Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Водо- и солеобмен между Западной и Восточной частями Северного Каспия

ВАК РФ 11.00.07, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Водо- и солеобмен между Западной и Восточной частями Северного Каспия"

рГ6 ОД

.РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ВОДНЫХ ПРОЕЛИ»!

На правах рукописи Щевьёв Виктор Алексеевич.

ВОДО- И. СОЛЕОБМЕН МЕВДУ ЗАПАДНОЙ И ВОСТОЧНОЙ ЧАСТЯМИ СЕВЕРНОГО КАСПИЯ.

( II. 00. 07 - гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия ).

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата географических наук '

Москва - 1993 г.

Работа выполнена в лаборатории гидродинамики Института водных проблем Российской АН.

Научные руководители:

Кандидат физико-математических наук, ст.н.с. В.Н. Зырянов. Кандидат технических наук, ст.н.с. А.Л. Бондаренко.

Официальные оппоненты:

доктор географических наук, профессор А.Н. Косарев, кандидат географических наук, ст.н.с. В.Е. Путырский.

Ведущая организация:-Росгидрометцентр, отдел морских гидрологических прогнозов.

Д.ООЗ.37.01. в Институте водных проблем РАН по адресу: г. Москва, 107 078, ул. Малая Басманная, д. 10 а.я. 524, 7 этаж.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института.

Защита диссертации

час, мин. на заседании специализированного Совета

в

Автореферат разослан " 1993 г'.

г:

7

Учёный секретарь специализированного Совета при ИБП РАН Док. геогр. наук, проф.х^^^^^^^а-^в.с. Залетаев

ОБцАЯ ХАРАКТЕРНО 1ИКА РАБОТЫ. Актуальность темы. Северный Каспии представляет собой обширны:! шельфовыи район площадью 91300км"*, где происходит взаимодействие пресных вод Золги и Урала с солеными водами Среднего Каспия. Поэтому основная отличительная особенность Северного Каспия - значительное изменение солености .¿од, как в пространстве ( с севера на юг от 0 до 12,5 %0), так и во времени. Эти изменения происходят под влиянием различных Акторов - стока рек, испарения с водной поверхности, ветрового воздействия и других. Величина солености в различных районах Северного Каспия сильно влияет на его рыбопродуктивность. Наиболее благоприятнее условия создаются при равномерном распределении солёности по акватории моря. Однако в последние десятилетия в дельте .[Золги произошло существенное перераспределение стока. Основной его объем поступает в Западную часть Северного Каспия, тогда как восточная получает значительно меньше преснои водь и .соленость ео более высокая.

Понятно, что значение солиности восточной части Северного Каспия в основном связано-с водо-солеобменом с западной частью акватории.

Водо-солеобмен мелду западной и восточной частями ¡¿оря необходимо исследовать для составления водного баланса Северного Каспия. Это необходтмо также, особенно в условиях повышения уровня моря, для расчета последствий возможного открытия стока каспийской воды ( при Н = -¡¿7м.) в бывшие заливы Кайдак и Мёртвый Култук.

Таким образом,проблема водо-солеобмена мег.ду западно;, и восточной частями Северного Каспия представляет как научный, так и практический интерес. Различными аспектами этой проблемы занимались многие исследователи; Г'.В. Ржеплинский, Ю.И. К Компанией, П.С. Линейкин, А,И. Фельвенбаум, К.И. Иванов, К.А.

- а -

Скриптунов, А.Н. Косарев, Д.К. Катунин, но полностью проблема не решена, основная причина заключается в отсутствии современной измерительной аппаратуры, и ¿¡следствии ¿>;.ого в недостаточном количестве репревентативных данных натурных наблюдений.

Цель работы - на основе оригинальной методики наблюдении за течениями выявить oorcr-j". 6 закономерности зодо-солеобмена Северного Каспия, для этого решались следующие задачи: 1. Отработка методики получения синхронной информации о течениях и солености. ¿. ¿¿явление пространственно-временной изменчивости и причинно-следственных связей течений в Северной Каспии. 3. Определение вклада различных видов течении в перенос солей и воды.. 4. Расчёт водо- и солеобмена мезду западной и восточно;, частяии Северного Каспия на основе натурных данных. 5. Оценка изменчивости водо-солеобмена за длительный срок.

