ВНУТРЕННИЕ ВОЛНЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ИЗМЕНЧИВОСТЬ РАСТВОРЕННОГО КИСЛОРОДА НА ГЕЛЕНДЖИКСКОМ ШЕЛЬФЕ ЧЕРНОГО МОРЯ В ЛЕТНЕЕ ВРЕМЯ

  • Е. Е. Химченко Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН
  • А. Н. Серебряный Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН; АО «Акустический институт им. акад. Н. Н. Андреева»
  • О. Е. Попов Институт физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН
  • В. В. Очередник Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН
DOI: 10.29006/1564-2291.JOR-2024.52(3).3
Ключевые слова: Черное море, полигон «Геленджик», внутренние волны, стратификация, измерение температуры, распределение кислорода

Аннотация

В работе представлены результаты натурных наблюдений за внутренними волнами на полигоне «Геленджик» в период 14–23 июня 2023 г. Измерения проводились одновременно на четырех разнесенных в пространстве заякоренных термокосах, установленных на глубине около 23 м. Во время эксперимента велась регистрация течений, а также проводились вертикальные профилирования водной толщи с измерением температуры, электропроводности и растворенного кислорода. На одной из термокос велась регистрация растворенного кислорода на горизонте 18 м. Представлены наиболее интенсивные цуги коротких волн, зарегистрированные после усиления вдольберегового северо-западного течения. Выявлены внутренние волны первой и второй моды. Проведена оценка основных параметров наблюдаемых внутренних волн. Показано, что подходящие в прибрежную зону квазиинерционные внутренние волны содержат более холодную и соленую воду с пониженным содержанием кислорода. В результате их подход приводит к падению уровня насыщения вод кислородом на горизонте на 10 %. Представлен пример влияния короткопериодных внутренних волн на содержание растворенного кислорода.

Литература


  1. Блатов А. С., Булгаков Н. П., Иванов В. А., Косарев А. Н., Тужилкин В. С. Изменчивость гидрофизических полей Черного моря. Л: Гидрометеоиздат, 1984. 238 с.

  2. Бондур В. Г., Сабинин К. Д., Гребенюк Ю. В. Характеристики инерционных колебаний по данным экспериментальных измерений течений на российском шельфе Черного моря // Известия Российской Академии наук. Физика атмосферы и океана. 2017. 135–142. https://doi.org/10.7868/s0002351516050035.

  3. Бондур В. Г., Серебряный А. Н., Замшин В. В., Тарасов Л. Л., Химченко Е. Е. Интенсивные внутренние волны аномальных высот на шельфе Черного моря // Известия Российской Академии наук. Физика атмосферы и океана. 2019. Т. 55. № 1. С. 114–127. https://doi.org/10.31857/S0002-3515531114-127.

  4. Власенко В. И., Стащук Н. М., Иванов В. А., Романов А. С., Внуков Ю. Л. Исследование динамики полей кислорода и сероводорода в шельфовой зоне Южного берега Крыма во время протекания прибрежного апвеллинга // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 1999. Т. 1. С. 79–90.

  5. Еремеев В. Н., Коновалов С. К. К вопросу о формировании бюджета и закономерностях распределения кислорода и сероводорода в водах Черного моря // Морской экологический журнал. 2006. Т. 5. № 3. С. 5–30.

  6. Зацепин А. Г., Островский А. Г., Кременецкий В. В., Низов С. C., Пиотух В. Б., Соловьев В. А., Швоев Д. А., Цибульский А. Л., Куклев С. Б., Куклева О. Н., Москаленко Л. В., Подымов О. И., Баранов В. И., Кондрашов А. А., Корж А. О., Кубряков А. А., Соловьев Д. М., Станичный С. В. Подспутниковый полигон для изучения гидрофизических процессов в шельфово-склоновой зоне Черного моря // Известия Российской Академии наук. Физика атмосферы и океана. 2014. Т. 50. № 1. С. 16–29. https://doi.org/10.7868/s0002351513060163.

  7. Зацепин А. Г., Ёлкин Д. Н., Корж А. О., Куклев С. Б., Подымов О. И., Островский А. Г., Соловьев Д. М. О влиянии изменчивости течения в глубоководной зоне Черного моря на динамику вод узкого северокавказского шельфа // Морской гидрофизический журнал. 2016. Т. 3. С. 16–25.

  8. Иванов Ю. А., Смирнов Б. А., Тареев Б. А., Филюшкин Б. Н. Экспериментальное исследование колебаний температуры в море в диапазоне частот внутренних гравитационных волн // Известия Российской Академии наук. Физика атмосферы и океана 1969. Т. 5. № 3. С. 416–425.

  9. Иванов В. А., Серебряный А. Н. Частотные спектры короткопериодных внутренних волн в бесприливном море // Известия Российской Академии наук. Физика атмосферы и океана. 1982. Т. 18. № 6. С. 683–685.

  10. Иванов В. А., Серебряный А. Н. Короткопериодные внутренние волны в прибрежной зоне бесприливного моря // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1985. Т. 21. № 6. С. 648–656.

