Новости ЕСИМО
| Новости ЕСИМО Электронное периодическое издание Newsletter вып.17. 2003 г. |
Свидетельство о регистрации Эл. N 77-2093 от 17 ноября 1999 г. |
|
Учредители журнала: Издатель: Редакционный совет |
| Содержание |
| Научные статьи Н.В. Овинова., А.А.Постнов., В.Б.Лапшин. Районирование акватории центральной и северной атлантики в слое 0-300м по признаку внутрисезонной изменчивости парциального давления СО2
Н.В.Овинова, А.А.Постнов, В.Б.Лапшин. Оценка потоков кислорода в 1000-м слое вод северной и центральной Атлантики Заседание комиссии по приемке отчетов по подпрограмме ЕСИМО за 2003 г. |
Новые публикации Atlas of International Freshwater Agreements Information and Communication Technology Development Indices Современное состояние и проблемы навигации и океанографии EuroOcean 2004 |
Научные статьи
РАЙОНИРОВАНИЕ АКВАТОРИИ ЦЕНТРАЛЬНОЙ И СЕВЕРНОЙ АТЛАНТИКИ В СЛОЕ 0-300М ПО ПРИЗНАКУ ВНУТРИСЕЗОННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ПАРЦИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ СО2
Н.В. Овинова., А.А.Постнов., В.Б.Лапшин Государственный океанографический институт Росгидромета, Москва
Реферат
В работе анализируется поле средних квадратических отклонений парциального давления углекислого газа (СКО рСО2 ), рассчитанных для каждого из сезонов по пятиградусным квадратам на горизонтах 0, 100, 200, 300м для Центральной и Северной Атлантики.
Области с относительно низкими значениями СКО рСО2 (40 мкатм и менее) рассматриваются как ядра формирования водных масс с малой изменчивостью рСО2 . Зимой наименьшие СКО рСО2 локализованы в области 15 – 25о с.ш. и 30 – 40 оз.д. Весной эта область сокращается в размерах, а летом смещается к берегам п-ва Лабрадор.
Области с большими значениями СКО рСО2 (60-100 мкатм) интерпретируются как зоны перемежаемости водных масс. Они локализуются в зонах Гольфстрима, Субарктического и Полярного фронтов, а в тропическом районе – вблизи северо-западного побережья Африки и и северо-восточного побережья Южной Америки, где на континентальном шельфе развиваются интенсивные процессы поглощения и выделения СО2 .
Статья подготовлена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту 01-05-65369.
Введение
Как известно, под режимом (или климатом) понимается ансамбль состояний, которая проходит система океан-атмосфера в ходе суточной, синоптической, годовой и межгодовой изменчивости. В связи с этим, важным параметром климата, наряду со средними многолетними значениями, являются различные показатели изменчивости, и в первую очередь – среднее квадратическое отклонение в различных диапазонах изменчивости. В зависимости от временного интервала обобщения, СКО характеризует изменчивость характеристики внутри месяца, сезона, года или многолетнего периода.
Средние квадратические отклонения температуры и солености в Северной Атлантике приводились в ряде публикаций еще в середине 80х годов, а СКО некоторых гидрохимических параметров — в конце 90х годов [2,6 ]. Однако, в этих публикациях рассматривалось общее (суммарное) СКО всех значений, полученных в отдельных квадратах (трапециях) за многолетний период, без разделения на внутрисезонную и межгодовую составляющие. Это, в свою очередь, затрудняло интерпретацию полученных результатов.
В данной работе анализируется пространственное распределение СКО, характеризующее внутрисезонную изменчивость парциального давления углекислого газа (рСО2 ) в верхних слоях (0-300м) Центральной и Северной Атлантики за период с 1970г. по 1990 г. Выбор периода обобщения основывался на соображениях методической однородности ряда рН [ 5 ].
Внутрисезонная изменчивость рСО2 определяется динамикой водных масс (их взаимным проникновением – перемежаемостью и перемешиванием), а также процессами фотосинтеза и окисления отмершего биологического вещества. Количественные оценки внутрисезонной изменчивости содержания углекислого газа в океане ранее не выполнялись, хотя они весьма важны для понимания динамики содержания углерода – важнейшего биогенного элемента в океане.
Методика расчетов
Поскольку накопленных в мире данных прямых измерений парциального давления СО2 пока еще явно недостаточно для подобного рода оценок, нами использовались результаты расчетов рСО2 на основе одновременно измеренных значений температуры, солености, рН и щелочности с использованием теории карбонатной системы [1], причем при выборе констант диссоциации угольной кислоты использовались результаты сопоставления расчетных значений рСО2 с имеющимися данными прямых измерений [3].