Фактический материал. В работе в основной использовались результаты синхронных наблюдений за течениями и соленостью, полученные с помощью приборов АЩТ в Северном и Среднем Каспии во время экспедиций на н.и.с."Акватория"в i9&£ - 1989 годах; при непосредственном участии автора.

Кроме того были привлечены результаты предыдущих работ i.K. Заллера, Н.Г. Егорова, Д.Н. Катунина, H.A. Скриптунова и др., а также результаты натурных наблюдении а Черном море, на озерах Байкал и Чудско-Псковском, данные наблюдений за соленостью, публикуемые в ежегодниках, а также метеоданные по районам Северного и Среднего Каспия.

Основные этапы исследования. 1. Разработка методических вопросов исследования основных аакономерностей переноса вод в Северном Каспии. 2. Анализ пространственно-временной изменчивости и особенностей течений в Северном Каспии. 3. Выяв-

- а -

ление закономерностей водообмена между западной и восточной частями Северного Каспия. 4. Ксследование процессов переноса солей в Северном Каспии.

Научная новизна. 1. Впервые для условий Северного Каспия получены уникальные синхронные ряды данных наблюдении за течениями и соленостью продолжительностью 1-3 месяца с дискретностью 15 минут в 21 точке.

Эти данные показали присутствие в скорости течения четко выраженной волновой компоненты, в которой сосредоточено до 30% энергии течений. '¿. Установлены общие закономерности яодо-солеобмена в Северном Каспии. Показано, что перенос воды и солей в основном осуществляетмя результирующими ( квазипостоянными ) течениями. Водо-солеобмен за счет изменяющихся по направлению течений на порядок меньше. Энергия этих течений затрачивается на перемешивание воды. 3. По натурным данным получены количественные значения водообмена за год между' западной и восточной частями Северного Каспия. Показано, что на севере Кулалинского порога в восточную часть акватории втекает в среднем 145 км3 воды в год,( пресной 68 км3, солёной 77 км3). На юге через порог из восточной части вытекает с^1 кмв, и через пролив южнее о. Кулалы 67 кмааоды в год.

Показано, что распределение солености определяется результирующими течениями. Изменение этих течений влечет за собой изменение поля солености, конфигурации гидро^ронта, его основных характеристик ( удаленности от дельты Волги и ширины ). Поэтому по изменениям поля солёности можно судить об изменениях поля результирующих течений. Анализ информации о поле солености, публикуемой в ежегодниках

несколько десятилетий показывает, что качественно оно не меняется. Изменяется лишь расстояние до'фронта от дельты Волги и его ширина. Исходя из этого бал сделан вьыод о том, что поле результирующих течений за наблюдаемый период качественно не меняется.

4. По осреднениям данным наблюдений за 1584 г. рассчитан солеобмен между западной и восточной частями Северного Каспия. В восточную часть поступает в среднем за год 1024 млн. г. солей, и вытекает в западную 1039 млн.т. Невязка составляет 15 млн.т. ( 1,о% ).

Количество солей поступающих в восточную часть зависит от положения фронта. Чем дальше он ог дельты Волги, тем меньше соленой воды поступает в восточную часть, и больше пресной. Происходит ее распреснение. С перемещением фронта к дельте Волги количество пресной воды, поступающей в восточную часть уменьшается, а соленой увеличивается. Средняя солёность восточной части акватории возрастает.

Положение гидрофронта, в свою очередь, зависит от соотношения объёмов стока волжских и среднекаспийских вод.

5. В процессе исследования водо-солеобмена в Северном Каспии разработан метод исследования результирующего переноса. Отработаны методики получения синхронных данных о течениях и солёности высокой точности продолжительностью 1-3 месяца.

