Температурный режим Чёрного моря

Размещено на http://allbest.ru

АБХАЗСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Физико-математический факультет

Кафедра прикладной физики

Курсовая работа

На тему: Температурный режим Чёрного моря

Выполнила: студентка IV курса

Давшадзе Кристина Вагнеровна

Научный руководитель: Гицба Я.В.

канд. физ.-мат. наук, доц.

СУХУМ - 2020



Содержание

Введение

Глава 1. Общие черты термической структуры вод

1.1 Вертикальная стратификация вод

1.2 Особенности пространственного распределения температуры

Глава 2. Методика измерения температуры морской воды

2.1 Контактный метод измерения температуры морской воды

2.2 Дистанционный метод измерения температуры морской воды

Глава 3. Сезонная и многолетняя изменчивость температуры воды Чёрного моря

3.1 Сезонная изменчивость температуры поверхностного слоя моря

3.2 Температурный режим юго-восточной части Черного моря

Выводы

Список литературы



Введение

Черное море по своим свойствам является уникальным морским бассейном. Это самый крупный на нашей планете меромиктический водоём, водная толща которого глубже 150 м заполнена бескислородными водами, содержащими сероводород.

К меромиктическим водоёмам относят такие водоёмы, для которых характерно постоянное расслоение водной толщи. Оно поддерживается в них существованием галоклина - вертикального градиента плотности в толще воды, вызываемого возрастанием её соленности с глубиной [1].

Температура -- одна из важнейших характеристик, описывающая физические свойства воды. Температурный режим Черного моря типичен для водоема умеренной зоны. Температура поверхностных слоёв воды в Черном море, в зависимости от времени года, в открытом море колеблется в среднем от 6 до 25°C, иногда достигая 30°C на мелководье у берегов летом и замерзая у берегов зимой. Воды Чёрного моря, как правило, не подвержены замерзанию.

Однако в очень суровые и длительные зимы у северной части моря может образовываться береговой припай, однако это бывает не чаще, чем раз в несколько десятков лет. Температура на поверхности моря всегда определяется температурой воздуха, а температура глубоких вод Черного моря круглый год держится на уровне 8-9?С. От поверхности до глубины 50-100 метров температура, как и соленость, меняется быстро - а дальше остается постоянной до самого дна [1].

Самым теплым районом Черного моря является его юго-восточная часть. Кавказские горы не пропускают в этот район северные ветры. Средняя годовая температура поверхностной воды Черного моря у Кавказского побережья колеблется в пределах 16,5-18,0 ?С. В открытых частях моря амплитуда температурных колебаний значительно меньше, чем у побережий: зимний минимум поверхностных вод 6,6?С, летний максимум 27?С [1].

Температура воды в море является результатом нескольких одновременно протекающих процессов, таких как солнечная радиация, испарение, теплообмен с атмосферой, перенос тепла течениями, турбулентным перемешиванием вод.

Температура воды влияет на протекающие в водоеме физические, химические, биохимические и биологические процессы, от которого в значительной мере зависят кислородный режим и интенсивность процессов самоочищения. Значения температуры используют для вычисления степени насыщения воды кислородом, различных форм щелочности, состояния карбонатно-кальциевой системы, при многих гидрохимических, гидробиологических, исследованиях, при изучении тепловых загрязнений [2].

Актуальность работы: Долговременная изменчивость полей температуры в Черном море служит надежным индикатором региональных изменений климата. Абсолютные значения и изменчивость температуры во времени в поверхностном слое определяют возможность существования и развития морской флоры и фауны, т.е. экологическое состояние среды. Таким образом, исследование температуры воды и гидрологического режима является актуальным.

Цель исследования: изучить особенности температурного режима Чёрного моря

Объекты исследования: акватория Чёрного моря.

Задачи исследования:

1. Изучение методики определения температуры воды в акватории моря;

2. Изучение характера изменения температуры воды, как по вертикали, так и на поверхности;

3. Изучение причин изменения температуры морской воды и выявление её сезонного хода.

Методы исследования: изучение литературы по гидрофизическим процессам, ознакомление с методикой измерения температурой морской воды как контактным, так и дистанционным методом.

Структура работы: Курсовая состоит из введения, 3 глав, выводов и списка литературы (12 наименований). Текст изложен на 22 страницах, содержит 1 рисунок, 1 таблицу.



Глава 1. Общие черты термической структуры вод

1.1 Вертикальная стратификация вод

Стратификация вод - один из важнейших океанографических факторов, влияющий на различные физические процессы в морской среде: развитие конвективного перемешивания, интенсивность вертикального турбулентного обмена теплом и примесями, пространственно-временные масштабы внутренних волн, вихревых движений и многое другое [2].

Существование в поверхностных слоях воды Черного моря достаточно интенсивной горизонтальной динамики вод соответственно вызывает перемещение вод в более глубоких слоях водной толщи. Интенсивность его с глубиной постепенно убывает. Тем не менее горизонтальные движения вод имеют вполне ощутимые скорости даже на больших глубинах.

