Методические подходы к сравнительной оценке активности и интенсивности струйных пузырьковых газовыделений на шельфе у берегов Крыма (Черное море)

М. М. Макаров1, К. М. Кучер1, А. А. Будников2, Т. В. Помогаева3, Т. В. Малахова3, 4, ✉

1 Лимнологический институт СО РАН, Иркутск, Россия

2 Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, Москва, Россия

3 ФГБУН ФИЦ «Институт биологии южных морей имени А. О. Ковалевского РАН», Севастополь, Россия

4 Международный научный центр в области экологии и вопросов изменения климата, Научно-технологический университет «Сириус», Сириус, Россия

✉ e-mail: t.malakhova@ibss-ras.ru

Аннотация

Цель. Цель исследования – обнаружение газовой пузырьковой разгрузки и количественная оценка потоков пузырькового газа на шельфе Черного моря у юго-восточных берегов Крыма. Отдельное внимание уделяется методическим подходам к задаче изучения локализации и сравнительной оценке активности и интенсивности струйных пузырьковых газовыделений.

Методы и результаты. Использованы гидроакустические записи, подводные видеозаписи морского дна, гидрологические данные, собранные во время экспедиций на НИС «Профессор Водяницкий»: в 125-м (ноябрь 2022 г.), 132-м (июль – август 2024 г.) и 135-м (июнь 2025 г.) рейсах. Исследования включали три этапа: 1) широкие поисковые работы на шельфе на глубинах 10–80 м; 2) детализация границ площадок с обнаруженными скоплениями (кластерами) сипов; 3) мониторинг активности газовыделений на отдельных площадках. Суммарно за все периоды исследований обнаружено более 600 сипов. Анализ их распределения по глубинам показал, что около 90 % всех зарегистрированных факелов расположено на глубинах 35–45 м. Для сравнения временнóй и пространственной изменчивости активности газовыделений введен удельный показатель – плотность сипов (отношение количества сипов к площади просканированного дна). Максимальная плотность сипов зарегистрирована летом 2024 г. и составила 6,3 сипа на 1 га на площадке у мыса Мартьян. На основе гидроакустических данных рассчитаны средние значения расхода газа от отдельных сипов: 38 л/сут (0,07 т/год) в 2022 г. и 10,7 л/сут (0,011 т/год) в 2024 г.

Выводы. Результаты исследования, включая данные о пространственном распределении, динамике плотности и величине потока, составляют основу для мониторинга газовыделений на крымском шельфе. Выраженная межсезонная и межгодовая изменчивость плотности сипов указывает на значительную роль внешних факторов в регулировании газоотдачи. Полученные данные формируют основу для оценки вклада метановых сипов в региональный углеродный цикл.

Ключевые слова

Черное море, шельф, акустические исследования, газовые факелы, сип, метановые сипы, пузырьковая разгрузка газа, гидроакустический мониторинг, Южный берег Крыма

Благодарности

Авторы благодарят экипаж НИС «Профессор Водяницкий» за помощь в палубных и навигационных работах во время рейсов. Работа выполнена в рамках тем государственного задания МГУ имени М. В. Ломоносова № 122052000076-3, ЛИН СО РАН № 1023032700323-4-1.5.12, № 122012600083-9, ФГБУН ФИЦ ИнБЮМ № 124030100127-7 и гранта РНФ 24-17-20030.

Информация об авторах

Макаров Михаил Михайлович, старший научный сотрудник, Лимнологический институт СО РАН (Россия, 664033, г. Иркутск, ул. Улан-Баторская, д. 3), кандидат географических наук, ResearcherID: J-4851-2018, Scopus Author ID: 36845115900; ORCID ID: 0000-0002-1758-4458, SPIN-код: 6223-8328, mmmsoft@hlserver.lin.irk.ru

Кучер Константин Мирославович, ведущий инженер, Лимнологический институт СО РАН (Россия, 664033, г. Иркутск, ул. Улан-Баторская, д. 3), kost@hlserver.lin.irk.ru

Будников Андрей Александрович, старший научный сотрудник, Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова (Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1), кандидат физико-математических наук, ORCID ID: 0000-0003-3452-2360, Scopus Author ID: 6602252189, WoS ResearcherID: E-9926-2014, SPIN-код: 1633-6870, budnikovaa@my.msu.ru

