточного поля от расстояния между ними). На рис. 3 представлены примеры СФ для климатических Б-полей в феврале и августе на нескольких горизонтах. Первое значение СФ характеризует уровень подсеточных шумов поля, первый максимум, «плато» или достаточно резкий излом - характерный масштаб полезного сигнала, четкость которого определяется разностью между этими значениями. Рис. За,б демонстрирует существенное (почти 3-кратное) уменьшение шумов и увеличение четкости сигнала при последовательном применении названной выше процедуры псевдонормализации исходных данных и сглаживания климатического поля 9-точечным косинус фильтром. Изменения структуры Б-полей ЧМ с глубиной отражает рис. Зв,г. Уже на горизонте 300 м четкость «полезного» сигнала становится очень слабой (особенно в зональном направлении на рис. Зв).
В результате семантического контроля и редакции исходных Т,8-данных были сформированы их рабочие массивы. Исходя из распределения данных по годам (рис. 4) для дальнейших исследований были выделены интервалы лет с
наибольшей плотностью наблюдений: на ЧМ - с 1956 по 1995 гг. (объемом 92 988 пар Т,5-профилей), на КМ - с 1949 по 2000 гг. (55 235 пар Т,8-профилей).
5 10 Сдвиги в шагах сетки, 1 шаг * 22 км
( )
Сдвиги в шагах сетки 1 шаг »22 км
Рисунок 3 - Зональная (а, в) и меридиональная (б, г) компоненты структурной функции (в степени !А) климатического поля солености воды (%о) Черного моря (а, б) в августе на горизонте 100 м (1 - исходное поле, 2-е исключенными аномалиями более 2-х региональных стандартных отклонений, 3 - после фильтрации 2-го варианта 9-точечным косинус-фильтром), (в, г) в феврале на горизонтах: 1 - 0 м, 2 -100 м, 3 - 300 м, 4 - 1000 м
Включение в каспийский массив немногочисленных данных 1990-х гг. вызвано необходимостью раздельной оценки Т,8-климата КМ до и после широко известного режимного сдвига, условно отнесенного на начало 1978 г. На 19491977 гг. пришлось 30 787 пар Т,8-профилей, на 1978-2000 гг. - 24 448.
4000 3000 2000
(а)
шЫк -jfirJ"
2500 -,
2000
1500
1930 1940 1950 1960 1970 ГОДЫ
(б)
1960 1970 оды
Рисунок 4 - Распределение станций судовых наблюдений Т^-профилей в Черном (а) и Каспийском (б) морях по годам
Вдоль стандартных разрезов и областей рейдовых судовых наблюдений на ЧМ и КМ (рис. 5), занимающих около 15% всех трапеций среднее месячное число пар Т,8-профилей превышает 25, а число лет - более 10-ти. В месяцы обычного выполнения стандартных разрезов (февраль, апрель на КМ, май на ЧМ, август, ноябрь) соответствующие цифры возрастают в 1.5-2 раза. Эти трапеции следует считать «реперными» для климатических оценок.
(а) (б)
Рисунок 5 - Гранины областей (жирные линии) и районов в Черном (а) и Каспийском (б) морях, в которых оценивались региональные средние значения и СКО Т,8-характеристик. а также положение основных стандартных разрезов (1) и береговых ГМС (2); римскими цифрами отмечены номера рассматриваемых разрезов, арабскими - номера ГМС; заштрихованы области с глубиной менее 100 м на рис. 5а и более 100 м - на рис. 56
В главе 3 рассмотрены закономерности и процессы формирования климатической сезонной изменчивости Т,8-структуры вод ЧМ и КМ на основе анализа 4-мерных Т,8-полей на стандартных горизонтах с дискретностью 12'х16' по горизонтали и месяц по времени. Для КМ рассмотрены два климатических состояния за 1949-1977 гг. и 1978-2000 гг. Особое внимание уделено годовому циклу Т.Б-структуры основных бароклинных слоев морей.
В наиболее общей форме сезонная изменчивость климатической Т,8-структуры вод ЧМ отражена в табл. 2, где представлены средние Т,8-значения по
4-м крупным структурным областям моря (см. рис. 5а): центральной (Ц), западной и южной (3 и Ю), восточной и северной (В и С) шельфово-склоновым и северозападной (СЗ) шельфовой. Многие известные черты Т,8-структуры верхнего 1000-м слоя ЧМ получили в работе количественную оценку. Ниже 1000 м средние Т,Ь-значения варьируют в пределах 9.0-9.1°С и 22.3-22.7%о.
Таблица 2 - Региональные климатические характеристики сезонной изменчивости (годового цикла) температуры и солености вод на некоторых горизонтах Черного моря; Ц -центральная область, 3 и Ю - западный и южный шельф и склон, В и С - Кавказский и Крымский шельф и склон, С-3 - северо-западный шельф, СКО - среднеквадратичесютй уровень внутригодовых вариаций
Гор-т Месяц Температура воды, "С Соленость воды, %о
Ц ЗиЮ ВиС С-3 ц ЗиЮ ВиС С-3
0 2 7.098 7.467 7.775 3.665 18.405 18.176 18.036 17.375
5 14.692 15.076 15.561 14.947 18.208 17.800 17.533 15.059
8 23.743 24.055 24.143 23.103 18.163 17.975 17.632 15.269
11 13.008 14.046 13.770 11.276 18.206 18.054 17.910 15.974
СКО 6.071 5.908 5.909 6.848 0.118 0.134 0.225 0.900
50 2 7.298 7.366 7.704 5.985 19.008 18.522 18.478 18.346
5 7.412 7.265 7.479 6.654 18.941 18.456 18.376 18.284
8 7.497 7.613 7.710 7.146 18.806 18.493 18.455 18.273
11 7.464 8.169 8.579 8.377 18.866 18.538 18.480 18.228
СКО 0.145 0.436 0.450 0.611 0.088 0.029 0.039 0.037
100 2 8.367 7.921 7.795 - 20.655 19.730 19.435 -
5 8.324 7.872 7.687 - 20.516 19.756 19.422 -
8 8.243 7.984 7.873 - 20.320 19.826 19.615 -
11 8.275 8.079 7.872 - 20.422 19.977 19.743 -
СКО 0.043 0.065 0.066 - 0.095 0.076 0.137 -
300 2 8.822 8.800 8.784 - 21.756 21.687 21.652 -
5 8.816 8.800 8.769 - 21.755 21.675 21.634 -
8 8.814 8.796 8.795 - 21.733 21.670 21.674 -
11 8.819 8.816 8.796 - 21.738 21.699 21.676 -
СКО 0.023 0.010 0.027 - 0,044 0.020 0.026 -
1000 2 8.952 8.965 8.947 - 22.268 22.297 22.232 -
5 8.943 8.946 8.940 - 22.261 22.240 22.292 -
8 8.954 8.945 8.944 - 22.293 22.296 22.293 -
И 8.941 8.918 8.952 - 22.258 22.271 22.260 -
СКО 0.033 0.013 0.009 - 0.027 0.027 0.044 -
Среди относительно «нетривиальных» особенностей отмечены: более низкий зимний температурный фон в поверхностном 50-м слое Ц области по сравнению с прибрежными областями глубоководной акватории ЧМ в противовес
распределению температуры воздуха; более высокая поверхностная соленость в 3 и Ю области по сравнению с В и С областью, несмотря на более близкое положение первой из них к устьям наиболее крупных черноморских рек. Динамически обусловленная сезонно-изменяющаяся куполообразность T,S-структуры ЧМ, максимально развитая в слое 75-125 м, уже на 300 м едва заметна. Ниже она не меняет знак, как утверждалось в ряде исследований, а отсутствует вовсе. Например, на 1000 м в течение года максим ум солености мигрирует по всем структурным зонам ЧМ.
Особое внимание в диссертации уделено дискуссионным вопросам T,S-климата ЧМ: роли речного стока в сезонной динамике его вод, а также годовому циклу эволюции ХПС. Результаты исследований внутригодовой эволюции опресненных поверхностных и холодных промежуточных вод ЧМ представлены на рис. 6. Они показали, что климатический максимум опреснения во всей шельфово-склоновой (Ш-С) зоне ЧМ наступает практически одновременно, в июне-июле. Воды из северо-западных устьевых областей обычно не проникают дальше Босфора, сильно трансформируясь уже вдоль западного берега ЧМ. Фазовое смещение сезонных минимумов солености заметно в июле-августе из ЮВ и СЗ районов к Крыму. В целом, воздействие стока основных (северо-западных) рек, впадающих в ЧМ, на его Т,Н-структуру вод довольно ограничено в пространстве и времени и не может быть серьезным фактором в бароклинной динамике всего моря. Почти равномерное понижение солености поверхностных вод в Ц области ЧМ на 0.2-0.3%о в марте-июне вызвано превышением осадков над испарением (Горячкин, Иванов, 2006).
Зимний минимум температуры ХПС, находящийся в пределах конвективно-перемешанного слоя (КПС) также наступает одновременно на большей части ЧМ за исключением ЮВ района, где заметно фазовое смещение холодных вод по циклоннческон траектории (см. рис. 6з).
У Кавказского и Крымского берегов адвекция проявляется во вторичном минимуме в июле-августе (см. рис. бе). Оценки скорости субдукции вод зимнего КПС в ХПС по методике (Marshall, Nurser, 1992), показали, что формирование вод ХПС происходит на значительной части акватории ЧМ (рис. 7), особенно в суровые зимы. При этом в Ц области их температура ниже, а соленость и потенциальная завихренность (ПЗ, пропорциональная вертикальному градиенту плотности) выше, чем в Ш-С областях глубоководной части ЧМ. Воды СЗ шельфа ЧМ ввиду низкой солености практически не участвуют в вентиляции ХПС.
Рисунок 6 - Климатический годовой цикл поверхностной солености (%>, слева) и минимальной температуры, ("С, справа) вод Черного моря: их поля в феврале (а, б) и августе (в, г), и пространственно-временные диаграммы вдоль линий 1 (д, е) и 2 (ж, з), положение которых см. на рис. 6г. Штриховые линии на рис. бд-з - участки фазовых смещений минимумов солености и температуры
В течение года температура ХПС в Ц области становится выше, чем в Ш-С области, однако значимые различия в его солености, толщине и ГТЗ сохраняются (рис. 8), что свидетельствует о климатической обособленности вод ХПС в этих структурных зонах, прослеживаемой также и на синоптических съемках (1уапоу е1 а1„ 1997).
Рисунок 7 - Климатические поля минимальной температуры вод Черного моря (а, °С) и соответствующей ей солености (б, %о) в марте, наложенные на области повышенной субдукции вод КПС в ХПС со скоростями: 1 < 40 м мес"1, 2 - 40-80 м мес"1. 3 > 80 м мес"1
У! УН УШ IX Месяцы
180 18 5 19 0 19-5 Соленость, О/ОО
Рисунок 8 - Климатический годовой цикл параметров и статистические Т,8-диаграммы (повторяемость в % Т.Э-индексов в ячейках 0.1%о*0.2°С) ядра ХПС в основных структурных зонах Черного моря (1 - прибрежной, 2 - фронтальной, 3 - ценграньной): (а) минимальная температура (°С), (б) соответствующая ей соленость (%о), (в) средний вертикальный градиент потенциальной плотности (кг м"4) в слое между изотермами 8 "С, (г) толщина этого слоя (м), (д, ж) диаграммы для прибрежной, (е, з) для центральной зон в феврале (д, е) и августе (ж, з)
18.0 18 5 19 0 19 5
Соленость, о/оо
18.0 18.5 19.0 19.5 Соленость, о/оо
В диссертации показано, что в различных термодинамических и циркуляционных условиях отдельных лет реализуются все из ранее предложенных механизмов вентиляции вод ХПС, в т.ч. и синоптическая субдукция в суббассейновых антициклонических круговоротах фапеу, 81апеуа, 2001). Вклад синоптически перемежающейся вентиляции ХПС подтверждается тем, что только 28% зимних Т-профилей в ЧМ имеет минимум температуры в верхнем 10-м слое (и даже в холодные зимы - лишь около 50%).
Анализ годового цикла 8-полей в ядре ОБС ЧМ (на горизонте 100 м) показал существенную пространственную неоднородность их среднеквадратических вариаций, обусловленных динамическими изменениями куполообразной формы ОБС (рис. 9).
Рисунок 9 - Разность климатических значений солености (%о) вод Черного моря на горизонте 100 м (8юо) между августом и февралем (а) и среднеквадратические внутркгодовые вариации $100 (Ю"2 %о), штриховыми линиями показаны отрицательные значения
Декомпозиция 12-ти месячных 8-полей по эмпирическим ортогональным функциям (ЭОФ) показала, что 80% суммарной дисперсии их внутригодовой изменчивости описываются 5-ю ЭОФ, 3 из которых представлены на рис. 10. Первая ЭОФ (описывающая 46% суммарной дисперсии) представляет наиболее крупномасштабную стоячую моду реакции ОБС на внешние воздействия. Внутригодовая изменчивость ее коэффициента (кривая 1 на рис. 9е) соответствует максимальным положительным (отрицательным) аномалиям солености в центральной (прибрежной) области ЧМ в апреле, когда купол ОБС наиболее высок. Обратная ситуация имеет место через полгода - в октябре. Вторая ЭОФ (14% дисперсии) представляет вдольбереговую квазипериодическую структуру с длиной волны 300-400 км и «береговым захватом» (уменьшением с удалением от берега) амплитуды. Годовой цикл ее коэффициента (кривая 2 на рис. 9е) смещен
на 'А периода относительно 1 -й ЭОФ. Наиболее отчетливо эта мода проявляется в в-полях на 100 м летом. Следующие 3 ЭОФ (в сумме 19% дисперсии) фактически являются обертонами 2-й ЭОФ.
Рисунок 10 - Эмпирические ортогональные функции климатического годового цикла поля солености (8що, %о) вод Черного моря на горизонте 100 м: (а) 1-я, (б) 2-я, (в) 3-я ЭОФ годового цикла Эюо, (г) годовой цикл коэффициентов 1-3-й ЭОФ, штриховыми линиями показаны отрицательные значения
Суммарный эффект 2-й и более высоких мод ЭОФ внутригодовой изменчивости ОБС ЧМ был получен вычитанием среднегодового поля и 1-й ЭОФ (рис. ] 0а) из климатических месячных 8-полей на 100 м. Результаты для первых 9-ти месяцев года показаны на рис. 11. Области 8-аномалий разных знаков на рис. 11 испытывают сложную пространственно-временную эволюцию: циклоническое вращение пар противоположных аномалий (диполей) вокруг общего центра и изменения формы, размеров и интенсивности. На определенных этапах эволюции 8-аномалии захватываются берегом, распространяются вдоль него, а затем испускаются в открытое море. Длина волны вдоль траектории центров 8-аномалий составляет около 350 км. Средняя фазовая скорость их циклонического
Рисунок 11 - Поля аномалий солености (%о) вод Черного моря на горизонте 100 м относительно суммы годового среднего и 1-й ЭОФ в январе (а), феврале (б), марте (в), апреле (г), мае (д), июне (е), июле (ж), августе (з), сентябре (и), штриховые линии - отрицательные значения, дискретность изолиний - 0.025%о
перемещения - около 1 км сут-1. На вдольбереговых участках траекторий она возрастает в несколько раз, в центре моря - многократно уменьшается. Показано, что в последние годы квазигеострофические амфидромические системы с планетарно-волновыми свойствами были выявлены в теоретических и натурных исследованиях других глубоких морей.
Характерные черты климатической (за 1978-2000 гг.) Т,8-структуры вод КМ и ее сезонной изменчивости представлены на рис. 12. Наиболее значительные отклонения от преимущественной зональности распределения температуры во всей толще вод КМ связаны с адвекцией в верхнем 50-м слое вдоль восточного материкового склона: зимой - относительно теплых вод с юга на север (рис. 12а), летом - холодных вод апвеллинга в обратном направлении (рис. 126). В результате амплитуда годового Т-цикла здесь ниже ТС, что почти вдвое меньше, чем у западного берега (Косарев, Тужилкин, 1997).
Рисунок 12 - Климатические (за 1978-2000 гг.) поля температуры (а-в, д-ж, °С) и солености (г, з, 7оо) вод Каспийского моря в феврале (а-г) и августе (д-з) на горизонтах 0 м (а, г, д. з), 20 м (б, е) и 50 м (в, ж)
Малоизвестной особенностью следует считать летний язык теплых вод на горизонте 50 м вдоль восточного склона (рис. 12ж), который обусловлен северным противотечением под направленной на юг струей в соответствии с классической схемой течений в системе прибрежного апвеллинга у восточного берега океана (Brink, 1983, Архипкин, 1990). В последние годы противотечение было воспроизведено в гидродинамических моделях каспийской циркуляции вод (Курдюмов, Озцой. 2004, Ибраев, 2008).
Уже на горизонте 100 м от февраля к ноябрю Т в КМ возрастает лишь на 0.5°С. Ниже ее внутригодовое СКО имеет порядок О.ГС. На первый план выходят межбассейновые различия. На горизонте 300 м в Среднем Каспии Т в течение года составляет 5.3-5.6°С, в Южном Каспии - 6.3-6.6°С, на 500 м, соответственно, 4.7-4.9°С и 5.9-6.ГС.