Практическое значение. Результаты работы могут быть использованы при прогнозировании изменения солености различных частей Северного Каспия в связи с изменением стока, рек, уровня моря, ветрового воздействия, при оценке переноса загрязняющих веществ. Полученные значения потоков воды и солей необходимы как тестовые при математическом моделировании процессов переноса масс воды за длительные сроки.

Метод исследования, разработанный автором, может быть использован при исследованиях результирупцего переноса вод других крупных водоёмов.

Результаты диссертации могут быть использованы при создании атласа течений Каспийского моря.

Адробапия работы. Результаты диссертационной работы докладывались на семинарах лаборатории гидродинамики и лаборатории Каспийского моря ИШ РАН ( 1990, 1991, 1992 г.г.), лаборатории водных проблем КаспНИРХ ( 1990 г.), отдела водных проблем Карельского филиала РАН ( 1990 г.), отдела динамики моря ГОИН ( 1992 г.), отдела морских гидрологических прогнозов Росгсздро-метцентра ( 1993 г.), на кафедре океанологии Географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова ( 1993 г.).

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав и заключения. Объём работы составляет стр. машинописного текста и 40 рисунков. Список литературе содержит наименований, из которых 7 на иностранных языках.

Содержание работы.

Во введении обоснована актуальность темы, поставлены основные задачи исследования, показана научная новизна и практическая значимость работы, даётся краткое описание диссертации по главам.

В первой главе анализируется состояние вопроса, обсуадают-ся результаты натурных исследований и математического моделирования динамики течений Северного Каспия.

§ 1.1. посвшцён анализу результатов натурных исследований

течений и водо-солеобмена Северного Каспия за предшествующие годы, начиная с работ Н.М. Книповича ( 1914 г.), который

полагал, что вся волжская вода движется вдоль западного побережья на юг. К.И. Иванов ( 1955 ) впервые рассмотрел водооб-

- б -

мен как процесс, изменяющийся во времени. На основе данных об изменении средней солености восточной части Северного Каспия он впервые показал, что волжская вода в летнее _;ремя .поступает и а восточную часть акватории.

Поскольку перенос вод осуществляется течениями, рассмотрены работы многих авторов, изучавших зависимость скорости и направления течений от различных причин - ветра, стока рек, изменения плотности воды. Наиболее распространена точка зрения о том, что циркуляция воды в верхнем слое зависит от ветровой ситуации, а направление течений в целом определяется направлением приводных воздушных потоков. ( T.J. Расеплин-ский, 1955;, D.H. Компаниец, 1973; А.Б. Бадалов, д.Г. Вкеп-линский, i960,). Наблюдения за течениями показали,однако, что направление течения зачастую не совпадает с направлением ветра. Более сложная связь поля течений с ветровой обстановкой над морем отражена а работах ( И.И.- Ивановский, Б.Б. Лд'окман, 1937; A.B. Караушев, 1946; H.A. Скриптунов,19о4, 19S4; *.Д. Заллер, К.Г. Егоров, 1950 ). Исследователи по разному учитывали это обстоятельство. Так H.A. Скриптунов разработал свой метод построения схем течений для ветров различных направлений для периода развития после длительного затишья. ¿■•И. Заллер и Н.Г. Егоров, считая, что в Северном Каспии нет установившихся течении, рассчитали результирующие векторы скорости для навигационного и ледового периодов, ко натурным данным они показали, что на севере Кулалинского порога в восточную часть Северного Каспия воды втекают из западной со скоростью 1-1,0 су/с., а на юге вытекают, причем зимой скорости на 3® меньше. Наличие результирующей антициклонической циркуляции в восточной части акватории они объясняют суммарным воздействием ветра на всю акваторию Северного Каспия.

3 § l.i;. анализируются работы по математическому моделированию ( Г.З. Рлеплинекйл, liöö; 11-С - Линейкин, А.Л. ^.ельаен-баум, 1955; А.^.Бадалов, Д.Г. Ржеплинскил, 193а). Расчет производился с использованием моделей различных классов - от простых двумерных до трехмерных, от стационарных до нестационарных. Основной недостаток этих моделей в' том, что рассчитываются только ветровые течения, причем за довольно короткие временные интервалы, по которым трудно судить о водообмене, как временном процессе. Волновые составляющие скорости течений в этих моделях, как правило, отсутствуют. 3 результате не найдено закономерностей, объясняющих особенности наблюдаемых изменений солености в различных частях моря.