С глубиной скорости движения воды убывают до 3-5 см/сек. Общее поступательное движение глубинных вод в Чёрном море имеет циклонический характер. Таким образом, горизонтальные движения захватывают всю водную толщу Чёрного моря.

Существует такое понятие, характеризующее температуру, как вертикальная термическая структура. Главные элементы черноморской термической структуры - это квазиоднородный внешний слой от 5 до 130 метров, сезонный термоклин, отражающий максимум вертикального градиента температуры (он приходится на летнее время на глубину 15-20 метров и составляет значения от -1°С м^-1 до -5°С м^-1), и ещё холодный промежуточный слой (ХПС) (это слой минимальных подповерхностных температур, залегающий на глубине 30-100м).

Ниже этого слоя температура начинает медленно повышаться, и на дне может достигнуть значения до 9.1°С. На глубине 50 - 100 метров находится постоянный термоклин (или в других источниках - антитермоклин), имеющий верти­кальный градиент до +0,2°С м^-1со средним значением +0,02°С м^-1.

Если рассматривать глубину 500-700 метров, там существует квазитермический стационарный слой, происхождение и значение которого можно рассматривать с разных сторон.

Одна из гипотез говорит, что этот слой объясняет процессы теплообмена мраморноморской струи и геотермальный тепловой поток. Верхняя часть слоя (500 метров) имеет минимум плотностного соотношения. Есть и более простой объяснение, согласно которому, мраморноморской поток уходит на глубину до 500 метров.

Слой воды, находящийся на глубине 1700 - 1750 м называется придонным. Температура на нём практически всегда постоянная и равна 8,897 - 8,903°С. Стабильность температуры обеспечивается за счёт явления поверхностной конвекции геотермального потока тепла.

Предположения о наличии подобного слоя делались с довольно давнего времени, но отсутствие достаточного уровня развития океанографии не позволяло точно определить его толщину: она варьировалась от 500 до 1000 метров. Особо важным этот вопрос стал в 50- 60 годы 20 века, когда шла разработка проектов по захоронению радиоактивных отходов в Чёрном море. Самые современные исследования показали, что толщина слоя составляет около 300 до 500 метров. Для Мирового океана это значение максимально [3].

Циркуляция морской воды имеет куполообразное распределение. Вода поднимается в центральной части моря и опускается на его периферии. Это формирует специфические изотермические поверхности. Все вышеперечисленные факторы ведут к различиям между вертикальной термохалинной структурой в центре моря и в прибрежных водах. Эта закономерность была выяснена ещё в ранних научных трудах на эту тему [3].

Вертикальная термохалинная структура водных масс Чёрного моря характеризуется быстрым нарастанием солености и соответственно плотности воды с глубиной. Это вызвано, как указывалось выше, постоянным опреснением поверхностного слоя за счёт притока речных вод и малосоленых вод Азовского моря и одновременным осолонением глубинных вод за счёт притока соленых мрамороморских вод через Босфор.

В пределах водной толщи Чёрного моря выделяют три основные водные массы. Верхний слой моря до глубины нижней границы холодного промежуточного слоя занимает верхняя черноморская водная масса. Её толщина в центрах халистатических областей составляет 60-70 и на периферии 100-120 м. Ниже залегает промежуточная черноморская водная масса. Её верхней границей является слой пикноклина (150-200 м) и нижней глубины 800-1000м. Наконец, слой от глубины 1000 м до дна занимает глубинная черноморская водная масса [1].

Процессы вертикального перемещения глубинных вод в Чёрном море в значительной мере стимулируется нагреванием придонных вод за счёт потока геотермического тепла от дна. Наличие эффекта нагревания придонных вод за счёт геотермического тепла указывает на четко прослеживаемое повышение температуры воды у дна. Следует указать также, что нагревание глубинных слоев воды в Чёрном море может происходить и за счёт тепла, приносимого мрамороморскими водами, которые распространяются в придонном слое.

1.2 Особенности пространственного распределения температуры

Важное значение для определения температуры моря имеют климатические термохалинные поля. Они рассчитываются по отношению к разным периодам времени. Данную величину можно найти во многих климатических атласах.

Для черноморского региона характерно распределение температуры поверхностного слоя по увеличению в направление от северо-запада к юго-востоку, наблюдаемое в течении всего года. Связывают это прежде всего с климатов в отдельных областях: северо-запад Чёрного моря несёт умеренный климат, а восток находится под контролем субтропиков. Если рассматривать море зимой, то низкие температуры будут наблюдаться не только в северо-западной области, но и в центральной части моря.

Это объясняется наличием в этих местах циклонов, резко охлаждающих поверхностный слой воды. Более сильную температурную разбежку можно отметить в зимний период, весной-летом перепады не так заметны. Локальный минимум температур наблюдается в районе Анатолийского побережья. Его влечёт за собой устойчивый апвеллинг, существующий с мая по октябрь. Его пик приходится на июнь. Причина возникновения данного явления - доминирование северо-восточного ветра или дивергенция (разделение) течений [4].

