Прибрежные апвеллинги в северо-восточной части Черного моря: связь с ветром и течением тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.28, кандидат наук Сильвестрова Ксения Петровна

• Сильвестрова Ксения Петровна
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Сильвестрова Ксения Петровна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ГИДРОЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ И ДИНАМИКИ ВОД

ЧЕРНОГО МОРЯ

1.1. Общие сведения о гидрологической структуре и динамике

вод Черного моря

1.2. Синоптическая

изменчивость

1.3. Апвеллинги в Черном море

1.4. Субмезомасштабные процессы на шельфе Черного моря

ГЛАВА 2. ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДАННЫЕ

2.1. Данные о температуре воды

2.2. Данные о течениях

2.3. Метеорологические данные

2.4. Данные дистанционного зондирования

ГЛАВА 3. ХАРАКТЕРИСТИКА АПВЕЛЛИНГОВ

ПО ДАННЫМ ИЗМЕРЕНИЙ

3.1. Описание случаев полных и неполных апвеллингов

по данным термокос

3.2. Генезис прибрежных апвеллингов

3.3. Исследования особенностей прибрежной циркуляции на основе дрифтерных запусков и данных АОСР

ГЛАВА 4. ПОВТОРЯЕМОСТЬ ВЕТРОВЫХ АПВЕЛЛИНГОВ В СЕВЕРО-

ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ ЧЕРНОГО МОРЯ

4.1. Критерий развития прибрежного экмановского апвеллинга, методика расчета и верификация

4.2. Совместный анализ критерия апвеллинга и данных о течениях для зафиксированных случаев апвеллинга

4.3. Межгодовая и сезонная изменчивость повторяемости ветровых апвеллингов по данным реанализа с 1979 по 2016 гг

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ I Пакет программ для расчета критерия апвеллинга

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Прибрежные апвеллинги в северо-восточной части Черного моря: связь с ветром и течением»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Шельфовая зона северо-восточной части Черного моря представляет собой стратегически важный регион, здесь находятся крупнейший по грузообороту порт России - Новороссийск и популярные курортные зоны. Для обеспечения экологической безопасности региона необходим постоянный мониторинг процессов кроссшельфового водообмена, связанных с динамикой вод в прибрежной зоне моря. Актуальность изучения короткопериодной динамики вод, и в т. ч. процессов апвеллинга и даунвеллинга, обусловлена необходимостью получения адекватных оценок способности экосистемы выдерживать увеличивающуюся антропогенную нагрузку [Crise et al.,

2015].

Динамика вод шельфа северо-восточной части Черного моря, находящегося под влиянием различных внешних факторов, имеет специфические черты и характеризуется более высоким уровнем изменчивости в области небольших пространственно-временных масштабов (1-10 км, 1-102 час) по сравнению с глубоководной зоной [Зацепин и др., 2011].

В Черном море развитие исследований синоптических и мезомасштабных процессов началось в 1950-х гг., что было связано с развитием приборной базы и активными экспедиционными работами, и активно продолжилось в рамках Международного геофизического года. Обобщения этих экспедиционных исследований проведено в работах [Климатический и гидрологический атлас ..., 1956; Виноградов и др., 1966; Филлипов, 1968]. По данным измерений и расчета геострофических течений, а также по данным заякоренных буйковых станций сделаны одни из первых основополагающих работ о мезомасштабных вихрях в Черном море [Латун, 1989; Кривошея и др., 1992]. Большой вклад в изучение динамики вод в исследуемом районе сделан учеными Южного отделения ИО РАН [Овчинников и др. 1986; Овчинников и Титов, 1990; Титов, 1990; Титов, 1992; Кривошея и др., 1998; Титов, 2002; Кривошея и др., 2004; Подымов и Зацепин,

2016].

Наряду с наблюдениями проводятся работы по численному моделированию циркуляции Черного моря, учитывающие бароклинную неустойчивость Основного черноморского течения (ОЧТ) и, как следствие, - появление меандров и вихрей [Stanev, 1990; Коротаев и др., 2002; Korotaev et al., 2003]. С 1999 по 2003 гг. проводился международный дрифтерный эксперимент, в результате которого тоже зафиксировано присутствие в Черном море интенсивных мезомасштабных вихрей [Журбас и др., 2004; Poulain et al., 2005]. Мезомасштабные антициклонические вихри диаметром в диапазоне 40-100 км, с которыми связан юго-восточный перенос над континентальным склоном, играют не менее важную роль, чем ОЧТ, в процессах водообмена между шельфом и открытым морем. Эти вихревые образования описаны в работах [Титов, 2002; Ginzburg et al., 2002; Кривошея и др., 2004; Гинзбург и др., 2008; Титов и Часовникова, 2011].

В северо-восточной части Черного моря вследствие сдвиговой неустойчивости течения вблизи берега, согласно работам [Кривошея и др., 1998; Korotaev et al., 1999; Ginzburg et al., 2002; Зацепин и др., 2011], возникают цепочки перемещающихся на северо-запад антициклонических вихрей между ОЧТ и берегом. Благодаря развитию технологий спутниковых измерений, по радиолокационным снимкам описана статистика и пространственные характеристики субмезомасштабных вихревых образований, размер которых составляет 2-10 км [Митягина и Лаврова, 2008; Костяной и др., 2010; Лаврова и др., 2010; Каримова, 2012; Lavrova et al., 2012]. Однако на основе спутниковых данных сложно определить время жизни вихрей и скорости течения в них. Механизмы возникновения таких вихревых образований рассматриваются в работах, базирующихся на лабораторном моделировании [Елкин и Зацепин, 2013].

Несмотря на общую освещенность циркуляционных механизмов в прибрежной зоне, все еще остаются открытыми некоторые вопросы, например, каково влияние вихревых образований на гидрологическую структуру вод. Течения на шельфе Черного моря подвержены влиянию динамики глубоководной зоны, но также они имеют собственные моды изменчивости и сильно зависят от воздействия поля ветра и берегового стока [Зацепин и др., 2016].

Вышесказанное относится и к процессам прибрежного апвеллинга и даунвеллинга. Под апвеллингом обычно подразумевают поднятие холодных глубинных вод к поверхности (будем считать такие апвеллинги полными). Однако существуют ситуации, когда подтермоклинные воды не достигают поверхности; в таком случае процесс апвеллинга существует, но он неполный. На сегодняшний день работ по изучению неполного апвеллинга практически нет, что связано с невозможностью определения таких процессов по спутниковым данным о характеристиках воды на поверхности моря. Выявление неполных апвеллингов возможно только при измерении вертикального профиля температуры.

Процессы полного и неполного апвеллинга существенно изменяют термическую структуру вод, что приводит к изменению содержания биогенных элементов в системе, и, следовательно, влияет на условия существования прибрежных морских экосистем. Для изучения процессов ветрового апвеллинга в мировой практике часто используется понятие экмановского переноса, методика расчета которого предложена в 1980-х гг. в техническом отчете NOAA [Bakun, 1973]. Данный подход предназначен для районов с постоянным/сезонным апвеллингом для исследования крупномасштабных процессов. В данной работе рассматриваются апвеллинги, временной масштаб которых не превышает синоптического, их появление не предопределено сезонным ходом атмосферных процессов.

В ряде случаев совокупное влияние различных факторов на процесс апвеллинга является определяющим, однако исследований по этому вопросу в Черном море практически нет. Апвеллинги хорошо изучены в отдельных районах Черного моря [Блатов и Тужилкин, 1990; Блатов и Иванов, 1992, Sur et al., 1994; Архипкин, 1996; Гинзбург и др., 1997; Иванов и Михайлова, 2008; Боровская и др., 2008], особенно около побережья Крыма [Gawarkiewicz et al., 1999; Гинзбург и др., 1998; Власенко и др., 2002; Михайлова и Музылева, 2007; Джиганшин и др., 2010; Музылева и др., 2010; Щуров и др., 2013; Goryachkin, 2018]. Однако для прибрежной зоны северо-восточной части таких работ мало [Дивинский и др., 2014; Новиков и Тужилкин, 2015; Зацепин и др.,2016].

Таким образом, получение достоверных сведений о характеристиках и генезисе полного и неполного апвеллинга, повторяемости этих событий, а также связи апвеллингов с особенностями локальной циркуляции вод в этом регионе является актуальной задачей, например, при исследовании функционирования морских экосистем и для краткосрочного регионального прогноза гидрофизических условий.

Цель диссертационной работы - изучение локальных особенностей апвеллинга на шельфе северо-восточной части Черного моря и связи апвеллингов с ветровыми условиями и динамикой прибрежных вод. Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

• Сбор, подготовка и обобщение данных наблюдений о течениях и термической структуре вод в районе исследования.