Таким образом, анализ работ по исследованиям течений Северного Каспия выявил недостаточность сведений о пространственно-временной изменчивости течений, что необходимо при выЗоре дискретности их измерений во времени и пространсве.

Количественные оценки водообмена меаду западной и восточной частями Северного Каспия по данный разных авторов су-щесвенно различаются, от 345 км° за нашгационныи период ( Ю.й. Компаниец, 1973; H.A. Скриптунов, 1^54), до 30 км3 ( Современный и перспективный... 197k, ).

Отсутствуют работы по изучению изменчивости водообмена в годовом и многолетнем аспекте. Существующие представления о водообмене не объясняют наблюдаемые изменения солености восточной части Северного Каспия.

Глава 2. посвящена методическим вопросам исследования водообмена и течений Северного Каспия.

3 § 2.1. обсуждаются методы исследования течений. Показана неоднозначность связей скорости и направления течений с ветровой ситуацией, что говорит о многофакторной зависимости

- а -

полей течений от внешних условий. Как было показано, основной перенос „вод и солей осуществляется результирующими течениями. Поэтому для решения проблемы водо-солеобмена необходимо исследовать закономерности этих течений.

3 § 2.2. приведены основные положения метода исследования результирующего переноса вод:

- применяемые 'до сих пор методы получения ин^юрмации о течениях путем измерений с борга судна или вертушкой БПВ с жесткого основания, в условиях мелководного Северного Каспия не могут обеспечить необходимой точности.

- для получения информации о результирующих течениях необходимы длительные, высокоточные измерения, которые можно произвести только прибором компонентного типа,

с их обязательной неподвижной установкой.

- необходимая длительность наблюдений зависит от периода изменчивости и максимальной амплитуды течений. Для условий Северного Каспия минимально необходимая длительность наблюдений составляет 15-£0 суток.

- с целью повышения точности измерений разработана методика проверки работы приборов в море,а также усовершенствованы способы обработки полученной информации.

3 § 2.3. рассматриваются основные особенности методики работ с помощью приборов АЦИТ. Автономные наблюдения с помощью приборов компонентного типа (АЦИТ) - основной на сегодняшний день метод получения синхронной информации о течениях и солености. С целью получения точных измерений автором разработаны устройства для неподвижной установки'приборов . в море для разных глубин. Два из них защищены авторскими свидетельствами. Приводятся описания устройств и технология установки и подъема пиборов в море.

Списаны методики подготовки приборов к постановке, проверки их работы в море, обработки информации. Все эти мероприятия направлена на повышение надежности приборов, а следовательно повышение точности получаемой информации.

3 5 ¿¡.4. оценивается точность результатов определения результирующих векторов. Результирующий вектор течений вычисляется как среднеарифметическое всех полученных за время реализации векторов течений. Из-за ограниченной длины ряда вычисление результирующего вектора производится с погрешностью, которая имеет три составляющие: методическая погрешность; погрешность измерительного прибора; погрешности измерения, возникающая из-за дестабилизирующего волнового воздействия на прибор.

Методическая погрешность возникает в результате вычисления среднего значения гармонического сигнала с постоянной составляющей. Его можно рассматривать как детерменированный, со случайной фазой. Показано, что погрешность будет тем меньше, чем больше интервал осреднения. Величина погрешности зависит также от амплитуды измеряемого сигнала, и его периода, и возрастает с их увеличением. В нашем случае, для интервала осреднения 21 сутки, при максимальных вел/чинах скорости до 70 си/с• и среднем периоде одни сутки, методическая погрешность составила 0,17 см/с.( точка 1)., 0,л1 см/с. ( точка 2).

Рассчитаны погрешности измерения прибора при различных измеряемых скоростях движения воды, ¿¡оказано, что погрешность определения среднего значения, рассчитанного по <1100 измерениям составляет 0,0313 си/с.

