Оценка влияния зимнего атмосферного форсинга на изменчивость термохалинных характеристик деятельного слоя Черного моря

Изучение реакции морской среды на атмосферные воздействия и климатическую изменчивость является актуальной океанологической задачей. Особенно эта проблема важна для Черного моря, в котором жизнь существует в верхних (до 200 м) аэробных слоях моря, а морская экосистема весьма чувствительна к изменениям основных гидрологических характеристик, зависящих от атмосферных воздействий и климатических изменений.
Выполненный нами анализ климатических изменений среднегодовых термических характеристик деятельного слоя Черного моря свидетельствует о понижении температуры ХПС в период 1985-1994 гг. примерно на 1°С, а также о ее повышении после 1994 г., что сопровождалось одновременным уменьшением его солености и плотности, которое в свою очередь выразилось в увеличении перепада относительной плотности на глубинах 140 м и 40 м за этот период примерно на 5%.
Известно, что наибольшее влияние на параметры более глубоких слоев Черного моря (ниже сезонного термоклина) оказывает зимнее атмосферное воздействие. В зимний сезон происходит интенсивное вертикальное перемешивание вод, толщина верхнего квазиоднородного слоя (ВКС) достигает максимальной глубины и минимальной температуры. При этом происходит формирование холодного промежуточного слоя (ХПС) который в теплые сезоны отделяется от ВКС сезонным термоклинном, расположенным в диапазоне глубин от 5 до 30 м. Термоклин блокирует вертикальное турбулентное перемешивание и, в значительной мере, изолирует ХПС от атмосферного влияния в теплые сезоны. По этой причине термохалинные характеристики моря (температура, соленость, плотность) на глубинах от 30-40 м и ниже сохраняют «память» о зимнем атмосферном воздействии («форсинге») в теплые сезоны года. Это оказывает влияние на характеристики распределения и биопродуктивность фитопланктона, чувствительного к плотностной стратификации.
Мы проанализировали межгодовую изменчивость термохалинных характеристик Черного моря на различных глубинах (от 30 до 200 м) и изопикнических поверхностях в северо-восточной части Черного моря. Использовались оригинальные гидрологические измерения ИО РАН за период 1994-2007 гг., а также ретроспективные данные судовых измерений, выполненных период 1982-1996 гг. и аккумулированных в МГИ НАН Украины. Подавляющее большинство судовых измерений проводилось в теплые сезоны – с апреля по ноябрь. В качестве характеристик зимнего атмосферного форсинга а использовались усредненные за январь-март значения температуры поверхности моря (ТПМ) и приводной температуры воздуха (ПТВ) - по спутниковым данным (NOAA AVHRR), и по данным реанализа NCEP/NCAR за период 1982-2007 гг., соответственно. Рассмотрено влияние изменчивости ветровых условий в зимний период
Совместный анализ данных форсинга и термохалинных параметров показал наличие устойчивых корреляционных связей, существенно зависящих от параметра глубины. Так, теплосодержание и средняя температура ХПС имеет высокую положительную корреляцию со значениями среднезимних ТПМ и ПТВ. Соленость промежуточных слоев моря (от термоклина до центра ХПС) имеет с ними значительную отрицательную корреляцию, а в диапазоне глубин основного пикно-халоклина (130-160 м) корреляция близка к нулю.
Установлено, что влияние зимнего атмосферного форсинга в районах моря, отличающихся по гидродинамическим параметрам, различно: в зоне ОЧТ – оно выше, а в центральной глубоководной части моря – выражено слабее. В диапазоне глубин от 100 м до 200 м сигнал от форсинга монотонно затухает.