Вихревая динамика вод озера Севан (спутниковая информация)

Пресноводное озеро Севан с максимальными длиной и шириной 75 и 37 км соответственно, состоящее из двух частей – Малого и Большого Севана, разделенных 7-километровым проливом, – одно из крупнейших высокогорных озер мира, имеющее огромное значение для рыболовства, сельского хозяйства, промышленности и туризма республики Армения. В естественный период (до 1933 г.) площади зеркала Малого и Большого Севана составляли 383,6 и 1032,4 км2 соответственно, объемы – 19,52 и 38,95 км3, максимальные глубины – 98,7 и 58,7 м, уровень озера находился на отметке 1916,2 м в Балтийской системе высот (БС) [1] В результате планового искусственного снижения уровня озера (1933–2001 гг.), последующего его повышения (2001–2010 гг.) и относительной стабилизации в 2010-х годах уровень озера к началу 2023 г. понизился на примерно на 16 м относительно естественного, следствием чего явились изменения его физических, термических, биохимических характеристик и экосистемы [1, 2]. С 2018 г. здесь наблюдается интенсивное цветение сине-зеленых водорослей [2, 3]. Задачи контроля за экологическим состоянием этого эвтрофированного в настоящее время бассейна определяют актуальность изучение процессов горизонтального обмена его вод.
Результата математического моделирования в 1980-х годах [4, 5] свидетельствовали о наличии циклонических круговоротов в Малом и Большом Севане, что подтверждало локальные натурные измерения 1950-х гг. [6]. За последние 40 лет работы по исследованию динамики вод Севана, насколько известно авторам, не выполнялись ни гидрографическими, ни спутниковыми методами.
В данной работе исследование динамики вод озера выполнено на основе анализа оптических изображений MSI Sentinel-2A с высоким пространственно-временным разрешением (20 м, 5–10 суток), относящихся к летне-осеннему периоду 2020–2022 гг.
Выполненный анализ спутниковых изображений показал, что во всем бассейне Большого Севана наблюдается интенсивная вихревая динамика с размерами вихрей примерно от 3 до 20 км. Вихревая картина заметно меняется на временных масштабах в 5 дней. При этом квазистационарным элементом циркуляции является циклонический вихрь с центром примерно на 40,2746° с.ш., 45,4111° в.д., меняющим свое положение в пределах примерно 4 км в меридиональном и 7 км в зональном направлениях. Этот вихрь, размер которого на разных изображениях меняется от 9–10 до 20 км, образует вихревые диполи и триполи с присоединенными элементами антициклонической завихренности. Вихревые структуры с квазистационарным циклоном (размер около 6,5–8 км) и присоединенными элементами антициклонической завихренности характерны и для Малого Севана.
Определяющими факторами интенсивной вихревой динамики в озере Севан являются, по-видимому, как и в других озерах и небольших водоемах [7], ветровое воздействие на поверхность водоема, стратификация вод и особенности донной топографии/орографии. Глубоководная часть Большого Севана не имеет заметных особенностей донной топографии [8]. Судя по отклонению потока, распространяющегося в циклоническом направлении вдоль южного побережья, в глубоководную часть Большого Севана у мыса Цовинар с образованием квазистационарного циклонического вихря, этот мыс оказывает влияние на циркуляцию вод в данном бассейне. Район озера Севан – довольно ветреный (средняя скорость ветра весной и осенью – 3 м/с [8]), при этом преобладающие направления ветров в северной и южной частях – разные [4]. По-видимому, именно воздействие переменных и разнонаправленных ветров на прогретый приповерхностный слой в летне-осенний период обусловливает столь изменчивую (на временных масштабах в несколько дней) картину течений в озере Севан.
А.И. Гинзбург, А.Г. Костяной и Н.А. Шеремет выполнили данное исследование в рамках Госзадания № FMWE-2021-0002, А.В. Кураев - в рамках проектов CNES TOSCA LAKEDDIES и TRISHNA, CNRS IRN TTS.