  11. Клювиткин А. А., Островский А. Г., Лисицын А. П., Коновалов С. К. Энергетический спектр скорости течения в глубокой части Черного моря // Доклады Академии наук. 2019. Т. 488. №. 5. С. 550–554. https://doi.org/10.31857/S0869-56524885550-554.

  12. Кондратьев С. И., Видничук А. В. Особенности вертикального распределения кислорода и сероводорода в Черном море по экспедиционным данным Морского гидрофизического института в 1995–2015 годах // Морской гидрофизический журнал. 2018. Т. 34. № 5. С. 422–433. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2018-5-422-433.

  13. Кондратьев С. И., Видничук А. В. Вертикальное распределение кислорода и сероводорода в Черном море в 2016 г. // Вестник Московского университета. 2020. № 3. С. 91–99.

  14. Коняев К. В., Сабинин К. Д. Волны внутри океана. Москва: Гидрометеоиздат, 1992. 272 с.

  15. Костылева А. В., Мошаров С. А., Подымов О. И. Исследования сезонной динамики кислорода, кажущегося потребления кислорода и хлорофилла «а» в северо-восточной части Черного моря в 2012 году // Океанология. 2022. Т. 62. № 5. С. 715–725. https://doi.org/10.31857/S0030157422050100.

  16. Лаврова О. Ю., Митягина М. И., Сабинин К. Д. Исследование особенностей генерации и распространения внутренних волн в бесприливных морях по данным спутниковой радиолокации // Доклады Российской Академии наук. Науки о Земле Академии наук. 2011. Т. 436. № 3. С. 407–411. https://doi.org/10.1134/S1028334X11010272.

  17. Лаврова О. Ю., Серебряный А. Н., Митягина М. И., Бочарова Т. Ю. Подспутниковые наблюдения мелкомасштабных гидродинамических процессов в северо-восточной части Черного моря // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т. 10. № 4. С. 308–322.

  18. Очередник В. В., Баранов В. И., Зацепин А. Г., Куклев С. Б. Термокосы ЮО ИО РАН: конструкция, методика и результаты метрологического исследования датчиков // Океанология. 2018. Т. 58. № 5. С. 719–730. https://doi.org/10.1134/s003015741805009x.

  19. Очередник В. В., Зацепин А. Г., Куклев С. Б., Баранов В. И., Машура В. В. Примеры подходов к исследованию температурной изменчивости вод шельфа Черного Моря при помощи кластера термокос // Океанология. 2020. Т. 60. № 2. С. 173–185. https://doi.org/10.31857/s0030157420010189.

  20. Очередник В. В., Зацепин А. Г. Цуги короткопериодных внутренних волн на шельфе Черного моря по данным измерений кластера термокос // Морской гидрофизический журнал. 2023. Т. 39. № 5. С. 650–670.

  21. Поярков С. Г., Стунжас П. А. Разнопериодная изменчивость гидролого-гидрохимических полей аэробной зоны Черного моря // Экосистемы пелагиали Черного моря. М.: Наука, 1980. С. 20–44.

  22. Серебряный А. Н. Слико- и сулоеобразующие явления в море. Внутренние волны // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. № 2. С. 275–286.

  23. Серебряный А. Н., Иванов В. А. Исследования внутренних волн в Черном море с океанографической платформы МГИ // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2013. № 3. С. 34–45.

  24. Серебряный А. Н., Химченко Е. Е. Внутренние волны второй моды в Черном море // Доклады Академии наук. 2019. Т. 488. № 5. С. 555–559.

  25. Химченко Е. Е., Серебряный А. Н. Внутренние волны на кавказском и крымском шельфах Черного моря (по летне-осенним наблюдениям 2011–2016 гг.) // Океанологические исследования. 2018. Т. 46. № 2. С. 69–87.

  26. Booth J. A. T., McPhee-Shaw E. E., Chua P., Kingsley E., Denny M., Phillips R., Bograd S. J., Zeidberg L. D., Gilly W. F. Natural intrusions of hypoxic, low pH water into nearshore marine environments on the California coast // Cont. Shelf Res. 2012. Vol. 45. P. 108–115. https://doi.org/10.1016/j.csr.2012.06.009.

  27. Bourgault D., Morsilli M., Richards C., Neumeier U., Kelley D. E. Sediment resuspension and nepheloid layers induced by long internal solitary waves shoaling orthogonally on uniform slopes // Cont. Shelf Res. 2014. Vol. 72. P. 21–33. https://doi.org/10.1016/j.csr.2013.10.019.

  28. Filonov A. E. Thermic structure and intense internal waves on the narrow continental shelf of the Black Sea // J. Mar. Syst. 2000. Vol. 24. No. 1–2. P. 27–40. https://doi.org/10.1016/S0924-7963(99)00077-9.

  29. Garrett C. What is the “Near-inertial” band and why is it different from the rest of the internal wave spectrum? // J. Phys. Oceanogr. 2001. Vol. 31. No. 4. P. 962–971. https://doi.org/10.1175/1520-0485(2001)031<0962:WITNIB>2.0.CO;2.