Волна поверхностного распреснения каспийских вод вследствие весеннего волжского половодья не проникает южнее линии Махачкала-Сагындык (изохалина. 12%о на рис. 12з), что обусловлено высоким летним испарением, особенно в более теплой западной части Среднего Каспия (см. рис. 12д). Зимой здесь наблюдается противоположная картина (более холодные и пресные воды, см. рис. 12а,г). Ниже 100 м соленость вод Среднего Каспия - на 0.05%о меньше, чем в Южном Каспии. В слое 100-500 м она возрастает в среднем с 12.8%о до 13.0%о. Еще ниже об изменчивости судить трудно ввиду выборочной неустойчивости оценок вследствие недостатка данных.
Декомпозиция по ЭОФ 12-ти климатических месячных Т-полей в ОБС КМ (20-100 м) показала явное преобладание моды, обусловленной описанными выше эффектами зимней адвекции тепла и летнего апвеллинга с адвекцией холода вдоль восточного материкового склона (рис. 13а). Ее вклад в суммарную дисперсию на горизонте 20 м составил 97%, на 50 м - 76%, на 100 м - 63%.
(а) (б) (в) (г)
Рисунок 13-1-я (а), 2-я (б), 3-я (в) моды декомпозиции 12-ти месячных климатических полей температуры воды Каспийского моря на горизонте 20 м по эмпирическим ортогональным функциям (отрицательные значения ЭОФ показаны штриховыми линиями) и годовой цикл изменчивости их коэффициентов (г, значения коэффициентов 1-й моды, показанных кривой 1, уменьшены в 10 раз).
2-я мода ЭОФ, доля которой растет в тех же пределах глубин с 1 до 14%, отражает дипольную структуру суббассейновой циркуляции вод КМ (Тужилкин и др, 1997). Летом при отрицательных значениях своего коэффициента (кривая 2 на рис. ! Зг) она поддерживает антициклоническую завихренность в Среднем Каспии и циклоническую - в Южном Каспии, зимой - наоборот. 3-я мода ЭОФ, вклад которой в дисперсию растет с глубиной от 1 до 8%, фактически представляет собой обертон 2-й моды, поддерживающий ее большую часть года, поскольку их структуры и коэффициенты (рис. 13в,г) преимущественно противофазны.
Суммарный эффект 2-й и более высоких мод на рис. 14, как и в случае ЧМ на рис. 11, отражает фазовое смещение СБН с длиной волны 150-200 км по циклонической траектории, однако не столь отчетливое и последовательное.
м относительно суммы годового среднего и 1-й ЭОФ в феврале (а), апреле (б), мае (в), июне (г), июле (д), августе (е), сентябре (ж) и ноябре (з). штриховые линии - отрицательные значения, дискретность изолиний - 0.25°С
Наибольшие рассогласования происходят в период формирования (апрель-май, рис.146,в) и разрушения (сентябрь-ноябрь, рис.14ж,з) летней термической стратификации вод. Тем не менее, принципиальное сходство внутригодовой динамики СБН ЧМ и КМ очевидно. В диссертации представлены другие свидетельства существования в КМ нестационарных СБН по данным наблюдений на береговых ГМС (Тужилкин, Косарев, 2003) и по результатам анализа судовых данных с помощью технологии полициклических моделей (Лепехина и др., 1995).
Представленные результаты количественно подтверждают предположения Н.М.Книповича о динамической обусловленности внутригодовой эволюции Т,5-структуры вод в ОБС ЧМ и КМ. При этом, наряду с крупномасштабными пространственными модами типа стоячих вынужденных волн, существенную роль играют нестационарные суббассейновые моды с амфидромическим фазовым перемещением, в определенной степени обладающие свойствами свободных планетарных волн. Заметные различия этих процессов в ЧМ и КМ обусловлены разной морфометрией их глубоководных бассейнов (см. рис. 5) и фоновыми свойствами плотносгаой стратификации вод морей.
В табл. 3 дано наиболее общее представление о бароклинной структуре ЧМ и КМ в виде оценок «запаса плавучести» В их характерных слоев, пропорционального произведению разности потенциальной плотности на их границах на толщину слоя.
Таблица 3 - «Запас плавучести» (В=Аое'Аг, кг м'2) и отпошешге абсолютных значений термического и соленостного вкладов в него (Вт/Вб - по вертикали и (В-пЯУюр - по горизонтали) в Черном море и Южном Каспии (в последнем для двух интервалов лет) в августе; в скобках - значения в феврале
Диапазон глубин,м Черное море Южный Каспий, 1978-2000 гг. Южный Каспий, 1949-1977 гг.
В Вт/В5 (Вт/В5)гар В Вт/В5 (Вт/В5>гор В Вт/Вз (Вт/В5)гор
0-50 181.2 (18.0) 7.79 (0.01) 0.72 (0.33) 162.5 (8.3) 63.4 (0.2) 1.22 (2.00) 159.1 (6.2) 236.9 (0.7) 4.15 (0.90)
50-100 56.6 0.09 0.17 18.9 (8.1) 5.6 (2.8) 1.47 (1.96) 16.2 (8.0) 49.2 (12.2) 4.16 (0.87)
100-200 42.8 0.10 0.11 7.8 3.5 0.84 4.4 112.8 1.02
200-300 15.3 0.08 0.07 2.9 2.3 0.41 1.0 29.1 0.29
300-400 13.6 0.06 0.05 2.7 1.4 0.29 1.4 11.8 0.16
400-600 16.3 0.05 0.05 2.1 2.5 0.22 1.8 4.2 0.09
600-800 15.8 0.05 0.07 2.2 0.3 0.23 1.1 0.8 0.28
800-1000 8.3 0.12 0.08 - - - - - -
1000-2000 6.6 0.32 0.09 - - - - - -
В табл. 3 также показано отношение абсолютных значений вкладов в В температурной и соленостной вертикальной стратификации BT/BS, а также отношение абсолютных значений Т,8-вкладов в горизонтальную неоднородность поля плотности (BT/BS)rop. Черное море представлено в табл. 3 центральной областью, Каспийское море - южной глубоководной областью.
Представленные в табл. 3 данные свидетельствует, что в 4M максимум В сосредоточен в слое 50-200 м (летом еще и 0-50 м), в КМ - в слое 0-100 м. Ниже 50 м «запас плавучести» в 4M почти в 5 раз выше, чем в КМ, несмотря на то, что после 1978 г. произошло двукратное усиление стратификации вод КМ. В 4M Т-вклад в вертикальную и горизонтальную стратификацию вод ничтожен за исключением летнего верхнего слоя, в КМ по вертикали - почти наоборот (особенно до 1978 г.), по горизонтали ниже 200 м преобладает S-вклад.
Для определения механизмов генерации выявленных СБН и их роли в общей циркуляции (ОЦ) вод морей были сделаны оценки некоторых компонент бюджетов их абсолютной завихренности (A3) и механической (суммы кинетической - КЭ и потенциальной - ПЭ) энергии слоя 0-100 м в соответствии с (Гилл, 1986) и с использованием климатических полей течений, рассчитанных по модели гидродинамической адаптации (Trukchev et al., 1995) при участии автора диссертации. При выполнении энергетических расчетов было сделано разделение 12-ти месячных полей средних течений в слое 0-100 м на средние за холодное и теплое полугодия значения (крупномасштабную моду ОЦ 4M) и отклонения от них (СБН). Результаты представлены для 4M на рис. 15.
Несмотря на то, что представленные оценки не могут претендовать на полноту и точность, они позволяют сделать некоторые выводы и предположения. В бюджете A3 ОЦ 4M зимой, т.е. в сезон ее развития, фактически имеет место свердруповский баланс (рис. 15а,б), на что указывают почти нулевые невязки бюджета (рис. 15г) за исключением района южнее Керченского пролива. Летом этот баланс нарушается, что можно интерпретировать как результат усиления относительной роли СБН на фоне ослабления крупномасштабной ОЦ 4M. Об этом хорошо известном факте количественно свидетельствует рис. 15д, где показана скорость изменения средней КЭ от холодного полугодия к теплому. На рис. 15е представлена скорость ее преобразования в КЭ СБН. В сумме рис. 15д,е отражают соответствие с точки зрения баланса КЭ полей этих двух энергетических компонент между собой по уровню значений и знаку (показанное штриховкой) на существенной части акватории 4M.
3 4 5 6
32.01° 34.69° 36.66° 38 44°
Успоехме номера и долготы узлов сет реаиапяза ИСАКМСЕР
7
40.31'вд
Рисунок 15 - (а-г) Профили компонент бюджета абсолютной завихренности циркуляции вод верхнего 100-метрового слоя (10"и м с"2) Черного моря вдоль 42.86° с.ш. в холодное (1 -ноябрь-апрель) и теплое (2 - май-октябрь) полугодия: (а) приток относительной завихренности тангенциального напряжения ветра, (б) бета-адвекция планетарного вихря, (в) локальные изменения относительной завихренности течений, (г) остаточный член баланса; (д-ж) поля компонент бюджета механической энергии этого слоя: (д) изменение средней кинетической энергии течений (СКЭ, 10'7 Вт м'2) от января-мая к июлю-ноябрю, (е) скорость преобразования (10~7 Вт м"2) СКЭ в КЭ СБН в этот период, (ж) скорость преобразования средней потенциальной энергии СПЭ в суббассейновую ФПЭ (изолинии через 0.2*10""Вт/м3), наложенная на распределение областей среднегодовых значений плотности ФПЭ, превышающих 15 Дж м"3, показанных штриховкой
Таким образом, есть основания предположить, что именно СБН «вытягивают» КЭ из крупномасштабной ОЦ ЧМ. Возможный претендент на эту
роль - синоптические вихри в ЧМ не столь регулярны в пространстве и времени, чтобы «исправно исполнять» ее из года в год. Сделано предположение, что вихри, в свою очередь, получают КЭ от СБН.
Оценки скорости преобразования ПЭ крупномасштабной моды в СБН моду дали максимумы в областях повышенных значений внутригодовой изменчивости поля плотности (рис. 15ж), пропорциональной флуктуационной ПЭ. Уровень значений этой скорости оказался на 1-2 порядка выше скорости преобразования КЭ, что характерно для большинства районов Мирового океана со средними скоростями течений Ю^-Ю"1 м с"1 (Блатов, Тужилкин, 1990).
В КМ крупномасштабная мода ОЦ фактически отсутствует (Тужилкин. и др., 1997). Поэтому СБН лишены внутренних источников пополнения своей энергии и, как показано выше, их эволюция не столь регулярна в течение года, как в ЧМ. Тем не менее, они принимают активное участие в формировании динамического режима всего моря в целом. В диссертации оценен механизм генерации летнего циклонического круговорота в Южном Каспии вследствие меридиональной (бета) адвекции циклонической планетарной завихренности течением на юг вдоль восточного материкового склона, связанным с сезонным апвеллингом в Среднем Каснии. Как показано на рис. 16, значительное (4-кратное) увеличение циклонической завихренности ОЦ в Южном Каспии от весны к летуне может быть обусловлено ее ветровой накачкой.
Рисунок 16 - Сезонные поля для весны (а) и лета (б) векторов климатических поверхностных течений в Каспийском море по результатам адаптационных расчетов (ТгиксЬеу е1 а1., 1995), наложенные на области их циклонической завихренности, показанные штриховкой; на врезках штриховкой показаны области климатической циклонической завихренности ветра по данным реанализа "ЛСЕР
Вместе с тем, для обеспечения полученного прироста АЗ в верхнем 100-м слое Южного Каспия на 5.6»10"7 с"', даже с учетом притока отрицательной завихренности от ветра, требуется меридиональный перенос на юг со скоростью -3.4 см с"1 (Тужилкин, Косарев, 2003), что вполне имеет место на рис. 16в диапазоне широт от 42°с.ш. до 38°с.ш. Такой перенос здесь во многом обеспечивается конфигурацией СБН в апреле-июле (см. рис. 14б-д).
В главе 4 рассмотрена многолетняя изменчивость Т,8-структуры вод ЧМ и КМ на основе анализа временных рядов месячных значений ^-характеристик их поверхностных и основных бароклинных слоев (и ХПС в ЧМ) по данным наиболее систематических судовых наблюдений на стандартных разрезах и береговых наблюдений на ГМС (см. рис. 5) в 1960-1990-х гг.
Показано, что в поверхностном слое ЧМ уменьшение зимних Т,8-значений (Полонский, Ловенкова, 2004) началось во 2-й половине 1970-х гг. (рис. 17в) в соответствии с довольно резким увеличением суровости зим и разности осадки-испарение при отрицательной тенденции СЗ речного стока (рис. 17а,б).
1965 1090
Рисунок 17 - Многолетняя изменчивость и квадратичные тренды: (а) аномалий средне-зимней температуры воздуха (°С) в Геленджике, (б) зимнего суммарного речного стока (1) и разности осадки испарение (2) в мм слоя на поверхности Черного моря, (в, д) температуры (°С) и (г, ж) солености (%о) поверхностного слоя в наиболее глубоководных частях разрезов от Севастополя (3, 5, разрез I на рис. 5а) и Геленджика (4, 6, разрез III на рис. 5а) на ЮЗ в феврале (в, г) и в августе (д, ж), (е) минимальной температуры в этих же точках в августе
Многолетняя изменчивость температуры ядра ХПС (рис. 17е) аналогична вариациям зимних поверхностных Т воды и воздуха (Ве1окоруН>у, 1998), но крутизна ее отрицательного тренда с конца 1970-х гг. выше (достоверность всех трендов в диссертации оценена по критерию Фишера).
Летом Т-тенденции в поверхностном слое ЧМ были противоположны зимним: с конца 1970-х гг. падение температуры сменилось ростом (рис. 17д). Вместе с уменьшением поверхностной солености (рис. 17ж) это привело к 1.5-кратному увеличению вертикального градиента плотности в летнем верхнем пикноклине ЧМ и на 14% в ОБС, и, как следствие, к повышенной тепловой изоляции ХПС сверху и снизу, что и стало причиной его особого похолодания, отмеченного выше. Названные многолетние процессы связаны с известным в мировой климатологии глобальным режимным сдвигом 1976-1978 гг. (Уазипака, Напа\уа, 2005). В диссертации представлены литературные свидетельства его проявлений в разных частях Мирового океана, в т.ч. в морях (Средиземном, Японском и др.).
В ЧМ этот режимный сдвиг особенно четко проявился в изменчивости характеристик ХПС (рис. 18). В 1966-1971 гг. ХПС практически вырождался летом в Ц области ЧМ (рис. 18в). Этому способствовали здесь и высокие зимние поверхностные Т-значения (рис. 18а) и низкие летние вертикальные градиенты плотности в самом ХПС (рис. 18ж) и над ним (<0.2 кг м"4). Совершенно иной режим имел место в 1985-1992 гг. Температура ядра ХПС понизилась приблизительно на 1°С, а его глубина - на 15-20 м, толщина слоя между изотермами 8°С увеличилась в несколько раз (об увеличении градиентов плотности см. выше).
Подъем ядра и верхней границы ХПС в Ц области ЧМ был отчасти связан с динамическим ростом купола черноморского ОБС, проявившемся на в росте Б на горизонте 100 м в Ц области (рис. 19), вследствие увеличения циклонической завихренности ветра над ним, что привело еще и к 25%-му обострению главной фронтальной зоны ЧМ (на рис. 19 - в виде разности центральной и прибрежной Б). Аналогичный вывод был сделан в (Полонский, Ловенкова, 2006).
«Выдавливание» ХПС к поверхности в Ц области ЧМ усиливало вертикальный градиент плотности и теплоизоляцию над ним. Таким образом, динамика вод поддерживала термодинамические тенденции в верхних слоях ЧМ. Описанные выше процессы отразились в усилении ОЦ ЧМ, выявленном по результатам гидродинамического моделирования (Кныш и др., 2005).
Годы
Рисунок 18 - Изменчивость полумесячных значений параметров ХПС в центральной (1) и прибрежной (2) зонах Черного моря в 1965-1972 гг. (слева) н в 1985-1992 гг. (справа): (а, б) минимальной температуры воды (°С), (в, г) глубин залегания в центральной области верхней изотермы 8°С (5), минимальной температуры - ядра ХПС (6), нижней изотермы 8°С (7 - в центре моря, 8 - у берега), (д, е) потенциальной плотности ядра ХПС (кг м-3), (ж. э) ее среднего вертикального градиента (кг м"4) между изотермами 8°С, на рис. 18а,б дополнительно показаны минимальные зимние значения поверхностной температуры в центральной (3) и прибрежной (4) зонах
Рисунок 19 - Многолетняя изменчивость и квадратичные тренды: (а, в) относительной завихренности ветра (10 5 с"1) и (в, г) солености (%о) на горизонте 100 м в наиболее глубоководных (1) и прибрежных (2) частях разрезов от Севастополя (а, б, разрез I на рис. 5а) и Геленджика (в, г, разрез III на рис. 5а) на ЮЗ в феврале
В замкнутом КМ, более подверженном внешним воздействиям, режимный сдвиг конца 1970-х гг. привел к изменению типа Т,8-стратифйкации вод (рис. 20 и 21). В 1940-1970-х гг. КМ имело характерные признаки субтропического моря (Пахомова, Затучная, 1966, Косарев, 1975): квазиоднородную по вертикали соленость с летним поверхностным максимумом (рис. 21а), активно вентилируемые глубинные слои, относительно насыщенные растворенным кислородом. С конца 1970-х гг. начался переход к умеренному типу Т,8-режима (рис. 206) с формированием устойчивой соленостной стратификации и летнего подповерхностного Б-минимума (рис. 216). Как отмечено выше, «запас плавучести» в КМ ниже 100 м удвоился.