• Выявление событий полного и неполного апвеллинга по данным заякоренной термокосы. Оценка различных факторов, вызывающих апвеллинг, в т. ч. локальной динамики вод по данным акустических доплеровских профилографов (ADCP).

• Проведение дрифтерных запусков на шельфе Черного моря, анализ полученных данных и описание особенностей циркуляции данного региона, оценка возможного влияния динамики на события апвеллинга.

• Разработка методики расчета и верификации критерия полного экмановского апвеллинга. Анализ критерия для выявленных событий апвеллинга, оценка влияния ветровых условий. Анализ межгодовой изменчивости ветровых апвеллингов по расчетным данным с 1979 по 2016 гг. в исследуемом районе.

Научная новизна исследования. В ходе работы проводился анализ новых данных высокого пространственного и временного разрешения о течениях и температуре вод, полученных в ходе регулярных экспедиционных исследований и мониторинга на гидрофизическом подспутниковом полигоне «Геленджик» в

Черном море с 2012 года. Разработана оригинальная методика и проведены дрифтерные запуски в прибрежной зоне Черного моря для регистрации короткопериодных динамических процессов. Впервые выполнены расчеты критерия апвеллинга для исследуемого района за длительный период по данным современного метеорологического реанализа высокого разрешения.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Установлено, что апвеллинги в северо-восточной части Черного моря, зарегистрированные в теплый сезон года, бывают полные и неполные. Случаи возникновения полных апвеллингов довольно редки и наблюдаются не каждый год. Показано, что основной механизм, вызывающий полный апвеллинг, -продолжительный (более суток) ветер северо-западного направления совместно с юго-восточным течением (более 30 см/с). При воздействии одного из указанных факторов может наблюдаться только неполный апвеллинг.

2. На основе дрифтерных запусков уточнены особенности прибрежной циркуляции: подтверждено наличие субмезомасштабных антициклонов, имеющих размер около 12 км по вдольбереговой оси и 6 км по оси, перпендикулярной берегу. В вихрях зафиксированы скорости течения 20-70 см/с, время их жизни составило менее 2 суток. Показано, что вихревые образования могут приводить к неполному апвеллингу.

3. Предложена методика расчета критерия полного ветрового экмановского апвеллинга, основанная на использовании данных о касательном напряжении ветра (реанализ NCEP/CFSR, CFSv2) и толщины верхнего квазиоднородного слоя. Результаты расчетов критерия верифицированы по данным гидрометеорологической станции г. Геленджик о температуре воды на поверхности. Установлено, что 70 % случаев апвеллинга по данным расчета согласованы с уменьшением температуры воды на поверхности, при этом в 40 % случаев падение температуры воды на поверхности составило более 5°С.

4. На основе расчета критерия полного ветрового экмановского апвеллинга выполнен анализ сезонной и межгодовой изменчивости полных апвеллингов для

исследуемого района с 1979 по 2016 гг. Показано, что в среднем полные ветровые апвеллинги могут проявляться 3 раза в год, чаще всего в июне-июле, максимальное количество апвеллингов (8 событий) по данным расчета наблюдалось в 1987 г., а в 2010 г. ввиду отсутствия продолжительных апвеллинговых ветров не было ни одного события. Таким образом наблюдается сильная межгодовая изменчивость количества полных ветровых апвеллингов.

Достоверность научных результатов обеспечивается использованием данных высокоточных наблюдений температуры воды (по данным заякоренных термокос) для выявления событий полного и неполного апвеллингов. Для исследования связи данных событий с течениями также использовались данные акустических доплеровских профилографов, широко применяемых в мировой практике. Анализ пространственных особенностей циркуляции, в частности, вихревых образований, проводился на основе траекторий лагранжевых дрифтеров с высокой точностью позиционирования. Проведена оценка качества результатов расчета критерия экмановского полного апвеллинга на основе данных натурный измерений на метеостанции г. Геленджика за длительный период времени (с 1979 по 2016 гг.).

Научное и практическое значение исследования определяется тем, что были получены новые знания о сезонной и межгодовой изменчивости ветровых экмановских апвеллингов в северо-восточной части Черного моря. Полученные результаты исследования по изменчивости экмановских апвеллингов могут быть использованы при изучении локальных условий существования прибрежных экосистем, т.к. динамика вод (в т. ч. апвеллинг) - один из основных факторов кроссшельфового водообмена. На основе методики расчета критерия полного ветрового экмановского апвеллинга может быть разработана система прогноза прибрежных апвеллингов на 3-5 суток. Апвеллинг обеспечивает интенсификациию вертикального обмена и рост первичной биологической продукции за счет притока биогенных элементов в эвфотический слой, что позволяет использовать критерий апвеллинга в качестве одного из параметров для прогноза состояния экосистем. Необходимо отметить, что полученное выражение

для критерия апвеллинга может быть использовано для оценочных расчетов в других регионах Мирового океана со схожими условиями. Результаты работы вошли в отчет ИО РАН по подпрограмме «Черное море как имитационная модель океана», по проекту: «Развитие оперативного компонента черноморской наблюдательной системы, дополняющей существующие средства наблюдений процессов в открытом море и его прибрежной части». Разработанная методика проведения дрифтерных экспериментов успешно используется при проведении мониторинга на подспутниковом гидрофизическом полигоне ИОРАН. Данные о прибрежной циркуляции вод в северо-восточной части Черного моря, полученные благодаря дрифтерным запускам, использовались для верификации радиолокационных измерений, а также могут быть использованы для проверки циркуляционных моделей и прогнозов экологического состояния морской среды.

Личный вклад соискателя. Автор регулярно принимал участие в экспедиционных исследованиях на гидрофизическом полигоне в Черном море с 2012 г., в ходе которых были получены данные, составляющие основу исследования. При его непосредственном участии были получены и обработаны данные с заякоренной термокосы и доплеровского профилографа течений. Автором создана оригинальная система мониторинга течений с помощью дрифтеров, предложена методика расчета критерия полного экмановского апвеллинга, проведены обработка и анализ данных, а также подготовка результатов исследования к печати и представлению на конференциях.

Апробация работы. Результаты данного исследования были представлены на заседании Ученого совета Физического направления Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН в 2018 г., на международных конференциях (ассамблея Европейского геофизического общества в Вене, 2017 г. Австрия; EMECS, Санкт-Петербург; 3-я Международная конференция "Динамика прибрежной зоны бесприливных морей», Геленджик, 2014 г.; Международная научно-практическая конференция «Морские исследования и образование (MARESEDU - 2018)») и

российских конференциях («Стратегия развития системы оперативного мониторинга прибрежной зоны моря на базе черноморского полигона ИО РАН», Москва, 2015 г.; Современные методы и средства океанологических исследований, Москва, 2015 и 2017 гг.; I Всероссийская молодежная научная конференция «Комплексные исследования морей России: оперативная океанография и экспедиционные исследования», Севастополь, 2015 г.; II Всероссийская научная конференция молодых ученых «Комплексные исследования Мирового океана», Москва, 2017 г.; III Всероссийская конференция молодых ученых «Комплексные исследования Мирового океана», Санкт-Петербург, 2018 г.; Морские исследования и рациональное природопользование, Севастополь, 2018 г. )

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, из них 6 статей в рецензируемых журналах из списка ВАК, 10 тезисов докладов на конференциях.

Статьи в научных изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Мысленков С.А., Зацепин А.Г., Сильвестрова К.П., Баранов В.И. Использование дрейфующих буев и буксируемого профилографа для исследования течений на шельфе Черного моря // Вестник Московского университета. - Серия 5: География. - 2014. - № 6. - С. 73-80.

2. Сильвестрова К.П., Краюшкин Е.В., Мысленков С.А. Анализ данных дрейфующих буев и буксируемого профилографа течений на подспутниковом полигоне в Черном море // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. - 2015. - Т. 12. - № 3. - С. 171-184.

3. Зацепин А.Г., Сильвестрова К.П., Куклев С.Б., Пиотух В.Б., Подымов О.И. Наблюдение цикла интенсивного прибрежного апвеллинга-даунвеллинга на гидрофизическом полигоне ИОРАН в Черном море // Океанология. - 2016. - Т. 56. - № 2. - С. 203-214.

4. Сильвестрова К.П., Мысленков С.А, Зацепин А.Г., Краюшкин Е.В., Баранов В.И., Самсонов Т.Е., Куклев С.Б. Возможности использования GPS-

дрифтеров для исследования течений на шельфе Черного моря // Океанология. -2016. - Т. 56. - № 1. - С. 159-166.