Третья составляющая аа счёт дестабилизирующего влияния волнового воздействия на прибор сведена к минимуму использованием разработанных нами устройств для неподвижной установ-

ки приборов в море.

Суммарная погрешность определения величина результирующего вектора может быть оценена сверху величиной 0,22 см/с.

В § '¿.5. анализируется методика измерения гидрологических характеристик воды с борта судна в мелководном Северном Каспии. 3 этих условиях производство точных измерении скорости течений связано с трудностями, т.к. судно совершает сложные движения. При участии автора была специально разработана аналоговая вертушка ДЗП-2, которая позволяет практически мгновенно измерять параметры течения в те короткие промежутки времени ( ¿0 сек ), когда судно находится относительно неподвижно. Предложены способы относительно неподвижной установки судна - на двух якорях и со ашрингом.

3 § <¿.6. обосновывается выбор оптимального режима измерения гидрологических характеристик воды с учетом их пространственно-временной изменчивости.

С этой целью сначала с помощью вертушки ЛЗЬ-й регистрировались скорости течения во всем диапазоне частот, начиная с ветровых волн. Затем производилась фильтрация скользящим фильтром равновесного среднего, и фильтром, имитирующим цикл работы прибора АЦИТ с разным .временем сглаживания. Из сопоставления полученных результатов оценивалась величина ошибки. Исходя из допустимой погрешности был выбран интервал измерения 15 минут.

Третья глава посвящена исследованиям течений и водообмена

в Северном Каспии за период с 1982 г. по 1992 г. с участием автора.

3 § 3.1. анализируется пространственно-временная изменчивость течений на основе набладений продолжительностью 21 сутки. Эти данные свидетельствуют, что существует два масштаба движения воды. Первый связан с волновой изменчивостью

- 11 -

течений, со средним периодом одни сутки и средними скоростями 10-15 см/с. Второй - квазипостоянные течения со скоростями 1-1,5 сц/с. Сопоставление новых; данных наблщцений за течениями с полученными ранее другими исследователями позволяет обоснованно выделять такие особенности течении в восточной части Северного Каспия', как антициклоническая циркуляция, а такие существование движения ( оттока ) вод в проливе южнее о. Кулалы в юго-западном направлении.

3 § о.л. рассмотрены результаты наблюдений за течениями в ь точках на Кулалинском пороге, и одной в проливе юянее о. Кулалы. Векторы результирующшо переноса, рассчитанные для точек наблюдения подтверждают наличие антициклонической циркуляции в восточной части Северного Каспия. Скорость квазипостоянного течения, вытекающего из восточно;: часх'.д ;. нее о.. Кулалы составляет ¿,7 см/с., а годовой расход воды в проливе равен 64 км3. Ранее величина вытекающего потока через пролив оценивалась как незначительная.

В § 3.3. включены результаты наблюдений за течениями на границе Северного Каспия со Срв„;-л,.1, а также вдоль восточного берега Среднего Каспии. Показано, что из Среднего Каспия в Северный втекает н восточной половине разреза приблизительно 1500 км8 вод^> и год. ( для сравнения - сток Волги составляет в среднем 250 км3 в год). Иа Северного Кае;;-.. , ¡.едний вода вытекает в западной части разреза,, увлекая за собой пресные воды Волги.

Вдоль' восточного берега Среднего Каспия были выставлены АБС до мыса Песчанныл, на расстоянии от граница с Северны;.; Каспием 135 км. Показано, что в структуре течений преобладают инерционные и шельфовые золны.