Рисунок 20 - Многолетняя изменчивость: (а) годовых объемов речного стока (км/год), (б) солености (%>) и (в) температуры (°С) воды в наиболее глубоководной части разреза Дивичи-Кеидерли в Среднем Каспии (разрез У на рис. 56) в августе, 1 - горизонт 0 м, 2 - 100 м,3 - 600 м
Рисунок 21 - Разрезы солености (%о) вдоль меридиональной оси Каспийского моря (положение см. на врезке): (а) в августе 1976 г. и (б) в сентябре 1995 г.
200 300 400 500 600 700 Расстояние от южного края разреза, км
Одновременно более чем вдвое уменьшились придонные концентрации кислорода на шельфе и в глубоководных котловинах КМ (рис. 22).
Рисунок 22 - Многолетняя изменчивость и квадратичные тренды: (а) запаса плавучести (кг м"2) слоя от поверхности до дна и (б) придонных концентраций растворенного кислорода (мл л"') в юго-западной части Северного Каспия; (в) среднего градиента плотности (кг м'4) и (г) придонного кислорода в глубоководной котловине Среднего Каспия
Серьезные лшоголетние изменения гидролого-гидрохимического режима КМ вызвали необходимость раздельных оценок климатической Т,8-структуры за 1949-1977 гг. и 1978-2000 гг. В (Косарев, Тужилкин, 2000, Тужилкин, Косарев, 2002) показано, что генеральные черты климатических Т^-полей в КМ при этом сохранились неизменными. В частности, при 1.5-кратном росте речного стока расстояние середины фронтальной зоны Северного Каспия (изохалин 7-8%о) от устья дельты Волги увеличилось на 35% (от 100 до 135 км), ее ширина уменьшилась, а средний градиент солености увеличился на 10-15%. В целом по морю статистически значимо (при 5%-м уровне) изменилась соленость: ее уменьшение составило от -3%о на приустьевом волжском мелководье до -0.2...-0.6%о в остальной части верхнего 100-м слоя всего КМ. Температура, наоборот, значимо повысилась на 0.3-0.5°С лишь в Южном Каспии ниже 300 м. Важным (хотя и статистически незначимым) фактом стало зимнее потепление вод на северном и восточном шельфе КМ, возраставшее с севера на юг от 0.3 до 0.9°С.
Исследование связанных с этими вариациями изменений условий вентиляции глубинных вод КМ показало, что, с 1960-х гг. зимняя температура (плотность) поверхностных вод над глубоководными котловинами Среднего и Южного Каспия была выше (ниже) уровня ее значений уже на горизонте 100 м (рис. 23а,в), что делало невозможным проникновение локальной осенне-зимней конвекции в более глубокие слои. После 1978 г. значение конвекции в вентиляции вод КМ еще более снизилось.
В диссертации показано, что наиболее реальным вентиляционным процессом в КМ может быть склоновый каскадинг. Впервые это предположение
было сформулировано еще Н.М. Киииовичем. Впоследствии было установлено, что на восточных мелководьях (Пахомова, Затучная, 1966) и на северном «свале глубин» КМ (Косарев, 1975) в 1950-1960-е гг. зимой регулярно формировались воды с ^-характеристиками и плотностью, близкими к глубоководным.
Годы
Рисунок 23 - Многолетняя изменчивость температуры (а, б, °С) и потенциальной плотности (в, г, кг м"3) воды в наиболее глубоководной (а, в) п восточной (б, г) частях разреза Днвнчи-Кендерли в Среднем Каспии (У на рис. 56), на рис. 22а,в: 1 - горизонт 0 м, 2 - 100 м, 3 - 600 м; на рис. 226,г: 1 - у дна на шельфе, 2 - у дна на склоне, 3 - у дна в абиссали
После 1978 г. такие условия наблюдались лишь эпизодически на восточном шельфе в Среднем Каспии: в 1983-84 гг. (рис. 23г) и в 1990-1991 гг. На основе теоретических оценок установлено, что каскадинг в Каспийском море имеет небольшую интенсивность, происходит почти без вовлечения в тонком придонном слое толщиной порядка 10-15 м, который чрезвычайно редко охватывался батометрическими наблюдениями. Тем не менее, даже такой каскадинг способен полностью обновить котловину Среднего Каспия ниже 500 м и Южного Каспия ниже 750 м в течение одной экстремально суровой зимы. Весьма значительные и резкие межгодовые увеличения потенциальной плотности придонных вод Среднего Каспия в 1976-1977 гг. и в 1983-1984 гг. на рис. 23г подтверждают реальность этих оценок.
В диссертации отмечено, что большинство выявленных по данным судовых наблюдений трендов и режимных сдвигов в многолетней изменчивости Т,8-
структуры вод КМ и ЧМ подтверждается результатами анализа спутниковых наблюдений температуры поверхности этих морей (ТПМ) в (Ginzburg et al., 2005, 2008). В этих же публикациях была исследована 3-6-летняя квазипериодичность в ТПМ КМ и ЧМ и ее связь с циклом Эль-Ниньо-Южное колебание (ЭНЮК). На рис. 24 представлены сезонно-многолетние диаграммы ТПМ по данным ГМС Бекдаш (Tuzhilkin, Kosarev, 2005) и Туапсе на восточных берегах, соответственно, КМ и ЧМ вместе с рядом индексов ЭНЮК. Они подтверждают выводы (Ginzburg et al., 2005, 2008) о сходстве многолетней изменчивости ТПМ ЧМ и КМ и об отсутствии ее однозначных связей с ЭНЮК (и другими аналогичными индексами).
Годы
Рисунок 24 - Диаграммы сезонно-межгодовой изменчивости (а) температурного индекса цикла Эль-Ниньо-Южное колебание и температуры (°С) поверхностного слоя: (б) у восточного берега Среднего Каспия по данным ГМС Бекдаш (№ 6 на рис. 56), (в) у Российского берега Черного моря по данным ГМС Туапсе (№ 8 на рис. 5а); вертикальными штриховыми линиями показаны годы Эль-Ниньо
Вместе с тем, отмечено, что рассогласования между ними происходили в период режимных сдвигов в конце 1950-х и 1970-х гг., когда цикл ЭНКЖ нарушался (Yasunaka, Hanawa, 2005). Между сдвигами устанавливалось положительное соответствие индекса ЭНКЖ и ТПО ЧМ и КМ.
В целом, анализ многолетней изменчивости Т,8-структуры вод КМ и ЧМ свидетельствует о ее сложном негармоническом характере, меняющемся после каждого режимного сдвига, что делает неэффективным поиск статистических связей (в т.ч. нелинейных многомерных) между рассматриваемыми природными процессами. В диссертации представлены примеры поиска таких связей, в т.ч. на основе технологии искусственных нейронных сетей. За некоторыми исключениями они практически не имеют прогностической ценности. На качественном уровне можно говорить о некотором соответствии между природными процессами при осреднении за 5 и более лет. На рис. 25 такое соответствие прослеживается в увеличении с середины 1970-х до начала 1990-х гг. индексов циркуляции атмосферы, региональной завихренности ветра и показателей интенсивности фронтальных зон в ЧМ и КМ.
Рисунок 25 - Многолетняя изменчивость средних за пятилетия: (а) повторяемости У^-формы циркуляции (1), индексов ЭНЮК (2) и САК (3), (б) зимней относительной завихренности ветра (Ю-5 с") над Черным морем (4) и летней вдольбереговой компоненты ветра (м с"1) у восточного берега Среднего Каспия (5), (в) разности зимней солености (%о) на горизонте 100 м между центральной и прибрежной областям! Черного моря (6) и летней поверхностной температуры воды (°С) между западным и восточным берегами Среднего Каспия (7)
В заключении отмечено, что в диссертации в результате анализа наиболее полных массивов многолетних натурных данных с использованием современных методов решена актуальная научная проблема - дана развернутая количественная характеристика и установлены общие и региональные закономерности и механизмы формирования климатической сезонной и многолетней изменчивости крупномасштабной термохалинной структуры вод Черного и Каспийского морей. Показано, что принадлежность этих морей к одному типу - глубоких внутренних морей умеренной климатической зоны - определяет общность характера реакции их Т,8-структуры на сезонные и многолетние изменения внешних термо- и гидродинамических воздействий в виде суперпозиции крупномасштабных и суббассейновых пространственных мод. Первые из них имеют преимущественно вынужденный характер, а вторые обладают чертами собственной планетарно-волновой динамики, наиболее отчетливыми в основных бароклинных слоях Черного и Каспийского морей. Региональные особенности сезонной и многолетней изменчивости Т,8-структуры морей обусловлены разными степенями их замкнутости и (как следствие) плотностной стратификации вод, а также различиями в морфометрии бассейнов. Сформулированы основные результаты и выводы диссертации, наиболее важные из которых составляют предмет защиты и представлены на стр. 5-7 настоящего автореферата.
Список публикаций по теме диссертации
1. Блатов A.C., Тужилкин B.C. О причинах сероводородного заражения вод Черного моря // География в школе, 1977, № 6, с. 64-65.
2. Блатов A.C., Косарев А.Н., Тужилкин B.C. Изменчивость гидрологической структуры вод Черного моря и ее связь с внешними факторами // Водные ресурсы. - 1980. - № 6. - С.71-82.
3. Блатов A.C., Владимирцев Ю.А., Косарев А.Н., Тужилкин B.C. Некоторые аспекты циркуляции и термохалинной структуры вод северо-западной части Черного моря / Географич. аспекты изучения гидрологии и гидрохимии Аз,-Черн. бассейна. - Л.: Геогр. об-во. - 1981. - С. 126-136.
4. Блатов A.C., Залогин Б.С., Косарев А.Н., Тужилкин B.C. Основные особенности гидрологических условий Черного моря // Жизнь Земли. - 1982. -№18.-С. 86-94.
5. Блатов A.C. Булгаков Н.П., Иванов В.А., Косарев А.Н., Тужилкин B.C. Изменчивость гидрофизических полей Черного моря. - Л.: Гидрометеоиздат. -1984. - 240 с.
6. Блатов А.С., Косарев А.Н., Перминов С.М., Тужилкин B.C. Средний и Южный Каспий. Течения / Каспийское море. Гидрология и гидрохимия. - М.: Наука. -1986.-С. 94-105.
7. Косарев А.Н., Тужилкин B.C. Средний и Южный Каспий. Межгодовая изменчивость / Каспийское море. Гидрология и гидрохимия. - М.: Наука. -1986.-С. 198-206.
8. Блатов А.С., Залогин Б.С., Косарев А.Н., Тужилкин B.C. Вертикальная гидрологическая структура вод Черного моря // Жизнь Земли. - 1986. - № 22. -С. 42-46.
9. Голубев Ю.Н., Тужилкин B.C. Кинематика и структура вод антициклонического вихревого образования в центральной части Черного моря // Океанология. - 1990. - Т. 30, вып. 4. - С. 575-581.
10. Голубев Ю.Н., Тужилкин B.C. Некоторые аспекты синоптической изменчивости гидрофизических полей Черного моря - Севастополь: МГИ АН УССР.-1990. 72 с.
П.Еремеев В.Н., Иванов В. А., Тужилкин B.C. Климатические черты внутригодовой изменчивости гидрофизических полей шельфовой зоны Черного моря. - Севастополь: МГИ АН УССР. - 1991. - 52 с.
12. Голубев Ю.Н., Тужилкин B.C. Динамика и энергетика антициклонического вихревого образования в центральной части Черного моря летом 1984 г. // Океанология. - 1992. - Т. 32, вып. 3. - С. 428-435.
13. Еремеев В.Н., Иванов В.А., Косарев А.Н., Тужилкин B.C. Климатическая внутригодовая изменчивость геострофической циркуляции вод Основного Черноморского течения //Морской гидрофиз. журнал,- 1992.- № 3.- С.55-73.
14. Eremeev V.N., Ivanov V.A., Kosarev A.N., Tuzhilkin V.S. Climatic thermohaline fields of the Black Sea deep waters with mesoscale resolution: Three-dimensional structure and annual variability / Problems of the Black Sea. Int. Conf. Sevastopol, November 10-15,1992 - Sevastopol: MHIUAS.- 1992,- P. 209-220.
15. Мамаев О.И., Архипкин B.C., Тужилкин B.C. Т,8-анализ вод Черного моря // Океанология. - 1994. - Т. 34, вып.2. - С. 178-192.
16. Eremeev V.N., Ivanov V.A., Kosarev A.N., Tuzhilkin V.S. Annual and semiannual harmonics in the climatic salinity field of the Black Sea / Diagnosis of the state of marine environment of the Azov-Black Sea basin. - Sebastopol: MHI NUAS. -1994.-P. 89-101.
17. Eremeev V.N., Ivanov V.A., Trukhchev D.I., Tuzhilkin V.S. Climatic circulation of Black Sea waters derived from adaptation calculations with mesoscale resolution / Diagnosis of the state of marine environment of the Azov-Black Sea basin. -Sebastopol: MHI NUAS. - 1994. - P. 121-135.
18. Косарев A.H., Тужилкин B.C. Климатические термохалинные поля Каспийского моря. - М.: СОРБИС. - 1995,96 с.
19. Лепехина И.Н., Саванов В.Л., Тужилкин B.C., Ярыгина Т.А. Полициклические модели среднемноголетних полей температуры и солености Каспийского моря // Труды ГОИН. Юбил. вып. 3. - 1995. -С. 44-55.
20. Trukhchev D., Kosarev A., Tuzhilkin V. Specific features of the Black Sea seasonal climatic circulation: Part I. Variability of the upper layer circulation // Comptes rendus de l'Acad. Bulgare des sci. - 1995. - Vol. 48, No 8. - P. 21-24.
21. Trukhchev D., Tuzhilkin V.. Kosarev A. Specific features of the Black Sea seasonal climatic circulation: Part II. Deep sea circulation and evolution of the
cold intermediate layer//Ibid. - 1995. - Vol. 48, No 9-10. - P. 35-38.
22. Trukhchev D., Kosarev A., Ivanova D., Tuzhilkin V. Numerical analysis of the general circulation in the Caspian Sea // Ibid.- 1995.-Vol. 48, No 11-12.-P.31-34.
23. Тужилкин B.C., Косарев A.H., Трухчев Д.И., Иванова Д.П. Сезонные особенности общей циркуляции вод глубоководной части Каспийского моря // Метеорология и гидрология. - 1997. - № 1. - С. 91-99.
24. Косарев А.Н., Тужилкин B.C. Климатический годовой цикл изменчивости термохалинной структуры вод Каспийского моря // Водные ресурсы. - 1997. -№2.-С. 104-112.
25. Иванов В.А., Косарев А.Н., Тужилкин B.C. Экспериментальная версия компьютерного атласа климатических термохалинных характеристик Черного моря / Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. - Севастополь: МГИ НАН Украины. - 1999. - С. 231-240.
26. Tsvetsinsky A.S., Mikhailov N.N., Tuzhilkin V.S., Information-Analytical System on the Black Sea Environmental Conditions / Proc. of the Ninth (1999) Int. Offshore and Polar Eng. Conf., Brest, France, May 30-June 4, 1999. - Cupertino: Int. Society, of Offshore and Polar Engineering. - 1999. - P. 413-417.
27. Косарев A.H., Тужилкин B.C., Красножон Г.Ф. Гидрология и циркуляция вод Каспийского моря / Сборник докладов Междунар. научн. семинара по экологическим проблемам прикаспийского региона, 1-3 декабря 1999 г., г. Москва. - М.: Наука. - 2000. - С.165-175.
28. Косарев А.Н., Тужилкин B.C. О многолетних изменениях термохалинного режима вод Каспийского моря // Научный бюллетень Каспийского плавучего университета. - 2000. - № 1. - С.26-38.
29. Kosarev A.N., Tuzhilkin V.S., The main features of the Caspian Sea water thermochaline structure and their decadal variability // Caspian Floating University Research Bullettin. - 2000. - No 1. - P.38-40
30. Тужилкин B.C., Косарев A.H. Изменчивость летней термохалинной структуры вод Северного Каспия при разных уровенных режимах // Вестник МГУ. -Сер.5. География. - 2002. - № 5. - С. 61-67.
31. Тужилкин B.C., Косарев А.Н. Термохалинная структура вод Каспийского моря и ее временная изменчивость по современным данным // Вестник Каспия. -2002.-№3(35).-С. 97-110.
32. Русакова К.А., Лукьянов.Ю.С., Тужилкин B.C., Цыцарин А.Г. К вопросу о сезонной изменчивости геохимического барьера в Северном Каспии // Труды ГОИН. - 2002. - Вып. 208. - С. 231-241.
33. Тужилкин B.C., Косарев А.Н. Климатические особенности весенне-летней эволюции термохалинной структуры вод Каспийского моря по современным
данным / Гидрометеорологические аспекты проблемы Каспийского моря и его бассейна.- СПб.: Гидрометеоиздат.-2003.- C.141-15I
34. Тужилкин B.C., Косарев А.Н. Многолетняя изменчивость вертикальной термохалинной структуры вод глубоководных частей Каспийского моря // Водные ресурсы. -2004. Т. 31. №4. - С. 414-421.