Помогаева Татьяна Васильевна, младший научный сотрудник, ФГБУН ФИЦ «Институт биологии южных морей имени А. О. Ковалевского РАН (Россия, 299011, г. Севастополь, проспект Нахимова, 2), кандидат сельскохозяйственных наук, SPIN-код: 5721-4823, pomogtatyana@mail.ru

Малахова Татьяна Владимировна, старший научный сотрудник, отдел радиационной и химической биологии, ФГБУН ФИЦ «Институт биологии южных морей имени А. О. Ковалевского РАН (Россия, 299011, г. Севастополь, проспект Нахимова, 2), Международный научный центр в области экологии и вопросов изменения климата, Научно-технологический университет «Сириус» (Россия, Федеральная территория «Сириус», Олимпийский пр-т, 1), кандидат биологических наук, ORCID ID: 0000-0002-9653-7341, ResearcherID: ABE-3955-2020, Scopus Author ID: 56585887900, SPIN-код: 4625-9702, t.malakhova@imbr-ras.ru

Для цитирования

Методические подходы к сравнительной оценке активности и интенсивности струйных пузырьковых газовыделений на шельфе у берегов Крыма (Черное море) / М. М. Макаров [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2026. Т. 42, № 1. С. 21–36. EDN AINZFC.

Makarov, M.M., Kucher, K.M., Budnikov, A.A., Pomogaeva, T.V. and Malakhova, T.V., 2026. Methodological Approaches to Comparative Assessing the Activity and Intensity of Stream Bubble Gas Emissions on the Shelf off the Crimea Coast (Black Sea). Physical Oceanography, 33(1), pp. 18-32.