Инерционные волны имеют периоды 17,5 ч., средние скорости 50 см/с. и1ельфовые волн . ■ е.и.- периоды 140-150 ч., длину

200-250 км., разовую скорость 0,^-0,40 см/с. Результирующие течения на глубине направлены в северном направлении со скоростями 4-5 см/с,, на поверхности направлены и южном направлении с постоянно убывающими к югу скоростями от о см/с. до см/с. На основе полученной информации при участии автора составлена качественная схема результирующих течений Северного Каспия. Ее отличие от имевших место ранее в следующем. Основной перенос вод осуществляется результирующими течениями. В отличии от схемы *.И. Валлера и К.Г. Егорова показано, что основная разгрузка восточной части происходит через пролив ю,кнее о. Кулалы, а не севернее, как они считали. Показана роль Среднего Каспия в водообмене Северного Каспия. Соленые воды Среднего Каспия проникают в Северную часть_тем дальше, чем меньше сток Волги, и часть потока соленых вод поступает в восточную часть Северного Каспия вместе с пресной водой Волги. ¿.И. Валлер и Н.Г. Егоров не конкретизировали происхождение поступающих в восточную часть вод.

С учетом полученных скоростей квазипостоянного течения рассчитан водный и солевой баланс восточной части Северного. Каспия. На севере Кулалинского порога в восточную часть моря втекает 145 кма/год вады. , на юге вытекает 38 км3 воды. Через пролив южнее о. Кулалы из восточной части вытекает 67 кма/год воды. Видимое испарение оценено в 45 км3. Невязка составляет 5 км3.

В § 3.4. рассматриваются некоторые общие закономерности , особенности течений крупных водоёмов, таких как Чёрное море, оз. Байкал, Чудско-Псковское оз. Сопоставление результатов натурных наблюдений за течениями в этих водоемах показывает, что в них также как и в Северном Каспии существуют течения двух видов: изменяющиеся по направлению течения с периодами 0,7 суток, 0,5 суток, 2ч.40мин. соответственно, и реаультиру-

ющие течения , циклоническая циркуляция. Аналогичность основных движений воды дает основание предположить, что как и в Северном Каспии в этих водоемах основной перенос вод может осуществляться результирующими течениями, и , следовательно, для изучения закономерностей водообмена в этих водоемах можно воспользоваться разработанным нами методом исследования результирующего переноса вод.

Четвертая глава посвящена исследованию закономерностей формирования поля солености Северного Каспия.

В § 4.1. оценен вклад квазипостоянной и переменной составляющих скорости течений в процесс переноса солей. С этой целью вектор скорости течения представляется в виде конечной суммы ряда й>урье.

и~й+т.ип Б^Ш^ -Г

где и - среднее за время наблюдения течение ( ^екгор результирующего переноса ).

V

С! ?/и ((*-)*,{ ) ~ гармонические составляющие

И

течения.

и1 - пульсационная часть течения. Существуют разные точки зрения относительно того, за счст каких течений осуществляется основной перенос вод и солей. Результаты наших измерений позволяют оценить значение каждого из этих движений в водо-солеобмене.

Представим соленость $ , как и скорость ^ в виде суммы

+ £ + У'

где - средняя за время наблюдения соленость.

К

^г (и)^ -+ У^) ~ гаРмонические составляющие

солености. - пульсация солёности.

Гогда поток солей, осредненный за время наблюдения будет равен

- и -

где 14$ - поток солеи за счет квазипостоянных течении.

I

У*(Фи + Ул) ~ шток солей переносимый И, К"*

переменными движениями.

(Ц*~ П010к солей за счёт пульсаций скорости течения.

Два последних члена этого соотношения отражают роль волнового и пульсационного перемешивания'вод. По данным наших наблюдений по отдельности их оценить трудно. Поатому оба втих слагаемых объеденяются в остаточной член 7". 1огда уравнение для потока солей принимает вид

и величина суммарного потока солей за счёт волновых движений и пульсаций рассчитывается как разность осредненного за время наблвдения суммарного потока солей (143}, и потока солей создаваемого квазипостоянным течением ¿У5*.

Расчёты показали, что потоки солей за. счёт, *мазипостоянных течений на порядок больше, чем суммарные волновые и пульса-ционные потоки солей. Отсюда следует важный вывод - закономерности водо-солеобмена определяются структурой квааипосто-янных течений, т.е. их полем скорости, изменчивостью.

3 § 4.2.анализируются основные причины изменения средней солености восточной части Северного Каспия..