35. Косарев А.Н., Тужилкин B.C., Даниялова З.Х., Архипкин B.C. Гидрология и экология Черного и Каспийского морей / География, общество, окружающая среда. Т. 6. Динамика и взаимодействие атмосферы и гидросферы. - М.: Изд. дом "Городец". - 2004. - С. 218-288.
36. Kosarev A.N., Tuzhilkin V.S., Kostianoy A.G. Main features of the Caspian Sea hydrology / Dying and Dead Seas. - Dordrecht: Kluver Academic Publishers. - 2004. -P. 159-184.
37. Иванов B.A., Косарев A.H., Тужилкин B.C. К истории экспедиционных океанографических исследований Черного моря // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и компл. использ. ресурсов шельфа. -Севастополь: НАН Украины, МГИ. - 2004. - Вып. 10. - С. 9-16.
38. Тужилкин B.C., Берлинский Н.А., Косарев А.Н., Налбандов Ю.Р. Многолетняя изменчивость летних термохалинной и кислородной структур вод в северозападной части Черного моря // Экология моря. - 2004. - Вып. 65. - С. 75-86.
39. Vorontsov A., Mikhailov N., Nalbandov Yu., Tuzhilkin V., Using the integrated information technology based on GIS for marine environmental data management and creation of reference books of the hydrometeorological conditions / Proc. of "The Colour of Ocean Data" Int. symp. on oceanographic data and information management with special attention to biological data, Brussels, Belgium, 25-27 November, 2002. - Paris: UNESCO/IOC, VLIZ. - 2004. - P. 279-289.
40. Тужилкин B.C. Особенности вертикальной термохалинной структуры вод глубоководной части Каспийского моря в концах последних многолетних периодов понижения и повышения уровня его поверхности. // Труды ГОИН. -2005.-Вып. 209.-С. 199-216.
41. Тужилкин B.C., Косарев А.Н. О течениях Северного Каспия // Вестник Каспия. - 2005. - № 6. - С. 83-98.
42. Tuzhilkin V.S., Kosarev A.N., Thermohaline Structure and General Circulation of the Caspian Sea Waters // The Caspian Sea Environment (Hdb Env Chem. Vol. 5. Part P (2005): 33-57. DOI 10.(007/69X 5 003) - Berlin Heidelberg: SpringerVerlag. - 2005. - P. 33-57.
43. Tuzhilkin V.S., Katunin D.N., Nalbandov Yu.R., Natural Chemistry of Caspian Sea Waters // Ibid. (DOI 10.1007/698_5_005) - Berlin Heidelberg: Springer-Verlag. -
2005.-P. 83-108.
44. Берлинский H.A., Тужилкин B.C., Косарев A.H., Налбандов Ю.Р. Изменчивость гидрофизических полей и придонной гипоксии // Северозападная часть Черного моря: биология и экология. - Киев: Наукова Думка. -
2006. - С. 25-58.
45. Тужилкин B.C., Наколюшкин И.Ю., Трухчев Д.И. Кинематические параметры климатического режима распространения консервативных пассивных частиц в Черном море/Труды ШИН.-2007.-ВЫП. 210.-С.165-181.
46. Тужилкин B.C. Региональные аспекты зимней вентиляции холодных промежуточных вод в Черном море / Водные массы океанов и морей. - М.: МАКС-пресс. - 2007. - С. 189-207.
47. Тужилкин B.C., Косарев А.Н. Гидрология и динамика вод Черного и Каспийского морей / Там же. - С. 208-237.
48. Тужилкин B.C., Гончаров А.В. О вентиляции глубинных вод Каспийского моря // Труды ГОИН. - 2008. - Вып. 211. - С. 27-39.
49. Tuzhilkin V.S. Thermohaline Structure of the Sea // The Black Sea Environment (Hdb Env Chem Vol. 5, Part Q (2008): DOI 10.1007/698 5 077). - Berlin Heidelberg: Springer-Verlag. - 2008. - P. 217-254.
50. Tuzhilkin V.S. General Circulation // Ibid. (DOI 10.1007/698_5_090) - Berlin Heidelberg: Springer-Verlag. - 2008. - P. 159-194.
51. Косарев A.H., Тужилкин B.C. Годовой цикл изменчивости климатической термохалинной структуры вод Каспийского моря / IY-я конференция "Динамика и термика рек, водохр., внутр. и окраин, морей. Тез. докл. - Т.2. -М.: ИБП РАН. - 1994. - С. 207-209.
52. Тужилкин B.C. Глубокие внутренние моря: характерные особенности структуры и общей циркуляции вод / Конференция "Современные проблемы комплексного исследования морей". Тез. докл. - М.: ГОИН. - 1995. - С. 20-22.
53. Наколюшкин И.Ю., Тужилкин B.C. Внутригодовая изменчивость объемных термохалинных характеристик вод холодного промежуточного слоя Черного моря / Там же - С. 54-55.
54. Наколюшкин И.Ю., Тужилкин B.C. Режимы распространения и трансформации холодных промежуточных вод в Черном море/ Там же С.56.
55. Тужилкин B.C., Наколюшкин И.Ю., Трухчев Д.И. Климатические траектории распространения вод холодного промежуточного слоя Черного моря / Современные проблемы промысловой океанологии. Тез. докл. - СПб.: 1997. -С. 89-90.
56. Тужилкин B.C., Наколюшкин И.Ю. Климатический режим холодного промежуточного слоя Черного моря / Диагноз состояния экосистемы Черного моря и зоны сопряжения суши и моря. - Севастополь. - 1997. - С. 25-27.
57. Kosarev A.N., Tuzhilkin V.S., Conditions of winter convective in the deep inland seas of the south of Europe / International Conference "Oceanography of the Eastern Mediterranean and Black Sea. Similarities and differences of two interconnected basins", 23-26 February 1999, Athens, Greece. Abstracts.-Athens.-1999.-P.154-155.
58. Tuzhilkin V.S., Nakolushkin I.Yu., Climatic features of the Black Sea cold intermediate layer ventilation / Ibid -1999. - P. 175-176.
59. Тужилкин B.C. Пространственная структура годового цикла изменчивости полей температуры и солености в основном бароклинном слое Черного моря. / Труды 5-й конференции "Динамика и термика рек, водохранилищ и прибрежной зоны морей, Москва, 22-26 ноября 1999 г.. - М.: ИВП РАН. - 1999. - С. 206-208.
60. Наколюшкин И.Ю., Тужилкин B.C. Лагранжевы характеристики климатической циркуляции вод поверхностного слоя восточной части Черного моря / Там же. - С. 199-201.
61. Косарев А.Н., Тужилкин B.C., Архипкин B.C. Гидрологические особенности северных шельфовых областей Черного и Каспийского морей: сходство и различия. / Тезисы докладов международной конференции "Современные проблемы океанологии шельфовых морей России, г. Ростов-на-Дону. - 13-15 июня 2002 r.v — Мурманск:, ММБИ РАН, 2002. - С. 114-117.
62. Tuzhilkin V.S., Kosarev A.N., Ivanov V.A., Arkhipkin V.S., Seasonal variations in thermohaline structure of Black and Caspian seas: special features / Proc. Int. Conf. "Scientific and Policy challenges towards an effective management of the marine environment. Emphasis on the Black Sea and the Mediterranean Regions, 12-18 October 2003. - Albena, Bulgaria». - P. 111-112.
63. Tuzhilkin V., Vorontsov A. The space-time structure climatic interannual variability of the temperature and salinity fields in the main baroclinic layer of the Black Sea / Ibid. - P. 302.
64. Vorontsov A., Tuzhilkin V. The using of GIS for creation reference book of the hydrometeorological conditions of the Black Sea / Ibid. - P. 396-397.
65. Тужилкин B.C., Косарев A.H. Многолетняя изменчивость температуры воды в районе апвеллинга у восточного берега Среднего Каспия / Труды 6-й конференции "Динамика и термика рек, водохранилищ и прибрежной зоны морей, Москва, 22-26 ноября 2004 г. - М.: ИВП РАН. - 2004. - С. 263-266
66. Tuzhilkin V., Vorontsov A. Creation and use of specialized base of oceanographic Black Sea data for research of Hybrid Rossby-coastal Trapped Vawes in Annual Cycle Variability of Horizontal Marine Structure // Proc. Int. Conf. IMDIS 31.0503.06.2005, Brest France. - Brest: IFREMER. - 2005. P. 55
67. Воронцов A.A., Тужилкин B.C., Цвецинский A.C. Опыт разработки интерактивной технологии информационной поддержки морской деятельности // Теория, методы проектирования , программно-техническая платформа корпоративных информационных систем. - Новочеркасск: ЮРГТУ(НПИ). -2005. - С.43-44.
68. Косарев А.Н., Иванов В.А., Тужилкин B.C., Берлинский Н.А. Особенности многолетних тенденций гидролого-гидрохимических условий северо-западных шельфовых областей Черного и Каспийского морей (1960-1990-х гг.) / Современное состояние экосистем Черного и Азовского морей/ Тез. Докл. Международной научной конф. (Крым, Донузлав, 13-16 сентября 2005 г.). -Севастополь: НПЦ "ЭКОСИ-Гидрофизика". - 2005. - С. 43-44.
69. Тужилкин B.C. Термохалинные проявления климатической суббассейновой динамики вод Черного и Каспийского морей / Там же. - С. 130-131.
70. Тужилкин B.C. Основная фронтальная зона Черного моря в поле солености на горизонте 100 м: климатические значения и многолетняя изменчивость параметров / Фундаментальные исследования важнейших проблем естественных наук на основе интеграционных процессов в образовании и науке. Международная науч. конф. 19-24 августа 2006 г., г. Севастополь. Тезисы докладов. - Севастополь: МГИ НАНУ. - 2006. - С. 117-119.
Напечатано о готового оригинал-макета
Издательство ООО "МАКС Пресс" Лицензия ИД N 00510 от 01.12.99 г. Подписано к печати 16.10.2008 г. Формат 60x90 1/16. Усл.печ.л. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ 582. Тел. 939-3890. Тел./факс 939-3891. 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские горы, МГУ им. М.В. Ломоносова, 2-й учебный корпус, 627 к.
Содержание диссертации, доктора географических наук, Тужилкин, Валентин Сергеевич
ВВЕДЕНИЕ.
1 ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ.
1.1 Черное море.
1.2 Каспийское море.
1.3 Внешние воздействия.
1.3.1 Черное море.
1.3.2 Каспийское море.
1.4 Некоторые вопросы сезонной и многолетней изменчивости вод
Мирового океана и его глубоких внутренних морей.
1.4.1 Планетарные волны годового периода в Мировом океане.
1.4.2 Суббассейновая динамика вод с планетарно-волновыми свойствами в глубоких внутренних морях.
1.4.3 Вентиляция вод океанов и морей.
1.4.4 Многолетняя изменчивость и режимные сдвиги в Мировом океане.
1.4.5 Многолетняя изменчивость и режимные сдвиги в морях.
2 МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ДАННЫЕ . 74 2.1 Компьютерная технология получения климатических характеристик и многолетних рядов параметров крупномасштабной термохалинной структуры вод морей по архивным данным судовых наблюдений.
2.1.1 Краткая история вопроса.
2.1.2 Структура и состав технологии.
2.1.3 Систематизации, компиляции, семантический контроль и редакция первичных архивных данных судовых Т,Б-наблюдений.
2.1.4 Оценивание климатических Т,Б-значений.
2.1.5 Интерполяция в узлы регулярной сетки.
2.1.6 Определение оптимальной пространственно-временной дискретности и метода оценки климатических полей.
2.1.7 Оценивание параметров вертикальной и горизонтальной Т,8структуры вод.
2.1.8 Специализированные алгоритмы и методы.
2.2 Архивные данные судовых наблюдений.
2.2.1 Черное море.
2.2.2 Каспийское море.
3 КЛИМАТИЧЕСКИЙ ГОДОВОЙ ЦИКЛ ИЗМЕНЧИВОСТИ ТЕРМОХАЛИННОЙ СТРУКТУРЫ ВОД ЧЕРНОГО И КАСПИЙСКОГО
МОРЕЙ.
3.1 Черное море. .ПО
3.1.1 Общая характеристика термохалинной структуры.
3.1.2 Верхний деятельный слой.
3.1.3 Холодный промежуточный слой.
3.1.4 Основной пикноклин.
3.1.5 Глубинный слой.
3.2 Каспийское море.
3.2.1 Общая характеристика термохалинной структуры.
3.2.2 Верхний деятельный слой.
3.2.3 Подповерхностный слой.
3.2.4 Промежуточный и глубинный слои.
3.3 Общие черты и особенности климатического годового цикла изменчивости термохалинной структуры вод Черного и Каспийского морей.
3.3.1 Плотностная стратификация вод морей.
3.3.2 Компоненты бюджетов абсолютной завихренности основных бароклинных слоев морей.
3.3.3 Обмен механической энергией между крупномасштабными и суббассейновыми движениями в Черном море.
4 МНОГОЛЕТНЯЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ТЕРМОХАЛИННОЙ СТРУКТУРЫ ВОД ЧЕРНОГО И КАСПИЙСКОГО МОРЕЙ.
4.1 Черное море.
4.1.1 Верхний деятельный слой.
4.1.2 Холодный промежуточный слой и его вентиляция.
4.1.3 Основной пикноклин.
4.2 Каспийское море.
4.2.1 Верхний деятельный слой.
4.2.2 Вертикальная термохалинная структура вод.
4.2.3 Придонные слои глубоководных котловин и их вентиляция.
4.3 Связи между многолетней изменчивостью термохалинной структуры вод Черного и Каспийского морей, локальных и глобальных факторов внешних воздействий.
Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Сезонная и многолетняя изменчивость термохалинной структуры вод Черного и Каспийского морей и процессы ее формирования"
Предмет исследования
Сезонная и многолетняя пространственно-временная изменчивость трехмерной крупномасштабной термохалинной (температурной, соленостной и плотностной) структуры морских вод.
Объекты исследования
Черное и Каспийское моря, относящиеся к типу глубоких внутренних морей с четко выраженной спецификой морских природных (в том числе термохалинных) условий и процессов.
Актуальность проблемы
Актуальность работы в широком смысле обусловлена тем, что термохалинная (Т,8) структура морских вод определяет крупномасштабную термодинамику и бароклинную динамику вод моря, в т.ч. связанные с ними опасные явления (внутренние боры, заморы и др.), представляет собой фундаментальный абиотический компонент морской экосистемы и наиболее массовый, надежно определяемый и информативный индикатор ее состояния.
Особая актуальность исследования Т,8-структуры вод глубоких внутренних морей - Черного и Каспийского обусловлена ее высокой лабильностью и повышенной чувствительностью к глобальным климатическим изменениям и антропогенным воздействиям, резкой активизацией морской деятельности на этих морях, прежде всего, ресурсодобывающей и транспортной, требующей природоохранного обеспечения и контроля; значительным промежутком (около 20-ти) лет, прошедшим со времени последних обобщающих отечественных исследований проблемы по данным натурных наблюдений в Черном и Каспийском морях, за время которого их доступные объемы возросли в Черном море более чем в 2 раза, в Каспийском море - в 5 раз.
Цель и задачи исследования
Цель: установление новых закономерностей и механизмов формирования климатической сезонной и многолетней изменчивости крупномасштабной термохалинной структуры вод Черного и Каспийского морей на основе использования наиболее полных архивных массивов натурных данных и современных методов их анализа.
Задачи:
• разработка компьютерной технологии - комплекса системно-независимых специализированных программных средств климатолого-статистической обработки и анализа больших архивных массивов данных судовых глубоководных гидрологических наблюдений в соответствии с рекомендациями Мирового центра океанографических данных;
• получение количественных характеристик климатической сезонной и многолетней изменчивости крупномасштабной Т,8-структуры вод Черного и Каспийского морей с оценкой их достоверности на основе применения разработанной технологии к архивным данным судовых глубоководных гидрологических наблюдений в этих морях для многоцелевого научного и прикладного использования;
• определение степени общности и специфичности сезонных и многолетних T,S-процессов в Черном и Каспийском морях;.
• выяснение доминирующих гидрофизических механизмов и процессов формирования сезонной и многолетней изменчивости Т,8-структуры вод в Черном и Каспийском морях, их связей с внешними воздействиями и следствий для функционирования морских экосистем.
Использованные данные и методы исследования
Информационная основа исследования - архивные данные судовых наблюдений вертикальных Т,8-профилей (около 120 тысяч в Черном и 60 тысяч в Каспийском морях) и береговых наблюдений на гидрометеорологических станциях за последние 50 лет. Основной источник данных - ЦОД ВНИИГМИ-МЦД (г. Обнинск), около 10% было получено в результате двухсторонних обменов и собственных экспедиций кафедры океанологии географического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова, в т.ч. с участием автора диссертации. Работа с архивными данными проводилась в рамках Федеральных научных программ «Моря России», «Мировой океан», ЕСИМО.
Для обработки и анализа данных были разработаны и использованы специализированные программные средства получения количественных климатических характеристик и параметров сезонных и многолетних вариаций Т,8-структуры, а также применены современные программные средства статистического, спектрального, факторного и др. видов анализа и графического представления результатов (Statistika, Grapher, Surfer, ArcView GIS и др.).
