Индекс апвеллинга в прибрежной зоне Южного берега Крыма в Черном море

И. Г. Шокурова1, ✉, Т. В. Пластун1, Ю. В. Симонова1, В. Ю. Касьяненко2

1 Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

2 Крымский федеральный университет имени В. И. Вернадского, Симферополь, Россия

✉ e-mail: igshokurova@mail.ru

Аннотация

Цель. Цель исследования – анализ ветровых условий, приводящих к возникновению прибрежных апвеллингов у Южного берега Крыма (Кацивели) в Черном море на основе расчетов ветрового индекса апвеллинга.

Методы и результаты. Использовались 6-часовые данные реанализа ERA5 о компонентах скорости приземного ветра, данные многолетних измерений температуры морской воды и воздуха у берега в Кацивели (1992–2021 гг.), а также спутниковые карты температуры поверхности моря. Индекс апвеллинга вычислялся на основе расчета экмановского переноса, возникающего в результате действия вдольберегового ветра. Индекс считался положительным, если перенос направлен в море. Для района Кацивели это условие соответствует ветрам с западной составляющей в векторе скорости. Отрицательные значения индекса и перенос воды к берегу соответствуют ветрам восточных направлений. Расчеты индекса показали: наиболее благоприятные ветровые условия для возникновения апвеллинга наблюдаются зимой (в декабре и январе) и летом (в июне и июле), что обусловлено высокой повторяемостью ветров западных направлений. Максимальное значение индекса апвеллинга отмечается в июне. Для этого месяца анализировалась статистическая связь между среднемесячными значениями индекса апвеллинга, температуры воды, числа апвеллингов, повторяемости и скорости западных ветров. Получено, что межгодовая изменчивость величины ветрового индекса апвеллинга в июне соответствует изменчивости числа апвеллингов. Коэффициент корреляции между временны́ми рядами среднемесячных значений индекса апвеллинга и числа измерений, при которых температура воды была пониженной (апвеллинг), составил 0,88. В годы с высокой повторяемостью и скоростью ветров западных направлений число апвеллингов увеличивалось, а в годы, когда преобладали ветры восточных направлений, оно было минимальным. Анализ изменчивости ветрового индекса и температуры морской воды по 6-часовым данным показал, что высокие положительные значения индекса соответствуют началу апвеллинга, а смена знака индекса на отрицательный – его прекращению.

Выводы. Хорошее соответствие изменчивости ветрового индекса и числа измерений при низкой температуре воды летом показывает возможность использования индекса для изучения ветровых условий, приводящих к развитию апвеллингов, и выполнения прогнозов их возникновения.

Ключевые слова

прибрежный апвеллинг, индекс апвеллинга, температура морской воды, скорость ветра, направление ветра, Кацивели, Южный берег Крыма, Черное море

Благодарности

Работа выполнена в рамках тем государственного задания ФГБУН ФИЦ МГИ: FNNN-2024-0014 и FNNN-2024-0016.

Для цитирования

Индекс апвеллинга в прибрежной зоне Южного берега Крыма в Черном море / И. Г. Шокурова [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2025. Т. 41, № 3. С. 295–309. EDN VWXMSB.

Shokurova, I.G., Plastun, T.V., Simonova, Yu.V. and Kasianenko, V.Yu., 2025. Upwelling Index at the Southern Coast of Crimea in the Black Sea. Physical Oceanography, 32(3), pp. 312-325.