То, как распределяется температура в пространстве (в слое одного пикноклина) является следствием работы системы движений водных масс, восходящих в центральной части и нисходящих к периферии. Весь год можно наблюдать повышение температуры в центральной части и её понижение при приближении к берегу. На горизонте 75 метров пространственная температурная дисперсия значительно снижена по сравнению с поверхностью моря (примерно в 102 раза), на горизонте в 300 м может доходить до снижения в 104 раза [4].

Чем глубже находится водный слой, тем более однородно его температурное распределение. Изменчивость в пространстве можно считать эквивалентной временным изменениям. Даже погрешность несовершенных измерительных приборов в данном районе не сильно влияет на точность полученных значений. Потому, распределения на глубинах, больше 500 метров, и рассчитанные на основе исторических данных, носят, так называемый, ячеистый характер. В последние 10 лет для океанографических исследований подобного направления, используются высокоточные CTD-зонды (Проводимость, Температура, Глубина). Однако их количество ограничено, так как их использование возможно только на глубоководной станции, которых не так много. Плюс их распределение по акватории достаточно неоднородно. Нельзя исключать и тот факт, что на результаты исследований может влиять долгосрочная изменчивость, характерная для глубинных слоёв. Даже океанографические исследования крупного масштаба не исключают ошибок и неточностей. Например, достаточно трудно сделать выводы о том, насколько различны западная, восточная или центральная части моря.

Нельзя не отметить тот факт, что для существующих баз данных, различия средних термохалинных характеристик для глубин больше 1000 метров используются по большей части как оценочные и не имеют серьёзной статистической значимости [4].

Для черноморского региона характерно распределение температуры поверхностного слоя морских вод по увеличению в направлении от северо-запада к юго-востоку, наблюдаемое в течении всего года. Связано это прежде всего с климатом в отдельных областях Чёрного моря: на северо-западе преобладает умеренный климат, а восток находится в зоне субтропиков. Температура воды на поверхности моря зимой повышается от -0,5--0°C в прибрежных районах северо-западной части до 7--8° в центральных районах и 9--10°C в юго-восточной части моря. Летом поверхностный слой воды прогревается до 23--26°C [1]. В зимний период низкие температуры наблюдаются не только в северо-западной области, но и в центральной части моря. Это объясняется наличием в этих местах циклонов, резко охлаждающих поверхностный слой воды. Увеличение температурной динамики можно отметить в межсезонье, в остальное время перепады не так заметны. Лишь во время сгонов могут происходить кратковременные существенные понижения температуры. В период прогрева моря на нижней границе ветрового перемешивания образуется слой скачка температуры, ограничивающий распространение тепла верхним однородным слоем. Температура воды является важнейшей характеристикой морских водных масс. Систематические измерения температуры поверхностного слоя, проводимые на станциях и постах на горизонте 0,5 м в одни и те же сроки в течение длительного времени, являются основой для изучения температурного режима прибрежной зоны моря [1].



Глава 2. Методика измерения температуры морской воды

2.1 Контактный метод измерения температуры морской воды

Температура (от лат. temperatura -- надлежащее смешение, нормальное состояние) -- физическая величина, характеризующая термодинамическую систему и количественно выражающая интуитивное понятие о различной степени нагретости тел. Также температура является важнейшим экологическим фактором, от которого зависит множество физических, химических и биологических процессов. Изучение температуры важно для всех экологических исследований. Температура воды подлежит обязательному измерению при любых гидрохимических исследованиях и в момент отбора проб. Регулярное измерение температуры воды по глубине и на поверхности очень важно для мониторинга вод суши и составления статистической базы данных. Также данная характеристика относится к одному из важнейших параметров, которые необходимы для составления термогидродинамических уравнений и моделей, которые описывают состояние водоёма. Значения температуры на поверхности воды очень ценно, так как любое отклонение температуры поверхности водоёма от норм, которые определяются статистически, служит индикатором изменения подводной и окружающей среды [5].