  30. Gilly W. F., Michael Beman J., Litvin S. Y., Robison B. H. Oceanographic and biological effects of shoaling of the oxygen minimum zone // Ann. Rev. Mar. Science. 2013. Vol. 5. P. 393–420. https://doi.org/10.1146/annurev-marine-120710-100849.

  31. Jia Y., Tian Z., Shi X., Liu J. P., Chen J., Liu X., Ye R., Ren Z., Tian J. Deep-sea Sediment Resuspension by Internal Solitary Waves in the Northern South China Sea // Sci. Rep. 2019. Vol. 9. No. 1. P. 1–8. https://doi.org/10.1038/s41598-019-47886-y.

  32. Khimchenko E., Ostrovskii A., Klyuvitkin A., Piterbarg L. Seasonal Variability of Near-Inertial Internal Waves in the Deep Central Part of the Black Sea. // J. Mar. Sci. Eng. 2022. Т. 10. No. 5. P. 557. https://doi.org/10.3390/jmse10050557.

  33. Khimchenko E., Ostrovskii A. Observations of Near-Inertial Internal Waves over the Continental Slope in the Northeastern Black Sea // J. Mar. Sci. Eng. 2024. Vol. 12. No. 3. https://doi.org/10.3390/jmse12030507.

  34. Lavrova O., Mityagina M. Satellite survey of internal waves in the Black and Caspian Seas // Remote Sens. 2017. Vol. 9. No. 9. P. 892. https://doi.org/10.3390/rs9090892.

  35. Lavrova O. Y., Mityagina M. I., Serebryany A. N., Sabinin K. D., Kalashnikova N. A., Krayushkin E. V., Khymchenko I. Internal waves in the Black Sea: satellite observations and in-situ measurements // Remote Sens. Ocean. Sea Ice, Coast. Waters, Large Water Reg. 2014. Vol. 9240. No. October. P. 924016. https://doi.org/10.1117/12.2067047.

  36. Le Boyer A., Alford M. H., Pinkel R., Hennon T. D., Yang Y. J., Ko D., Nash J. Frequency shift of near-inertial waves in the South China sea // Journal of Physical Oceanography. 2020. Vol. 50. No. 5. P. 1121–1135. https://doi.org/10.1175/JPO-D-19-0103.1.

  37. MacKinnon J. A., Zhao Z., Whalen C. B., Waterhouse A. F., Trossman D. S., Sun O. M., St Laurent L. C., Simmons H. L., Polzin K., Pinkel R., Pickering A., Norton N. J., Nash J. D., Musgrave R., Merchant L. M., Melet A. V., Mater B., Legg S., Large W. G., Kunze E., Klymak J. M., Jochum M., Jayne S. R., Hallberg R. W., Griffies S. M., Danabasoglu G., Chassignet E. P., Buijsman M. C., Bryan F. O., Briegleb B. P., Barna A., Arbic B. K., Ansong J. K., Alford M. H. Climate process team on internal wave-driven ocean mixing // Bull. Am. Meteorol. Soc. 2017. Vol. 98. No. 11. P. 2429–2454. https://doi.org/10.1175/BAMS-D-16-0030.1.

  38. Serebryany A., Khimchenko E., Popov O., Denisov D., Kenigsberger G. Internal waves study on a narrow steep shelf of the black sea using the spatial antenna of line temperature sensors // J. Mar. Sci. Eng. 2020. Vol. 8. No. 11. P. 1–16. https://doi.org/10.3390/jmse8110833.

  39. Serebryany A., Khimchenko E., Zamshin V., Popov O. Features of the Field of Internal Waves on the Abkhazian Shelf of the Black Sea according to Remote Sensing Data and In Situ Measurements // J. Mar. Sci. Eng. 2022. Vol. 10. No. 10. https://doi.org/10.3390/jmse10101342.

  40. Smith K. A., Rocheleau G., Merrifield M., Jaramillo S., Pawlak G. Temperature variability caused by internal tides in the coral reef ecosystem of Hanauma Bay, Hawai‘i // Cont. Shelf Res. 2016. Vol. 116. P. 1–12.

  41. Walter R. K., Woodson C., Arthur R. S., Fringer O. B., Monismith S. G. Nearshore internal bores and turbulent mixing in southern Monterey Bay // J. Geophys. Res. Ocean. 2012. Vol. 117. No. 7. P. 1–13. https://doi.org/10.1029/2012JC008115.

  42. Walter R. K., Woodson C. B., Leary P. R., Monismith S. G. Connecting wind-driven upwelling and offshore stratification to nearshore internal bores and oxygen variability // J. Geophys. Res. Ocean. 2014. Vol. 119. No. 1. P. 7645–7659. https://doi.org/10.1002/2014JC009998.

  43. Woodson C. B. The fate and impact of internal waves in nearshore ecosystems // Ann. Rev. Mar. Sci. 2018. Vol. 10. P. 421–441. https://doi.org/10.1146/annurev-marine-121916-063619.

Опубликован
2024-11-06
Выпуск
Том 52 № 3 (2024): Океанологические исследования
Раздел
Физика океана и климат

Передача авторских прав происходит на основании лицензионного договора между Автором и Федеральным государственным бюджетным учреждением науки Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук (ИО РАН)