Исследование потоков компонентов морской экосистемы с северо-западного шельфа в глубоководную часть Черного моря

В. Л. Дорофеев, Л. И. Сухих✉

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: l.sukhikh@gmail.com

Аннотация

Цель. Представлен анализ особенностей переноса компонентов экосистемы Черного моря с северо-западного шельфа в глубоководную часть и зависимость этого переноса от характера циркуляции в верхнем слое моря.

Методы и результаты. Для расчета потоков массы жидкости, биогенов и биопродукции с шельфовой зоны в глубоководную часть моря использовались поля течений и биогеохимические поля, полученные в результате реанализа, выполненного с помощью модели экосистемы Черного моря с ассимиляцией данных дистанционных измерений как в численной модели циркуляции, так и в биогеохимическом блоке. С помощью численного моделирования были рассчитаны потоки через три сечения, ограничивающих шельфовую зону (у м. Калиакра, м. Херсонес и вдоль изобаты 200 м). Поведение струи Основного Черноморского течения, а следовательно, направление и величина потоков через границы северо-западного шельфа зависят от завихренности напряжения трения ветра над западной частью Черного моря. Для типа циркуляции с интенсивной струей Основного Черноморского течения, прижатой к кромке шельфа, характерна картина распределения поверхностной концентрации неорганического азота и фитопланктона в виде узкой полосы высоких значений вдоль западного и частично южного берегов Черного моря. Когда струя Основного Черноморского течения слаба или отходит от кромки шельфа, что соответствует невысоким значениям завихренности поля ветра, повышенные значения концентрации сосредоточены на северо-западном шельфе.

Выводы. Направление, величина и характер горизонтального распределения потоков биогенов и биопродукции определяются главным образом циркуляцией в верхнем слое моря. Существенное влияние на величину этих потоков оказывает разность концентраций биогенов и биопродукции в шельфовой зоне и в глубоководной части Черного моря.

Ключевые слова

морская экосистема, Черное море, численное моделирование, северо-западный шельф, циркуляция верхнего слоя, перенос биогенов

Благодарности

Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 17-77-30001.

Для цитирования

Дорофеев В. Л., Сухих Л. И. Исследование потоков компонентов морской экосистемы с северо-западного шельфа в глубоководную часть Черного моря // Морской гидрофизический журнал. 2020. Т. 36, № 5. С. 501–513. EDN JEPXYE. doi:10.22449/0233-7584-2020-5-501-513

Dorofeyev, V.L. and Sukhikh, L.I., 2020. Studying the Fluxes of the Marine Ecosystem Components from the Northwestern Shelf to the Deep Part of the Black Sea. Physical Oceanography, 27(5), pp. 460-471. doi:10.22449/1573-160X-2020-5-460-471

DOI

10.22449/0233-7584-2020-5-501-513

Список литературы

  1. Tolmazin D. Changing coastal oceanography of the Black Sea. I: Northwestern Shelf // Progress in Oceanography. 1985. Vol. 15, iss. 4. P. 217–276. https://doi.org/10.1016/0079-6611(85)90038-2
  2. Modelling the Danube-influenced north-western continental shelf of the Black Sea. I: Hydrodynamical processes simulated by 3-D and box models / J. M. Beckers [et al.] // Estuarine, Coastal and Shelf Science. 2002. Vol. 54, iss. 3. P. 453–472. doi:10.1006/ecss.2000.0658
  3. Демышев С. Г. Численный прогностический расчет течений в Черном море с высоким горизонтальным разрешением // Морской гидрофизический журнал. 2011. № 1. С. 36–47.
  4. Oguz T., Velikova V. Abrupt transition of the northwestern Black Sea shelf ecosystem from a eutrophic to an alternative pristine state // Marine Ecology Progress Series. 2010. Vol. 405. P. 231–242. doi:10.3354/meps08538
  5. Modelling the Danube-influenced north-western continental shelf of the Black Sea. II: Ecosystem response to changes in nutrient delivery by the Danube River after its damming in 1972 / C Lancelot [et al.] // Estuarine, Coastal and Shelf Science. 2002. Vol. 54, iss. 3. P. 473–499. doi:10.1006/ecss.2000.0659
  6. Modeling the nitrogen cycling and plankton productivity in the Black Sea using a three-dimensional interdisciplinary model / M. Grégoire [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2004. Vol. 109, iss. C5. C05007. doi:10.1029/2001JC001014
  7. Coastal–open ocean exchange in the Black Sea: Observations and Modelling / E. Stanev [et al.] // Estuarine, Coastal and Shelf Science. 2002. Vol. 54, iss. 3. P. 601–620. doi:10.1006/ecss.2000.0668
  8. Shapiro G. I., Stanichny S. V., Stanychna R. R. Anatomy of shelf–deep sea exchanges by a mesoscale eddy in the North West Black Sea as derived from remotely sensed data // Remote Sensing of Environment. 2010. Vol. 114, iss. 4. P. 867–875. https://doi.org/10.1016/j.rse.2009.11.020
  9. Kubryakov A. A., Stanichny S. V., Zatsepin A. G. Interannual variability of Danube waters propagation in summer period of 1992–2015 and its influence on the Black Sea ecosystem // Journal of Marine Systems. 2018. Vol. 179. P. 10–30. https://doi.org/10.1016/j.jmarsys.2017.11.001
  10. Dorofeev V. L., Sukhikh L. I. Analysis of variability of the Black Sea hydrophysical fields in 1993 – 2012 based on the reanalysis results // Physical Oceanography. 2016. Iss. 1. P. 33–47. doi:10.22449/1573-160X-2016-1-33-47
  11. Дорофеев В. Л., Сухих Л. И. Некоторые тенденции долговременной изменчивости гидрофизических полей Черного моря по результатам реанализа // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. Севастополь : МГИ, 2017. Вып. 1. С. 15–22.
  12. Development of Black Sea nowcasting and forecasting system / G. K. Korotaev [et al.] // Ocean Science. 2011. Vol. 7, iss. 5. P. 629–649. doi:10.5194/os-7-629-2011
  13. The ERA-Interim reanalysis: configuration and performance of the data assimilation system / D. P. Dee [et al.] // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2011. Vol. 137, iss. 656. P. 553–597. doi:10.1002/qj.828
  14. River discharges of water and nutrients to the Mediterranean and Black Sea: Major drivers for ecosystem changes during past and future decades? / W. Ludwig [et al.] // Progress in Oceanography. 2009. Vol. 80, iss. 3–4. P. 199–217. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2009.02.001
  15. Suslin V., Churilova T. A regional algorithm for separating light absorption by chlorophyll-a and coloured detrital matter in the Black Sea, using 480–560 nm bands from ocean colour scanners // International Journal of Remote Sensing. 2016. Vol. 37, iss. 18. P. 4380–4400. doi:10.1080/01431161.2016.1211350
  16. Dorofeyev V., Sukhikh L. A model for monitoring the evolution of the Black Sea ecosystem on the basis of remote sensing data assimilation // International Journal of Remote Sensing. 2018. Vol. 39, iss. 24. P. 9339–9355. doi:10.1080/01431161.2018.1523589

Скачать статью в PDF-формате