Характеристики придонного конвективного слоя Черного моря по натурным данным (июль 2016 года)

А. Н. Морозов✉, Е. В. Маньковская

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: anmorozov@mhi-ras.ru

Аннотация

Цель. Цель работы – детализировать вертикальную структуру термохалинных характеристик вблизи верхней границы придонного конвективного слоя по данным CTD-измерений, оценить потоки тепла и соли, исследовать изменчивость различных характеристик слоя в зависимости от географического положения станций.

Методы и результаты. В работе использованы данные зонда SBE 911plus CTD, полученные в 87-м рейсе НИС «Профессор Водяницкий», проходившем 30 июня – 18 июля 2016 г. в центральном секторе северной части Черного моря. Установлено, что глубина залегания верхней границы придонного конвективного слоя изменчива (1713–1922 м), в среднем 1800 ± 60 м. Отмечена тенденция к поднятию верхней границы на 150–200 м при переходе от западного круговорота к восточному. На двух станциях слой не наблюдается до глубин, превышающих 1900 м. Диапазон вариаций потенциальной температуры в слое составил 1,6 · 10−3 °C, солености – 1,2 · 10−3 psu. Выявлено уменьшение потенциальной температуры и солености придонного конвективного слоя с увеличением долготы, а также уменьшение потенциальной температуры с ростом толщины слоя. Коэффициент вертикальной турбулентной диффузии в 150 м над верхней границей слоя составил 1,1 · 10−5 м2/с. Расчетные значения вертикального потока тепла и соли в 150 м над верхней границей придонного конвективного слоя составили 1,6 мВт/м2 и 2,9 · 10−7 г/(м2·с) соответственно.

Выводы. Анализ данных контактных глубоководных термохалинных измерений показал, что придонный конвективный слой Черного моря непостоянен и пространственно неоднороден, положение его верхней границы изменчиво. Полученные данные позволяют предположить, что вихревые движения проникают в глубинные слои моря и проявляются в значительном заглублении верхней границы придонного конвективного слоя. В западной части моря воды придонного конвективного слоя более теплые и соленые, чем в восточной. Почти весь геотермальный поток тепла рассеивается в придонном слое. Для поддержания солевого баланса в придонном конвективном слое должен существовать механизм пополнения соли в нижних слоях моря.

Ключевые слова

придонный конвективный слой, вертикальное перемешивание, вертикальный поток тепла, вертикальный поток соли, Черное море

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания ФГБУН ФИЦ МГИ по темам по темам № FNNN-2021-0003 и FNNN-2021-0005.

Для цитирования

Морозов А. Н., Маньковская Е. В. Характеристики придонного конвективного слоя Черного моря по натурным данным (июль 2016 года) // Морской гидрофизический журнал. 2022. Т. 38, № 5. С. 548–561. EDN BUEDVC. doi:10.22449/0233-7584-2022-5-548-561

Morozov, A.N. and Mankovskaya, E.V., 2022. Characteristics of the Bottom Convective Layer of the Black Sea Based on in-situ Data (July, 2016). Physical Oceanography, 29(5), pp. 524-535. doi:10.22449/1573-160X-2022-5-524-535

