Климатическая изменчивость термохалинных характеристик Черного моря (1950–2023 годы)

В. Н. Белокопытов✉, Е. В. Жук

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: v.belokopytov@gmail.com

Аннотация

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.

Ключевые слова

Черное море, термохалинная структура, климатический массив, изменение климата, глобальное потепление, соленость, температура воды

Благодарности

Работа выполнена в рамках тем государственных заданий ФГБУН ФИЦ МГИ FNNN-2024-0014 и FNNN-2023-0001.

Для цитирования

Белокопытов В. Н., Жук Е. В. Климатическая изменчивость термохалинных характеристик Черного моря (1950–2023 годы) // Морской гидрофизический журнал. 2024. Т. 40, № 6. С. 838–852. EDN VQXRRU.

Belokopytov, V.N. and Zhuk, E.V., 2024. Climatic Variability of the Black Sea Thermohaline Characteristics (1950–2023). Physical Oceanography, 31(6), pp. 788-801.

Список литературы

  1. Гертман И. Ф. Термохалинная структура вод моря // Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т. IV. Черное море. Вып. 1 : гидрометеорологические условия / под ред. А. И. Симонова, Э. Н. Альтмана. Санкт-Петербург : Гидрометеоиздат, 1991. С. 146–195.
  2. NOAA Atlas NESDIS 81. World Ocean Atlas 2018. Volume 1: Temperature / R. A. Locarnini [et al.]; techn. ed. A. Mishonov. Silver Spring, MD, USA : NOAA. 2019. 52 p. https://data.nodc.noaa.gov/woa/WOA18/DOC/woa18_vol1.pdf
  3. NOAA Atlas NESDIS 82. World Ocean Atlas 2018. Volume 2: Salinity / M. M. Zweng [et al.]; techn. ed. A. Mishonov. Silver Spring, MD, USA : NOAA, 2019. 50 p. https://data.nodc.noaa.gov/woa/WOA18/DOC/woa18_vol2.pdf
  4. Digital atlas and evaluation of the influence of inter-annual variability on climate analyses / A. M. Suvorov [et al.] // Oceans 2003. Celebrating the Past … Teaming Toward the Future. San Diego, CA, USA. IEEE, 2003. Vol. 2. P. 990‒995. (IEEE Cat. No. 03CH37492). https://doi.org/10.1109/OCEANS.2003.178468
  5. Полонский А. Б., Шокурова И. Г., Белокопытов В. Н. Десятилетняя изменчивость температуры и солености в Черном море // Морской гидрофизический журнал. 2013. № 6. С. 27–41. EDN TGIIVH.
  6. Black Sea thermohaline properties: Long-term trends and variations / S. Miladinova [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2017. Vol. 122, iss. 7. P. 5624‒5644. https://doi.org/10.1002/2016JC012644
  7. Полонский А. Б., Серебренников А. Н. Изменение характера температурных аномалий поверхности Черного моря в период потепления конца 20-го ‒ начала 21-го вв. // Исследование Земли из космоса. 2023. № 6. С. 118‒132. EDN DGILDM. doi:10.31857/S0205961423060064
  8. Белокопытов В. Н. Межгодовая изменчивость обновления вод холодного промежуточного слоя Черного моря в последние десятилетия // Морской гидрофизический журнал. 2010. № 5. С. 33–41. EDN TOERWX.
  9. Untangling spatial and temporal trends in the variability of the Black Sea Cold Intermediate Layer and mixed Layer Depth using the DIVA detrending procedure / A. Capet [et al.] // Ocean Dynamics. 2014. Vol. 64, iss. 3. P. 315–324. https://doi.org/10.1007/s10236-013-0683-4
  10. Formation and changes of the Black Sea cold intermediate layer / S. Miladinova [et al.] // Progress in Oceanography. 2018. Vol. 167. P. 11‒23. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2018.07.002
  11. Stanev E. V., Peneva E., Chtirkova B. Climate Change and Regional Ocean Water Mass Disappearance: Case of the Black Sea // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2019. Vol. 124, iss. 7. P. 4803‒4819. https://doi.org/10.1029/2019JC015076
  12. Полонский А. Б., Новикова А. М. Долгопериодная изменчивость характеристик холодного промежуточного слоя в Черном море и ее причины // Метеорология и гидрология. 2020. № 10. С. 29‒37. EDN YCSZMV.
  13. Cressman G. P. An Operational Objective Analysis Scheme // Monthly Weather Review. 1959. Vol. 87, iss. 10. P. 367‒374. https://doi.org/10.1175/1520-0493(1959)0870367:AOOAS2.0.CO;2
  14. Barnes S. L. A Technique for Maximizing Details in Numerical Weather Map Analysis // Journal of Applied Meteorology and Climatology. 1964. Vol. 3, iss. 4. P. 396‒409. https://doi.org/10.1175/1520-0450(1964)0030396:ATFMDI2.0.CO;2
  15. A numerically efficient data analysis method with error map generation / M. Rixen [et al.] // Ocean Modelling. 2000. Vol. 2, iss. 1–2. P. 45–60. https://doi.org/10.1016/S1463-5003(00)00009-316.
  16. divand-1.0: n-dimensional variational data analysis for ocean observations / A. Barth [et al.] // Geoscientific Model Development. 2014. Vol. 7, iss. 1. P. 225‒241. https://doi.org/10.5194/gmd-7-225-2014
  17. Белокопытов В. Н. Ретроспективный анализ термохалинных полей Черного моря на основе методов эмпирических ортогональных функций // Морской гидрофизический журнал. 2018. № 5. С. 412–421. EDN YMQLYT. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2018-5-412-421
  18. Bretherton F. P., Davis R. E., Fandry C. B. A technique for objective analysis and design of oceanographic experiments applied to MODE-73 // Deep Sea Research and Oceanograpic Abstracts. 1976. Vol. 23, iss. 7. P. 559–582. https://doi.org/10.1016/0011-7471(76)90001-2
  19. Григорьев А. В., Иванов В. А., Капустина Н. А. Корреляционная структура термохалинных полей Черного моря в летний сезон // Океанология. 1996. Т. 36, № 3. С. 364–369.
  20. Полонский А. Б., Шокурова И. Г. Статистическая структура крупномасштабных полей температуры и солености в Черном море // Морской гидрофизический журнал. 2008. № 1. С. 51–65. EDN YORJZR.
  21. Иванов В. А., Белокопытов В. Н. Океанография Черного моря. Севастополь, 2011. 212 c. EDN XPERZR.

Скачать статью в PDF-формате