О долгопериодной изменчивости величины рН в глубоководной части Черного моря

А.Б. Полонский, Е.А. Гребнева

Институт природно-технических систем, РФ, г. Севастополь, ул. Ленина, 28

E—mail: apolonsky5@mail.ru, lenagrebneva12@gmail.com

DOI: 10.33075/2220-5861-2019-1-63-71

УДК 551.464.6/465.4(262.5)           

Реферат:

   На основе архивных данных Института природно–технических систем анализируется крупномасштабная структура поля и многолетние тенденции изменения величины pH в верхнем 150-метровом слое глубоководной части Черного моря. Регулярно пополняемый Банк данных ИПТС содержит 169646 измерений величины pH на 29086 станциях в период с 1923 по 2010 гг. Пространственно-временное распределение станций не равномерно. Наиболее обеспечены измерениями северо-западный шельф и акватории, прилегающие к Южному берегу Крыма и пр. Босфор. С глубиной и в холодное время года количество данных существенно уменьшается.

   Для дальнейшего анализа в работе используются данные за период с 1956 до 2010 гг., наиболее обеспеченный наблюдениями.  Получены следующие основные результаты. Пространственные климатические неоднородности величины рН в поверхностном слое открытой части Черного моря составляют около 0.06 ед. рН. Пониженные величины рН наблюдаются в окрестности центров циклонических круговоротов, где имеет место подъем более кислых вод. Наблюдается долговременное увеличение кислотности поверхностного слоя вод, величина которого в основном обусловлена повышением содержания углекислого газа в нижней тропосфере и поглощением части избыточного СО₂ морской водой. Это увеличение проявляется в уменьшении величины рН в водах поверхностного слоя моря, которое составляет около -0.06 ед. рН за 50 лет, что близко к оценкам, полученным для других регионов Мирового океана. Вместе с тем, в области промежуточных вод отмечается отрицательный тренд величины рН, превышающий (по абсолютной величине) тренд на поверхности более чем в 5 раз. Вероятной причиной интенсивного уменьшения величины рН здесь служит долговременная интенсификация вертикальной циркуляции в промежуточном слое вод Черного моря, приводящая к подъему более кислых вод со скоростью порядка 1 м/год. Это может привести к более интенсивному подкислению поверхностных вод в море уже в ближайшие 10 лет.

Ключевые слова: водородный показатель, pH, Черное море, глубоководная часть моря, тренды рН.

Полный текст в формате PDF

CПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Симонов А.И., Альтман Э.Н. Гершанович Д.Е. (ред.) Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. СПб: Гидрометеоиздат, Т. 4: Черное море, вып. 2. Гидрохимические условия и океанологические основы формирования биологической продуктивности. 1992. 220 с.
2. Полонский А.Б. Изменчивость рН в водах Черного моря в ХХ столетии: увеличивается ли кислотность морской воды? // Доклады НАН Украины. 2012. № 2. С. 146–149.
3. Record Greenhouse Gas Levels Impact Atmosphere and Oceans.World Meteorological Organization (09.09.2014).
4. Jacobson M.Z. Studying ocean acidification with conservative, stable numerical schemes for nonequilibrium air-ocean exchange and ocean equilibrium chemistry // Journal of Geophysical Research. 2005. V. 110. D07302, doi:10.1029/2004JD005220
5. IPCC Assessment Report, Working Group I Report «The Physical Science Basis». 2007. P. 514–515.
6. Solomon S., Plattner G-K., Knutti R., et al. Irreversible climate change due to carbon dioxide emissions // PNAS. 2009. P. 1704–1709.
7. Диксон Д. Морская биология// В мире науки.  № (8, 9). С. 92–97.
8. Porteus C—S., Hubbard P—C., et al.Near-future CO2 levels impair the olfactory system of a marine fish // Nature Climate Change. 2018. P. 737–743.
9. Gattuso J.-P., Hansson L. Ocean acidification: background and history // Ocean Acidification. Oxford University Press, Oxford. 2011. P. 1–20.
10. Andersson A. J., Mackenzie F.T., Bates, N.R. Life on the margin: implications of ocean acidification on Mg-calcite, high latitude and cold-water marine calcifiers // Marine Ecology Progress Series. 2008. V. 373. P. 265–273.
11. Ries J.B. Skeletal mineralogy in a high-CO2 world // Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 2011. V. 403. P. 54–64.
12. Lasserre E.P., Martin J.-M. Biogeochemical Processes at the Land-Sea Boundary / Elsevier Science. 1986. 214 p.
13. Frankignoulle M., Borges A. European continental shelf as significant sink for atmospherically carbon dioxide // Global Biogeochem. Cycles. 2001. V. 15. P. 569–576.
14. GIS Института природно-технических систем / В.В. Мельников, А.Б. Полонский, А.А. Котолупова [и др.] // Системы контроля окружающей среды. 2016. № 4 (24). С. 49–55.
15. Рябинин А.И., Шибаева С.А. Инструментальные методы анализа в экологии: учебное пособие. Севастополь: СИЯЭиП, 2002. 168 с.
16. Полонский А.Б., Гребнева Е.А. Климатическое распределение pH в глубоководной части Черного моря // Системы контроля окружающей среды. № 10 (30). С. 88–95.
17. Добржанская М.А. Основные черты гидрохимического режима Черного моря // Труды СБС ЛИ СССР. 1960. Т. 13. С. 325–378.
18. Новикова А.М., Котолупова А.А. Об опыте использования метода Кригинга в программах SURFER QGIS для морских климатических исследований // Системы контроля окружающей среды. 2016. Вып. 6 (26). С. 59–67.
19. Кобзарь А.И. Прикладная математическая статистика. М.: Физматлит, 2006. 816 с.
20. Безбородов А.А., Новоселов А.А. Новые данные о распределении кислорода на границе аэробных вод в Черном море. Пересмотр устоявшихся представлений. Севастополь: МГИ АНУ. Деп. ВИНИТИ. 1989. № 6773-В 89. 18 с.
21. Бассейновая циркуляция и мезомасштабная динамика Черного Моря под ветровым воздействием / А.Г. Зацепин, В.В. Кременецкий, С.В. Станичный [и др.] // Современные проблемы динамики океана и атмосферы. 2010. С. 347–368.
22. Семенов С.М., Ранькова Э.Я. Особенности многолетних изменений и сезонной изменчивости современных фоновых концентраций СО2, СН4 и N2O на станциях глобального мониторинга // Фундаментальная и прикладная климатология. 2018. Т. 4. С. 71–87.
23. Полонский А.Б., Шокурова И.Г. Долговременная изменчивость температуры и солености в Черном море и ее причины // Доклады НАН Украины. 2013. № 1. С. 105–110.