DOI

10.22449/0233-7584-2022-5-548-561

Список литературы

  1. Murray J. W., Top Z., Özsoy E. Hydrographic properties and ventilation of the Black Sea // Deep Sea Research Part A. Oceanographic Research Papers. 1991. Vol. 38, Suppl. 2. P. S663–S689. https://doi.org/10.1016/S0198-0149(10)80003-2
  2. Иванов В. А., Белокопытов В. Н. Океанография Черного моря. Севастополь, 2011. 212 с.
  3. Double diffusive intrusions, mixing and deep sea convection processes in the Black Sea / E. Özsoy [et al.] // Black Sea oceanography / E. Izdar, J. W. Murray (eds.). Dordrecht : Springer, 1991. P. 17–42. (NATO ASI Series ; vol. 351). https://doi.org/10.1007/978-94-011-2608-3_2
  4. Фалина A. С., Волков И. И. О тонкой структуре и термохалинной устойчивости глубинных вод Черного моря // Океанология. 2003. Т. 43, № 4. С. 516–523.
  5. Stanev E. V., Chtirkova B., Peneva E. Geothermal convection and double diffusion based on profiling floats in the Black Sea // Geophysical Research Letters. 2021. Vol. 48, iss. 2. e2020GL091788. https://doi.org/10.1029/2020GL091788
  6. Волков И. И., Римская-Корсакова М. Н., Гриненко В. А. О химической и изотопной однородности придонного конвективного слоя вод Черного моря // Доклады Академии наук. 2007. Т. 414, № 3. С. 376–380.
  7. Маньковский В. И. Особенности вертикального распределения показателя ослабления излучения в коротковолновом и длинноволновом участках спектра в глубинных слоях сероводородной зоны и в придонном пограничном слое Черного моря // Морской гидрофизический журнал. 2003. № 3. С. 63–67.
  8. Энергетический спектр скорости течения в глубокой части Черного моря / А. А. Клювиткин [и др.] // Доклады Академии наук. 2019. Т. 488, № 5. С. 550–554. doi:10.31857/S0869-56524885550-554
  9. Морозов А. Н., Маньковская Е. В. Холодный промежуточный слой Черного моря по данным экспедиционных исследований 2016–2019 гг. // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2020. № 2. С. 5–16. doi:10.22449/2413-5577-2020-2-5-16
  10. Морозов А. Н., Маньковская Е. В. Сезонная изменчивость структуры течений в северной части Черного моря по данным натурных наблюдений 2016 г. // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2019. Т. 12, № 1. С. 15–20. https://doi.org/10.7868/S2073667319010027
  11. Gregg M. C., Sanford T. B., Winkel D. P. Reduced mixing from the breaking of internal waves in equatorial waters // Nature. 2003. Vol. 422. P. 513–515. https://doi.org/10.1038/nature01507
  12. Polzin K. L., Toole J. M., Schmitt R. W. Finescale parameterizations of turbulent dissipation // Journal of Physical Oceanography. 1995. Vol. 25, iss. 3. P. 306–328. https://doi.org/10.1175/1520-0485(1995)0250306:FPOTD2.0.CO;2
  13. Global abyssal Mixing inferred from lowered ADCP shear and CTD strain profiles / E. Kunze [et al.] // Journal of Physical Oceanography. 2006. Vol. 36, iss. 8. P. 1553–1576.
  14. Морозов А. Н., Лемешко Е. М. Оценка коэффициента вертикальной турбулентной диффузии по данным CTD/LADCP-измерений в северо-западной части Черного моря в мае 2004 года // Морской гидрофизический журнал. 2014. № 1. С. 58–67.
  15. Морозов А. Н., Маньковская Е. В., Федоров С. В. Инерционные колебания в северной части Черного моря по данным натурных наблюдений // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2021. Т. 14, № 1. С. 43–53. doi:10.7868/S2073667321010044
  16. Garrett C., Munk W. Space-time scales of internal waves: A progress report // Journal of Geophysical Research. 1975. Vol. 80, iss. 3. P. 291–297. https://doi.org/10.1029/JC080i003p00291
  17. Cairns J. L., Williams G. O. Internal wave observations from a midwater float, 2 // Journal of Geophysical Research. 1976. Vol. 81, iss. 12. P. 1943–1950. https://doi.org/10.1029/JC081i012p01943
  18. Fer I. Scaling turbulent dissipation in an Arctic fjord // Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 2006. Vol. 53, iss. 1–2. P. 77–95. https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2006.01.003
  19. Pacanowski R. C., Philander S. G. H. Parameterization of vertical mixing in numerical models of tropical oceans // Journal of Physical Oceanography. 1981. Vol. 11, iss. 11. P. 1443–1451. https://doi.org/10.1175/1520-0485(1981)0111443:POVMIN2.0.CO;2
  20. Кутас Р. И. Геотермические условия бассейна Черного моря и его обрамления // Геофизический журнал. 2010. Т. 32, № 6. С. 135–158.
  21. Придонный пограничный слой в Черном море: гидрологическая структура, модель формирования / В. Н. Еремеев [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 1997. № 2. С. 3–27.
  22. Oxic, suboxic, and anoxic conditions in the Black Sea / J. W. Murray [et al.] // Climate change and coastline migration as factors in human adaptation to Circum-PonticRegion: from past to forecast / A. Gilbert, V. Yanko-Hombach, N. Panin (Eds.). New York, NY : Kluwer, 2006. P. 437–452.
  23. Кубряков А. А., Станичный С. В. Синоптические вихри в Черном море по данным спутниковой альтиметрии // Океанология. 2015. Т. 55, № 1. С. 65–77. doi:10.7868/S0030157415010104
  24. Фалина A. С., Волков И. И. Влияние процесса двойной диффузии на общую гидрологическую структуру глубинных вод Черного моря // Океанология. 2005. Т. 45, № 1. С. 21–31.

Скачать статью в PDF-формате