Температура поверхностного слоя морской воды измеряется путем погружения термометра в оправе непосредственно в море или в морскую воду, зачерпываемую ведром. Первый способ применяют в тех случаях, когда это допускают состояние моря и условия места наблюдения. При этом способе термометр на лине опускают в воду так, чтобы верхний конец оправы ушел в воду не менее чем на 5-10 см. После этого, термометр быстро поднимают, выливают воду из стаканчика и опять опускают термометр в воду на ту же глубину, где и выдерживают его около 3 мин. Затем термометр поднимают до уровня глаз, становятся спиной к солнцу, чтобы прикрыть термометр своей тенью, и, не выливая воды из стаканчика, поворачивают наружную трубку оправы, открывают шкалу. Отсчет производят, замечая сначала десятые доли градуса, затем целые градусы. Делать отсчет нужно быстро, чтобы от момента, когда термометр был поднят из воды, до момента отсчета прошло не более 30 с. В темное время суток отсчет термометра производят на просвет, поставив за термометр фонарь. Отсчет температуры, поправку к нему и исправленное значение записывают в книжку для записи наблюдений. Сделав отсчет, выливают воду из стаканчика. При сильном волнении, когда есть опасность повредить термометр во время погружения его в воду или невозможно по другим причинам пользоваться указанным выше приемом, температуру воды измеряют вторым способом в ведре. Для этого применяют чистое эмалированное ведро или ведро из оцинкованного железа. Предварительно сполоснув ведро в месте наблюдений, им зачерпывают воду с поверхности моря. Для этого погружают ведро вводу не более чем на полметра, а затем наполненное ведро поднимают и ставят тут же в тень, или, если это сделать нельзя, защищают его от солнца своей тенью. Опустив термометр в ведро, и сделав несколько размешивающих движений, его вынимают, выливают воду из стаканчика оправы, немедленно снова погружают и производят отсчеты. При этом термометр из воды не вынимают. Когда два следующих один за другим отсчета дадут одно и то же показание (обычно через 2-3 мин), записывают последний отсчет в книжку. Во избежание ошибки необходимо термометр при отсчете наклонить так, чтобы луч зрения наблюдателя был перпендикулярен шкале термометра. Установившееся показание термометра держится недолго, так как в дальнейшем сама вода в ведре будет либо охлаждаться, либо нагреваться под влиянием температуры воздуха, поэтому нельзя выдерживать термометр в воде дольше, чем это необходимо [6].

Опорожнение стаканчика оправы после первых помешиваний делается для того, чтобы устранить влияние теплового состояния оправы на показания термометра. Это влияние более заметно, если до наблюдения оправа была сильно охлаждена или, наоборот, сильно нагрета, что может произойти при значительной разнице температуры воды и воздуха. В зимнее время года при значительной разности значений температуры воды и воздуха измерение температуры воды следует производить с особой тщательностью. Так как при измерениях зимой возможны быстрые понижения температуры воды в стаканчике оправы и в ведре, легко измерить температуру воды ниже ее действительного значения, то есть допустить погрешность. Во избежание этого термометр в оправе нужно переносить к месту наблюдений в теплоизолирующей упаковке или держа за пазухой теплой верхней одежды. Желательно также при очень большой разнице между температурой воды и воздуха, когда это возможно, производить отсчеты, не вынимая стаканчик оправы термометра из воды. При зачерпывании ведром воды зимой необходимо следить, чтобы в ведро не попали кусочки льда, шуги или комья снега.

Существует множество способов измерения температуры морской водной массы. Так, для измерения температуры поверхности воды используют электрические и жидкостные термометры. Обычно применяются ртутные термометры, так как у них наиболее широкий диапазон измерения. Для измерения низких температур (например, в полярных регионах) используют термометры с органическими жидкостями, такими как этиловый спирт. Для измерения температуры воды на разных горизонтах также применяют электрические и специальным образом сконструированные опрокидывающиеся термометры, дистанционные датчики температуры и датчики-самописцы [6].

Основным прибором для измерения температуры воды поверхностного слоя моря служит стеклянный ртутный термометр ОТ-51 (рис. 1) Термометр имеет шкалу от -3 до +35°С оцифрованную через каждые 5°С, с ценой деления 0,2°С, что обеспечивает погрешность измерения температуры воды до 0,1°C [6]. Температура поверхностного слоя морской воды на сухумском мысе измеряется четыре раза в сутки в 00, 06, 12, 18 часов местного времени с оконечности причала, выступающего в море на 30 метров.

Рис.1- Ртутный термометр

2.2 Дистанционный метод измерения температуры морской воды

Дистанционное измерение температуры воды основано на использовании специальных датчиков, расположенных в разных местах исследуемого водоёма, с помощью плавучих буёв, которые автоматически измеряют температуру воды с заданной периодичностью за определённый период времени. Также к дистанционному измерению температуры относится космическая съёмка поверхности Земли с помощью спутниковых систем. Определение температуры поверхности водоёма основано на измерениях. Существует множество методов измерения этого параметра, которые потенциально могут дать разные результаты. Вдали от поверхности моря общие измерения температуры сопровождаются ссылкой на определенную глубину измерения. Это происходит из-за значительных различий между измерениями, выполненными на разных глубинах, особенно в дневное время, когда низкая скорость ветра и высокие солнечные условия могут привести к образованию теплого слоя на поверхности океана и сильным вертикальным градиентам температуры (суточный термоклин). Измерения температуры поверхности моря проводятся в верхней части океана, известной как приповерхностный слой [7].

В последние годы основными инструментами измерения температуры поверхностного слоя воды являются спутниковые радиометры, однако, для однозначной интерпретации результатов необходима калибровка с проведением корреляции полученных данных по опорным точкам контактных измерений.