5. Сильвестрова К.П., Зацепин А.Г., Мысленков С.А. Прибрежные апвеллинги в геленджикском районе Черного моря: связь с ветровым воздействием и течением // Океанология. - 2017. - Т. 57. - № 4 - С. 521-530.

6. Silvestrova K., Myslenkov S., Zatsepin A. Variability of Wind-Driven Coastal Upwelling in the North-Eastern Black Sea in 1979-2016 According to NCEP/CFSR Data // Pure and Applied Geophysics. - 2018. - Vol. 175. - P. 40074015.

Опубликованные тезисы докладов:

1. Сильвестрова К.П., Мысленков С.А., Зацепин А.Г., Краюшкин Е.В., Баранов В.И. Использование дрейфующих буев для исследования течений на шельфе Черного моря // XIV Международная научно-техническая конференция «Современные методы и средства океанологических исследований» (МСОИ-2015). - 2015.- C. 19-23.

2. Зацепин А.Г., Баранов В.И., Куклев С.Б., Мельников В.А., Пиотух В.Б., Подымов О.И., Сильвестрова К.П., Станичный С.В. Предварительные результаты исследования прибрежных апвеллингов и даунвеллингов на гидрофизическом полигоне ИО РАН в Черном море // XIV Международная научно-техническая конференция «Современные методы и средства океанологических исследований» (МС0И-2015). - 2015. - C. 27-30.

3. Silvestrova K. Short-term variability of water structure in coastal areas of the Black and Baltic seas // 3-rd International Conference on the Dynamics of Coastal Zone of Non-Tidal Seas, Russia, Gelendzhik, Russia. - 2014. - P. 204-206.

4. Сильвестрова К.П., Мысленков С.А., Зацепин А.Г., Баранов В.И. Использование дрейфующих буев и буксируемого профилографа течений ADCP на гидрофизическом полигоне ИО РАН в Черном море (г. Геленджик) // Комплексные исследования морей России: оперативная океанография и экспедиционные исследования. - 2016. - С. 575-579.

5. Silvestrova K., Myslenkov S., Zatsepin A., Baranov V. Surface GPS-drifters for study coastal water dynamics in the Black sea. results and experience from 2013 to 2015 year // EMECS 11 - Sea Coasts XXVI. Joint conference. Managing risks to coastal regions and communities in a changing world. ABSTRACT BOOK. - 2016. -P. 169.

6. Сильвестрова К.П., Зацепин А.Г. Характеристика апвеллингов в северо-восточной части Черного моря около Геленджика с 2013 по 2015 гг. // Комплексные исследования Мирового океана. - 2017. - С. 259-264.

7. Сильвестрова К.П., Мысленков С.А., Зацепин А.Г. Результаты дрифтерных экспериментов на гидрофизическом полигоне ИО РАН (Геленджик) в 2016 году // Современные методы и средства океанологических исследований (МСОИ-2017). - 2017. - С. 35-38.

8. Silvestrova K. Coastal upwelling in Gelendzhik area of the Black sea: wind and dynamics influence // EGU General Assembly Conference Abstracts. - 2017. - Т. 19. - P. 1074.

9. Сильвестрова К.П. Повторяемость ветровых апвеллингов в районе г. Геленджик по данным реанализа за период с 1979 по 2016 год // Процессы в геосредах. - № 3(17). - 2018. - С. 309-310.

10. Сильвестрова К.П., Очередник В.В. Изучение пространственных особенностей процессов апвеллинга и даунвеллинга на черноморском гидрофизическом полигоне ИО РАН по данным заякоренных термокос // Материалы молодежной научной конференции "Морские исследования и рациональное природопользование" - 2018. - С. 165.

Структура и объем работы Диссертация состоит из Введения, 4 глав, Заключения и 1 Приложения. В работе содержится 61 иллюстрация и 5 таблиц. В работе цитируются 144 источника. Общий объем диссертации составляет 141 страницу.

Во Введении описаны научная новизна, актуальность и практическая значимость исследования, а также сформулированы основная цель, задачи и положения, выносимые на защиту.

В Главе 1 описывается район исследования, а также современное состояние изученности динамики вод, синоптических процессов и апвеллинга в Черном море.

В Главе 2 подробно описаны данные, используемые в диссертации. Отдельно рассматриваются характеристики данных о температуре воды, о скоростях течений, а также данные о метеорологических параметрах. Помимо контактных данных в исследовании использовались также данные нового реанализа NCEP/CFSv2 и данные спутниковых измерений.

В Главе 3 рассмотрены случаи полных и неполных апвеллингов, которые были зафиксированы по данным термокосы, установленной на шельфе Черного моря в районе г. Геленджик. В результате анализа контактных данных сделаны выводы о генезисе апвеллингов: в данном регионе подъем более холодных подтермоклииных вод может быть обусловлен как ветровыми условиями, так и особенностями прибрежной динамики. Такие особенности рассматриваются на примере проведенных дрифтерных запусков и буксировок акустического доплеровского профилографа.

В Главе 4 дано описание методики расчета предложенного критерия развития полного экмановского апвеллинга. Согласно этой методике проведены расчеты возможности возникновения полных апвеллингов для периода с 1979 по 2017 гг. Проведено сравнение данных расчета с данными о ТПМ с гидрометеорологической станции Геленджика. Получено, что более чем 70% случаев апвеллинга, выявленных согласно критерию, отображаются падением ТПМ на 5°С и более. Анализ натурных наблюдений совместно с полученными значениями критерия для событий апвеллинга 2012-2016 гг., зафиксированных по

данным термокос, показал, что более одной трети всех случаев апвеллинга возникают при совместном действии ветра и течений. Для 1979-2017 гг. по расчетным данным показана межгодовая и сезонная изменчивость ветровых апвеллингов, показано, что связь таких событий с индексами глобальной атмосферной циркуляции отсутствует.

В Заключении приведены основные результаты работы и обрисован план дальнейших исследований.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ГИДРОЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ И ДИНАМИКИ ВОД ЧЕРНОГО

МОРЯ

1.1. Общие сведения о гидрологической структуре и динамике вод

Черного моря

Множество поколений отечественных и зарубежных мореплавателей и ученых занимались изучением Черного моря. В древние времена море не раз меняло свое название от "Негостеприимного" у древних греков до "Русского" и "Крымского" у жителей западной Европы. "Черным" море стало лишь в XIV в. [Бухарин, 2013]. Черное море - внутренний водоем, расположенный на северных широтах от 46.5° до 40.93° и простирающийся с запада на восток от 27.46° до 41.79° восточной долготы. По его акватории проходит морская граница между Европой и Азией. Водообмен с Мировым океаном происходит через Средиземное море: пролив Босфора соединяет Черное и Мраморное моря, а пролив Дарданеллы - Мраморное и Средиземное. Благодаря разности плотности в проливах существует двухслойная циркуляция: менее соленые черноморские воды устремляются в Средиземное море, в то время как в глубинных слоях существует поток более соленых средиземноморских вод, направленный в противоположную сторону. Наиболее узкая часть моря, расположенная между полуостровом Крым и северной частью турецкого берега, разделяет водоем на два бассейна. Западный бассейн, вытянутый с севера на юг более чем на 630 км от Стамбула до Одессы и Николаева, имеет широкую шельфовую зону с глубинами менее 100 м. Восточный бассейн имеет протяженность более 650 км от Крыма в юго-восточном направлении. Максимальная глубина моря составляет 2210 м и зафиксирована в его центральной части. Морфометрия бассейна и рельеф дна являются важными характеристиками, т.к. они во многом определяют основные черты термохалинной структуры и циркуляции вод [Иванов и Белокопытов, 2011].

Термический режим вод Черного моря определяется климатическими особенностями: интенсивностью поступающей радиации и атмосферных процессов, а также зависит от распределения глубин, особенностей циркуляции вод, пресноводного стока и т.д. Температура воды в верхнем слое значительно изменяется в зависимости от гидрометеорологических условий. Так в зимний сезон минимальные значения наблюдаются на мелководном северо-западном шельфе, где вследствие ледообразования и выхолаживания у берегов иногда наблюдаются переохлажденные воды с температурой ниже 0°С (рис. 1.1). В центральной части моря в зимние месяцы наблюдается температура около 7-8°С, в юго-восточной части вода, как правило, теплее и достигает 9-10°С. В прибрежных районах наблюдается сильная изменчивость температурного режима в зависимости от локальных условий. Сезонные колебания температуры быстро затухают с глубиной [Белокопытов, 2017].

Рисунок 1.1. Температура поверхности моря (ТПМ) в Черном море 5 января 2019 г. по осредненным спутниковым данным (продукт SST L4, MUR проекта NASA Worldview)

К лету температура поверхности моря в среднем достигает 25-26°С. Максимальные значения также наблюдаются, как правило в юго-восточном районе, и достигают в аномально теплые годы 28-29°С (рис. 1.2).

