Том 40, № 6 (2024)

Цель. Цель работы заключалась в описании параметризации на основе натурных данных, которые учитывают связь изменчивости величины рСО_{2 sw} с состоянием приповерхностного слоя воды в зависимости от температуры поверхности вод с учетом географического расположения и сезонности на примере Черного моря.

Методы и результаты. На основе специальной обработки данных прямых измерений рСО₂ поверхностного слоя вод, которые проводились в экспедиционных исследованиях на НИС «Профессор Водяницкий» (2015–2023) и на стационарном пункте наблюдений Черноморского гидрофизического подспутникового полигона (ЧГПП, пгт Кацивели) (2012–2022), предложены основные сезонные тренды изменения рСО₂, связанные с изменением температуры поверхности моря. Основной подход заключался в описании вариаций распределения pCO_{2 sw} по поверхности с помощью линейных аппроксимаций (трендов) для трех фиксированных сезонов по четыре месяца (январь – апрель, май – август, сентябрь – декабрь) в каждой из ячеек сетки. Показано, что и в прибрежной зоне, и в открытом море проявляется гистерезисная зависимость рСО₂ от температуры воды: соотношение парциального давления и температуры в периоды весеннего прогрева и осеннего остывания отличается. Причина наблюдаемого гистерезиса связана со сдвигом фазы колебаний рСО_{2 sw} и изменением температуры примерно на 1,5–2 месяца.

Выводы. Зависимость рСО₂ от температуры воды в осенне-зимний период оказалась близка к типичным зависимостям, наблюдаемым для океанических условий в средних широтах Северного полушария (в Атлантическом и Тихом океанах). Это может говорить об универсальных механизмах влияния ТПМ на рСО_{2 sw} как для локальных условий Черного моря, так и для открытого океана в этот сезонный период. Кроме того, подобная схожесть зависимостей может указывать на то, что, скорее всего, ТПМ напрямую определяет величину рСО_{2 sw}, а биологическая активность не является определяющим фактором. Полученные результаты могут быть использованы для описания и изучения вариаций потоков углекислого газа между атмосферой и водной толщей в Черном море.

Цель. Целями работы являются создание нового климатического массива термохалинных полей Черного моря, оценка на его основе климатических изменений последних десятилетий и сравнение их с глобальными климатическими тенденциями в Мировом океане.

Методы и результаты. Новый климатический массив термохалинных полей Черного моря (МГИ-2024) с пространственным разрешением 1/6° × 1/4° создан в Морском гидрофизическом институте РАН на основе статистической обработки более 123 тыс. гидрологических станций за период 1950‒2023 гг. с применением методов оптимальной интерполяции. Климатический атлас и цифровой массив находятся в открытом доступе и могут использоваться в климатических исследованиях, математическом моделировании, а также при решении различных прикладных задач. Отклонения исходных данных и осредненных значений от климатических полей массива МГИ-2024 послужили основным материалом для оценок показателей временной изменчивости на различных масштабах и для формирования временных рядов среднемесячных и среднегодовых аномалий. Выявлено, что после 2015 г. потепление в слое 0‒100 м устойчиво превышает средний фон межгодовой изменчивости с наибольшим ростом температуры воды в летне-осенний период. Примерно с 2010‒2012 гг. наблюдается резкий рост солености, который пока не превышает уровня межгодового среднеквадратического отклонения (СКО). Наибольший рост солености в сезонном цикле происходит весной и осенью, в периоды максимумов водного баланса бассейна.

Выводы. Черное море относится к районам с повышенной скоростью климатических изменений, таким как тропические части Мирового океана. Высокий рост температуры в Черном море в последние 40 лет уступает по интенсивности только арктическим морям. Рост солености в Черном море на протяжении 70-летнего периода сопоставим с увеличением солености в районах океанических субтропических круговоротов c нетипичным для океана резким осолонением за последние 20 лет. Наступившая теплая и соленая фаза гидрологического состояния Черного моря аналогична условиям 1960‒1970 гг., но с большей амплитудой колебаний. Результаты работы имеют широкую область применения, в том числе для формирования общих представлений о механизмах цикла углерода в Азово-Черноморском бассейне.

Цель. Оценка пространственной изменчивости и сезонной динамики параметров карбонатной системы во фьордах Западного Шпицбергена по результатам экспедиционных исследований в весенний (апрель) и летний (август) сезоны 2023 г. – цель данной работы.