Метеорологические спутники доступны для определения информации о температуре поверхности моря с 1967 года, а первые глобальные композитные данные были созданы в 1970 году. С 1982 года спутники все чаще используются для измерения ТПО и позволяют более полно рассматривать ее пространственные и временные изменения. Спутниковые измерения ТПО находятся в разумном согласии с измерениями температуры на месте. Спутниковое измерение выполняется путем измерения излучения океана на двух или более длинах волн в инфракрасной части электромагнитного спектра или других частях спектра, которые затем могут быть эмпирически связаны с SST. Эти длины волн выбраны потому, что они 1. в пределах пика излучения черного тела, ожидаемого от Земли; 2. способен адекватно передавать через атмосферу

Спутниковые измерения SST обеспечивают как синоптический вид океана, так и высокую частоту повторных изображений, что позволяет исследовать динамику верхнего слоя океана в масштабе всего бассейна, что невозможно с кораблями или буями. Спутники НАСА (Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства) со спектрорадиометром среднего разрешения (MODIS) SST предоставляют глобальные данные SST с 2000 года с задержкой в ??один день [7].

Есть несколько трудностей со спутниковыми измерениями абсолютных ТПО. Во-первых, в методологии инфракрасного дистанционного зондирования излучение исходит от верхней "кожи" океана , приблизительно 0,01 мм или менее, что может не отражать общую температуру верхнего метра океана из-за, главным образом, эффектов нагрева поверхности Солнца во время в дневное время - отраженное излучение, а также ощутимая потеря тепла и поверхностное испарение. Все эти факторы несколько затрудняют сравнение спутниковых данных с измерениями, полученными с помощью буев или судовых методов, что усложняет наземные исследования.

Во-вторых, спутник не может смотреть сквозь облака, создавая крутое смещение в спутниковых SST в облачных областях. Однако пассивные микроволновые методы позволяют точно измерить ТПМ и проникнуть в облачный покров. В каналах атмосферных эхолотов на метеорологических спутниках, пик которых находится чуть выше поверхности океана, для их калибровки важно знать температуру поверхности моря [7].



Глава 3. Сезонная и многолетняя изменчивость температуры воды Чёрного моря

3.1 Сезонная изменчивость температуры поверхностного слоя моря

Рассмотрим основные гидрофизические поля Черного моря в характерные месяцы гидрологических сезонов: феврале (зима), мае (весна), августе (лето) и ноябре (осень). С определенной степенью приближения их можно считать климатической нормой гидрологического режима Черного моря, главным образом последних трех десятилетий. Избранные для анализа горизонты (0 м, глубина минимума температуры, 200 м) отражают горизонтальную термохалинную структуру всех основных (вертикальных) слоев верхней части Черного моря [8].

Горизонт 0 м фактически представляет среднюю глубину погружения верхнего батометра или начальную глубину термогалинного зонда. Глубина залегания минимума температуры представляет слой, находящийся между сезонным термоклином и постоянным галоклином. Горизонт 200 м отражает горизонтальную структуру нижней части постоянного галоклина и нижележащих слоев, по крайней мере до глубины 1000 м (насколько об этом можно судить по имеющимся немногочисленным наблюдениям)[8].

Температура верхнего квазиоднородного слоя Черного моря в течение всего года имеет тенденцию роста в направлении с северо-запада на юго-восток, что определяется региональными климатическими особенностями моря. Открытая для вторжений с севера холодных воздушных масс северо-западная часть Черного моря характеризуется умеренным климатом, а климат его восточной половины можно назвать субтропическим, хотя и обусловленным орографическим. В особенности велики климатические различия зимой: в феврале минимальная температура на северо-западе на 9°С ниже юго-восточного максимума. Структура поля при этом такова, что вся северо-западная часть моря, по сути, представляет собой фронтальную зону с ростом температуры в юго-юго-восточном направлении на 5°С на расстоянии 250 км. Средние градиенты температуры здесь всего в 2-5 раз уступают одной из наиболее интенсивных в Мировом океане фронтальной зоне Гольфстрим [8].

Ещё одна зона повышенных градиентов, ориентированная меридионально, наблюдается в южной половине восточной части Черного моря. Хотя ее интенсивность значительно уступает первой зоне, она интересна тем, что разделяет море по срокам наступления минимальных в течение года значений температуры в поверхностном слое. Восточнее данной фронтальной зоны минимум достигается в марте, на месяц позднее, чем к западу от нее [4]. Отчасти этим объясняется столь заметный рост температуры в феврале в восточном направлении, однако он существует и в марте, хотя и выражен слабее.

На остальной акватории температура поверхностных вод в феврале довольно однородна. Наиболее интересной особенностью здесь является широтная инверсия температуры в средней части Черного моря: у северных (крымских) берегов она на 1 °С и более выше, чем у южных (анатолийских). Во многом это связано с распространением вдоль западных и южных берегов холодных вод из северо-западной части, о чем свидетельствует конфигурация изотермы 7°С.Весной, в мае, температурные контрасты в поверхностном слое остаются значительными; абсолютные максимум и минимум различаются более чем на 5°С.