Рисунок 1.2. ТПМ в Черном море 7 июля 2018 г. по осредненным спутниковым данным (продукт SST L4, MUR проекта NASA Worldview)

Для Черного моря характерно наличие холодного промежуточного слоя (ХПС), ограниченного изотермой 8°С. ХПС - слой глубинных вод с постоянной температурой, куда не проникает сезонный сигнал и, соответственно, нет значительных колебаний температуры. ХПС расположен на глубинах около 75100 м, в зависимости от суровости зимы и циркуляционных особенностей в течение года. В разные периоды истории существовали различные гипотезы формирования вод ХПС. В начале изучения гидрологической структуры вод предполагалось, что ХПС существует как остаточный перемешанный слой, сохраняющийся на нижней границе локальной зимней конвекции [Шпиндлер, 1893; Книпович, 1932; Зубов, 1938]. Позже возникла гипотеза о выхолаживании в северо-западной части Черного моря, и было выдвинуто предположение

[Филиппов, 1965] о распространении холодных вод северо-западного шельфа вместе с ОЧТ по всей акватории моря. Затем гипотезы были объединены, и закрепилось мнение, что наиболее вероятным районом формирования ХПС является не генеральное течение на северо-западе Черного моря, а центры основных циклонических круговоротов в период наибольшего выхолаживания поверхностного слоя [Овчинников и Попов, 1987; Титов, 2001]. В настоящий момент для исследования динамики гидрологической структуры вод и ХПС используются бароклинные 3-х мерные гидродинамические модели [Staneva and Stanev, 1997; Korotaev at el., 2003; Dorofeev et al., 2017].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Сильвестрова Ксения Петровна, 2019 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Архипкин В.С. Гидрология прибрежного апвеллинга Черного и Каспийского морей: Канд. дисс. на соискание степени к.г.н. - М. - 1996.

2. Архипкин В.С., Добролюбов С.А., Мухаметов С.С. и др. Экстремальный дождевой паводок в бассейне р. Ашамба и его влияние на рельеф дна и структуру вод моря в районе г. Геленджик // Вестник МГУ. - Сер. 5. География. -2013. - № 3. - С. 27-34.

3. Атлас "Типовые поля ветра и волнения Черного моря" - Севастополь: СОГОИН, 1987. - 116 с.

4. База спутниковых данных OceanColor Web [Электронный ресурс]. URL: https://oceancolor.gsfc.nasa.gov/cgi/browse.pl (дата обращения: 01.03.2018).

5. Белокопытов В.Н. Климатические изменения гидрологического режима Черного моря: Дисс. на соискание степени д.г.н. - Морской гидрофизический институт. - Севастополь. - 2017.

6. Белокурова Н.И., Старов Д.К. Гидрометеорологическая характеристика Черного моря - Л.: Гидрометеоиздат, 1946. - 205 с.

7. Блатов А.С. Булгаков Н.П., Иванов В.А., Косарев А.Н., Тужилкин В.С. Изменчивость гидрофизических полей Черного моря - Л.: Гидрометеоиздат -1984. - 240 с.

8. Блатов А.С., Иванов В.А. Гидрология и гидродинамика шельфовой зоны Черного моря (на примере Южного берега Крыма) - Киев: Наукова думка, 1992. - 242 с.

9. Блатов А.С., Тужилкин В.С. Среднемасштабные вихри и синоптическая изменчивость в Мировом океане // Итоги науки и техники. Сер. Океанология. - 1990. - Т. 8. - 248 с.

10. Богатко О.Н., Богуславский С.Г., Беляков Ю.М., Иванов Р.И. Поверхностные течения Черного моря // Комплексные исследования Черного моря. - Севастополь: МГИ АН УССР. - 1979. - С. 25-33.

11. Богданова А.К., Кропачев Л.Н. Сгонно-нагонная циркуляция и ее роль в гидрологическом режиме Черного моря // Метеорология и гидрология. - 1959. -№ 4. - С. 26-33.

12. Боровская Р. В., Ломакин П. Д., Панов Б. Н., Спиридонова, Е. О. Структура и межгодовая изменчивость характеристик прибрежного черноморского апвеллинга на основе данных спутникового мониторинга // Исследование Земли из космоса. - 2008. - №. 2. - С. 26-36.

13. Боровская Р.В, Панов Б.Н., Спиридонова Е.О. и др. Прибрежный черноморский апвеллинг и межгодовая изменчивость его интенсивности // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. - Севастополь. - 2005. - Вып. 12. - С. 42-48.

14. Бухарин М. Д. Возникновение понятия «Черное море» в средневековых географических традициях // МопитепШт Gregorianum. Сборник научных статей памяти академика Г. М. Бонгард-Левина. - 2013. - С. 479.

15. Виноградов А.К., Розенгурт М.Ш., Толмазин Д.М. Атлас гидрологических характеристик северо-западной части Черного моря - Киев: Наукова Думка - 1966. - 94 с.

16. Власенко В.И., Стащук Н.М., Иванов В.А., Романов А.С., Внуков Ю.Л. Исследование влияния прибрежного апвеллинга на динамику полей кислорода и сероводорода в шельфовой зоне Черного моря // Океанология. - 2002. - Т. 42. - № 3. - С. 348-355.

17. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т. ГУ. Черное море. // Вып. 1. Гидрометеорологические условия / Под. ред. А.И.Симонова и Э.Н.Альтмана. - Л.: Гидрометеоиздат, 1991. - 340 с.

18. Гинзбург А.И., Зацепин А.Г., Кременецкий В.В., Пиотух В.Б. Мезомасштабная динамика вод Черного моря // Океанология на старте 21 века. -М.: Наука. - 2008. - С.11-42.

19. Гинзбург А.И., Костяной А.Г., Соловьев Д.М., Станичный С.В. Прибрежный апвеллинг в северо-западной части Черного моря // Исследование Земли из космоса. - 1997. - №. 6. - С. 66-72.

20. Гинзбург А.И., Костяной А.Г., Соловьев Д.М., Станичный С.В. Циклонические вихри апвеллингового происхождения у юго-западной оконечности Крыма // Исследование Земли из космоса. - 1998. - № 3. - С. 83-88.

21. Джиганшин Г.Ф., Полонский А.Б., Музылева М.А. Апвеллинг в северо-западной части Черного моря в конце летнего сезона и его причины // Морской гидрофизический журнал. - 2010. - № 4. - С. 45-57.

22. Дивинский Б. В., Куклев С. Б., Зацепин А. Г. Численное моделирование события полного апвеллинга в северо-восточной части Черного моря на гидрофизическом полигоне ИО РАН // Океанология. - 2017. - Т. 57. - №. 5. - С. 683-689.

23. Ежемесячные и итоговые бюллетени спутникового мониторинга Российского сектора Черного и Азовского морей [Электронный ресурс]. URL: http://planet.iitp.ru/sea monitor/archive/2006/12/04.htm (дата обращения: 01.03.2018).

24. Елкин Д. Н., Зацепин А. Г. Лабораторное исследование механизма периодического вихреобразования за мысами в прибрежной зоне моря // Океанология. - 2013. - Т. 53. - №. 1. - С. 29-41.

25. Есюкова Е.Е., Стонт Ж. И., Чубаренко И. П. Характерные проявления прибрежного апвеллинга и каскадинга по данным космического зондирования юго-восточной части Балтийского моря // Известия КГТУ. - 2014. - №. 35. - С. 21-31.

26. Жабин И. А., Дмитриева Е. В. Сезонная и межгодовая изменчивость ветрового апвеллинга у восточного побережья о-ва Сахалин по данным скаттерометра SeaWinds спутника QuikSCAT // Исследование Земли из космоса. -2016. - №. 1-2. - С. 105-105.

27. Журбас В.М., Завьялов П.О., Свиридов А.С. и др. О переносе стока малых рек вдольбереговым бароклинным морским течением // Океанология. -2011. - Т. 51. - № 3. - С. 440-449.

28. Журбас В.М., Зацепин А.Г., Григорьева Ю.В. и др. Циркуляция вод и характеристики разномасштабных течений в верхнем слое Черного моря по дрифтерным данным // Океанология. - 2004. - Т. 44. - № 1. - С. 34-48.

29. Журбас В.М., Ох И.С., Парк Т. Роль бета-эффекта в угасании вдольбереговой бароклинной струи, связанной с переходящим прибрежным ап- и даунвеллингом: численные эксперименты // Океанология. - 2006. - Т. 46. - № 2. -С. 189-196.

