Декомпозиция временного ряда величины рН поверхностных вод глубоководной части Черного моря по архивным данным второй половины XX века

от

Е.А. Гребнева, А.Б. Полонский

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

Е-mail: lenagrebneva12@gmail.com

DOI: 10.33075/2220-5861-2021-2-29-38

УДК 551.464.6/465.7(262.5)

Реферат:

   На основе архивных данных Института природно-технических систем за период с 1956 по 1996 гг. выполнена декомпозиция временного ряда величины рН поверхностного слоя глубоководной части Черного моря с последующей экстраполяцией до 2010 г. Анализ показал, что восстановленный временной ряд делится на два различные по знаку тенденции и качеству данных временных отрезка: с 1956 по 1976 гг. и с 1977 по 1996 гг. Наличие этих двух принципиально разных временных отрезков в значительной степени обусловлено методикой определения величины рН. Примерно до середины 1970 гг. величина pH в Черном море определялась в основном колориметрическим методом с точностью до десятых долей рН, т.е., с высокой погрешностью. В последующие годы стал широко использоваться потенциометрический метод, точность которого на порядок выше. Поэтому далее в работе анализируется второй временной отрезок — с 1977 года. Во временном ходе рН выделены регулярный сезонный ход, межгодовые квазициклические компоненты изменчивости с периодами около 6,7 и 2,5 лет и значимый отрицательный линейный тренд. Наиболее вероятно, что основная причина квазипериодической изменчивости величины рН в верхнем слое открытой части Черного моря на межгодовом масштабе связана с вариациями атмосферных осадков, обусловленными изменениями циклонической активности в Атлантико-Европейском секторе, включая Черноморский регион, в различные фазы климатических мод в системе океан-атмосфера (таких, в частности, как САК). Выделенная тенденция величины рН с 1977 указывает на закисление верхнего слоя черноморских вод со средней скоростью около 0,013 ед. рН/10 лет. Это соответствует скорости повышения кислотности поверхностных вод в других регионах Мирового океана.  Экспедиционные данные 2010 г., подтверждают справедливость выполненной экстраполяции.

Ключевые слова: Черное море, глубоководная часть, поверхностный слой, величина рН, временной ряд, мультипликативная модель, интерполяция, экстраполяция, САК.

Для цитирования: Гребнева Е.А., Полонский А.Б. Декомпозиция временного ряда величины рН поверхностных вод глубоководной части Черного моря по архивным данным второй половины XX века // Системы контроля окружающей среды. 2021. Вып. 2 (44). C. 29–38.

Полный текст в формате PDF

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Gattuso J.-P., Hansson L. Ocean acidification: background and history // Ocean Acidification. Oxford University Press, Oxford, 2011. P. 1–20.
  2. IPCC5 Assessment (Chapter 3). 2013. P. 255–266.
  3. Schulz K.G., Barcelose Ramos J., Zeebe R.E. et al. CO2 perturbation experiments: similarities and differences between dissolved inorganic carbon and total alkalinity manipulations // Biogeosciences. 2009. № 6. P. 2145–2153. doi:10.5194/bg6-2145-2009
  4. https://www.pmel.noaa.gov/co2/file /Hawaii+Carbon+Dioxide+Time-Series (дата обращения: 31.05.2021).
  5. Leseurre C., Monaco Cl. Lo, Reverdin G., Metzl N., Fin J., Olafsdottir S. Racapé V. Ocean carbonate system variability in the North Atlantic Subpolar surface water (1993–2017) // Biogeosciences, 2020. Vol. 17. P. 2553–2577.
  6. Polonsky A.B. Upwelling in the Northern Black Sea: Description, Mechanisms and Impact on the Chlorophyll-A Concentration // Upwelling: Mechanisms, Ecological Effects and Treats to Biodiversity / Ed. by W.E. Fischer and A.B. Green. N.Y.: Nova Science Publ. Inc., 2013. P. 59– 76.
  7. 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. Vol. 373. P. 265–273.
  8. Ries J.B. Skeletal mineralogy in a high-CO2 world // Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 2011. Vol. 403. P. 54–64.
  9. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Черное море. Гидрохимические условия и океанологические основы формирования биологической продуктивности / Под ред. А. И. Симонова, А. И. Рябинин, Д. Е. Гершанович. С.-Петербург: Гидрометеоиздат, Т. 4. Вып. 2. 1992. С. 31–35.
  10. Полонский А.Б., Гребнева Е.А. Пространственно-временная изменчивость водородного показателя вод Черного моря // Доклады Академии наук. 2019. Т. 486. № 4. С. 494–499.
  11. Lasserre E. P., Martin J.-M. Biogeochemical Processes at the Land-Sea Boundary // Elsevier Science, 1986. 211 p.
  12. Мельников В.В., Полонский А.Б., Котолупова А.А. и др. GIS Института природно-технических систем // Системы контроля окружающей среды. 2016. № 4 (24). С. 49–55.
  13. Полонский А.Б., Брагина О.С., Кибальчич И.А. Влияние СевероАтлантического колебания на аномалии приземной температуры воздуха над территорией Украины в холодный период // Вісник одеського державного екологічного університету, 2014. Вип. 17. С. 205–213.
  14. Мальцев К.А., Мухарамова С.С. Построение моделей пространственных переменных (с применением пакета Surfer): учебное пособие. Казань: Казанский университет, 2014. 103 с.
  15. Березин И.С., Жидков Н.П. Методы вычислений. Т. 1. М.: ГИФМЛ, 1962. 464 с.
  16. Афанасьев В.Н., Юзбашев М.М. Анализ временных рядов и прогнозирование: учебник. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Финансы и статистика, ИНФРА-М, 2010. 320 с.
  17. Зорич В.А. Математический анализ. М.: Физматлит, 1984. 544 с.
  18. Бабешко Л.О. Основы эконометрического моделирования: учеб. пособие. Изд. 4-е. М.: КомКнига, 2013. 428 с.
  19. Zeebe R.E., Wolf-Gladrow D. CO2 in seawater: equilibrium, kinetics, isotopes // Elsevier Oceanogr. Ser, 2001. 346 p.
  20. Нестеров Е.С. СевероАтлантическое колебание: атмосфера и океан. М.: Триада ЛТД, 2013. 144 с.
  21. Hurrell J.W. Decadal Trends in the North Atlantic Oscillation: Regional Temperatures and Precipitation // Science. 1995. № 5224. P. 676–679.
  22. Glowienka-Hense R. The North Atlantic Oscillation in the Atlantic European SLP // Tellus. 1990. № 5. P. 497–507.
  23. Walker G.T., Bliss E.W. World weather V. // Mem. Roy. Meteor. Soc. 1932. V. 4. № 36. P. 53–84.
  24. Katunina E.V., Smyrnova L.L. Atmospheric precipitation (rain-water) as a source of contamination of the Sevastopol coastal waters by detergents and microalgae Geographic information technologies and prediction of extreme events. Coll. of articles of the III Intern. Сonf. (Sept. 2015, Durso − Rostov-on-Don, Russia). Rostovon-Don: Publishing house SSC RAS, 2015. P. 70–79.

Loading