Расположение максимумов на северо- и юго-западе, а также на юго-востоке позволяет предположить их обусловленность паводковым речным стоком, распресняющим тонкий верхний слой в указанных районах. Сопровождающее этот процесс резкое увеличение устойчивой стратификации вод препятствует проникновению тепла вглубь из тонкого поверхностного слоя, в результате чего последний прогревается особенно быстро [8]. Весьма интересным следует признать факт очень слабой пространственной согласованности поверхностных полей температуры солености Черного моря. Лишь в осенне-зимний сезон в северо-западной и юго-восточной частях соленосным фронтам соответствуют термические фронты, несколько компенсирующие поперечные плотностные неоднородности. Однако и в этом случае конфигурации различных фронтов не всегда совпадают.

Учитывая особенности трехмерной структуры температуры и солености в верхнем 50-метровом слое Черного моря, можно прийти к выводу, что поля этих характеристик формируются здесь различным образом. В балансе соли в верхнем 50-метровом слое доминируют горизонтальные адвекция и турбулентная диффузия от локализованных в пространстве источников. В балансе тепла, наоборот, доминируют процессы вертикального перераспределения, прежде всего адвективного. При вертикальном градиенте температуры около 1°С/м, обычно наблюдаемом в черноморском сезонном термоклине, вертикальные движения со скоростью примерно 10^-5 м/с (нередкой в Черном море) на порядок эффективнее в адвективном смысле, чем горизонтальные скорости примерно 10^-1 м/с при горизонтальном градиенте температуры 1°С на 100 км, т. е. весьма значительном [7]. Наряду с вертикальной адвекцией немаловажное значение имеют потоки тепла через поверхность моря (особенно весной и летом) и турбулентное перемешивание на нижней границе верхнего квазиоднородного слоя, обеспечивающее вовлечение в его пределы поднимающихся холодных вод термоклина. Взаимодействие подъема вод с вовлечением-- основной фактор появления холодных вод в поверхностномслое Черного моря в период существования термоклина.

Глубина минимума температуры. Горизонт, на котором располагается абсолютный минимум температуры Черного моря, называют ядром холодного промежуточного слоя (ХПС). Минимальная температура характеризует интенсивность холодного промежуточного слоя. Воды холодного промежуточного слоя представляют собой самостоятельную водную массу, составляющую по объему около 2/3 верхней черноморской воды, поэтому их значение в термохалинном и динамическом бюджетах верхнего слоя Черного моря весьма велико [9]. Практические аспекты, связанные с холодным промежуточным слоем, пока не столь очевидны, что связано с его слабой изученностью, прежде всего в климатическом аспекте. Обладая главным образом адвективным происхождением, холодный промежуточный слой, по-видимому, играет немалую роль в динамике загрязняющих веществ в Черном море, в особенности, если учесть, что сверху и снизу он ограничен слоями со значительной гидростатической устойчивостью, затрудняющими обмен теплом и массой по вертикали. Последнее обстоятельство способствует повышенной консервативности всех океанологических характеристик холодного промежуточного слоя.

В мае минимум температуры занимает своеобычное место под термоклином, причем нередко на больших глубинах по сравнению с нижней границей конвективного слоя зимой. В центральных районах глубоководных частей моря ядро ХПС расположено на горизонте 50 м, в прибрежных -- на 75 м. В северо-западной части оно занимает тонкий придонный слой [8]. Минимальная температура здесь на несколько градусов выше, чем в феврале, в результате выноса холодных вод на юг и их замены более теплыми водами глубоководных частей моря. Прогрев воды сверху ввиду интенсивного слоя скачка плотности, несомненно, играет при этом меньшую роль. В западной части Черного моря весеннее повышение температуры в ядре ХПС составляет около 1,0-- 1,5°С. В значительной степени оно связано со смещением точки минимума в более глубокие слои (и, следовательно, с более высокой температурой), которое происходит вследствие прогрева сверху.

Характерной особенностью термического режима прибрежной зоны Черного моря в летнее и осеннее время являются резкие и быстрые непериодические понижения температуры поверхностных слоев под воздействием сгонных ветров. При сильных сгонных ветрах поверхностный слой воды отгоняется от берега, а на его место поступает более холодная вода глубинных слоев. Амплитуда колебания температуры в таких случаях может достигать 10-15°С в течение суток и даже за несколько часов. Восстановление существовавшего до сгона вертикального распределения температуры осуществляется сравнительно медленно. Нагонные ветры вызывают скопление теплой воды у берега и увеличение толщины прогретого слоя [8].