30. Зацепин А. Г., Елкин Д.Н., Корж О.О., Куклев, С. Б., Подымов, О. И., Островский, А. Г., Соловьев, Д. М. О влиянии изменчивости течения в глубоководной зоне Черного моря на динамику вод узкого северокавказского шельфа // Морской гидрофизический журнал. - 2016. - Т. 189. - № 3.- С. 16-25.

31. Зацепин А.Г., Кондрашов А.А., Корж А.О. и др. Субмезомасштабные вихри на кавказском шельфе Черного моря и порождающие их механизмы // Океанология. - 2011. - Т. 51. - № 4. - С. 592-605.

32. Зацепин А.Г., Корж А.О., Кременецкий В.В., Островский А.Г., Поярков С.Г., Соловьев Д.М. Изучение гидрофизических процессов на шельфе и верхней части континентального склона Черного моря с использованием традиционных и новых методов наблюдений // Океанология. - 2008. - Т. 48. - № 4. - С 510-519.

33. Зацепин А. Г., Кременецкий В. В., Станичный С. В., Бурдюгов В. М. Бассейновая циркуляция и мезомасштабная динамика Черного моря под ветровым воздействием // Современные проблемы динамики океана и атмосферы. - 2010. -С. 347-368.

34. Зацепин А.Г., Кременецкий В.В., Пиотух В.Б. и др.. Формирование прибрежного течения в Черном море, из-за пространственно-неоднородного ветрового воздействия на верхний квазиоднородный слой // Океанология. - 2008. - Т. 48. - № 2. - С. 176-192.

35. Зацепин А.Г., Островский А.Г., Кременецкий В.В. и др. Подспутниковый полигон для изучения гидрофизических процессов в шельфово-

склоновой зоне Черного моря // Известия АН. Физ. атм. и ок. - 2014. - № 1. - С. 16-29.

36. Зацепин А.Г., Пиотух В.Б., Корж А.О., Куклева О.Н., Соловьев Д.М. Изменчивость поля течений в прибрежной зоне Черного моря по измерениям донной станции АБСР // Океанология. 2012. - Т. 52. - № 5. - С. 629-642.

37. Зацепин А.Г., Сильвестрова К.П., Куклев С.Б. ,Пиотух В.Б., Подымов О.И. Наблюдение цикла интенсивного прибрежного апвеллинга-даунвеллинга на гидрофизическом полигоне ИОРАН в Черном море // Океанология. - 2016. - Т. 56. - № 2. - С. 203-214.

38. ЗацепинА.Г., ОстровскийА.Г., Кременецкий В.В. и др. Подспутниковый полигон для изучения гидрофизических процессов в шельфово-склоновой зоне Черного моря // Известия АН. Физ. атм. и ок. - 2014. - № 1 - С.16-29.

39. Зубов Н.Н. Морские воды и льды / М.: Гидрометиздат, 1938. - 451 с.

40. Иванов В.А., Белокопытов В.Н. Океанография Черного моря -Севастополь: Морской гидрофизический институт НАН Украины, 2011. - 212 с.

41. Иванов В.А., Михайлова Э.Н. Апвеллинг в Черном море -Севастополь: НПЦ "ЭКОСИ-Гидрофизика", 2008. - 92 с.

42. Иванов В.А., Янковский А.Е. Длинноволновые движения в Черном море - Киев: Наукова думка, 1992. - 112 с.

43. Каримова С. С. Статистический анализ субмезомасштабных вихрей Балтийского, Черного и Каспийского морей по данным спутниковой радиолокации // Исслед. Земли из космоса. - 2012. - № 3. - С. 31-47.

44. Климатический и гидрологический атлас Черного и Азовского морей / Ред. В.С. Самойленко. - М.: Гидрометеоиздат, 1956. - 103 с.

45. Книпович Н.М. Гидрологические исследования в Черном море // Труды Азово-Черноморской научно-промысловой экспедиции. - 1932. - Вып. 10. - 272 с.

46. Комплексные исследования северо-восточной части Черного моря / Под ред. А.Г. Зацепина и М.В. Флинта. - М.: ИО РАН, 2002. - 262 с.

47. Костяной А.Г. Структурообразующие процессы в апвеллинговых зонах: Докт. дисс. на соискание степени д.ф.-м.н. - Москва. - 2000.

48. Костяной А.Г., Гинзбург А.И., Шеремет Н.А., Лаврова О.Ю., Митягина М.И. Мелкомасштабные вихри Черного моря // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. - 2010. - Т. 7. - №. 1. - С. 248259.

49. Коротаев Г.К., Огуз Т., Никифоров А.А. и др. Динамика антициклонов в Черном море по данным спутниковых альтиметрических наблюдений // Исслед. Земли из космоса. - 2002. - № 6. - С. 60-69.

50. Кривошея В.Г., Москаленко Л.В., Титов В.Б. К вопросу о режиме течений на шельфе Северо-Кавказского побережья Черного моря // Океанология. - 2004. - Т. 44. - № 3. - а 358-363.

51. Кривошея В.Г., Москаленко Л.В., Мельников В.А., Скирта А.Ю. Влияние изменчивости ветрового режима и термических условий на структуру и динамику вод в северо-восточной части Черного моря // Океанология. - 2012. - Т. 52. - №. 4. - С. 484-497.

52. 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 1994 г. // Океанология - 1998. -Т. 38. - № 4. - С. 546-553.

53. Кривошея В.Г., Овчинников И.М., Титов В.Б., Удодов А.И., Лаптев С.Ю. Динамика вод и изменчивость температуры воды у северокавказского побережья Черного моря // Океанология. - 1996. - Т. 36. - №. 3. - С. 355-363.

54. Кривошея В.Г., Титов В.Б., Овчинников И.М. Новые данные о режиме течений на шельфе в северо-восточной части Черного моря // Океанология. -2001. - Т. 41. - № 3. - С. 325-334.

55. Лаврова О.Ю., Каримова С.С., Митягина М.И., Бочарова Т.Ю. Оперативный спутниковый мониторинг акваторий Черного, Балтийского и Каспийского морей в 2009-2010 годах // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. - 2010. - Т. 7. - №. 3. - С. 168-185.

56. Латун В. С. Антициклонические вихри в Черном море летом 1984 г. // Морской гидрофизический журнал. - 1989. - №. 3. - С. 27-35.

57. Лебедев В.Л. Введение в теорию морских течений - М:Изд. Моск. ун., 2004. - 128 с.

58. Лемешко Е. Е., Репина И. А., Лемешко Е. М. Идентификация проявлений апвеллинга методом самоорганизующихся карт температуры поверхности Черного моря // Системы контроля окружающей среды. - 2013. - №. 19. - С. 135-139.

59. Мамаев О.И., Архипкин В.С., Тужилкин В.С. Т^-анализ вод Черного моря // Океанология. - 1994. - Т. 34. - № 2. - С. 178-192.

60. Митягина М.И., Лаврова О.Ю. Вихревые структуры и волновые процессы в прибрежной зоне северо-восточной части Черного моря, выявленные в ходе спутникового мониторинга // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. -2008. - Вып. 5. - Т. 2 - С. 155-164.

61. Михайлова Э. Н., Музылева М. А. Ветровые условия возникновения апвеллинга в северо-западной части Черного моря и у ЮБК // Системы контроля окружающей среды. - 2007. - С. 284.

62. Морской портал ФГБУН «Морской гидрофизический институт РАН» - [Электронный ресурс]. URL: http://dvs.net.ru (дата обращения: 01.03.2018).

63. Москаленко Л.В. Расчет стационарных ветровых течений в Черном море // Океанология. - 1975. - Т. 15. - № 2. - С. 245-250.

64. Москаленко Л.В., Мельников В.А., Кузеванова Н.И., Подымов О.И. Разномасштабная изменчивость ветрового режима на прибрежной акватории северо-восточной части Черного моря // Известия РАН. Серия географическая. -2014. - № 6 - С. 49-61.

65. Мотыжев С.В., Лунев Е.Г., Толстошеев А.П. Развитие дрифтерных технологий и их внедрение в практику океанографических наблюдений в Черном море и Мировом океане // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. - Севастополь: НПЦ «ЭКОСИ-Гидрофизика». - 2011. - Вып. 24. - С. 259-273.

66. Музылева М. А., Полонский А. Б., Станичный С. В. Апвеллинг и пространственно-временная изменчивость концентрации хлорофилла-А в Северозападной части Черного моря и у побережья Крыма // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. - 2010. - №. 23. - С. 109-116.

67. Мысленков С.А., Зацепин А.Г., Сильвестрова К.П., Баранов В.И. Использование дрейфующих буев и буксируемого профилографа для исследования течений на шельфе Черного моря // Вестник Московского университета. - Серия 5: География. - 2014. - № 6. - С. 73-80.