Список литературы

  1. Biological diversity of the coastal zone of the Crimean peninsula: problems, preservation and restoration pathways / V. N. Eremeev [et al.]. Sevastopol : Institute of Biology of the Southern Seas, 2012. 92 p.
  2. Black Sea aquaculture: Legacy, challenges & future opportunities / F. Massa [et al.] // Aquaculture Studies. 2021. Vol. 21, iss. 4. P. 181–220. http://doi.org/10.4194/2618-6381-v21_4_05
  3. Arrigo K. R. Marine microorganisms and global nutrient cycles // Nature. 2005. Vol. 437, iss. 7057. P. 349–355. https://doi.org/10.1038/nature04159
  4. Характеристики состояния и эволюции гидрохимической структуры вод Черного моря / А. В. Вареник [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2023. Т. 39, № 6. С. 867–892. EDN NPXXNC.
  5. Изменчивость толщины перемешанного слоя в Черном море и ее связь с динамикой вод и атмосферным воздействием / А. А. Кубряков [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2019. Т. 35, № 5. С. 449–468. EDN AIEJPU. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2019-5-449-468
  6. Иванов В. А., Белокопытов В. Н. Океанография Черного моря. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2011. 212 с.
  7. Checkley Jr D. M., Barth J. A. Patterns and processes in the California Current System // Progress in Oceanography. 2009. Vol. 83, iss. 1–4. P. 49–64. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2009.07.028
  8. Стельмах Л. В. Методология комплексного мониторинга современного состояния фитопланктонного сообщества прибрежных вод Черного моря // Системы контроля окружающей среды. 2020. № 1. С. 21–26. https://doi.org/10.33075/2220-5861-2020-1-21-26
  9. Развитие фитопланктона в зимне-весенний период в прибрежных водах Крыма / З. З. Финенко [и др.] // Морской биологический журнал. 2021. Т. 6, № 1. С. 102–114. https://doi.org/10.21072/mbj.2021.06.1.08
  10. Kostianaia E. A., Kostianoy A. G. Regional climate change impact on coastal tourism: A case study for the Black Sea Coast of Russia // Hydrology. 2021. Vol. 8, iss. 3. 133. https://doi.org/10.3390/hydrology8030133
  11. Kämpf J., Chapman P. The Functioning of Coastal Upwelling Systems // Upwelling Systems of the World. A Scientific Journey to the Most Productive Marine Ecosystems. Cham : Springer, 2016. P. 31–65. https://doi.org/10.1007/978-3-319-42524-5_2
  12. Jacox M. G., Edwards C. A. Effects of stratification and shelf slope on nutrient supply in coastal upwelling regions // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2011. Vol. 116, iss. С3. C03019. https://doi.org/10.1029/2010JC006547
  13. Наблюдение цикла интенсивного прибрежного апвеллинга и даунвеллинга на гидрофизическом полигоне ИО РАН в Черном море / А. Г. Зацепин [и др.] // Океанология. 2016. Т. 56, № 2. С. 203–214. https://doi.org/10.7868/S0030157416020222
  14. 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. https://doi.org/10.7868/S0030157417040013
  15. Synoptic upwelling and cross-shelf transport processes along the Crimean coast of the Black Sea / G. Gawarkiewicz [et al.] // Continental Shelf Research. 1999. Vol. 19, iss. 8. P. 977–1005. https://doi.org/10.1016/S0278-4343(99)00003-5
  16. Горячкин Ю. Н. Апвеллинг у берегов Западного Крыма // Морской гидрофизический журнал. 2018. Т. 34, № 5. С. 399–411. EDN YMQLYL. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2018-5-399-411
  17. Станичная Р. Р., Станичный С. В. Апвеллинги Черного моря // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18, № 4. С. 195–207. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2021-18-4-195-207
  18. Kubryakov A., Aleskerova A., Mizyuk A. Submesoscale features of coastal upwellings in the Black Sea: Observations and modeling // Continental Shelf Research. 2024. Vol. 279. 105291. https://doi.org/10.1016/j.csr.2024.105291
  19. Ловенкова Е. А., Полонский А. Б. Климатические характеристики апвеллинга у побережья Крыма и их изменчивость // Метеорология и гидрология. 2005. № 5. С. 44–52.
  20. Куклин А. К., Куклина Н. Я., Шабалина О. А. Температура морской воды в районе океанографической платформы в Кацивели // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2014. Вып. 28. С. 186–194.
  21. Ветровые условия возникновения апвеллингов в районе Южного берега Крыма / И. Г. Шокурова [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2023. Т. 39, № 4. С. 435–447. EDN HWSWUX.
  22. Толстошеев А. П., Мотыжев С. В., Лунев Е. Г. Результаты долговременного мониторинга вертикальной термической структуры шельфовых вод на Черноморском гидрофизическом полигоне РАН // Морской гидрофизический журнал. 2020. Т. 36, № 1. С. 75–87. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2020-1-75-87
  23. Симонова Ю. В., Станичный С. В., Лемешко Е. М. Особенности проявления аномалий температуры поверхности Черного моря в районе Южного берега Крыма // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21, № 3. С. 234–243. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2024-21-3-234-243
  24. Сильвестрова К. П., Мысленков С. А., Репков Д. С. Система прогноза ветровых апвеллингов для российского побережья Черного моря // Гидрометеорологические исследования и прогнозы. 2022. № 1 (383). С. 89–107. https://doi.org/10.37162/2618-9631-2022-1-89-107
  25. Иванов В. А., Михайлова Э. Н. Апвеллинг в Черном море. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2008. 92 с.
  26. Полонский А. Б., Музылёва М. А. Современная пространственно-временная изменчивость апвеллинга в северо-западной части Черного моря и у побережья Крыма // Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2016. № 4. С. 96–108. https://doi.org/10.15356/0373-2444-2016-4-96-108
  27. Bakun A. Coastal upwelling indices, West Coast of North America, 1946–71. Seattle, WA, 1973. 103 p.
  28. Plankton response to weakening of the Iberian coastal upwelling / F. F. Pérez [et al.] // Global Change Biology. 2010. Vol. 16, iss. 4. P. 1258–1267. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2009.02125.x
  29. González-Nuevo G., Gago J., Cabanas J. M. Upwelling index: a powerful tool for marine research in the NW Iberian upwelling system // Journal of Operational Oceanography. 2014. Vol. 7, iss. 1. P. 47–57. https://doi.org/10.1080/1755876X.2014.11020152
  30. New insights about upwelling trends off the Portuguese Coast: an ERA5 dataset analysis / S. Ferreira [et al.] // Journal of Marine Science and Engineering. 2022. Vol. 10, iss. 12. 1849. https://doi.org/10.3390/jmse10121849
  31. Variability of summer wind-driven upwelling along the Koryak Coast in the Northwestern Bering Sea based on satellite data / I. A. Zhabin [et al.] // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2022. Vol. 58, iss. 12. P. 1438–1449. https://doi.org/10.1134/S0001433822120283
  32. Mihailov M. E. The Black Sea upwelling system: analysis on the western shallow waters // Atmosphere. 2024. Vol. 15, iss. 8. 999. https://doi.org/10.3390/atmos15080999
  33. Coastal upwelling revisited: Ekman, Bakun, and improved upwelling indices for the U. S. West Coast / M. G. Jacox [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2018. Vol 123, iss. 10. P. 7332–7350. https://doi.org/10.1029/2018JC014187
  34. Black Sea GIS developed in MHI / E. Zhuk [et al.] // Proceedings of SPIE. SPIE, 2016. Vol. 9688 : Fourth International Conference on Remote Sensing and Geoinformation of the Environment. (RSCy2016). 96881C. https://doi.org/10.1117/12.2241631
  35. The ERA5 global reanalysis / H. Hersbach [et al.] // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2020. Vol. 146, iss. 730. P. 1999–2049. https://doi.org/10.1002/qj.3803

Скачать статью в PDF-формате

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.