Список литературы

  1. Etiope G., Feyzullayev A., Baciu C. L. Terrestrial methane seeps and mud volcanoes: a global perspective of gas origin // Marine and Petroleum Geology. 2009. Vol. 26, iss. 3. P. 333–344. EDN MEZIAP. https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2008.03.001
  2. Judd A. G. Natural seabed gas seeps as sources of atmospheric methane // Environmental Geology. 2004. Vol. 46, iss. 8. P. 988–996. EDN XOPDOP. https://doi.org/10.1007/s00254-004-1083-3
  3. Kvenvolden K. A., Lorenson T. D., Reeburgh W. S. Attention turns to naturally occurring methane seepage // EOS, Transactions American Geophysical Union. 2001. Vol. 82, iss. 40. P. 457. https://doi.org/10.1029/01EO00275
  4. Егоров В. Н., Артемов Ю. Г., Гулин С. Б. Метановые сипы в Черном море: средообра-зующая и экологическая роль / Под ред. Г. Г. Поликарпова. Севастополь : ЭКОСИ-Гид-рофизика, 2011. 405 c.
  5. Леин А. Ю., Иванов М. В. Биогеохимический цикл метана в океане. Москва : Наука, 2009. 576 с.
  6. Микробные процессы и генезис струйных метановых газовыделений прибрежных районов Крымского полуострова / Т. В. Малахова [и др.] // Микробиология. 2015. Т. 84, № 6. С. 743–752. EDN UVEOFF. https://doi.org/10.7868/S0026365615060063
  7. Биогеохимические характеристики мелководных струйных метановых газовыделений в прибрежных районах Крыма в сравнении с глубоководными сипами Черного моря / Т. В. Малахова [и др.] // Морской биологический журнал. 2020. Т. 5, № 4. С. 37–55. EDN AEHSRS. https://doi.org/10.21072/mbj.2020.05.4.04
  8. Leifer I. A synthesis review of emissions and fates for the Coal Oil Point marine hydrocarbon seep field and California marine seepage // Geofluids. 2019. Vol. 2019, iss. 1. 4724587. EDN URMMPU. https://doi.org/10.1155/2019/4724587
  9. Leifer I., MacDonald I. Dynamics of the gas flux from shallow gas hydrate deposits: interaction between oily hydrate bubbles and the oceanic environment // Earth and Planetary Science Letters. 2003. Vol. 210, iss. 3–4. P. 411–424. EDN BGOKCB. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(03)00173-0
  10. Muyakshin S. I., Sauter E. The hydroacoustic method for the quantification of the gas flux from a submersed bubble plume // Oceanology. 2010. Vol. 50, iss. 6. P. 995–1001. EDN OHNTBP. https://doi.org/10.1134/S0001437010060202
  11. Methane discharge from a deep-sea submarine mud volcano into the upper water column by gas hydrate-coated methane bubbles / E. J. Sauter [et al.] // Earth and Planetary Science Letters. 2006. Vol. 243, iss. 3–4. P. 354–365. EDN LJPHKH. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2006.01.041
  12. Leifer I. Seabed bubble flux estimation by calibrated video survey for a large blowout seep in the North Sea // Marine and Petroleum Geology. 2015. Vol. 68, part B. P. 743–752. EDN WRTMLX. https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2015.08.032
  13. A new methodology for quantifying bubble flow rates in deep water using splitbeam echosounders: examples from the Arctic offshore NW-Svalbard / M. J. Veloso [et al.] // Limnology and Oceanography: Methods. 2015. Vol. 13, iss. 6. P. 267–287. EDN UONQKV. https://doi.org/10.1002/lom3.10024
  14. Sonar gas flux estimation by bubble insonification: application to methane bubble flux from seep areas in the outer Laptev Sea / I. D. Leifer [et al.] // The Cryosphere. 2017. Vol. 11, iss. 3. P. 1333–1350. EDN XNBRUE. https://doi.org/10.5194/tc-11-1333-2017
  15. Leifer I. Characteristics and scaling of bubble plumes from marine hydrocarbon seepage in the Coal Oil Point seep field // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2010. Vol. 115, iss. C11. C11014. EDN MZYIFO. https://doi.org/10.1029/2009JC005844
  16. Geological control and magnitude of methane ebullition from a high-flux seep area in the Black Sea – the Kerch seep area / M. Romer [et al.] // Marine Geology. 2012. Vol. 319–322. P. 57–74. EDN RIIFNN. https://doi.org/10.1016/j.margeo.2012.07.005
  17. Passive acoustic monitoring for seabed bubble flows: Case of shallow methane seeps at Laspi Bay (Black Sea) / T. V. Malakhova [et al.] // The Journal of the Acoustical Society of America. 2024. Vol. 156, iss. 6. P. 4202–4216. EDN RSFLFL. https://doi.org/10.1121/10.0034605
  18. Shallow gas seeps offshore Crimea (Black Sea): mapping, bubble flow quantification and geochemical study / T. V. Malakhova [et al.] // Regional Studies in Marine Science. 2025. Vol. 89. 104290. EDN CQSBNC. https://doi.org/10.1016/j.rsma.2025.104290
  19. Средообразующий эффект пузырьковых газовыделений в Голубой бухте (Черное море): кислородный режим и бактериальные маты / Т. В. Малахова [и др.] // Геохимия. 2023. T. 68, № 3. С. 294–305. EDN MCZGGW. https://doi.org/10.31857/S0016752523030081
  20. Обнаружение струйных газовыделений в акватории у мыса Мартьян / В. Н. Егоров [и др.] // Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. 2018. Вып. 126. С. 9–13. EDN YTEPKD. https://doi.org/10.25684/NBG.boolt.126.2018.01