68. Мысленков С.А., Самсонов Т.Е. Исследование течений на шельфе Черного моря с помощью ГНСС-мониторинга // Изв. Вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2014. - № 3. - С. 60-68.

69. Новиков А.А., Тужилкин В.С. Сезонные и региональные вариации синоптических аномалий температуры воды в северо-восточной части прибрежной зоны Черного моря // Морск. гидрофиз. журн. - 2015. - № 1. - С. 4252.

70. Овчинников И.М., Попов Ю.И. Формирование холодного промежуточного слоя в Черном море // Океанология. - 1987. - Т. 27. - Вып. 5. - С. 739-746.

71. Овчинников И.М., Титов В.Б. Антициклоническая завихренность течений в прибрежной зоне Черного моря // Докл. АН СССР. - 1990. - Т. 314. - № 5. - С. 1236-1239.

72. Овчинников И.М., Титов В.Б. Кривошея В.Г. Новые данные о временной изменчивости течений по результатам многолетних измерений со стабилизированного буя на шельфе Черного моря // Докл. АН СССР. - 1986. - Т. 286. - № 5. - С. 1250-1254.

73. Очередник В.В., Баранов В.И., Зацепин А.Г., Куклев С.Б. Термокосы ЮО ИО РАН: конструкция, методика и результаты метрологического исследования датчиков // Океанология. - 2018. - Т. 58 - № 1 - С. 719-730.

74. Подымов О.И., Зацепин А.Г. Сезонные изменения солености воды в Геленджикском районе Черного моря по данным судового мониторинга // Океанология. - 2016. - Т. 56. - № 3. - С. 370-383.

75. Серебренников А.Н. Улучшенная методика определения индексов прибрежных апвеллингов по спутниковым данным // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. - 2018. - Т. 15. - № 5. - С. 4451.

76. Сильвестрова К.П., Мысленков С.А., Зацепин А.Г., Баранов В.И. Использование дрейфующих буев и буксируемого профилографа течений ADCP на гидрофизическом полигоне ИО РАН в Черном море (г. Геленджик) // Комплексные исследования морей России: оперативная океанография и экспедиционные исследования - Материалы молодежной научной конференции. -Севастополь: 2016. - С. 575-579.

77. Сильвестрова К.П., Зацепин А.Г., Мысленков С.А. Прибрежные апвеллинги в геленджикском районе Черного моря: связь с ветровым воздействием и течением // Океанология. - 2017. - Т. 57. - № 4 - С. 521-530.

78. Сильвестрова К.П., Краюшкин Е.В., Мысленков С.А. Анализ данных дрейфующих буев и буксируемого профилографа течений на подспутниковом полигоне в Черном море // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. - 2015. - Т. 12. - № 3. - С. 171-184.

79. Сильвестрова К.П., Мысленков С.А, Зацепин А.Г., Краюшкин Е.В., Баранов В.И., Самсонов Т.Е., Куклев С.Б. Возможности использования GPS-дрифтеров для исследования течений на шельфе Черного моря // Океанология. -2016 - Т. 56. - №. 1. - С. 159-166.

80. Сорокин Ю.И. О структуре редокс-зоны в Черном море: проблема локализации и механизм окисления // Сб. «Комплексные исследования Черного моря» - М.: Научный мир, 2011. - С. 197-211

81. Суркова Г. В., Архипкин В. С., Мухаметов С. С. Мезометеорологические процессы в прибрежной зоне Черного моря в летнее время // Метеорология и гидрология. - 2006. - № 3. - С. 31-45.

82. Титов В.Б. О роли вихрей в формировании режима течений на шельфе Черного моря и в экологии прибрежной зоны // Океанология. - 1992. - Т. 32. - №. 1. - С. 39-48.

83. Титов В.Б. О Синоптической и мезомасштабной изменчивости термохалинных характеристик в северо-восточной части Черного моря // Мор. гидрофиз. журн. - 1990. - № 2. - С. 45-53.

84. Титов В.Б. Сезонная и межгодовая изменчивость параметров холодного промежуточного слоя в Черном море // Метеорология и гидрология. -2001. - № 12. - С. 50-58.

85. Титов В.Б. Характеристики Основного черноморского течения и прибрежных антициклонических вихрей в Российском секторе Черного моря // Океанология. - 2002. - Т. 42. - № 5. - С. 668-676.

86. Титов В.Б., Савин М.Т. Изменчивость придонных течений на северовосточном шельфе Черного моря // Океанология. - 1997. - Т. 37. - № 1. - С. 5055.

87. Титов В.Б., Часовникова Л.А. Режим течений и циркуляция вод Черного моря // Сб. «Комплексные исследования Черного моря» - М.: Научный мир, 2011. - С. 197-211.

88. Толмазин Д.М. Сгонные явления в северо-западной части Черного моря // Океанология. - 1963. - Т. 3 - Вып. 1. - С. 848—852.

89. Тужилкин В.С. Сезонная и многолетняя изменчивость термохалинной структуры вод Черного и Каспийского морей: Докт. дисс. на соискание степени д.г.н. М. - 2008.

90. Тужилкин В.С., Архипкин В.С., Мысленков С.А., Самборский Т.В. Синоптическая термохалинная изменчивость в российской прибрежной зоне Черного моря // Вестн. МГУ. - Серия 5: География. - 2012. - № 6. - С. 46-53.

91. Федоров К. Н., Гинзбург А. И. Приповерхностный слой океана -Гидрометеоиздат, 1988. - 303 с.

92. Филиппов Д.М. К вопросу о холодном промежуточном слое в Черном море // Океанология. - М. 1965. - Т. 5. - № 4. - С. 635-641.

93. Филиппов Д.М. Циркуляция и структура вод Черного моря. - М.: Наука, 1968. - 136 с.

94. Химченко Е. Е., Серебряный А. Н. Внутренние волны на кавказском и крымском шельфах Черного моря (по летне-осенним наблюдениям 2011-2016 гг.) // Океанологические исследования. - 2018. - Т. 46. - №. 2. - С. 69-87.

95. Черноморский подспутниковый полигон «Геленджик» [Электронный

ресурс] URL: http://polygon.ocean.ru/index.php (дата обращения: 01.03.2018).

96. Шпиндлер И.Б. Результаты гидрологических исследований Черного моря в 1890-1891 гг. // Морской сборник. - 1893. - № 11. - С. 1-32.

97. Щуров С. В. и др. Исследование апвеллингов в районе мидийной фермы в бухте Ласпи (Черное море) // Современные рыбохозяйственные и экологические проблемы Азово-Черноморского региона. - 2013. - С. 157.

98. Akpinar A., de León S. P. An assessment of the wind re-analyses in the modelling of an extreme sea state in the Black Sea // Dynamics of Atmospheres and Oceans. - 2016. - Vol. 73. - P. 61-75.

99. Austin J., Atkinson S. The design and testing of small, low-cost GPS-tracked surface drifters // Estuaries. - 2004. - Vol. 27. - № 6. - P. 1026-1029.

100. Bakun A. Coastal upwelling indices, west coast of North America 1946-71 // NOAA Technical Report NMFS SSRF-671: Seattle - 1973. - 112 p.

101. Brannigan L. Intense submesoscale upwelling in anticyclonic eddies // Geophysical Research Letters. - 2016. - Vol. 43. - №. 7. - P. 3360-3369.

102. Brink K.H. Coastal trapped waves and wind-driven currents over the continental shelf // Ann. Rev. Fluid Mech. - 1991. - Vol. 23. - P. 389—412.

103. Brink K.H. The near-surface dynamics of coastal upwelling // Progr. Oceanogr. - 1983. - Vol. 12 - № 3. - P. 223—257.

104. Colling A. Ocean circulation. - The Open University. - ButterworthHeinemann. - 2001. - S330 - Vol. 3 - 284 p.

105. Crise A., Kaberi H., Ruiz J., Zatsepin A., Arashkevich E., Giani M., ... d'Alcalá M.R. A MSFD complementary approach for the assessment of pressures,

knowledge and data gaps in Southern European Seas: The PERSEUS experience // Marine pollution bulletin. - 2015. - Vol. 95. - № 1. - P. 28-39.

106. Csanady G. T. Intermittent ''full'' upwelling in Lake Ontario // J. Geophys. Res. - 1977. - Vol. 82. - P. 397-419.

107. Dabuleviciene T., Kozlov I., Vaiciute D., Dailidiene I. Remote Sensing of Coastal Upwelling in the South-Eastern Baltic Sea: Statistical Properties and Implications for the Coastal Environment/ Remote Sensing. - 2018. - Vol.10. - P. 124.