Положения, выносимые на защиту
• Годовой цикл изменчивости Т,8-структуры основных бароклинных слоев в глубоких внутренних морях - Черном (50-200 м) и Каспийском (20-100 м) определяется двумя доминирующими пространственными модами квазигеострофической реакции этих морей на сезонные вариации внешних динамических воздействий (главным образом, завихренности ветра): крупномасштабной стоячей (КМ) и суббассейновой амфидромической (СБМ), обладающей планетарно-волновыми свойствами.
• В Черном море суббассейновая мода с длиной волны 300-400 км «питается» механической энергией крупномасштабной моды - Основного черноморского течения (ОЧТ) и связанной с ним Основной фронтальной зоны (ОФЗ) и служит главной причиной значительного уменьшения последней от конца зимы к осени, в свою очередь СБМ передает энергию синоптическим вихрям.
• В Каспийском море суббассейновая мода с длиной волны 200-300 км играет важную роль в динамическом взаимодействии Среднего и Южного Каспия через Апшеронский порог, которое летом определяется интенсивным апвеллингом у восточного берега Среднего Каспия, сопровождаемым переносом вод в Южный Каспий и бета-накачкой в нем циклонической завихренности общей циркуляции, а зимой - дрейфовым переносом более теплых вод из Южного Каспия, модулирующим интенсивность конвективного перемешивания в Среднем Каспии.
• Значительное обновление (вентиляция) вод холодного промежуточного слоя Черного моря происходит в суровые зимы на большей части его акватории (за исключением юго-восточной и кавказской прибрежных зон); при этом соленость, плотность и потенциальная завихренность вод в центральной области круглый год выше, чем в прибрежной зоне, что свидетельствует о слабом водообмене через ОФЗ; этот режим нарушается вихреобразованием в результате гидродинамической неустойчивости ОЧТ, но значительно более редким, чем, например, в районе Гольфстрима.
• В Каспийском море до начала 1980-х гг. основным механизмом вентиляции вод глубоководных котловин был склоновый каскадинг зимних вод с восточных шельфов Среднего и Южного Каспия, локальная зимняя конвекция над котловинами не проникает ниже 100 м с 1960-х гг.
• Многолетняя изменчивость Т,8-структуры в Черном и Каспийском морях характеризуется преобладанием негармонических периодичностей и быстрых режимных сдвигов, разделяющих временные интервалы различной длительности (от нескольких лет до десятилетий) с существенно разными параметрами межгодовых вариаций по уровню средних значений, дисперсии, периодам и локальным тенденциям.
• Наиболее известный в мировой климатологии режимный сдвиг 1976-1978 гг. в Черном море проявился в последующем понижении (до середины 1990-х гг.) зимней температуры и солености поверхностного слоя и ХПС, а также в повышении летней поверхностной температуры воды, что привело к усилению статической устойчивости основного бароклинного слоя на 14% и повышенной консервации в нем холодных промежуточных вод.
• В Каспийском море режимный сдвиг 1976-1978 гг. сопровождался изменением типа плотностной стратификации вод: от субтропического с летним максимумом солености в поверхностном слое и вертикальной гомохалинностью в остальные сезоны к субполярному с устойчивой соленостной стратификацией, что привело к двукратному увеличению статической устойчивости вод ниже 100 м, весьма значительному ослаблению вентиляции глубинных вод Каспия (склонового каскадинга) и уменьшению придонных концентраций растворенного кислорода до значений, близких к нулевым.
• Одновременно, в обоих морях возросла интенсивность фронтальных зон: зимней ОФЗ на горизонте 100 м в Черном море на 25%, летней фронтальной зоны апвеллинга на горизонте 20 м в Каспийском море - в 2 раза.
• Физически обоснованные связи этих процессов с внешними факторами (локальными потоками тепла, влаги и относительной завихренности ветра, индексами крупномасштабной атмосферной циркуляции) прослеживаются на качественном уровне при масштабах осреднения порядка 5-ти лет и более, вместе с тем, количественные статистические связи (в т.ч. на основе технологии искусственных нейронных сетей) не имеют прогностической ценности.
Научная новизна
Помимо изложенных выше защищаемых положений новизной обладают: технология получения характеристик крупномасштабной термохалинной структуры вод морей, их климатической сезонной и многолетней изменчивости по архивным данным судовых глубоководных гидрологических наблюдений с оценкой статистической достоверности результатов; различные версии (по средним и медианным значениям, алгоритму Крессмана-Барнса) четырехмерных (x,y,z,t) климатических цифровых полей температуры и солености, параметров вертикальной Т,8-структуры вод, а также их стандартных погрешностей в узлах регулярной сетки с горизонтальной дискретностью около 20 км; двумерные {(х,у), (x,z), (x,t)} и одномерные (z и t) сечения полей (в форматах графических пакетов и ArcView GIS 3.2); временные ряды и пространственно-временные диаграммы многолетней изменчивости Т,8-структуры вод Черного и Каспийского морей.
Достоверность и обоснованность результатов
Достоверность и обоснованность результатов определяется большим объемом исходных данных наблюдений, использованием широко известных современных методов, алгоритмов и программных средств их статистической и графической обработки и анализа (названных выше), сопоставлением результатов, полученных различными методами, а также с опубликованными теоретическими оценками исследуемых процессов.
Практическое значение результатов
Практическая значимость полученных результатов определяется связью работы с государственными и международными проектами, в том числе:
• госбюджетными и хоздоговорными проектами кафедры океанологии географического факультета МГУ в 1977-2008 гг.;
• проектом 1.7.5.1 "Моря России" Росгидромета;
• проектом "Каспийское море" ФЦНТП "Исследование Мирового океана, Арктики и Антарктики";
• проектами 6.1, 6.2, 7 и 8 Подпрограммы ИПМО ФЦП "Мировой океан";
• проектом 4 Подпрограммы ЕСИМО ФЦП "Мировой океан;
• проектом 1.5.36 Подпрограммы "Гидрометеорологическое обеспечение безопасной жизнедеятельности и рационального природопользования" ФЦП "Экология и природные ресурсы России";
• Грантами РФФИ: № 94-05-16922, № 03-05-96630, № 07-05-13571-офи-ц;
• Международными проектами: BSEP, СЕР, MED AR, ASCABOS.
Полученные результаты представлены в геоинформационных системах, электронных атласах и справочниках, созданных в рамках названные выше российских и международных проектов. Климатические поля температуры и солености Черного и Каспийского морей неоднократно использовались в качестве начальных условий в гидродинамических моделях, разработанных в России (ИВМ РАН, ГОИН) и за рубежом (Институтом океанологии Б АН, Болгария). Отредактированные массивы архивных судовых данных в Черном море использовались ВНИИГМИ-МЦД при контроле баз данных в рамках международного проекта MEDAR. Полученные в диссертации результаты используются при чтении лекционных курсов на кафедре океанологии географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова («Океанология», «Региональная океанология»).
Личный вклад автора
Автор лично обрабатывал и анализировал фактический материал, а также интерпретировал результаты и формировал выводы исследований во всех совместных исследованиях и на всех этапах работы над диссертацией. Компьютерная технология разработана и использована лично автором.
Апробация работы
Результаты работы докладывались на заседаниях и семинарах кафедры океанологии географического факультета МГУ и ученых советах ГОИН в 19802000-х гг., на 10-ти международных и 10-ти российских конференциях (см. список опубликованных тезисов).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 50 научных работ, из них 9 - в рецензируемых журналах по перечню ВАК, 1 монография в соавторстве, 8 глав в 4-х коллективных монографиях (в т.ч. в 2-х, изданных за рубежом); а также 20 тезисов научных докладов на российских и международных конференциях.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, 4-х разделов (глав), заключения и списка литературы из 289 наименований. Общий объем диссертации - 313 страниц, включая 126 рисунков и 53 таблицы.
Заключение Диссертация по теме "Океанология", Тужилкин, Валентин Сергеевич
Основные выводы диссертации;
- использованные в диссертации архивные данные судовых глубоководных гидрологических наблюдений в Черном и Каспийском морях обеспечивают в целом статистически достоверное количественное представление о климатической сезонной и многолетней изменчивости крупномасштабной термохалинной структуры их вод, соответственно, в верхних 300-м и 100-м слоях с горизонтальным разрешением порядка 20 км; в более глубоких слоях имеющихся данных наблюдений недостаточно для достоверной оценки значительно более слабой здесь пространственно-временной изменчивости температуры и солености;
- годовой цикл изменчивости термохалинной структуры вод основных бароклинных слоев в глубоких внутренних морях - Черном (50-200 м) и Каспийском (20-100 м) определяется двумя доминирующими пространственными модами квазигеострофической реакции этих морей на сезонные вариации внешних динамических воздействий (главным образом, завихренности ветра): крупномасштабной стоячей и суббассейновой амфидромической, обладающей планетарно-волновыми свойствами.
- физико-географические особенности Черного моря - однобассейновая морфометрия глубоководной области, а также наличие постоянного и исключительно интенсивного бароклинного слоя - проявляются в стабильном существовании крупномасштабной компоненты термохалинной структуры основного бароклинного слоя - фронтальной зоны вдоль всего материкового склона, связанной с Основным черноморским течением (ОЧТ), сезонная эволюция которых представляет собой вынужденную квазигеострофическую реакцию на воздействие относительной завихренности ветра;
- суббассейновые образования в Черном море активно обмениваются механической энергией с Основным черноморским течением и служат основной причиной его значительного ослабления с конца зимы к осени; сделано предположение, что, таким образом, они служат связующим динамическим звеном между ОЧТ и среднемасштабными вихревыми образованиями в Черном море;
- в двухбассейновом Каспийском море стабильная крупномасштабная компонента термохалинной структуры и общей циркуляции вод отсутствует, поэтому суббассейновая мода играет важную роль в динамическом взаимодействии Среднего и Южного Каспия через Апшеронский порог, которое летом определяется интенсивным апвеллингом у восточного берега Среднего Каспия, сопровождаемым переносом вод в Южный Каспий и бета-накачкой в нем циклонической завихренности общей циркуляции, а зимой - дрейфовым переносом более теплых вод из Южного Каспия, модулирующим интенсивность конвективного перемешивания в Среднем Каспии;
- обновление (вентиляция) вод холодного промежуточного слоя (ХПС) Черного моря имеет существенно различный характер в зависимости от суровости зим: в мягкие зимы оно локализуется над кромкой шельфа и верхней частью материкового склона преимущественно в западной половине моря (в очень мягкие зимы отсутствует даже там), в умеренные зимы распространяется в его центральные районы, а в суровые зимы - и к восточным берегам; при этом соленость, плотность и потенциальная завихренность вод ХПС в центральной области Черного моря круглый год выше, чем в прибрежной зоне, что свидетельствует об отсутствии активного водообмена через основную фронтальную зону в промежуточном слое; этот режим нарушается вихреобразованием в результате гидродинамической неустойчивости ОЧТ, но значительно более редким, чем, например, в районе Гольфстрима;
- в Каспийском море основной фактор вентиляции вод глубоководных котловин - склоновый каскадинг - сползание плотных зимних вод с восточных шельфов и, в меньшей степени, с верхней части северного материкового склона; он достаточно эффективен только в суровые зимы, однако с начала 1980-х гг. такие условиях имели место лишь в исключительных случаях и только в Среднем Каспии;
- многолетняя изменчивость термохалинной структуры Черного и Каспийского морей характеризуется преобладанием негармонических периодичностей и быстрых режимных сдвигов, разделяющих интервалы времени различной длительности (от нескольких до 18-19 лет) с существенно разными параметрами межгодовых вариаций по уровню средних значений, дисперсии, периодам и локальным тенденциям;
- наиболее известный в мировой климатологии режимный сдвиг 1976-1978 гг. в Черном море проявился в последующем понижении (до середины 1990-х гг.) зимней температуры и солености поверхностного слоя и ХПС, а также в повышении летней поверхностной температуры воды, что привело к усилению статической устойчивости основного бароклинного слоя на 14% и повышенной консервации в нем холодных промежуточных вод.
- в Каспийском море режимный сдвиг 1976-1978 гг. сопровождался изменением типа плотностной стратификации вод: от субтропического с летним максимумом солености в поверхностном слое и вертикальной гомохалинностью в остальные сезоны к субполярному с устойчивой соленостной стратификацией, что привело к двукратному увеличению статической устойчивости вод ниже 100 м, весьма значительному ослаблению вентиляции глубинных вод Каспия (склонового каскадинга) и уменьшению придонных концентраций растворенного кислорода до значений, близких к нулевым.
- одновременно, в обоих морях возросла интенсивность фронтальных зон: зимней ОФЗ на горизонте 100 м в Черном море на 25%, летней фронтальной зоны апвеллинга на горизонте 20 м в Каспийском море - в 2 раза.
- физически обоснованные связи этих процессов с внешними факторами (локальными потоками тепла, влаги и относительной завихренности ветра, индексами крупномасштабной атмосферной циркуляции) прослеживаются на качественном уровне при масштабах осреднения порядка 5-ти лет и более, вместе с тем, количественные статистические связи (в т.ч. на основе технологии искусственных нейронных сетей) не имеют прогностической ценности.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В настоящей диссертации в результате анализа наиболее полных массивов многолетних натурных данных с использованием современных методов и технологий решена крупная актуальная научная проблема - дана развернутая количественная характеристика и установлены общие и региональные закономерности и механизмы формирования климатической сезонной и многолетней изменчивости крупномасштабной термохалинной структуры вод Черного и Каспийского морей. Показано, что принадлежность этих морей к одному типу - глубоких внутренних морей умеренной климатической зоны -определяет общность характера реакции термохалинной структуры их вод на сезонные и многолетние изменения внешних термогидродинамических воздействий в виде суперпозиции крупномасштабных и суббассейновых пространственных мод. Первые из них имеют преимущественно вынужденный характер, а вторые обладают чертами собственной планетарно-волновой динамики, наиболее отчетливыми в основных бароклинных слоях Черного и Каспийского морей. Региональные особенности сезонной и многолетней изменчивости термохалинной структуры морей обусловлены разными степенями их замкнутости и (как следствие) плотностной стратификации вод, а также различиями в морфометрии бассейнов.
Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора географических наук, Тужилкин, Валентин Сергеевич, Москва
1. Алиев A.C. Взаимосвязь колебаний уровня и солености вод Каспийского моря // Метеорология и гидрология, 1997. № 7. - С. 61-63
2. Альтман Э.Н., Гертман И.Ф., Голубева З.А. Климатические поля солености и температуры воды Черного моря Севастополь: ГОИН, 1987. - 108 с.
3. Альтман Э.Н., Гертман И.Ф., Голубева З.А. Многолетние тенденции солености и температуры вод Черного моря в связи с изменениями стока рек (по данным натурных наблюдений) // ТР. ГОИН, 1988. Вып. 189. С. 39-53.
4. Андрианова О.Р., Овчинников И.М. Особенности трансформации распресненных вод в западной части Черного моря // Метеорология и гидрология, 1991. № 7. С. 74-79.
5. Андрющенко A.A., Беляев В.И. Математическое обеспечение расчетов океанографических полей по данным наблюдений. Киев: Наукова Думка, 1978.- 134 с.
6. Арпе К., Бенгтссон Л., Голицын Г.С., Мохов И.И., Семенов В.А., Спорышев П.В. Анализ и моделирование изменений гидрологического режима в бассейне Каспийского моря // Докл. Акад. наук, 1999, т.366, № 2, с. 248-252.
7. Архипова Е.Г., Любанский В.А., Резникова Л.П. Основные особенности температурного режима Каспийского моря и его районов // Тр. ГОИН, 1958. Вып. 43.-С. 53-100
8. Архипова Е.Г., Катунин Д.Н., Крюков В.В., Хвацкая Ю.А. Роль речного стока и водообмена в формировании солености Северного Каспия // Тр. ГОИН, 1975. Вып. 125.-С. 125-144
9. Барышевская Г.И. Распределение солености в поверхностном слое Черного моря. В кн. Гидрофизические и гидрохимические исследования Черного моря. -Киев: Наукова Думка, 1967. -с.68-71
10. Белкин И.М. Семантический контроль и редактирование данных океанографических станций // Тр. ВНИИГМИ-МЦД, 1984. Вып. 113. С. 99108
11. Белокопытов В.Н. Термохалинная и гидролого-гидроакустическая структура вод Черного моря Автореферат дисс. канд. геогр. наук. - Севастополь: МГИ НАНУ, 2004(а). - 20 с.
12. Белокопытов В.Н. Климатические характеристики скорости звука в северовосточной части Черного моря // Морской гидрофизический журнал, 2004(6). № 3. С. 67-73
13. Беляев В.И. Обработка и теоретический анализ океанологических наблюдений. Киев: Наукова Думка, 1973. - 295 с.
14. Блатов A.C. Гидрологическая структура и энергобаланс вихрей Основного черноморского течения // Метеорология и гидрология, 1981. № 7. С.86-93
15. Блатов A.C. Булгаков Н.П., Иванов В.А., Косарев А.Н., Тужилкин B.C. Изменчивость гидрофизических полей Черного моря. JL: Гидрометеоиздат. 1984. - 240 с.
16. Блатов A.C., Иванов В.А. Гидрология и гидродинамика шельфовой зоны Черного моря (на примере Южного берега Крыма). Киев: Наукова думка, 1992.-242 с.