3.2 Температурный режим юго-восточной части Черного моря

Важным климатическим фактором для Абхазии является Черное море. Теплая поверхность Черного моря представляет собой неисчерпаемый источник, откуда на территорию Абхазии постоянно приносится влага. Циклоны, проходящие через Черное море, еще больше увлажняются и в Абхазии вызывают обилие осадков. Холодные антициклональные воздушные массы над Черным морем становятся сравнительно теплыми и влажными и не вызывают такого резкого понижения температуры, как это имеет место в восточной Грузии или на Северном Кавказе. Влияние Черного моря особенно хорошо заметно зимой и летом. Следовательно, Черное море является аккумулятором тепла осенью и аккумулятором более прохладных вод в весеннее время - этим обеспечиваются "бархатный сезон" в сентябре - ноябре и отсутствие зноя в мае - июне, когда море еще не прогрелось

На Черном море у берегов Кавказа средняя температура воды февраля +8,5?С. Влияние моря смягчает минимальные температуры поступающего на побережье воздуха, потому что даже при самой низкой температуре, входящих извне воздушных масс, температура подстилающей поверхности всегда будет выше 0?С.

Исходя из анализа гидрологических сведений [10] среднегодовая температура поверхностного слоя воды у Сухума составляет около 17°С, а у Очамчира 16°С. Таким образом, среднегодовая температура поверхностного слоя воды в Сухуме выше среднегодовой температуры воздуха на 2,1°С, а в Очамчира - на 2,4°. Отсюда ясно положительное влияние Черного моря на климатические условия Абхазского побережья.

Характерной особенностью термического режима прибрежной зоны в летнее и осеннее время являются резкие и быстрые непериодические понижения температуры поверхностных слоев под воздействием сгонных ветров. При сильных сгонных ветрах поверхностный слой воды отгоняется от берега, а на его место поступает более холодная вода глубинных слоев. Амплитуда колебания температуры в таких случаях может достигать 10-15°С в течение суток и даже за несколько часов. Восстановление существовавшего до сгона вертикального распределения температуры осуществляется сравнительно медленно. Нагонные ветры вызывают скопление теплой воды у берега и увеличение толщины прогретого слоя [10].

Средняя температура воздуха января в северной части Чёрного моря ?3 °C, но может опускаться и до ?30 °C. На территориях, прилегающих к Южному берегу Крыма и побережью Кавказа, зима гораздо мягче: температура редко опускается ниже 0°C. Снег, тем не менее, периодически выпадает во всех районах моря. Средняя температура июля на севере моря -- +23°C. Максимальные температуры не столь высоки благодаря смягчающему действию водного резервуара и обычно не превышают 35°C [10].

Зима в Абхазии самая теплая на Черноморском побережье. Средняя зимняя температура воздуха понижается с севера на юг, как бы игнорируя географическую широту. Для распределения зимних температур большое значение приобретают местные факторы. Защищенность территории хребтами от вторжения холодных воздушных масс, умеряющее влияние теплого Черного моря, широкое развитие феновых ветров резко повышают их температуру зимой.

Средняя январская температура курорта Гагра составляет около 7°С. Высокая зимняя температура Гагры объясняется влиянием Черного моря и хорошей защищенностью курорта с севера и северо-запада отрогами Гагрского массива, не пропускающего холодных воздушных масс. Южнее Гагры (в Гудаутском районе), где горы отходят от Черного моря и где образуется неширокая приморская низменность средняя температура января гораздо ниже (для Пицунды +6,2°С, а для Гудауты +5,0°С) [10]. Южнее горы далеко отходят от моря, и образуется довольно широкая полоса прибрежной низменности (10-25 км). Самурзаканская низменность (на востоке Абхазии), не защищенная горами имеет среднюю зимнюю температуру гораздо ниже Гагры и Сухума. климатический температура море вода абхазский

Таким образом, средняя зимняя температура на абхазском побережье Черного моря колеблется между четырьмя и семью градусами выше нуля.

Выявлено распределение среднемесячной температуры морской воды в прибрежных районах Абхазии и акватории г. Сочи (табл. 1.) [11].

Таблица 1

Средняя месячная температура воды в прибрежных пунктах Абхазии и п. Сочи за 1960-1985 гг.

Насел. Пункты	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Гагра	10,2	9,2	9	10,7	15	19,7	23,6	25	23,3	19,7	15,7	12,4
Пицунда	9,8	8,9	9	11,4	15,5	20,3	23,7	24,5	23,1	19,4	15,2	12
Сухум	9,7	8,7	9	11,4	16	20,6	24,1	25,1	23,3	19,5	15,6	12,1
Очамчира	9	8,5	9,4	12,3	17,1	21,8	24,9	25,6	23,5	19,2	15	11,1
Гудаута	7,8	6,5	7,4	8,8	14,2	18	22,9	24,4	22	17,1	13,2	9,7
Сочи	9,5	8,6	8,9	10,9	14,8	19,6	23,7	24,8	22,9	19,2	15,3	11,7

Температура морской воды имеет тенденцию к повышению с северо-запада на юго-восток согласно географическому расположению районов, за исключением гудаутской акватории, где наблюдаются низкие температуры. Наименьшая зимняя температуры воды во всех пунктах за исключением Гагра наблюдается в феврале, а в Гагре в марте. Минимальная февральская температура наблюдается в гудаутской акватории и составляет 6,5°С, максимальная - в гагрской акватории (9,2°С). Наибольшая среднемесячная температура во всех указанных в таблице пунктах наблюдается в августе, как и в юго-восточной, части Черного моря. Максимальная температура морской воды в августе наблюдается в очамчирской акватории (25,6°С), а в акватории Гудаута в августе составляет 24,4°С, поскольку незащищенность местности обуславливает более низкую температуру воздуха, следовательно, и температуру воды.