108. Dorofeev V.L., Sukhikh L.I., Study of long-term variability of Black Sea dynamics on the basis of circulation model assimilation of remote measurements // Izvestiya Atmos. and Ocean. Phys. - 2017. - Vol. 53 - № 2. - P. 224-232.

109. Ekman V.W. On the influence of the Earth's rotation on ocean-currents // Arkiv for Matematik, Astronomi och Fysik - 1905. - Vol. 2. - № 11. - P. 1-52.

110. Elkin D.N., Zatsepin A.G., Kremenetskiy V.V., Nizov S.S. Laboratory study of the mechanism of the Black Sea coastal eddies formation due to spatially non uniform wind impact // In: Fluxes and Structures in Fluids, Selected Conference Papers.

- 2010. - P. 175-180.

111. Fairall, C. W., E. F. Bradley, J. E. Hare et al. Bulk parameterization of air-sea fluxes: Updates and verification for the COARE algorithm.// J. Climate. - 2003. -Vol. 16. - P. 571-591.

112. Ginzburg A. I., , Kostianoy A. G., Krivosheya, V. G., Nezlin, N. P., Soloviev, D. M., Stanichny, S. V., Yakubenko, V. G. Mesoscale eddies and related processes in the northeastern Black Sea // Journal of Marine Systems. - 2002. - Vol. 32.

- №. 1- 3. - P. 71- 90.

113. Goryachkin Y. N. Upwelling nearby the Crimea Western Coast // Physical oceanography. - 2018. - Vol. 25. - №. 5. - P. 368-379.

114. Gawarkiewicz G., Korotaev G.K., Stanichny S.V. et al. Synoptic upwelling and cross-shelf transport processes along Crimean coast of the Black Sea // Contin. Shelf Res. - 1999. - Vol. 19 - P. 977—1005.

115. Hellerman, S., and M. Rosenstein Normal monthly wind stress over the World Ocean with error estimates.// J. Physical Oceanography - 1983. - Vol. 13. - P. 1093-110.

116. Jenkins A. D., Bye J. A. T. Some aspects of the work of VW Ekman // Polar Record. - 2006. - Vol. 42. - №. 1. - P. 15- 22.

117. Korotaev G. K., Saenko, O. A., Koblinsky, C. J., Knysh, V. V. Satellite altimetry observations of the Black Sea //In: Environmental Degradation of the Black Sea: Challenges and Remedies. - Springer:Dordrecht, 1999. - P. 225- 244.

118. Korotaev G.K., Oguz T., Nikiforov A., Koblinsky C. Seasonal, interannual, and mesoscale variability of the Black Sea upper layer circulation derived from altimeter data // J. Geophys. Res. - 2003. - Vol. 108. - № C4. - 3122.

119. Kutiel, H. and Benaroch, Y. North Sea Caspian Pattern (NCP) - an upper level atmospheric teleconnection affecting the eastern Mediterranean: Identification and definition. // Theoretical and Applied Climatology. -2002. - Vol. 71. - P. 17-28.

120. Landviewer - База данных спутниковых снимков [Электронный pecypc].URL: https://eos.com/landviewer (дата обращения: 01.03.2018).

121. Lavrova O., Serebryany A., Bocharova T., Mityagina M. Investigation of fine spatial structure of currents and submesoscale eddies based on satellite radar data and concurrent acoustic measurements // Remote Sensing of the Ocean, Sea Ice, Coastal Waters, and Large Water Regions 2012. - International Society for Optics and Photonics, 2012. - Vol. 8532. - P. 85320L.

122. Letelier J., Pizarro O., Nunez S. Seasonal variability of coastal upwelling and upwelling front off central Chile // J. Geophys.Res. - 2009. - Vol. 114. - P. C12009.

123. Lunev E.G. Ivanov V.A., Kirichenko A.G., Lemeshko E.M., Motyzhev S. V. Information-and-measuring drifter system for the monitoring of currents in the coastal zone of the sea // Physical Oceanography. - 2011. - Vol. 20. - № 5. - P. 366378.

124. Medvedev I.P. Tides in the Black Sea: Observations and Numerical Modelling // Pure and Applied Geophysics. - 2018. - Vol. 175. - № 6. - P. 1951-1969.

125. Myslenkov S., Chernyshova A. Comparing wave heights simulated in the Black Sea by the SWAN model with satellite data and direct wave measurements // Russian Journal of Earth Sciences. - 2016. - Vol. 16. - № 5. - ES5002

126. NAO index - Индекс Северо-Атлантического Колебания [Электронный ресурс]. URL:

http: //www.cpc .ncep. noaa.gov/products/precip/CWlink/pna/nao .shtml (дата обращения: 01.03.2018).

127. NASA Worldview - база спутниковых данных [Электронный ресурс] URL: https://worldview.earthdata.nasa.gov (дата обращения: 01.03.2018).

128. Niiler P. P., Paduan J. D. Wind-driven motions in the northeast Pacific as measured by Lagrangian drifters // Journal of Physical Oceanography. - 1995. - Vol. 25. - № 11. - P. 2819- 2830.

129. NCP index - Индекс Североморско-Каспийского Колебания [Электронный ресурс]. URL: https: //crudata. uea.ac. uk/cru/data/ncp/ (дата обращения: 01.03.2018).

130. Ostrovskii A. G., Zatsepin A. G. Intense ventilation of the Black Sea pycnocline due to vertical turbulent exchange in the Rim Current area // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. - 2016. - Vol. 116. - P. 1- 13.

131. Poulain P. M., Barbanti R., Motyzhev S., Zatsepin A. Statistical description of the Black Sea near-surface circulation using drifters in 1999-2003 // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. - 2005. - Vol. 52. - № 12.

- P. 2250-2274.

132. Saha S. et al. The NCEP climate forecast system reanalysis // Bulletin of the American Meteorological Society. - 2010. - Vol. 91. - № 8. - P. 1015-1058.

133. Saha S., Moorthi S., Wu X., Wang J., Nadiga S., Tripp P., ... & Ek M. The NCEP climate forecast system version 2 // Journal of Climate. - 2014. - Vol. 27. - № 6.

- P. 2185-2208.

134. Silvestrova K., Myslenkov S., Zatsepin A. Variability of Wind-Driven Coastal Upwelling in the North-Eastern Black Sea in 1979-2016 According to

NCEP/CFSR Data // Pure and Applied Geophysics. - 2018. - Vol. 175. - P. 40074015.

135. Stanev E. V. et al. Coastal-open Ocean Exchange in the Black Sea: observations and modelling // Estuarine, coastal and shelf science. - 2002. - Vol. 54. -№ 3. - P. 601-620.

136. Stanev E.V. On the mechanisms of the Black Sea circulation // Earth -Science Rev. - 1990. - Vol. 28. - P. 285-319.

137. Stanev E.V., Bowman M.J., Peneva E.L., Staneva J.V. Control of Black Sea intermediate water mass formation by dynamics and topography: Comparison of numerical simulations, surveys and satellite data // J. Mar. Res. -2003. - Vol. 61. - P. 59-99.

138. Staneva, J.V., Stanev, E.V. Cold water mass formation in the Black Sea. Analysis on numerical model simulations // In: Sensitivity to change: Black Sea, Baltic Sea and North Sea / Ozsoy, E., Mikaelyan, A. (Eds.) - NATO ASI Series. Kluwer Academic Publishers, 1997. -P. 375-393.

139. Stewart R.H. Introduction to the physical oceanography // Department of Oceanography Texas A & M University, 2005. - 346 p.

140. Sur H. i., Ozsoy E., Unluata U. Boundary current instabilities, upwelling, shelf mixing and eutrophication processes in the Black Sea // Progress in Oceanography. - 1994. - Vol. 33. - № 4. - P. 249-302.

141. Tolstosheev A.P. A method of estimation of the results of reconstruction of the trajectories of drifting buoys // Physical Oceanography. - 2010. -Vol. 19. - № 6. -P. 358-365.

142. Tomczak M., Godfrey J.S Regional Oceanography: an Introduction // Pergamon: Oxford, 1994. - 442 p.

143. Van Vledder G. P., Akpinar A. Wave model predictions in the Black Sea: sensitivity to wind fields // Applied Ocean Research. - 2015. - Vol. 53. - P. 161-178.

144. Zatsepin A.G., Ginzburg A.I., Kostianoy A.G. et al. Observations of Black Sea mesoscale eddies and associated horizontal mixing // J. Geophys. Res. - 2003. -Vol. 108. - № C8. - 3246.