17. Блатов A.C., Косарев А.Н., Перминов С.М., Тужилкин B.C. Средний и Южный Каспий. Течения / Каспийское море. Гидрология и гидрохимия. М.: Наука. 1986. - С. 94-105.
18. Блатов A.C., Косарев А.Н., Тужилкин B.C. Изменчивость гидрологической структуры вод Черного моря и ее связь с внешними факторами // Водные ресурсы. 1980. № 6. С.71-82.
19. Блатов A.C., Тужилкин B.C. Среднемасштабные вихри и синоптическая изменчивость в Мировом океане / Итоги науки и техники. Сер. Океанология. Т.8. М.: ВИНИТИ АН СССР, 1990. - 248 с.
20. Богуславский С.Г., Казаков С.И., Перов М.Г., Берестовая Е.В. Особенности температурного поля холодного промежуточного слоя Черного моря // Океанология, 2001. Т. 41. № 4. С. 493-501.
21. Богуславский С.Г., Каминский С.Т., Иващенко И.К. Влияние черноморской акватории на локальные термобарические процессы в атмосфере // Мор. гидрофиз. журн., 1995. № 5. С. 73-80.
22. Бойцов В.Д. Изменчивость климата Баренцева моря // Рыбное хозяйство, 2006. № 6. С. 48-50.
23. Большаков B.C. Влияние стока рек на гидрологию северо-западной части Черного моря / В кн.: Океанографические исследования Черного моря. -Киев: Наукова Думка, 1967. С. 119-128.
24. Бондаренко A.JI. Течения Каспийского моря и формирование поля солености вод Северного Каспия. М.: Наука, 1993. 122 с.
25. Бруевич B.C. Гидрохимия Среднего и Южного Каспия // Тр. по комплексному изучению Каспийского моря. Вып. 4. М.: Изд-во АН СССР, 1937.-352 с.
26. Брянцев В.А., Фащук Д.Я., Финкелыптейн М.С. Признаки трендовых изменений гидроструктуры Черного моря / В кн.: Изм. экосистемы Черного моря (естеств. и антропоген. факторы). М.: Наука, 1991. - С. 89-93.
27. Булгаков С.Н., Коротаев Г.К. Роль халинных факторов в формировании циркуляции вод Черного моря / В кн.: Моделир. гидрофиз. процессов и полей в замкнутых водоемах и морях. М.: Наука, 1989. - С. 64-71.
28. Бухановский A.B., Давидан И.Н., Рожков В.А. Вероятностная модель межгодовой изменчивости солености Балтийского моря. // Изв. РГО. 2001. Т. 133. Вып. 1. С. 54-62.
29. Вангенгейм Г.Я. Ледовитость Баренцева моря в связи с различными типами атмосферной циркуляции // Тр. НИУ ГУГМС, 1946. Сер. 5, вып. 12. С. 76-99.
30. Васечкина Е.Ф., Ярин В.Д. Использование эволюционных методов в задаче моделирования экосистем // Морской гидрофизический журнал, 2001, № 3. С. 65-74.
31. Виноградов А.К., Розенгурт М.Ш., Толмазин Д.М. Атлас гидрологических характеристик северо-западной части Черного моря. Киев, Наукова Думка, 1966. 94 с.
32. Винецкая Н. И. Соленость вод Северного Каспия // Труды ВНИРО, 1959, т. 38.-с. 26-51.
33. Водяницкий Б.А. Основной водообмен и история формирования солености Черного моря // Тр. Севастопольской биологической станции. 1948. - Т. 6. -С. 386 - 432.
34. Владимирцев Ю.А. О придонной конвекции в Черном море // Изв. АН СССР, сер. геофизика, 1962. № 7. С. 974-977.
35. Георгиев Ю.С. О динамике холодного промежуточного слоя в Черном море / В кн. Океанографические исследования Черного моря. Киев: Наукова Думка, 1967(а). - С. 105-113.
36. Георгиев Ю.С. Об адвекции холодных вод в Черном море в зимний период / В кн. Океанографические исследования Черного моря. Киев: Наукова Думка, 1967(6).-С. 114-118.
37. Гертман И.Ф. Метод обработки батометрических измерений с целью расчета полей статистических характеристик // Тр. ГОИН, 1986. Вып. 176. С. 37-42.
38. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР, т. ГУ. Черное море. Вып.1. Гидрометеорологические условия. JL: Гидрометеоиздат, 1991. - 340 с.
39. Гидрометеорология и гидрохимия морей. Т. У1 Каспийское море. Вып. 1. Гидрометеорологические условия,- С.-Пб.: Гидрометеоиздат, 1992,- 360 с.
40. Гилл А.Е. Динамика Атмосферы и океана. В 2-х т. Пер. с англ. М.: Мир, 1986,811 с.
41. Гинзбург А.И., Костяной А.Г., Шеремет H.A. Сезонная и межгодовая изменчивость температуры поверхности Каспийского моря // Океанология, 2004. Т. 44, № 5. С. 645-659.
42. Глазков В.В. Объемный статистический анализ водных масс Черного моря. Океанология , 1970, т. 10, вып. 6. С. 958-962.
43. Головин П.Н. Эффективность каскадинга плотных шельфовых вод на материковом склоне архипелага Северная Земля в 'море Лаптевых и возможность вклада в вентиляцию промежуточных вод котловины Нансена // Океанология, 2007. Т. 47, № 1. С. 49-58.
44. Голубев Ю.Н., Куфтарков А.Ю. Полугодовая гармоника в изменчивости термохалинных полей Черного моря. Севастополь, 1990. - 33 с. (Препринт/АН Украины. МГИ).
45. Голубев Ю.Н., Куфтарков А.Ю., Голубева З.А. Сезонные поля тангенциального напряжения ветра над Черным морем // Мор. гидрофиз. журн., 1992. №4. С. 65-74.
46. Голубев Ю.Н., Тужилкин B.C. Некоторые аспекты синоптической изменчивости гидрофизических полей Черного моря. Севастополь, 1990(a), 72 с. (Препринт/МГИ АН УССР).
47. Голубев Ю.Н., Тужилкин B.C. Кинематика и структура вод антициклонического вихревого образования в центральной части Черного моря // Океанология, 1990(6), т. 30, вып. 4, с. 575-581.
48. Голубев Ю.Н., Тужилкин B.C. Динамика и энергетика антициклонического вихревого образования в центральной части Черного моря летом 1984 г // Океанология, 1992, т. 32, вып. 3, с. 428-435.
49. Горячкин Ю.Н., Иванов В.А. Уровень Черного моря: прошлое, настоящее и будущее. Севастополь: МГИ НАНУ, 2006. - 210 с.
50. Григорьев A.B., Иванов В.А., Капустина H.A. Корреляционная структура термохалинных полей Черного моря в летний сезон // Океанология, 1996. Том. 36. № 3. С. 364-369.
51. Григорьев A.B., Петренко Л.А. Черное море как фактор влияния на атмосферные процессы в регионе / В кн.: Экол. безопасн. прибреж. и шельф, зон и компл. исп. биоресурсов шельфа: Сб. науч. тр. Севастополь: МГИ HAH Украины, 1999. - С. 17-26.
52. Гусев А.К., Захарчук Е.А., Иванов Н.Е., Клеванцов Ю.П., Рожков В.А., Тихонова H.A., Фукс В.Р. Динамика вод Балтийского моря в синоптическом диапазоне пространственно-временных масштабов. СПб: Гидрометеоиздат, 2007. - 354 с.
53. Дегтерев А.Х. Оценка повышения температуры деятельного слоя Черного моря за 1985-1997 гг. // Метеорология и гидрология, 2000. № 6. С. 72-76.
54. Демышев С.Г. Энергетика климатической циркуляции Черного моря. Ч. II. Численный анализ климатической энергетики // Метеорология и гидрология, 2004(6). № 10. С. 74-86.
55. Демышев С.Г., Кныш В.В., Саркисян A.C. Некоторые особенности климатической циркуляции вод и формирования холодного промежуточного слоя Черного моря // Изв. РАН. Физ. атм. и океана, 2004. Т. 40, № 5. С. 636650.
56. Добролюбов С.А., JIanno С.А., Морозов Е.Г., Соков A.B., Терещенков В.П., Шаповалов С.М. Структура вод в Северной Атлантике в 2001 г. по данным трансатлантического разреза по 53°с.ш. // Докл. АН, 2002. Т. 382. № 4. с. 543546.
57. Дорофеев В.Л., Кныш В.В., Коротаев Г.К. Оценка долговременной изменчивости гидрофизических характеристик Черного моря на основе ассимиляции климатических гидрологических и альтиметрических полей // Мор. гидрофиз. журн., 2006, № 4.- С. 3-17.
58. Еремеев В.Н., Жуков А.Н., Лебедев Н.Е., Сизов A.A. Пространственная анизотропия межгодовой изменчивости температуры воды Черного моря (по спутниковым данным) // Иссл. Земли из космоса, 2007. № 5. С. 3-10.
59. Еремеев В.Н., Иванов В.А., Тужилкин B.C. Климатические черты внутригодовой изменчивости гидрофизических полей шельфовой зоны Черного моря. Севастополь, 1991, 52 с. (Препринт/АН Украины,МГИ).
60. Еремеев В.Н., Иванов В.А., Косарев А.Н., Тужилкин B.C. Климатическая внутригодовая изменчивость геострофической циркуляции вод Основного Черноморского течения // Мор. гидрофиз. журн., 1992, № 3,- С. 55-73.
61. Еремеев В.Н., Самодуров A.C., Кулыпа O.E. Одномерная нестационарная модель вертикального обмена в Черном море с учетом механизма зимней конвекции в верхнем слое // Мор. гидрофиз. журн., 2002, № 5. С. 3-21.
62. Еремеев В.Н., Суворов A.M., Халиулин А.Х., Годин Е.А. О соответствии положения верхней границы сероводородной зоны определеннойизопикнической поверхности в Черном море по многолетним данным // Океанология, 1996. Т. 36. № 2. С. 235-240.
63. Журбас В.М., Зацепин А.Г., Григорьева Ю.В., Еремеев В.Н., Кременецкий
64. B.В., Мотыжев C.B., Поярков С.Г., Пулейн П.-М., Станичный C.B., Соловьев Д.М. Циркуляция вод и характеристики разномасштабных течений в верхнем слое Черного моря по дрифтерным данным // Океанология, 2004. Т. 44, № 1.1. C. 34-48.
65. Захарчук Е.А., Тихонова H.A. Вклад ß-эффекта в формирование полейц уровня и течений Балтийского моря // Метеорология и гидрология, 2006. № 11.-С. 31-41.
66. Зайцев Г.Н. Некоторые закономерности многолетних изменений уровня и солености северной части Каспийского моря // Океанология, 1965. Т. 5. Вып. 2.-С. 276-285
67. Зацепин А.Г., Кременецкий В.В., Поярков С.Г., Пулейн П.-М., Ратнер Ю.Б., Станичный C.B. Влияние поля ветра на циркуляцию вод Черного моря / Компл. иссл. сев.-вост. части Черного моря. М.: ПО РАН, 2002. - С. 91-105.
68. Зубов H.H. Морские воды и льды. М.: Гидрометеоиздат, 1938. 451 с.
69. Ибраев P.A. Математическое моделирование термогидродинамических процессов в Каспийском море. М.: ГЕОС, 2008. - 128 с.
70. Ибраев P.A., Саркисян A.C., Трухчев Д.И. Сезонная изменчивость циркуляции вод Каспийского моря, реконструированная по среднемноголетним гидрологическим данным // Изв. АН. Физ. атм. и океана, 2001, т. 37, № 1.-С. 103-111.
71. Ибраев P.A., Трухчев Д.И. Диагноз климатической сезонной циркуляции и изменчивости холодного промежуточного слоя Черного моря // Изв. АН. Физ. атм. и океана, 1996. Т. 32. № 5. С. 655-671.
72. Иванов В.А., Кубряков А.И., Михайлова Э.Н., Шапиро Н.Б. Моделирование распресняющего эффекта речного стока во время весеннего половодья на северо-западном шельфе Черного моря // Изв. РАН, Физ. атм. и океана, 1996. Т. 32. № 1. 152-160.
73. Иванов JI.И., Шкворец И.Ю. Термохалинная структура глубинных и придонных вод Черного моря // Мор. гидрофиз. журн., 1995, № 6. С. 53-60.
74. Исследование и моделирование гидрофизических процессов в Черном море / Ред. С.П. Левиков. -М.: Гидрометеоиздат, 1989. 141 с.
75. Каминский С.Т., Котовщиков Б.Б., Марков A.A. Особенности формирования холодного промежуточного слоя в районах Черного моря с разными динамическими условиями // Мор. гидрофиз. журн., 1989, № 1. С. 37-43.
76. Каспийское море. Гидрология и гидрохимия / Ред. А.Д.Добровольский М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1969. 264 с.
77. Каспийское море. Гидрология и гидрохимия / Ред. С.С.Байдин и А.Н.Косарев -М.: Наука, 1986. 261 с.
78. Каспийское море. Структура и динамика вод / Ред. А.Н.Косарев М.: Наука, 1990. 164 с.
79. Катунин Д.Н., Егоров С.Н., Хрипунов И.А., Кашин Д.В., Галушкина Н.В., Кравченко Е.А. Основные особенности гидролого-гидрохимического режима р. Волга и Каспийского моря в трансгрессивный период // Рыбное хозяйство, 2007. №3,- С. 75-77.
80. Катунин Д.Н., Сапожников В.В. Комплексные исследования экосистемы Южного Каспия (сезонные съемки на научно-исследовательском судне "Гилян" российско-иранской экспедиции, август-сентябрь 1994 февраль 1996 г //Океанология, 1997. Т. 37. № 1.-С. 152-154.
81. Катунин Д.Н., Хрипунов И.А. Многолетнее распределение температуры, солености и прозрачности вод Северного Каспия. М.: Пищевая промышленность, 1976, 231 с.
82. Климатический и гидрологический атлас Черного и Азовского морей / Ред. B.C. Самойленко. М. : Гидрометеоиздат, 1956. - 103 с.
83. Климатический и гидрологический атлас Каспийского моря / Ред. B.C. Самойленко. -М. : Гидрометеоиздат, 1955. 87 с.
84. Книпович Н.М. Гидрологические исследования в Каспийском море в 19141915 гг // Тр. Каспийской экспедиции 1914-1915 гг. Т.1. Петроград: Гос. Изд-во, 1921.-943 с.
85. Книпович Н.М. Гидрологические исследования в Черном море // Тр. Азово-Черн. науч.-пром. эксп. 1932. - Вып. 10. - 272 с.
86. Ковальчук JI.A. Статистический анализ долгосрочных изменений солености поверхностного слоя Черного моря // Метеорология и гидрология, 1985. № 6. -С. 118-121.
87. Колесников А.Г. К вычислению годового хода температуры воды в южных морях // Тр. Морского гидрофизического ин-та АН СССР, 1953. Т. 3. С. 106-127.
88. Комплексные гидрометеорологические атласы Каспийского и Аральского морей / Ред. B.C. Самойленко. Л.: Гидрометеоиздат, 1963. 179 с.
89. Конвективное перемешивание в море. / Ред. А.Д. Добровольский М.: МГУ, 1977. - 239 с.
90. Коротаев Г.К. О причине сезонного хода циркуляции Черного моря // Мор. гидрофиз. журн., 2001. № 6. С. 14-20.
91. Косарев А.Н. Гидрология Каспийского и Аральского морей. М.: Изд-во МГУ, 1975. 272 с.
92. Косарев А.Н., Тужилкин B.C. Средний и Южный Каспий. Межгодовая изменчивость / Каспийское море. Гидрология и гидрохимия. М.: Наука. -1986. - С. 198-206.
93. Косарев А.Н., Тужилкин B.C. Климатические термохалинные поля Каспийского моря. М.: СОРБИС, 1995. - 96 с.
94. Косарев А.Н., Тужилкин B.C. Климатический годовой цикл изменчивости термохалинной структуры вод Каспийского моря // Водные ресурсы. 1997. № 2. С. 104-112.
95. Косарев А.Н., Тужилкин B.C. О многолетних изменениях термохалинного режима вод Каспийского моря // Научный бюллетень Каспийского плавучего университета. 2000. № 1. С. 26-38.
96. Кошинский С. Д. Режимные характеристики сильных ветров на морях Советского Союза, ч. 1. Каспийское море. JL: Гидрометеоиздат, 1975. - 412 с.
97. Красовский Ю.П., Котовщиков Б.Б., Амельченкова Н.П. О проявлении годового хода в колебаниях температуры и солености Черного моря // Мор. гидрофиз. журн., 1988, № 5. С. 28-33.
98. Кривошея В.Г., Москаленко JI.B., Овчинников И.М., Якубенко В.Г. Особенности динамики вод и гидрологической структуры северо-восточной части Черного моря осенью 1993 г // Океанология, 1997. Т. 37. № 3. С. 352358.
99. Кривошея В.Г., Овчинников И.М., Скирта А.Ю. Межгодовая изменчивость обновления холодного промежуточного слоя Черного моря / Компл. иссл. сев.-вост. части Черного моря. М.: ИО РАН, 2002. - С. 27-39.
100. Кривошея В.Г., Овчинников И.М., Титов В.Б., Удодов А.И., Лаптев С.Ю. Динамика вод и изменчивость температуры воды у северо-кавказского побережья Черного моря // Океанология, 1996. Т. 36. № 3. С. 355-363.
