Цель. Цель работы заключалась в описании параметризации на основе натурных данных, которые учитывают связь изменчивости величины рСО2 sw с состоянием приповерхностного слоя воды в зависимости от температуры поверхности вод с учетом географического расположения и сезонности на примере Черного моря.
Методы и результаты. На основе специальной обработки данных прямых измерений рСО2 поверхностного слоя вод, которые проводились в экспедиционных исследованиях на НИС «Профессор Водяницкий» (2015–2023) и на стационарном пункте наблюдений Черноморского гидрофизического подспутникового полигона (ЧГПП, пгт Кацивели) (2012–2022), предложены основные сезонные тренды изменения рСО2, связанные с изменением температуры поверхности моря. Основной подход заключался в описании вариаций распределения pCO2 sw по поверхности с помощью линейных аппроксимаций (трендов) для трех фиксированных сезонов по четыре месяца (январь – апрель, май – август, сентябрь – декабрь) в каждой из ячеек сетки. Показано, что и в прибрежной зоне, и в открытом море проявляется гистерезисная зависимость рСО2 от температуры воды: соотношение парциального давления и температуры в периоды весеннего прогрева и осеннего остывания отличается. Причина наблюдаемого гистерезиса связана со сдвигом фазы колебаний рСО2 sw и изменением температуры примерно на 1,5–2 месяца.
Выводы. Зависимость рСО2 от температуры воды в осенне-зимний период оказалась близка к типичным зависимостям, наблюдаемым для океанических условий в средних широтах Северного полушария (в Атлантическом и Тихом океанах). Это может говорить об универсальных механизмах влияния ТПМ на рСО2 sw как для локальных условий Черного моря, так и для открытого океана в этот сезонный период. Кроме того, подобная схожесть зависимостей может указывать на то, что, скорее всего, ТПМ напрямую определяет величину рСО2 sw, а биологическая активность не является определяющим фактором. Полученные результаты могут быть использованы для описания и изучения вариаций потоков углекислого газа между атмосферой и водной толщей в Черном море.
Purpose. The purpose of the study consists in describing the parameterization based on the field data which take into account the relationship between the variability of pCO2 sw and the state of surface water layer depending on the sea surface temperature and allowing for geographical location and seasonality at the example of the Black Sea.
Methods and Results. The main seasonal trends of changes in pCO2 related to the variations in sea surface temperature are proposed based on special processing of direct measurement data on pCO2 of the surface layer obtained in the cruises of R/V "Professor Vodianitsky" in 2015–2023 and at the stationary observation point of the Black Sea hydrophysical subsatellite polygon (BSHSP), Katsiveli, in 2012–2022. The basic approach consists in describing the variations in pCO2 sw distribution over the sea surface using the linear approximations (trends) for three fixed seasons represented by four months (January – April, May – August and September – December) in each of the grid cells. It is shown that both in the coastal zone and in the open sea, the hysteresis dependences of pCO2 upon the sea surface temperature are manifested: the ratios of partial pressure and temperature during the periods of spring warming and autumn cooling are different. The reason for the observed hysteresis is related to a shift of the pCO2 sw fluctuation phase and a temperature change of about 1.5–2 months.
Conclusions. The dependence of pCO2 upon the sea surface temperature in an autumn-winter period turns out to be close to the dependences typical for the oceanic conditions in mid latitudes of the Northern Hemisphere (the Atlantic and Pacific oceans). This can indicate the universal mechanisms of influence of the sea surface temperature (SST) upon pCO2 sw both for the local conditions in the Black Sea and for the open ocean during a certain seasonal period. Besides, such a similarity of dependences can mean that, most likely, SST directly conditions a value of pCO2 sw, whereas biological activity is not a determining factor. The obtained results can be used for describing and studying the variations of the CO2 sea – air fluxes in the Black Sea.