ПРИЛОЖЕНИЕ I Пакет программ для расчета критерия апвеллинга Программа 1. Расчет напряжение трения ветра по данным реанализа

Program veter

implicit none

integer:: i,ye,m,d,h,j ,b1 ,b2

real:: dw,ww,mw,t1 ,x,y,xx,yy,uvvect,turnax,uw,vw,ty,tx,ii real(8):: a0,a1,a2,a3,a4,a5,cd real, dimension(100):: ro,dt character::a

open(112, file= 'black_wind_2015_point_gel.dat') i=0

open(115,file='2015ro_dt.dat') open(113, file= '2015gel_tau50_test.dat') a0=0.934e-3 a1=0.788E-4 a2=0.868E-4 a3=-0.616E-6 a4=-0.12E-5 a5=-0.214E-5 do j=1,12

read(115,*)ro(j),dT(j) !print*,ro(j),dT(j) !pause end do

j=1

do while (.not.eof(112)) i=i+1

read (112,*) h,b1,b2,x,y !uw,vw

call vectuv(x,y,dw,ww,0) !print*, x,y,ww,dw !pause

call turnax(x,y,50.,xx,yy)

ii=i/(30.42*24) !високосный год - 30.5, нет - 30.42 if (ii.le.j.or.j.eq.12)then

cd=a0+a1*ww+a2*dt(j)+a3*(ww**2)+a4*(dt(j)**2)+a5*ww*(dt(j)**2) ! Расчет коэффициента «шероховатости»

tx=cd*ro(j)*abs(xx)*xx ty=cd*ro(j)*abs(yy)*yy

write (113,'(i6,3(f8.2,1x),f7.2,1x,2(f12.6,1x))') h,x,y,ww,dw,tx,ty

else j=j+1

cd=a0+a1*ww+a2*dt(j)+a3*(ww**2)+a4*(dt(j)**2)+a5*ww*(dt(j)**2)

tx=cd*ro(j)*abs(xx)*xx

ty=cd*ro(j)*abs(yy)*yy

write (113,'(i6,3(f8.2,1x),f7.2,1x,2(f12.6,1x))') h,x,y,ww,dw,tx,ty

end if print*,ii,j !pause end do

end program

subroutine uvvect(dw,ww,uw,vw,n) real:: dw,ww,uw,vw,aa,bb

! integer:: n !n>0 - current, n<0 - wind ! aa=dgtord(dw) ! if (n/=0.and.n/=1) n=0 ! bb=ww

! if(n==1) bb=-bb ! uw=bb*sin(aa) ! vw=bb*cos(aa) ! if (abs(uw)<5.e-6) uw=0. ! if (abs(vw)<5.e-6) vw=0. ! return

!end subroutine uvvect

!Преобразование координат при повороте осей

!subroutine turnax (x,y,alpha,xx,yy)

!alpha>0 - поворот осей против часовой стрелки

!alpha<0 - поворот осей по часовой стрелке

! real:: x,y,alpha,xx,yy,aa,acos,asin

! aa=dgtord(alpha)

! acos=cos(aa)

! asin=sin(aa)

! xx=x*acos+y*asin

! yy=-x*asin+y*acos

! return

!end

Программа 2. Расчет экмановского переноса

program ekman implicit none integer::i,ii,k,m

real: :ts,p,rst0,a,g,xx real: :x,y,ww,dw,cterex

integer, dimension(12)::mes,mes1 real,dimension(10000)::sal,temp,vks,rstp0,rstp1,rstpD,adT real,dimension(10000): :tx,ty,w,h

mes1 = (/744,1430,2184,3024,3648,4368,5112,5856,6576,7320,8040,8784/) ! високосный

mes = (/744,1416,2160,2880,3624,4344,5088,5832,6552,7296,8016,8760/) !

open (112, file= '2014gel_tau50_new.dat') ! входной файл с напряжением ветра open (113,file= 'Ts_climate.dat') ! климатически значения T,S и ВКС open (115, file = 'ekm_2014c_.dat') ! выходной файл

!Расчет ускорения свободного падения

xx=sin(44.575); xx=xx*xx ! широта места g=9.780318*(1.0+(5.2788e-3+2.36e-5*xx)*xx) !+1.092e-6*p !print*,g !pause

ii=0

do while (.not.eof(112)) ii=ii+1

read (112,*)h(ii),x,y,ww,dw,tx(ii),ty(ii) end do print*, ii pause

if (ii.eq.8784)then

mes=mes1

else

mes=mes end if

! Расчет среднемесячной плотности do m=1,12

read (113,*) temp(m),vks(m),sal(m)

call es80(sal(m),temp(m),0.,rst0,rstp0(m)) !rstp(s,t,0,rst0)

call es80(sal(m),10.0,0.,rst0,rstp 1 (m))

adT(m)=rstp1(m)-rstp0(m) ! разность плотностей 2-х слоев print*, g, adT(m),rstp0(m) ! pause

end do

ts= 41640 ! Юлианская дата начала года, чтобы записывать далее в файл k=1

do i=1,ii

if( vks(k).ne.999.and. adT(k).gt.0.)then

print*,i,k

if(i.lt.mes(k).and.i.gt.mes(k-1))then w(i)=ty(i)/(sqrt(rstp0(k)*adT(k)*g*vks(k))) write (115,*) ts+(h(i)/24.),h(i),vks(k),w(i) else if(i.eq.mes(k))then w(i)=ty(i)/(sqrt(rstp0(k)*adT(k)*g*vks(k))) write (115,*) ts+(h(i)/24.),h(i),vks(k),w(i)

k=k+1 end if

else if (k.ne.12) then k=k+1 end if end do

end program

Программа 3. Интегральный экмановский перенос

program cryteria_up implicit none

integer, dimension (10000)::h

integer::i,ii,j,hp,hn

real:: Rn,Rp,w_neg,w_poz !vks

real, dimension (10000):: tim,vks,w !vk

character::a

open (115, file = 'ekm_2016c_.dat') ! открываем файл с записанными напряжениями ветра за год из реанализа!( при этом для расчета напряжения ветра оси повернуты на 50 градусов против часовой, для ориентации оси у на СЗ-ЮВ)

open(114,file='cryteria_2016cn_.dat') ! выходной файл i=0

do while(.not.eof(115)) i=i+1

read(115,*) tim(i),h(i),vks(i),w(i) end do

print*,i

w_poz=0 w_neg=0 hp=0 hn=0

do ii=1,i

if (ii.eq.1.or.ii.eq.2)then

if (w(ii).gt.0)then

w_poz=w(ii)

hp=2

else

w_neg=w(ii) hn=2 end if

else

if (w(ii).ge.0.and.w(ii-1).ge.0)then

w_poz = w_poz+w(ii)

hp=hp+1

else if (w(ii).lt.0.and.w(ii+1).ge.0.and.w(ii-1).ge.0.)then

w_poz = w_poz+w(ii)

hp=hp+1

else if (w(ii).lt.0.and.w(ii+1).lt.0.and.w(ii-1).ge.0.and.w(ii-Rp=w_poz*3600/vks(ii-1)

write (114,'(f10.3,1x,3(i5,1x),2f15.7)') tim(ii-1),h(ii)-hp,h(ii-

w_poz=0 w_neg=w(ii) hn=1 hp=0

else if (w(ii).lt.0.and.w(ii-1).lt.0)then w_neg = w_neg+w(ii) hn=hn+1

else if (w(ii).ge.0.and.w(ii+1).lt.0.and.w(ii-1).lt.0)then w_neg = w_neg+w(ii) hn=hn+1

else if (w(ii).ge.0.and.w(ii+1).ge.0.and.w(ii-1).lt.0.and.w(ii-2).lt.0.)then

Rn=w_neg*3600/vks(ii-1)

write (114,'(f10.3,1x,3(i5,1x),2f15.7)') tim(ii-1),h(ii)-hn,h(ii-1),hn,w_neg*3600,Rn !,mes(ii-1)

w_neg=0 w_poz=w(ii) hp=1 hn=0 end if

2).ge.0.)then

1),hp,w_poz*3600,Rp

if (ii.eq.i)then

if (w_neg.lt.0.)then Rn=w_neg*3600/vks(ii-1)

write (114,'(f10.3,1x,3(i5,1x),2f15.7)') tim(ii-1),h(ii)-hn,h(ii-1),hn,w_neg*3600,Rn !,mes(ii-1) !tim(ii-hp)

else if(w_poz.gt.0.)then Rp=w_poz*3600/vks(ii-1)

write (114,'(f10.3,1x,3(i5,1x),2f15.7)') tim(ii-1),h(ii)-hp,h(ii-1),hp,w_poz*3600,Rp !,mes(ii-1) !tim(ii-hn)

end if end if

end if end do

end program