Измерение температуры поверхности Черного моря представляет интерес для климатологических исследований Республики Абхазия. Морская акватория Черного моря является чувствительным индикатором изменений климата как в глобальных масштабах, так и в межсезонье локальных циклов. На термический режим моря в теплый сезон наибольшее влияние оказывает солнечная инсоляция поверхностных вод и тепло-массообмен с поверхностью суши. В период регионального потепления наблюдается повышение среднегодовой температуры поверхностных вод на 1,04°С [12].



Выводы

1. Для черноморского региона характерно увеличение температуры поверхностного слоя по в направление от северо-запада к юго-востоку, связанное с климатом в отдельных областей: северо-запад Чёрного моря несёт умеренный климат, а восток находится под контролем субтропиков.

2. Существует такое понятие, характеризующее температуру, как вертикальная термическая структура. Главные элементы черноморской термической структуры - это квазиоднородный внешний слой от 5 до 130 метров, сезонный термоклин, отражающий максимум вертикального градиента температуры (он приходится на летнее время на глубину 15-20 метров и составляет значения от -1°С м-1 до -5°С м-1), и ещё холодный промежуточный слой (ХПС) (это слой минимальных подповерхностных температур, залегающий на глубине 30-100м).

3. Для измерения температуры поверхности воды используют электрические и жидкостные термометры. Обычно применяются ртутные термометры, так как у них наиболее широкий диапазон измерения. Дистанционное измерение температуры воды основано на использовании специальных датчиков, расположенных в разных местах исследуемого водоёма, с помощью плавучих буёв, которые автоматически измеряют температуру воды с заданной периодичностью за определённый период времени. Также к дистанционному измерению температуры относится космическая съёмка поверхности Земли с помощью спутниковых систем.

3. Температура морской воды в акватории Абхазии имеет тенденцию к повышению с северо-запада на юго-восток согласно географическому расположению районов, за исключением гудаутской акватории, где наблюдаются низкие температуры.



Список литературы

1. Сорокин Ю.И. Черное море: природа, ресурсы. М.: Наука, 1982. С.156-162.

2. Сорокина А.И. Межгодовая изменчивость интенсивности и положения океанических центров действия атмосферы в северном полушарии // Тр. ГОИН. 1970. - Вып.100. - С. 29-33.

3. Скопинцев Б.А. Формирование современного химического состава вод Черного моря. Гидрометеоиздат 1975. С.8-11

4. Филиппов Д.М. Циркуляция и структура вод Черного моря. - М.: Наука, 1968. С. 85-88.

5. Руководство по методам химического анализа морских вод. - Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 204 с.

6. Наставление по гидрометеорологическим станциям и постам. - Л.: Гидрометеоиздат, 1984. - Вып. 9. - ч. 1. - 312 с.

7. Giovanni The Bridge Between Data and Science v 4.26 [Электронныйресурс] / Physical Oceanography Distributed Active Archive Center -- Электрон. дан. -- Black Sea High Resolution SST L4 Analysis -- Режимдоступа: https://podaac.jpl.nasa.gov, свободный. -- Загл. с экрана. -- Яз. англ.

8. Изменчивость гидрофизических полей Черного моря / [А. С. Блатов, Н. П. Булгаков, В. А. Иванов и др.]; Под ред. Б. А. Нелепо. - Л. : Гидрометеоиздат С. 46-51.

9. Формирование современного химического состава вод Черного моря [Текст] / Б. А. Скопинцев. - Ленинград: Гидрометеоиздат, 1975. - 336 с.

10. Экба Я.А., Дбар Р. С. Экологическая климатология и природные ландшафты Абхазии. Акад. наук Абхазии, Гидрофизический ин-т АНА, Абхазский гос. ун-т, Ин-т экологии горных территорий КБНЦ РАН. Сухум, 2007. 322 с.

11. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Черное море. Гидрохимические условия и океанологические основы формирования биологической продуктивности. - С.-П.: Гидрометеоиздат, 1992. - Том IV. - Вып. 2. - С. 35-391.

12. Гицба Я.В., Экба Я.А. Гидрофизические процессы в Абхазской акватории Черного моря. Доклады российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи им. А.С. Попова. Выпуск Х. Москва, 2019. С. 237-242.

Размещено на Allbest.ru