К.И. Иванов ( 1955 ) показал, что с мая по июнь происходит уменьшение средней солености восточной части, затем солёность увеличивается, не достигая значений^ наблюдаемых в мае. Автор объяснял подобное изменение солености поступлением пресной волжской воды. В диссертации проанализировано изменение средней солености за 30 лет ( с 1950 по 1972 г.г. ) Оказалось что подобные изменения солености происходят только

в 60£ случаев, а 40/о - наоборот,в. летний период, несмотря на увеличение стока Волги, средняя соленость возрастает.

С целью выяснения причины подобных изменений были построены совместные кривые изменения средней солености восточной части моря и расстояния гидрофронта от дельты Волги. Сопоставление кривых показывает, что уменьшению солености соответствует увеличение расстояния от края дельты до фронта, или, иными словами увеличению ширина пресного потока, и, одновременно, уменьшению ширины потока соленой иоды. Информация проанализирована за ¿1 год ( с 1950 но 1972 г.г. ) 3 подавляющем большинстве случаев ( ) указанная закономерность выполняется. Последнее возможно, по видимому, только в том случае, если схема квазипосгоянных течений качественно не изменяется, направление движения пресных и соленых вод сохраняется. Статистический анализ позволил выявить зависимость средней солености восточной части Севернох'о Каспия от расстояния фронта до края дельты Волги. Это расстояние в свою очередь зависит от соотношвния объемов волжских и среднекаспийских вод.

3 § 4.3. рассчитаны значения стоксова переноса по данным наблюдений. Известно, что в волновых движениях перенос взвеси или иной субстанции происходит а поле лагранжевой скорости, измерения же в точке дают эйлерову скорость. Поэтому, для определения остаточного переноса субстанции необходимо знать остаточную лагранжеву скорость. Соотношение между остаточной лагранжевой (Ц.)и остаточной эйлеровой ('-'г) скоростями имеет вид

где - стоксов перенос. Скобки означают осреднение за период волны. Расчет показал, что составляющие вектора стоксовой скорости равны Ы^ = 5,17 10~см/с.

и ^ = 5,3 10~"см/с.. для .золн суточного периода, т.е. намного меньше, чем величина результирующего переноса, хаким образом,с большой степенью точности для оценки переноса солей можно использовать вместо лагранжевой эйлерову скорость.

Б заключении диссертации сформулированы основные результаты и выводы работы.

1. Зпервые для Северного Каспия получены уникальные синхронные ряды данных наблюдений за течениями и солёностью продолжительностью 1-3 месяча с дискретностью 15 мин.

в 21 точке.

2. По материалам натурных наблюдений в Северном Каспии впервые обнаружены волновые движения суточного периода, содержащие до 80Х кинетической энергии движения воды.

3. По полученным, длительным рядам синхронных наблюдений за течениями и соленостью установлены общие закономерности водо-солеобмена в Северном Каспии. Показано, что водо-солеобмен осуществляется в основном квазипостоянными течениями в виде адвективного переноса вод и солей. Потоки солей, обусловленные переменными по направлению течениями на порядок меньше.

4. На основании анализа данных о течениях полученных автором, а также других исследователей, установлены закономерности водо-солеобмена ыежду- западной и восточной частями Северного Каспия. Ка севере Кулалинс-кого порога в восточную часть акватории из западной втекает в среднем 145 км3 воды в год ( пресной 68 км3, солёной 77 км3)..На юге через порог из восточной части акватории вытекает 38 км3, и через пролив южнее .

3 —.

о. Кулалы 67 км воды в год. иода, поступающая в восточную часть совершает антициклоническое движение и вытекает в западную часть через 1-1,5 года. В средней

части, в Уральской бороздине- застойная зона, вода в которой обменивается за »с, года.

3 восточную часть моря из западной вода покупает в виде двух потоков - части пресного потока Золги, и потока среднекаспийских вод. Соотношение расходов этих потоков зависит от положения гидро^ронта. Чем дальше он от дельты, тем больше пресной воды поступает в восточную часть, и меньше соленой, и наоборот.

Положение гидро^ронта зависит от соотношения расходов потоков с севера ( сток Волги ) и с юга ( циркуляция Среднего Каспия ).

