Том 41, № 1 (2025)

Цель. Цель работы – численное исследование изменения термической структуры верхнего слоя Черного моря во время сезонного зимнего охлаждения на примере зимы 2009−2010 гг.

Методы и результаты. Использовалась совместная мезомасштабная модель море – атмосфера NEMO-OASIS-WRF (NOW) с разрешением 2 км, состоящая из морской модели NEMO и атмосферной модели WRF. Воспроизведены изменения, произошедшие в верхнем слое моря за период 01.12.2009–28.02.2010, и рассмотрен временной ход температуры воды на разных глубинах. Для характерной точки в глубоководной части моря продемонстрировано увеличение со временем толщины верхнего квазиоднородного слоя и опускание верхней границы холодного промежуточного слоя в результате вовлечения более холодной воды в верхний более теплый квазиоднородный слой. Также показано, что опускание верхней границы холодного промежуточного слоя сопровождалось повышением его температуры. Для описания эволюции этого слоя во время зимнего охлаждения предложены два критерия – минимальная температура в слое 0−120 м и разность между этой величиной и температурой поверхности моря. Получены вертикальные разрезы температуры на разных стадиях зимнего охлаждения и рассмотрены основные изменения, произошедшие в термической структуре верхнего слоя моря. В частности, показано, что в процессе зимнего охлаждения холодная, но менее соленая вода северо-западного шельфа не смешивалась с водами открытого моря из-за наличия большого горизонтального градиента плотности.

Выводы. При описании сезонного зимнего изменения верхнего квазиоднородного слоя необходимо учитывать не только теплоотдачу в атмосферу через верхнюю границу, но и вертикальный турбулентный обмен через нижнюю границу. Во время сезонного охлаждения верхнего квазиоднородного слоя не все накопленное за лето тепло уходит в атмосферу: часть, хотя и небольшая, передается на нижележащие уровни, приводя к уменьшению холодозапаса холодного промежуточного слоя. Влияние граничных условий в виде притока вод с другими свойствами из Мраморного моря может привести к появлению областей, где холодный промежуточный слой хотя и отсутствует формально как слой между двумя изотермами 8°С, но выделяется как промежуточный слой более холодной (на 3−4°С) воды по сравнению с верхним квазиоднородным слоем. В течение рассматриваемого периода перемешивание с вовлечением более теплых ипресных вод из верхнего квазиоднородного слоя на нижележащие уровни было более интенсивным в западной части моря. Предположительно это связано с неравномерным охлаждением моря в рассматриваемый период: поток тепла, направленный от поверхности моря в атмосферу, уменьшается от 200 Вт/м² в северо-западной части моря до 50 Вт/м² в юго-восточной.

Цель. Рассмотрены особенности штормов в стадии затухания как фактор восстановления берегового профиля после штормового размыва и возможная причина сезонных деформаций.

Методы и результаты. Сезонная морфодинамика аккумулятивных участков берега исследовалась в районах Балтийской косы (Юго-Восточная Балтика) на основе данных мониторинговых измерений берегового профиля Институтом океанологии им. П. П. Ширшова РАН с мая 2019 г. по март 2022 г. и Октябрьской косы (Западная Камчатка) с использованием данных измерений, проведенных в 2010–2011 гг. Введены два показателя, описывающие структуру шторма: отношение продолжительности стадии затухания к общей продолжительности шторма $R_t$; отношение медианного значения высоты волны шторма в стадии затухания к максимальному значению высоты волны шторма $R_{H_s}$. Hа основе многолетних данных реанализа волнения ERA5 выполнен статистический анализ изменения показателей $R_t$ и $R_{H_s}$ в течение года. Выявлено, что показатель $R_t$ не имеет тенденции к изменениям в масштабе сезонов. Когда показатель $R_{H_s}$ близок к единице и мало меняется в течение года, береговой профиль не испытывает сезонных изменений. Если $R_{H_s}$ изменяется в течение года, заметно снижаясь в период более интенсивных волнений, то берег испытывает сезонные изменения.

Выводы: Изменение интенсивности волнения в течение года не всегда приводит к изменению среднего положения берегового профиля. Ключевым фактором могут являться сезонные тенденции изменения волновых параметров внутри штормового цикла. Предложенный показатель $R_{H_s}$ можно рассматривать как критерий типа поведения песчаного берега в масштабе сезонов.

Цель. Оценены многолетние изменения концентрации и потока биогенных элементов (неорганического азота и неорганического фосфора) с атмосферными выпадениями в г. Севастополе.

Методы и результаты. В течение 2015–2023 гг. в г. Севастополе отбирались атмосферные выпадения и анализировались на содержание растворенных форм неорганического азота (нитратного, нитритного и аммонийного) и фосфатов. Пробы отбирались за каждый случай выпадения осадков в два осадкосборника – открытый и закрытый. Лабораторный анализ проб осуществлялся в ФГБУН ФИЦ «Морской гидрофизический институт РАН». Всего было проанализировано 1264 пробы атмосферных выпадений. Максимальное содержание биогенных элементов определялось в пробах с минимальным количеством осадков либо после длительного сухого периода. Концентрации неорганических форм азота в пробах из открытого осадкосборника были выше концентраций из закрытого в 1,3 раза. Содержание фосфатов в открытом осадкосборнике в три раза превышало их содержание в закрытом. Повышенные концентрации аммонийного азота в атмосферных выпадениях определялись в весенний период, в то время как нитратного азота – в осенне-зимний. Поступление фосфатов с пробами из открытого осадкосборника достигало максимальной величины в осенний период и превышало поступление в зимнее время в 2,3 раза.