Методы и результаты. Изучены физико-химические параметры воды, такие как общая щелочность, рН и содержание биогенных компонентов. Анализ проб был выполнен в химико-аналитической лаборатории Российского научного центра на архипелаге Шпицберген (РНЦШ). Измерение рН проводилось с помощью лабораторного рН-метра Mettler Tolledo Seven Compact S220. Общая щелочность определялась методом прямого титрования соляной кислотой с визуальным определением точки эквивалентности. Концентрации фосфатов и силикатов, хлорофилла а измерялись стандартными спектрометрическими методами. Параметры карбонатной системы, направление и скорость потока СО₂ были рассчитаны в программе Program Developed for CO₂ System calculations. Обнаруженные сезонная динамика и вариабельность карбонатной системы тесно связаны с атмосферными условиями, сезонной изменчивостью водных масс, интенсивностью биопродуктивности. Полученные оценки потока углекислого газа по данным за август 2023 г. позволяют сделать вывод о его поглощении в Грёнфьорде (–1,52 ... –4,76 ммоль м^–2· сут^–1) и Исфьорде (–0,12 ... –1,0 ммоль м^–2 ·сут^–1) в этот период, в Биллефьорде наблюдается локальная область с положительно направленным потоком углекислого газа (1,2–2,6 ммоль м^–2 ·сут^–1).

Выводы. В результате выполненных исследований в заливах были выявлены выраженные сезонные колебания параметров карбонатной системы и потоков углекислого газа, сходные с колебаниями в других внутренних фьордах Шпицбергена. Полученные результаты подчеркивают значимость карбонатных параметров для понимания биогеохимического баланса биогеохимических процессов в морских экосистемах в условиях глобального изменения климата.

Цель. Изучение пространственного распределения, временной изменчивости и потоков взвешенного органического вещества в Черном море на основе численного моделирования – цель настоящей работы.

Методы и результаты. Для оценки пространственного распределения и вертикальных потоков взвешенного органического вещества в верхнем 200-метровом слое используется модель нижнего уровня пищевой цепи экосистемы Черного моря. Чтобы расширить исследование на всю толщу Черного моря, была разработана модель, состоящая из уравнения эволюции концентрации взвешенного органического вещества в слое от 200 м до дна. В качестве коэффициентов этого уравнения и уравнений модели экосистемы использовались гидродинамические и термодинамические поля, являющиеся результатами выполненного ранее реанализа. Расчет проводился за период 2016–2020 гг. Получены концентрации и вертикальные потоки взвешенного органического вещества на регулярной сетке с дискретностью по времени в 1 сутки. Потоки взвешенного органического углерода, полученные по результатам численного моделирования, сравнивались с результатами обработки проб, отобранных с помощью седиментационных ловушек в двух точках Черного моря. Результаты моделирования показали довольно хорошее качественное и количественное соответствие с результатами измерений.

Выводы. В работе создана модель для расчета содержания взвешенного органического вещества в глубоких слоях Черного моря. По результатам моделирования показано, что за счет биологических процессов концентрация взвешенной органики в приповерхностном слое Черного моря существенно выше, чем в глубоководном. Значение вертикальных потоков взвешенной органики в приповерхностном слое определяется в основном концентрацией взвеси, в глубоководном – значением вертикальной скорости. На основе результатов моделирования был оценен поток углерода из толщи воды на дно как результат оседания взвешенного вещества. Основная часть этого потока приходится на шельфовую зону моря.

Цель. Целью работы является контроль климатических изменений в южной части Приморского края, связанных с вариациями метеорологических параметров, потоков парниковых газов, влиянием катастрофических деформационных процессов земной коры.

Методы и результаты. На морской экспериментальной станции «м. Шульца» проводятся непрерывные комплексные измерения стационарным аппаратно-программным измерительным комплексом газодеформационного мониторинга. Приводится краткое описание измерительного комплекса, состоящего из нескольких лазерно-интерференционных измерительных устройств (лазерные деформографы, лазерный нанобарограф, лазерный измеритель вариаций давления гидросферы) и стационарного газоанализатора закрытого типа для измерения концентраций углекислого газа и водяного пара в атмосфере. Все данные натурных измерений, полученные с использованием комплекса, собираются в общую базу данных для последующих исследований. В ходе проведенных измерений в зимний период 2023-2024 и весенний период 2024 г. получены новые данные о проявлении и взаимодействии различных геосферных процессов. В зимний период зарегистрировано превышение содержания углекислого газа в атмосфере и снижение его уровня в начале весны, связанное с сезонным изменением преобладающего направления ветра. В результате мониторинга выявлена суточная периодичность концентрации углекислого газа. При этом зарегистрировано влияние суточных вариаций температуры атмосферного воздуха на суточные вариации концентрации углекислого газа. В результате деформационного мониторинга зарегистрировано катастрофическое землетрясение, вызвавшее цунами в Японском море. Вычисление величины выявленной деформационной аномалии землетрясения позволило определить величину смещения земной коры, которое привело к возникновению волны цунами. Комплексная обработка данных показывает корреляцию микродеформаций земной коры, вариаций атмосферного давления, углекислого газа и водяного пара в атмосфере на приливных гармониках.

Выводы. Комплексный мониторинг концентраций парниковых газов и вариаций деформаций земной коры позволил выявить зависимости короткопериодных колебаний при газодеформационном межгеосферном взаимодействий. Получены новейшие данные об изменении концентраций парниковых газов в зимний период на южной территории Приморского края.