101. Кривошея В.Г., Овчинников И.М., Титов В.Б., Якубенко В.Г., Скирта А.Ю. Меандрирование Основного черноморского течения и формирование вихрей в северо-восточной части Черного моря летом 1994 г // Океанология, 1998. Т. 38. №4.-С. 546-553.
102. Кривошея В.Г., Якубенко В.Г., Скирта А.Ю. Особенности динамики вод и гидрологической структуры в деятельном слое северо-восточной части
103. Черного моря в весенне-летний период 2002 г. // Океанология, 2004. Т. 44. № 2.-С. 165-171.
104. Кривошея В.Г., Якубенко В.Г., Скирта А.Ю., Шишкин В.М. Циркуляция вод и гидрологическая структура в деятельном слое 50-мильной прибрежной части Российского сектора Черного моря в августе 2004 г. // Океанология, 2007. Т. 47. №2.-С. 165-172.
105. Кураев A.B. Особенности гидрологических условий Северного Каспия в период современного повышения уровня моря. Дисс. канд. геогр. наук. - М.: МГУ, 1998.-238 с.
106. Курдюмов Д.Г., Озцой Э. Среднемесячные характеристики внутригодовой изменчивости циркуляции вод Каспийского моря, полученные по вихреразрешаюгцей термогидродинамической модели // Океанология, 2004. Т. 44, №6.-С. 843-853.
107. Ш.Кушнир В.М. Придонный пограничный слой в Черном море: экспериментальные данные, турбулентная диффузия, потоки // Океанология, 2007, т. 47, № 1, с. 39-48
108. Леонов А.К. Региональная океанография. Ч. 1. Л.: Гидрометеоиздат, 1960. -С. 719-728.
109. Лепехина И.Н., Саванов В.Л., Тужилкин B.C., Ярыгина Т.А. Полициклические модели среднемноголетних полей температуры и солености Каспийского моря // Труды ГОИН. Юбил. вып. 3.- 1995.-С.44-55.
110. Мамаев О.И. Черное море: процесс двойной диффузии в свете аналитической теории T,S-KpHBbix // Океанология, 1995, т.35, № 2.С. 168-177
111. Мамаев О.И., Архипкин B.C., Тужилкин B.C. Т,8-анализ вод Черного моря // Океанология, 1994, т. 34, № 2, с. 178-192.
112. Мещерская A.B., Голод М.П., Белянкиеа И.Г. Колебания уровня Каспийского моря в связи с особенностями общей циркуляции атмосферы в XX веке // Изменения климата и их последствия. СПб.: Гидрометеоиздат, 2000. - С. 180- 194.
113. Микулинская С.М., Рожков В.А. Обработка малых выборок // Режимообразующие факторы, информационная база и методы ее анализа.- Л.: Гидрометеоиздат, 1989,- с. 167 176.
114. Михайлова Э.Н., Шапиро Н.Б. Моделирование распространения и трансформации речных вод на северо-западном шельфе и в глубоководной части Черного моря // Мор. гидрофиз. журн., 1996. № 3. С. 30-40.
115. Нестеров Е.С. Низкочастотная изменчивость циркуляции атмосферы и уровень Каспийского моря во второй половине XX века // Метеорология и гидрология, 2001, № 11. С. 27-36.
116. Новицкий В.П. Вертикальное строение водной толщи и общие черты циркуляции вод Черного моря. Тр. АзЧерНИРО, 1964, вып.23. С.3-22.
117. Овчинников И.М., Попов Ю.И. Формирование холодного промежуточного слоя в Черном море // Океанология, 1987. Т. 27. № 5. С. 739-746.
118. Овчинников И.М., Попов Ю.И. Особенности формирования холодного промежуточного слоя (ХПС) в Черном море при экстремальных условиях // Тр. ГОИН, 1990. Вып. 190. С. 132-151.
119. Овчинников И.М., Титов В.Б. Антициклоническая завихренность течений в прибрежной зоне Черного моря // Докл. АН СССР, 1984. Т. 314. № 5. С. 1236-1239.
120. Панин Г.Н. Дзюба A.B. Современные изменения вектора скорости ветра и интенсивности испарения с поверхности Каспийского моря // Водные ресурсы, 2003. Т. 30, № 2. С. 198-207.
121. Парамонов А.Н., Захарова О.Б., Черноиванов С.И. Один из возможных источников формирования холодного промежуточного слоя Черного моря // Мор. гидрофиз. журн., 1988, № 5. С. 61-64.
122. Пахомова A.C., Затучная Б.М. Гидрохимия Каспийского моря. Д.: Гидрометеоиздат, 1966, 343 с.
123. Полонский А.Б. Изменчивость гидрологических характеристик северозападной части Черного моря, вызванная крупномасштабными процессами // Метеорология и гидрология, 1997. № 3. С. 59-70.
124. Полонский А.Б., Воскресенская E.H. О ричине понижения температуры поверхностного слоя Черного моря // Доп. Нац. АН Украши, 2003. № 12. С. 108-111
125. Полонский А.Б., Ловенкова Е.А. О климатических характеристиках полей температуры и солености в глубоководных слоях Черного моря // Мор. гидрофиз. журн., 2003. № 4. С. 47-57.
126. Полонский А.Б., Ловенкова Е.А. Тренд температуры и солености деятельного слоя в Черном море во второй половине XX века и его возможные причины // Изв. РАН. Физ. атм. и океана, 2004. Т. 40, № 6. С. 832-841.
127. Полонский А.Б., Ловенкова Е.А. Долговременные тенденции в изменчивости характеристик пикноклина Черного моря // Изв. РАН. Физ. атм. и океана, 2006(а). Т. 42, № 3. С. 419-430.
128. Полонский А.Б., Ловенкова Е.А. Долговременные тенденции в изменчивости глубоководных термохалинных характеристик Черного моря // Мор. гидрофиз. журн., 2006(6). № 4. С. 18-30.
129. Полонский А.Б., Шокурова И.Г. Статистическая структура крупномасштабных полей температуры и солености в Черном море // Мор. гидрофиз. журн., 2008. № 1. С. 51-65.
130. Родионов С.Н. Колебания среднегодовых значений температуры воздуха Северного полушария // Метеорология и гидрология, 1985. № 6. С. 13-17.
131. Родионов С.Н. Современные изменения климата Каспийского моря. М.: Гидрометеоиздат, 1989. - 123 с.
132. Самодуров A.C., Иванов Л.И. Балансовая модель для расчета средних вертикальных потоков жидкости, тепла, соли и растворенных химических веществ в термохалоклине Черного моря // Мор. гидрофиз. журн., 2002. № 1. С. 7-24.
133. Сапожников В.В. Комплексные гидрохимические и биохимические исследования Волго-Каспийской экспедиции на судах «Антарес» и ГС-194 (4 августа 10 сентября 1995 г.) // Океанология, 1996. Т. 36, № 1. - С. 148-151
134. Сапожников В.В. Изменения экосистемы Каспийского моря за последние 70 лет // Научный бюллетень Каспийского плавучего университета. 2002(а). № 3. С. 59-66.
135. Сапожников В.В. Процессы накопления биогенных элементов в глубоководных котловинах Среднего и Южного Каспия // Океанология, 2002(6). Т. 42, № 3. С. 677-682.
136. Сапожников В.В., Зозуля Н.М., Белов A.A., Мартынова Е.А. Гидрохимические исследования Северного Каспия на научно-исследовательском судне «Медуза», август 2002 г // Океанология, 2003(а). Т. 43,№4.-С. 627-631
137. Скороход А.И., Цыцарин А.Г. Исследование внутригодовой изменчивости солевого состава вод Каспийского моря // Метеорология и гидрология, 1996. № 1. С. 76-84.
138. Скриптунов И. А. Гидрология предустьевого взморья Волги. М.: Гидрометеоиздат, 1958. 143 с.
139. Скриптунов H.A. Изменение солености воды в западной части взморья Волги после зарегулирования стока реки // Тр. ГОИН, 1971. Вып. 104. С. 131-148.
140. Соснин В.А., Тищенко П.Я., Салюк А.Н., Бибоу Н. Вентиляция вод Охотского моря в летний период // Метеорология и гидрология, 2007. № 1. -С. 75-79.
141. Суворов A.M., Шокурова И.Г. Годовая и междесятилетняя изменчивость доступной потенциальной энергии в Черном море // Мор. гидрофиз. журн., 2004. №2.-С. 29-41.
142. Тареев Б.А. К теории конвекционной циркуляции в глубоководных впадинах океана//Изв. АН СССР, сер. геофизика, 1960. № 7. -С. 1022-1029.
143. Тернер Дж. Эффекты плавучести в жидкостях. Пер. с англ. М.: Мир, 1977, 432 с.
144. Титов В.Б. Формирование зимней гидрологической структуры Черного моря в зависимости от суровости зим // Океанология, 2000. Т. 40. № 6. С. 826-832.
145. Титов В.Б. Сезонная и межгодовая изменчивость параметров холодного промежуточного слоя в Черном море // Метеорология и гидрология, 2001. № 12. С. 50-58.
146. Титов В.Б. Годовая изменчивость динамических параметров Кольцевого циклонического течения в северо-восточной части Черного моря // Метеорология и гидрология, 2003(a). № 8. С. 80-88.
147. Титов В.Б. Влияние многолетней изменчивости климатических условий на гидрологическую структуру и межгодовое обновление холодногопромежуточного слоя в Черном море // Океанология, 2003(6). Т. 43. № 2. С. 176-184.
148. Титов В.Б. О связи между сезонными атмосферными условиями и параметрами гидрологической структуры вод в северо-восточной части Черного моря // Океанология, 2003(b). Т. 43. № 3. С. 347-355.
149. Титов В.Б. Межгодовое обновление холодного промежуточного слоя в Черном море за последние 130 лет // Метеорология и гидрология, 2003(г). № 10. С. 68-75.
150. Титов В.Б. Формирование верхнего конвективного слоя и холодного промежуточного слоя в Черном море в зависимости от суровости зим // Океанология, 2004(a). Т. 44. № 3. С. 354-357.
151. Титов В.Б. Интегральный эффект воздействия термического и динамического факторов атмосферы на гидрологическую структуру вод Черного моря // Океанология, 2004(6). Т. 44. № 6. С. 837-842.
152. Титов В.Б. Влияние многолетней изменчивости климатических условий на гидрологическую структуру и экологию Черного моря // Водные ресурсы, 2004(b). Т. 31. № 4. С. 407-413.
153. Титов В.Б. Зоны формирования и объемы вод холодного промежуточного слоя в Черном море с учетом суровости зим // Метеорология и гидрология, 2006. № 6. С. 62-68.
154. Титов В.Б. Прогностический расчет межгодовой изменчивости температуры воздуха, определяющей гидрологическую структур Черного моря // Вестник Южного научного центра РАН, 2007. Т. 3, № 2. С. 39-51
155. Ткаченко Ю.Ю., Верхунов A.B., Суслов A.B. Гидрологическая структура и циркуляция вод прибрежной зоны Черного моря // В сб.: Экология прибрежной зоны Черного моря. М.: ВНИРО, 1992. - С. 17-40.
156. Толмазин Д.М., Шнайдман В.А., Ациховская Ж.М. Проблемы динамики вод Северо-западной части Черного моря. Киев: Наукова Думка, 1969. - 130 с.
157. Тужилкин B.C. Глубокие внутренние моря: характерные особенности структуры и общей циркуляции вод / В сб.: Конференция "Современные проблемы комплексного исследования морей". Тез.докл. М.: ГОИН, 1995, с. 20-22.
158. Тужилкин B.C. Особенности вертикальной термохалинной структуры вод глубоководной части Каспийского моря в концах последних многолетних периодов понижения и повышения уровня его поверхности // Труды ТОНН. 2005. Вып. 209. С. 199-216.
159. Тужилкин B.C., Берлинский H.A., Косарев А.Н., Налбандов Ю.Р. Многолетняя изменчивость летних термохалинной и кислородной структур вод в северо-западной части Черного моря // Экология моря. 2004. Вып. 65. С. 75-86.
160. Тужилкин B.C., Гончаров A.B. О вентиляции глубинных вод Каспийского моря // Труды ГОИН. 2008. - Вып. 211. - С. 27-39.
161. Тужилкин B.C., Косарев А.Н. Изменчивость летней термохалинной структуры вод Северного Каспия при разных уровенных режимах // Вестник Моск. ун-та. Сер.5. География. 2002. № 5. С. 61-67.
162. Тужилкин B.C., Косарев А.Н. Многолетняя изменчивость вертикальной термохалинной структуры вод глубоководных частей Каспийского моря // Водные ресурсы. 2004. Т. 31. № 4. С. 414-421.
163. Тужилкин B.C., Косарев А.Н. Гидрология и динамика вод Черного и Каспийского морей / Водные массы океанов и морей. М.: МАКС-пресс. -2007. - С. 208-237.
164. Тужилкин B.C., Косарев А.Н., Трухчев Д.И., Иванова Д.П. Сезонные особенности общей циркуляции вод глубоководной части Каспийского моря // Метеорология и гидрология. 1997. № 1. С. 91-99.
165. Фалина А.С., Волков И.И. О тонкой структуре и термохалинной устойчивости глубинных вод Черного моря // Океанология, 2003. Т. 43, № 4. -С. 516-523.
166. Филиппов Д.М. Циркуляция и структура вод Черного моря. М.: Наука, 1968.- 136 с.
167. Худсон Д. Статистика для физиков. Пер. с англ. М.: Мир, 1970. - 296 с.
168. Чередилов Б.Ф. Сезонные динамические карты поверхности Черного моря. / В кн.: Океанографические исследования Черного моря. Киев: Наукова Думка, 1967.-С. 119-128.
169. Шереметьевская О. И. Температура и соленость воды в Северном Каспии // Труды ЦИП, 1958, вып. 76. с. 50-63.
170. Якушев Е.В., Беседин Д.Е., Лукашев Ю.Ф., Часовников В.К. О подъеме верхней границы анаэробной зоны Черного моря в поле плотности в 19992000 гг // Океанология, 2001. Т. 41. № 5. С. 686-691.
171. Antonov J.I., Levitus S., Boyer T.P. Thermosteric sea level rise, 1955-2003 // Geophys. Res. Lett., 2005, vol. 32. L12602. Doi: 10.1029/2005GL023112.
172. Barnes, S. L. A technique for maximizing details in numerical weather map analysis // J. Appl. Meteor., 1964. N 3. P. 396-409.
173. Bokhove O., Johnson E.R., Hybrid coastal and interior modes for two-dimensional homogeneous flow in cylindrical ocean // J. Phys. Oceanogr. 1999. Vol. 29, N 2. P. 93-118.
174. Brink K.H. The near-surface dynamics of coastal upwelling // Progr. Oceanogr., 1983, vol. 12, no 3. P. 223-257.
175. Brink K.L., Shearman R.K. Bottom boundary layer flow and salt injection from the continental shelf to slope // Geophys. Res. Lett., 2006, vol. 33. LI3608. Doi: 10.1029/2006GL026311.
176. Boyer T., Levitus S. Quality control and processing of historical oceanographic temperature, salinity, and oxygen data. / NOAA technical Reports NESDIS N 81/ -Washington: NOAA, 1994. 64 p.
177. Boyer T., Levitus S., Antonov J.I., Locarnini R.A., Garcia H.E. Linear trends in salinity for the World Ocean, 1955-1998 // Geophys. Res. Lett., 2005, vol. 32. L01604. Doi: 10.1029/2004GL021729.
178. Boyer T., Levitus S., Antonov J.I., Locarnini R.A., Mishonov A., Garcia H.E., Josey S.A. Changes in freshwater content in the North Atlantic Ocean 1955-2006 // Geophys. Res. Lett., 2007, vol. 34. L16603. Doi: 10.1029/2007GL030126.
179. Candela J., Sheinbaum J., Ochoa J.L., Badan A., Leben R. The potential vorticity flux through the Yucatan Channel and the Loop Current in the Gulf of Mexico Geophys. Res. Lett., 2002, vol. 29. L02059. Doi: 10.1029/2002GL015587.
180. Cessi P. Regimes of thermocline scaling: the interaction of wind stress and surface buoyancy // J. Phys. Oceanogr., 2007. V. 37, No 8. P. 2009-2021.
181. Chen G., Quarty G.D. Annual amphidromes: a common feature in the Ocean? // IEEE Geoscience and remote sensing letters, 2005. Vol. 2, N 4. P. 423-427.
182. Cressman G.P. An operational objective analysis scheme // Mon. Wea. Rev., 1959. Vol. 87.-P. 329-340.
183. Cummins P.F., Mysak L.A., Hamilton K. Generation of annual Rossby waves in the North Pacific by the wind stress curl // J. Phys. Oceanogr., 1986. V.16, No 7. -P.1179-1189.
184. Data report IAEA research. / Training cruise on the Caspian Sea 5-28 September 1995. Vena, IAEA, 1995. 96 p.
185. Falina A., Sarafanov A., Volkov I. Warm intrusion in the intermediate layer (150500 m) of the Black Sea // Geophys. Res. Lett., 2007. Vol. 34. L22602, doi: 10.1029/2007GL031016
186. Fofonoff N.P., Millard R.C. Algorittms for computation of fundamental prpperties of seawater | UNESCO technical papers for marine science, 1983. N 44. 53 p.