Установлена статистическая связь мезду значением средней солености, восточной части Северного Каспия и положением дронта.

Показана связь поля солености с полем результирующих течений. Качественная устойчивость поля солености за наблюдаемый период ( несколько десятилетий ) свидетельствует об относительно малой изменчивости поля результирующих течений.

5. Разработан метод исследования результирующих течений Северного Каспия, основными положениями которого являются следующие:

- для расчета скорости и направления результирующего течения необходимо произвести точные и длительные измерения течений. Дастся обоснование, расчёты необходимой длительности и точности измерений.

- показано, что длительность наблюдений зависит от периодичности измеряемых течений и их максимальных амплитуд. Для Северного Каспия она должна превышать" 15-^0 суток.

- необходимая точность может б^тъ обеспечена только применением приборов компонентного типа. Векторные приборы подвержены дестабилизирующему влия-' нию волн и не могут обеспечить необходимой точности. ;

- приборы должны быть закреплены в потоке относительно неподвижно. Нами разработаны устройства для установки приборов на разных глубинах. Два из них защищены авторскими свидетельствами.

• - для получения качественной информации разработаны методики подготовки приборов к исследованиям, проверки их работы в море, обработки информации, позволяющие повысить надежность работы прибора, а следовательно получить более репрезентативную ин4дрмацию.

По теме диссертации опубликованы работы:

1. A.C. № 563 643 от 22.05.75 г. Устройство для измерения н.ч. колебаний. -(В соавторстве с Бондаренко А.Я. )-

3 бюлл. изобр. № 5. 1976 г. Кл. ВоЗв 22/04.

2. A.C. № .709 457 от 24.05.89.Г. Буйковая гидрологическая станция.( 3 соавторстве с Бондаренко А.Л. )- 3 бюлл. изобр. № 11, 1991 г. Кл. ЗьЗ 22/04.

3. Измерение долгопериодных волн и орбитальных движений частиц воды.- 3 кн. 1 съезд советских океанологов. Тезисы докладов. Вып. 1. Физика океана М. Наука, 1977, с. 207 - 208. ( Совместно с Бондаренко А.Л., Гринфельд-том С.Г., Ивановым A.A. )

4. Регистратор колебаний уровня моря, создаваемых длинно-периодными волнами. 1р. НШГШ, Вып. 37, М. Гидрометео-издат, 1978. ( В соавторстве с Бовдаренко А.Л. )

5. Методика исследований течений, солёности и температуры

воды на Северном Каспии. Депонировано ВИНИТИ, М. 1983 г. с. 43. ( Совместно с Бондаренко А.Л. )

6. Пространственно-временная изменчивость течений при исследовании водообмена между западной и восточной частями Северного Каспия. Сб. Гидрофизика Северного Каспия. М. Наука, 1986, с. 51 - 64. ( Совместно с Бондаренко А.Л., Перми

" Перминовым С.М. )

7. Механизм армирования поля солености вод Северного Каспия. Водные ресурсы. № 5. 1967, С. ¿d - o¿. ( Совместно с Бондаренко А.Л., Жмуром 3.3. )

8. Q водо- и солеобмене между западной и восточной частями Северного Каспия. В кн. Комплексные исследования Северного Каспия. №. Наука, 1983, с. 116 - loi. ( Совместно с Бондаренко А.Л., Заклинским А.В. )

9. Измерение течений в мелководных морях. Тр. Гоин. ¡«. Гидро-метеоиздат, 1991. Вып. 199. с. 146 - 151. ( Совместно

с Бондаренко АЛ. )

10. Экспериментальные исследования волновых течений в Среднем Каспии. Водные ресурсы. J; 1, 1993 г. С. 1*23 - 131.

( 3 соавторстве с Бондаренко А.Л., Зедевым Д.Л., Ком-ковым И.А. )

Подписано к печати 27.07.93 Объем 1,25 п.л. Формат 60x841/16 Заказ 154 Тираж 100

ТОО "Нерей". ВНИРО. 107140, В.Красносельская, 17