Выводы. Многолетнее изменение потока неорганического азота имеет квазипериодический характер с максимумом поступления в 2017 г. и минимумом – в 2019–2020 гг. Максимальный поток фосфатов для проб из закрытого осадкосборника наблюдался в 2017–2018 гг., в то время как поток для проб из открытого осадкосборника в 2021–2022 гг. превосходил поток в 2017–2018 гг. в 1,5 раза. Годовой вклад атмосферных выпадений составил 9,4–11,5 % от речного стока для азота и 16,7–55,6 % – для фосфатов, в меженный период – 12–14 и 20–65 % соответственно.

Цель. Исследованы характеристики сдвиговых потоков, индуцированных внутренними волнами на северо-восточном шельфе о. Сахалин, на основе результатов численного моделирования трансформации баротропного прилива вдоль выбранных двумерных (вертикальная плоскость) разрезов.

Методы и результаты. В качестве исходных данных для инициализации численной модели гидродинамики невязкой несжимаемой стратифицированной жидкости в приближении Буссинеска использовались данные из климатического атласа WOA18 с разрешением 0,25° для летнего сезона, а также батиметрия из GEBCO_2014 с разрешением 1 мин. На глубоководной границе задавался приливный форсинг из модели TOPEX/Poseidon Global Tidal Model (TPXO8), основанной на данных спутниковой альтиметрии. Диаграммы вероятности превышения уровня придонных и приповерхностных скоростей (на фиксированных глубинах 15 м над уровнем дна и 15 м ниже уровня поверхности) строились с учетом направления (знака) и по абсолютному значению, после чего выделялись скорости на уровне вероятности 0,05, 0,1 и 0,15 и, наоборот, определялась вероятность, с которой будет превышена скорость 0,25 или 0,3 м/c. По полученным значениям построены карты.

Выводы. Показано, что исследуемые сдвиговые потоки нелинейны и характеризуются существенной асимметрией в распределении как по направлению (от берега / к берегу), так и по глубине (в придонном и приповерхностном слое). На участках с глубиной моря 700–800 м ярко выражена совокупность точек, где абсолютные приповерхностные скорости в несколько раз превосходят придонные. Основные зоны, содержащие локальные максимумы поля скоростей, расположены на севере – от м. Елизаветы до залива Пильтун, еще одна – от м. Беллинсгаузена до м. Терпения.

Цель. Выявлены особенности изменчивости значений параметра Ангстрема, полученных на черноморских станциях Севастополь и Section_7 сети AERONET с весны 2019 г. по весну 2024 г. по данным спутникового и наземного мониторинга, а также результатов моделирования динамики атмосферы.

Методы и результаты. Для сравнительного анализа и оценки значений параметра Ангстрема использовались: результаты измерений портативным фотометром SPM, фотометрами со станций международной сети аэрозольного мониторинга AERONET, радиометром VIIRS со спутника Suomi NPP, данные о концентрации взвешенных частиц PM2.5 и PM10, полученные посредством измерений детектором Espada М3, а также результаты моделирования динамики атмосферы (данные моделей HYSPLIT и SILAM). Сравнительный анализ позволил выявить даты, в которые на одной из двух указанных станций были зарегистрированы оптические характеристики, соответствующие пылевому аэрозолю, а на второй аэрозоль такого типа не был обнаружен. Это подтверждает различную аэрозольную загрузку в атмосфере над западной и центральной частями Черного моря и пространственную изменчивость основных оптических характеристик аэрозоля при регистрации пылевого переноса со стороны пустыни Сахара. Измерения концентрации частиц PM2.5 и PM10, проведенные в дни с фоновыми оптическими характеристиками атмосферного аэрозоля, позволили получить значения фоновых характеристик взвешенных частиц: PM2.5 = 7 мкг/м³, PM10 = 8 мкг/м³.

Выводы. Низкие значения параметра Ангстрема (ниже 0,8) сами по себе не являются показателем наличия в атмосфере такого аэрозоля, как пыль или дым. Однако в комплексе с высокими (превышающими фоновые более чем в 1,5 раза) значениями аэрозольной оптической толщины и концентрациями частиц PM2.5 и PM10, превышающими фоновые значения более чем в три раза, набор данных является доказательством присутствия в атмосфере аэрозоля этого типа. Отмечено, что такой аэрозоль может быть обнаружен по измерениям концентрации частиц PM 2.5 и PM10 только в том случае, когда он находится в приземном слое атмосферы, поэтому сделанные лишь на основании измерений счетных концентраций выводы о присутствии аэрозоля этого типа в атмосфере не являются достоверными.