187. Fratantoni D.M., Bower A.S., Johns W.E., Peters H. Somali current rings in the eastern Gulf of Aden // J. Geophys, Res., 2006. Vol. 111. C09039, doi: 10.1029/2005JC003338.
188. Gamo T., Motoshima N., Tolmachyov S. Recent upward shift of the deep convection system in the Japan Sea, as inferred from the geochemical tracers tritium, oxygen, and nutrients // Geophys. Res. Lett., 2001. Vol. 28, N 21. P. 4143-4146.
189. Gill A.E., Clarke A.J. Wind-induced upwelling, coastal current, and sea level changes // Deep-Sea Res., 1974, vol.21. P.325-345.
190. Ginzburg A.I., Kostianoy A.G., Sheremet N.A. Sea surface temperature variability // The Caspian Sea Environment (Hdb Env Chem. Vol. 5. Part P (2005): (DOI 10.1007/6985005) Berlin Heidelberg: Springer-Verlag. - 2005. - P. 59-82.
191. Ginzburg A.I., Kostianoy A.G., Sheremet N.A. Sea surface temperature variability // The Black Sea Environment (Hdb Env Chem Vol. 5, Part Q (2008): DOI 10.1007/6985090) Berlin Heidelberg:Springer-Verlag.-2008.-P.255-276
192. Ginzburg A.I., Zatsepin A.G., Kostianoy A.G., Sheremet N.A. Mesoscale water dynamics // The Black Sea Environment (Hdb Env Chem Vol. 5, Part Q (2008): DOI 10.1007/698 5 090) Berlin Heidelberg: Springer-Verlag. - 2008(6).- P. 195-216.
193. Gordon A.L., Visbek M., Huber B. Expotr of Weddell Sea deep and bottom water. // J. Geophys. Res., 2001, vol. 106, N 4C, p. 9005-9017.
194. Gouretski V., Koltermann K.P. How much is the ocean really warming? // Geophys. Res. Lett., 2007. Vol. 34. L01710, doi: 10.1029/2006GL027834/
195. Harrison D.E., Carson M. Is the World Ocean warming? Upper-ocean temperature trends: 1950-2000 // J. Phys. Oceanogr., 2007. Vol. 37, No 2. P. 174-187.
196. Herrmann P., Krauss W. Generation and propagation of annual Rossby waves in the North Atlantic // J.Phys.Oceanogr., 1989. Vol. 19, No 6. P.727 -744.
197. Hogan P.J., Hurlburt H.E. Impact of upper ocean-topographical coupling and isopycnal outcropping in Japan/East Sea models with 1/8° to 1/64° resolution // J. Phys. Oceanogr., 2000. Vol. 30, No 10. P. 2535-2561.
198. Horii T., Hanawa K. A relationship between timing of El Niño onset and subsequent evolution // Geophys. Res. Lett., 2004. Vol. 31. L06304, doi: 10.1029/2003GL019239
199. Houghton R.W., Visbeck M. H., Quasi-decadal salinity fluctuation in the Labrador Sea. // J. Phys. Oceanogr., 2002. Vol. 32. No 2. P. 687-701.
200. Hu A., Meehl G.A. Reason for a fresher northern North Atlantic in the late 20th century // Geophys. Res. Lett., 2005. Vol. 32. LI 1701, doi: 10.1029/2005GL022900
201. Isachen P.E., Mauritzen C., Svendsem H., Dense water formation in the Nordic Seas diagnosed from sea surface buoyance fluxes. Deep-Sea Res., Part I, 2007, vol. 54, P. 22-41. Doi: 10.1016/j.dsrl.2006.09.008
202. Isern-Fontanet J., Garsia-Ladona E., Font J. Vortices of the Mediterranean Sea: an altimetric perspective // J. Phys. Oceanogr., 2006. Vol. 36, N 1. P. 87-103
203. Ishii M., Shouji A., Sugimoto S., Matsumoto T. Objective analyses of sea-surface temperature and marine meteorological variables for the 20th century using ICOADS and the Kobe collection // Int. J. Climatol., 2005. P. 865-879.
204. Ivanov L.I. Cold intermediate water formation in the Western Black Sea as derived from 1992 data / In: Problems of the Black Sea. Sebastopol: MHIUAS, 1992. - P. 78-89.
205. Ivanov L.I., Nikolaenko E.G., Besiktepe S., Ozsoy E. Volumetric structure of the Black Sea cold intermediate layer / In: Diagnosis of the state of marine environment of Azov-Black Sea basin. Sebastopol: MHI UAS, 1994. -P.253-264.
206. Kalnay E., Kanamitsu M., Kistler R., at al. The NCEP/NCAR 40 year reanalysis project//Bull. Amer. Meteotrol. Soc., 1996. Vol. 77. P. 437-471.
207. Kara A.B., Rochford P.A, Hurlburt H.E. An optimal definition for the ocean mixed layer depth // J. Geophys Res., 2000. Vol. 105, N C10/ P. 16803-16821.
208. Kim S.-B., Lee T., Fikumori I. The 1997-1999 abrupt change of the upper ocean temperature in the north central Pacific // Geophys. Res. Lett., 2004. Vol. 31. L22304, doi: 10.1029/2004GL021142.
209. Klein B., Roether W., Civitarese G., Gacic M., Manca B.B., d'Alcala M.R., Is the Adriatic returning to dominate the production of Eastern Mediterranean Deep Water? // Geophys. Res. Lett., 2000. Vol. 27. N 20. P. 3377-3380.
210. Korotaev G., Oguz T., Riser S. Intermediate and deep current of the Black Sea obtained from autonomous profiling floats // Deep-Sea Research. Part II. 2006. Vol. 53. 1901-1910, doi: 10.1016/j.dsr2.2006.04.017.
211. Korotaev G.K., Saenko O.A., Koblinsky C.J. Satellite altimetry observations of the Black Sea level//J. Geophys. Res., 2001. Vol. 106. NCI.- P. 917-933.
212. Kosarev A.N., Tuzhilkin V.S., Kostianoy A.G. Main features of the Caspian Sea hydrology / In: Dying and Dead Seas. J.C.J. Nihoul et al. (eds.). Dordrecht: Kluver Academic Publishers, 2004. P. 159-184.
213. Kwon Y.-O., Kim K., Kim Y.-G., Kim K.-R. Diagnoing long-term trends of the water mass properties in the East Sea (Sea of Japan) // Geophys. Res. Lett., 2004. Vol. 31. L20306, doi: 10.1029/2004GL020881.
214. Leben R.R., Honaker D.J. What do we know and what can we predict about the timing of Loop current eddy separation? // Proc. Symp. on 15 years of progress in radar altimetry, 13-18 March 2006. Venice, Italy 2006. P. 50-55.
215. Levitus S. Climatological atlas of the World Ocean. / NOAA Prof. Paper N 13. -Washington D.C.: U.S. Gov. Print. Office, 1982. 173 p.
216. Levitus S., Antonov J., Boyer T. Warming of the World Ocean, 1955-2003 // Geophys. Res. Lett., 2005, vol. 32. L02604. Doi: 10.1029/2004GL021592.
217. Levitus S., Antonov J.I., Boyer T.P., Garcia H.E., Locarnini R.A. EOF analysis of upper ocean heat content, 1955-2003 // Geophys. Res. Lett., 2005, vol. 32. L18607. Doi: 10.1029/2005GL023606.
218. Liao G.-H., Yuan Y.-C., Wang Z.-G. The three dimensional structure of the circulation in the South China Sea during the summer of 1998 // Acta Oceanol. Sin., 2006. Vol. 28, No 5. P. 15-25.
219. Locarnini R.A., Mishonov A.V., Antonov J.I., Boyer T.P., Garcia H.E. World Ocean Atlas 2005. Volume 1: Temperature / S. Levitus, Ed. NOAA Atlas NESDIS 61/- Washington, D.C.: U.S. Gov. Printing Office, 2006. 182 p.
220. Ludicone D., Rodgers K.B., Schopp R., Madec G. An exchange window for the injection of Antarctic Intermediate Water into the South Pacific // J. Phys. Oceanogr., 2007, vol. 37, No l,p. 31-49. Doi: 10.1175/jpo2985.1
221. Marshall J.C., Nurser A.J.G. Fluid dynamics of oceanic thermocline ventilation.- J. Phys. Oceanogr., 1992, vol. 22, pp. 583-595.
222. Mata M.M., Wijffels S.E., Church J.A., Tomczak M. Eddy shedding and energy conversions in the East Australian Current // J. Geophys Res., 2006. Vol. 111. C09034, doi: 10.1029/2006JC003592.
223. MEDOC Group, Observation of formation of deep water in the Mediterranean Sea. Nature, 1970, vol. 227, p. 1037-1040.
224. Minobe S., Maeda A. A 1° monthly gridded sea-surface temperature dataset compiled from ICO ADS from 1850 to 2002 and Northern Hemisphere frontal variability // Int. J. Climatol., 2005. P. 881-894.
225. Moron V. L'évolution séculaire des températutes de surface de la mer Méditerranée (1957-2000) // C.R. Geoscience, 2003. Vol. 335. P. 721-727.
226. Murray J.W., Top Z., Ozsoy E., Hydrographie properties and ventilation of the Black Sea // Deep-Sea Res. A, 1991. Vol. 38. Suppl. No 2A. P. S663 -S689.
227. Neumann G. Die absolute topographie des physicalischen meeresnivengus und die oberflahenstromungen des Swarzen Meeres // Ann. Hydr. Mar. Met., 1941. N 70(9). S. 265-282.
228. Oey L.-Y. Vorticity flux through the Ycatan Channel and Loop Curent variability in the Gulf of Mexico // J. Geophys Res., 2004. Vol. 109. CI0004, doi: 10.1029/2004JC002400.
229. Oguz T., Besiktepe S. Observations on the Rim Current structure, CIW formation and transport in the western Black Sea // Deep-Sea Res. Pt. I, 1999. Vol. 46. P. 1733-1753.
230. Osychny V., Cornillon P. Properties of Rossby waves in the North Atlantic estimated from satellite data // J. Phys. Oceanogr., 2004. Vol. 29, N 1. P. 61-76.
231. Ou H.-W. Dynamics of dense Water descending a continental slope // J. Phys. Oceanogr., 2005. Vol. 35, No 8. P. 1318-1328.
232. Ozsoy E., Unluata U. Oceanography of the Black Sea: a review of some recent results // Earth. Sci. Rev., 1997. Vol. 42. N 4. P. 231-272.
233. Price J.F., Baringer M.O., Outflow and deep water production by marginal seas. Progress in Oceanography,'1994. Vol. 33, N 1, p. 161-200.
234. Qu T., Girton J.B., Whitehead J.A. Deepwater overflow through Luzon Strait // J. Geophys Res., 2006. Vol. 111. C01002, doi: 10.1029/2005JC003139.
235. Rachev N., Stanev E.V. Eddy processes in semi-enclosed seas. A case study for the Black Sea//J. Phys. Oceanogr. 1997. Vol. 27. P. 1581-1601.
236. Rivas D., Badan A., Ochoa J. The ventilation of the Deep Gulf of Mexico // J. Phys. Oceanogr., 2007, vol. 37, No 10, p. 1763-1781.
237. Samodurov A.S., Ivanov L.I. The Black Sea quasiisotermal intermediate layer: a mechanism of formation // Rept. Nat. Acad. Sci. Ukraine, 2002. N 2. P. 140-146
238. Samuel S., Haines K., Josey S., Myers P.G. Response of the Mediterranean Sea thermohaline circulation to observed changes in the winter wind stress field in the period 1980-1993 // J. Geophys Res., 1999. Vol. 104, N C4/ P. 7771-7784.
239. Sirven J., Herbaut C., Deshayes J., Frankignoul C. Origin of the annual to decadal peaks of variability in the response of simple ocean models to stochastic forcing // J. Phys. Oceanogr., 2007. Vol. 37, N 8. P. 2146-2157.
240. Stanev E.V., Le Traon P.-Y., Peneva E.L. Sea level variations and their dependency on meteorological and hydrographical forcing: analysis of altimeter and surface data for the Black Sea // J. Geophys, Res., 2000. Vol. 105, N CI. P. 17203-17216.
241. Stanev E.V., Rachev N.H. Numerical study on the planetary Rossby modes in the Black Sea // J. Marine Systems, 1999. Vol. 21. P.283-306.
242. Stanev E.V., Staneva J.V. The sensitivity of the heat exchange at sea surface to meso and sub-basin scale eddies. Model study for the Black Sea // Dyn. Atm. and Oceans, 2001. Vol. 33. P. 163-189.
243. Staneva J.V., Dietrich D.E., Stanev E.V., Bowman M.J. Rim Current and coastal eddy mechanism in eddy-resolving Black Sea general circulation model // J. Mar. Systems, 2001. Vol. 31. P. 137-157.
244. Staneva J.V., Stanev E.V. Oceanic response to atmospheric forcing derived from different climatic data sets. Intercomparison study for the Black Sea // Oceanol. Acta, 1998. Vol.21.-P. 393-417.
245. Sur H.I., Ozsoy E., Ibrayev R.A. Satellite-derived flow characteristics of the Caspian Sea / Satellites, Oceanography and Society / Ed. D. Halpern. -Amsterdam: Elsevier Science B.V., 2000. P. 289-297.
246. Trukhchev D.I., Demin Yu.L. The Black Sea general circulation and climatic temperature and salinity fields. CoMSBlack 92-010 Technical report. Woods Hole Oceanographic Institute technical report, WHOI-92-34, CRC-92-02. 132 p.
247. Trukhchev D., Kosarev A., Tuzhilkin V. Specific features of the Black Sea seasonal climatic circulation: Part I. Variability of the upper layer circulation // Comptes rendus de l'Academie Bulgare des sciences, 1995(a). Vol. 48. No 8. P. 21-24.
248. Trukhchev D., Kosarev A., Ivanova D., Tuzhilkin V. Numerical analysis of the general circulation in the Caspian Sea // Comptes rendus de l'Academie Bulgare des sciences. 1995(b). Vol. 48, No 11-12. P.31-34.
249. Tuzhilkin V.S. Thermohaline Structure of the Sea // The Black Sea Environment (Hdb Env Chem Vol. 5, Part Q (2008): DOI 10.1007/6985090) Berlin Heidelberg: Springer-Verlag. - 2008(a). - P. 217-254.
250. Tuzhilkin V.S. General Circulation // The Black Sea Environment (Hdb Env Chem Vol. 5, Part Q (2008): DOI 10.1007/698 5 090) Berlin Heidelberg: SpringerVerlag. - 2008(6). - P. 159-194.
251. Tuzhilkin V.S., Kosarev A.N., Thermohaline Structure and General Circulation of the Caspian Sea Waters // Ibid (DOI 10.1007/6985003) Berlin Heidelberg: Springer-Verlag. - 2005. - P. 33-57.
252. Wáhlin A.K., Cenedese C. How entraining density currents influence the stratification in a one-dimensional ocean basin. Deep-Sea Res., Part II, 2006, vol. 53, p. 172-193. Doi: 10.1016/j.dsr2.2005.10.019.
253. White W.B. Traveling wave-like mesoscale perturbations in the North Pacific Current // J. Phys. Oceanogr., 1982, vol. 12, N 2. P. 231-243.
254. Williams R.G., Spall M.A., Marshall J.C., Does Stommel's mixed layer "demon" work? // J. Phys. Oceanogr., 1995, vol. 25, N 12, p. 3089-3102.
255. Woods J., The physics of thermocline ventilation. Coupled Ocean-Atmospheric Models, 1985, vol. 40, p. 543-590.
256. Wu P., Haines K., Pinardi N., Toward an understanding of deep-water renewal in the Eastern Mediterranean. //J. Phys. Oceanogr., 2000. Vol. 30. No 2. P.443-458
257. Yasunaka S., Hanawa K., Regime shift in the global sea-surface temperatures: its relation to El-Nino-Southern Oscillation events and dominant variation modes. Int. J. Climatol., 2005, vol. 25, p. 913-930. DOI: 10.1002/joc.l 172.
258. Yuan D. Role of the Kelvin and Rossby waves in the seasonal cycle of the equatorial Pacific Ocean // J. Geophys, Res., 2005. Vol. 110. C04004, doi: 10.1029/2004JC002344.
259. Zang X., Wunsch K. The observed dispersion relationship for North Pacific Rossby wave motions // J. Phys. Oceanogr., 1999, vol. 29, N 9. P. 2183-2190.
260. Zhang C., Chen G. A global analysis of multimode sea surface temperature pattern // Acta Oceanol. Cin., 2007. Vol. 26, N 1. P. 12-22.
261. Zhang C., Wang B., Chen G. Annual sea level amphidromes in the South China Sea revealed by merged altimeter data // Geophys. Res. Lett. 2006. Vol. 33, L14606, doi: 10.1029/2006GL026493.
-
Тужилкин, Валентин Сергеевич
-
доктора географических наук
-
Москва, 2008
-
ВАК 25.00.28
- Термохалинный режим Каспийского моря при изменении уровня
- Особенности гидрологических и гидрохимических условий на Дагестанском шельфе Каспийского моря
- Исследование крупномасштабных и мезомасштабных гидродинамических процессов Каспийского моря
- Исследование изменений гидрохимической структуры Каспийского моря за последние 70 лет
- Математическое моделирование термогидродинамики Каспийского моря
