Разработка эмпирической модели долговременного изменения рН поверхностных вод глубоководной части Черного моря

Е.А. Гребнева

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

Е-mail: lenagrebneva12@gmail.com

DOI: 10.33075/2220-5861-2021-4-22-30

УДК 551.464.6/465.7(262.5) 

Реферат:

   В работе проанализирована межгодовая изменчивость величины рН поверхностного слоя глубоководной части Черного моря за период с 1957 по 1996 гг. Показано, что временной ряд делится на два временных отрезка различных по знаку тенденции и качеству данных: с 1957 по 1976 и с 1977 по 1996 гг. В связи с более низкой точностью измерения данных первого временного отрезка, далее в работе используются данные с 1977 г. Для периода с 1977 по 1996 гг. построена эмпирическая модель временного ряда и рассчитан ретроспективный прогноз с оценкой его качества по данным полевых исследований, выполненных с 2019 по 2021 гг. Выбор модели временного ряда, осуществлялся на основе анализа структуры сезонных колебаний величины рН. Расчет значений сезонной компоненты показал, что амплитуда колебаний приблизительно постоянна. Следовательно, при построении модели каждый член временного ряда представлен в аддитивной форме. Экстраполяция с 1996 по 2021 гг. рассчитана на основе простой регрессионной модели с использованием выполненной декомпозиции ряда. По результатам разработанной эмпирической модели долговременного изменения величины рН получено, что в межгодовых вариациях pH выделяются две квазипериодические составляющие изменчивости. Их периоды составляют около 6,7 и 2,5 года. Тенденция изменений значений pH в поверхностном слое глубоководной части Черного моря близка к тенденциям, наблюдаемым в других регионах открытых частей Мирового океана. За период с 1977 по 2021 гг. значения pH снижались со средней скоростью около 0,01 ед. pH/10 лет. Экспедиционные данные, полученные в 2019–2021 годах, в целом подтверждают выявленные тенденции и полностью соответствуют представленному ретроспективному прогнозу.

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

Для цитирования: Гребнева Е.А. Разработка эмпирической модели долговременного изменения рН поверхностных вод глубоководной части Черного моря 2021 // Системы контроля окружающей среды. Вып. 4 (46). C. 22–30.

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. Polonsky A.B. pH variability in the Black Sea waters in the 20th century: is the acidity of sea water increasing? // Reports of the National Academy of sciences of Ukraine. 2012. № 2. P. 146–149.
  3. IPCC5 Assessment (Chapter 3). 2013. P. 255–266.
  4. 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.
  5. Ries J.B. Skeletal mineralogy in a high-CO2 world // Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 2011. Vol. 403. P. 54–64.
  6. Schulz K.G., Barcelos E., 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
  7. 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.
  8. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Черное море. Гидрохимические условия и океанологические основы формирования биологической продуктивности / под ред. А.И. Симонова, А.И. Рябинина, Д.Е. Гершановича. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. Т. 4. Вып. 2. С. 31–35.
  9. Полонский А.Б., Гребнева Е.А. Пространственно-временная изменчивость водородного показателя вод Черного моря // Доклады Академии наук. 2019. Т. 486. № 4. С. 494–499.
  10. 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.
  11. Березин И.С., Жидков Н.П. Методы вычислений, М.: ГИФМЛ, 1962. Т. 1. 464 с.
  12. Построение моделей пространственных переменных (с применением пакета Surfer): Учебное пособие / К.А. Мальцев, С.С. Мухарамова. Казань: Казанский университет, 2014. 103 с.
  13. 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. № 4 (44). С. 29–38.
  14. Анализ временных рядов и прогнозирование: учебник / В.Н. Афанасьев, М.М. Юзбашев. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Финансы и статистика; ИНФРА-М, 2010. 320 с.
  15. Зорич В.А. Математический анализ. М.:Физматлит, 1984. 544 с.
  16. Бабешко Л.О. Основы эконометрического моделирования: учеб. пособие. Изд. 4-е. М.: КомКнига, 2013. 428 с.
  17. Zeebe R.E., Wolf-Gladrow D. CO2 in seawater: equilibrium, kinetics, isotopes. Elsevier Oceanogr. 2001. 346 p.

Loading