  21. Агаркова-Лях И. В. Природные комплексы береговой зоны Южного берега Крыма // Ученые записки Крымского федерального университета имени В. И. Вернадского. География. Геология. 2015. Т. 1 (67), № 3. С. 42–58. EDN VSMBNJ.
  22. A study of the gas seep Istok in the Selenga shoal using active acoustic, passive acoustic and optical methods / M. M. Makarov [et al.] // Journal of Great Lakes Research. 2020. Vol. 46, iss. 1. P. 95–101. EDN YMWCPL. https://doi.org/10.1016/j.jglr.2019.10.014.
  23. Judd A. G., Hovland M. Seabed fluid flow: the impact on geology, biology and the marine environment. Cambridge : Cambridge University Press, 2007. 492 p.
  24. Акустические исследования глубоководных газовых факелов Охотского моря / Д. В. Черных [и др.] // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2021. Т. 332, № 10. С. 57–68. EDN DGQTZM. https://doi.org/10.18799/24131830/2021/10/3286
  25. Contributions to atmospheric methane by natural seepages on the UK continental shelf / A. Judd [et al.] // Marine Geology. 1997. Vol. 137, iss. 1–2. P. 165–189. EDN AHMQFJ. https://doi.org/10.1016/S0025-3227(96)00087-4
  26. Atmospheric methane flux from bubbling seeps: Spatially extrapolated quantification from a Black Sea shelf area / J. Greinert [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2010. Vol. 115, iss. C1. C01002. EDN YSFMID. https://doi.org/10.1029/2009JC005381
  27. Leifer I., Patro R. K. The bubble mechanism for methane transport from the shallow sea bed to the surface: A review and sensitivity study // Continental Shelf Research. 2002. Vol. 22, iss. 16. P. 2409–2428. EDN BBLYYX. https://doi.org/10.1016/S0278-4343(02)00065-1
  28. Геолого-геохимическая характеристика естественных проявлений углеводородов континентальной окраины юго-западного Крыма, бухта Ласпи / Е. А. Краснова [и др.] // Георесурсы. 2024. Т. 26, № 4. С. 83–100. EDN CQUIIV. https://doi.org/10.18599/grs.2024.4.13
  29. Natural marine seepage blowout: Contribution to atmospheric methane / I. Leifer [et al.] // Global Biogeochemical Cycles. 2006. Vol. 20, iss. 3. GB3008. EDN MLGOTH. https://doi.org/10.1029/2005GB002668
  30. Leifer I., Boles J. Turbine tent measurements of marine hydrocarbon seeps on subhourly timescales // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2005. Vol. 110, iss. C1. C01006. https://doi.org/10.1029/2003JC002207
  31. Temporal variation in natural methane seep rate due to tides, Coal Oil Point area, California // J. R. Boles [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2001. Vol. 106, iss. C11. P. 27077–27086. https://doi.org/10.1029/2000JC000774
  32. Atmospheric methane flux from bubbling seeps: Spatially extrapolated quantification from a Black Sea shelf area / J. Greinert [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2010. Vol. 115, iss. C1. C01002. EDN YSFMID. https://doi.org/10.1029/2009JC005381
  33. Сейсмостратиграфические исследования Крымского шельфа методом непрерывного сейсмоакустического профилирования / А. В. Хортов [и др.] // Доклады Российской академии наук. Науки о Земле. 2023. Т. 512, № 2. C. 295–301. https://doi.org/10.31857/S2686739723601023
  34. Abrams M. A. Significance of hydrocarbon seepage relative to petroleum generation and entrapment // Marine and Petroleum Geology. 2005. Vol. 22, iss. 4. P. 457–477. https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2004.08.003
  35. Bonini M. Interrelations of mud volcanism, fluid venting, and thrust-anticline folding: examples from the external northern Apennines (Emilia-Romagna, Italy) // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2007. Vol. 112, iss. B8. B08413. EDN XMHJDZ. https://doi.org/10.1029/2006JB004859
  36. Кравченко В. Г. Механизм функционирования подводных газовых факелов Черного моря // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2008. № 1 (11). C. 106–115. EDN LALWEV.
  37. Whiticar M. J. Diagenetic relationships of methanogenesis, nutrients, acoustic turbidity, pockmarks and freshwater seepages in Eckernförde Bay // Marine Geology. 2002. Vol. 182, iss. 1–2. P. 29–53. https://doi.org/10.1016/S0025-3227(01)00227-4
  38. Distribution of Hydrological Parameters over the Methane Seep Site in the Golubaya Bay (the Black Sea): A Connection with Submarine Freshwater Discharge / T. V. Malakhova [et al.] // Russian Meteorology and Hydrology. 2021. Vol. 46, iss. 11. P. 792–798. EDN VSSPNK. https://doi.org/10.3103/S1068373921110091
  39. Damm E., Ericson Y., Falck E. Waterside convection and stratification control methane spreading in supersaturated Arctic fjords (Spitsbergen) // Continental Shelf Research. 2021. Vol. 224. 104473. EDN XEWRCH. https://doi.org/10.1016/j.csr.2021.104473

Файлы

Полный текст

JATS XML

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.