В качестве информационной основы использовался массив батиметрических гидролого-гидрохимических данных (температура, соленость, рН, щелочность), составленный из массивов Мировых центров океанографических данных “В”, г. Обнинск, Россия, и “А”, г. Вашингтон, США (преимущественно для тропической зоны).
Значения парциального давления предварительно определялись для каждой станции на горизонтах измерения, а затем приводились к горизонтам 0, 100, 200, 300м с помощью параболической интерполяции, аналогичной принятой в [ 6 ]. Затем данные на каждом горизонте группировались по пятиградусным квадратам (трапециям) и сезонам года. Для расчета СКО использовалась известная формула, в которой в качестве среднего использовалось среднее сезонное значение рСО2 в данном квадрате в данный сезон данного года. Такой подход позволял выделить внутрисезонное СКО и исключить влияние межгодовой изменчивости.
Полученные для каждого сезона поля СКО рСО2 представлены на рис. 1-4.
Обсуждение результатов
Диапазон изменчивости СКО рСО2 оказался довольно велик: от 10 мкатм до 160-180мкатм, при том что величины самих рСО2, как правило, находилась в пределах 250 до 350 мкатм ( лишь в глубинных слоях и в некоторых районах на поверхности рСО2 достигали 600-1000мкатм). Предварительный анализ показал отсутствие корреляции между СКО рСО2 и самими рСО2 в целом по рассматриваемой акватории. На большей части акватории СКО рСО2 находилась в пределах 20-40 мкатм, отмечались и обширные области сравнительно высоких значений СКО рСО2 (более 80 мкатм). Для определения статистической значимости различий в СКО использовался критерий Фишера. Он показал, что разности между значениями СКО в их локальных экстремумах значимы.
Область с относительно низкими значениями СКО рСО2 (40 мкатм и менее) располагалась в центральной части океана, вдали от фронтальных зон и прибрежных шельфовых зон с высокой биопродуктивностью. Зимой она располагалась между 15 — 25 с.ш. и 30 – 40 з.д. Весной эта область сокращалась в размерах, а к лету смещалась к берегам п-ва Лабрадор.
Области с высокими значениями СКО рСО2 (60 мкатм и более) имели следующее расположение:
— между Гренландией и Скандинавским полуостровом;
— в Карибском и Саргассовом (в некоторые сезоны простирается до восточного побережья п-ва Лабрадор) морях;
— в южной части Центральной Атлантики – зона, распадавшаяся в некоторые сезоны на две: одна примыкала к северо-западному побережью Африки (близи островов Зеленого Мыса), другая – к северо-восточному побережью Южной Америки.
Описание пространственной изменчивости зон повышенных СКО рСО2 по сезонам года дано в табл.1.
Таблица 1
Локализация зон высоких значений СКО рСО2 по сезонам года
|
Номер зоны |
Зима |
Весна |
Лето |
Осень |
|
1-я зона |
0м. У северного побережья Южной Америки |
0м. Отсутствует |
0м. Отсутствует. |
0м. Принимает вытянутую форму на Северо-восток от Южной Америки. Другая часть — у СЗ побережья Африки |
|
100м. Сокращение части над северным побережьем Южной Америки. Образуется другая часть в экваториальных широтах |
100м. Одна часть — от о-вов Зеленого мыса до побережья Африки, другая часть — на экваторе с центром на 30 гр.з.д. |
100м. Одна часть — к северу от Южной Америки, другая часть — у западного побережья Африки |
100м. Простирается от Южной Америки до Африки |
|
|
200м. Сохраняется зона к северу Южной Америки. Формируется две области в экваториальных широтах |
200м. Обе части сохраняются, уменьшаясь в размерах |
200м. В экваториальной зоне с центром на 30 гр. з.д. |
200м. Распалась на две части — к западу и востоку от меридиана 30 гр.з.д. |
|
|
300м. Область уходит на юг |
300м. Осталась небольшая часть у Африканского побережья. |
300м. Все части зоны сократились |
300м. — отсутствует |
|
|
2-я зона |
0м. В центре Саргассова моря |
0м. В Карибском море. |
0м. Восток Лабрадора, южная часть Саргассова моря, Карибское море |
0м. Во всем Саргассовом море. |
|
100м. Отсутствует |
100м. Сохраняется в Карибском море. Формируется часть в Саргассовом море |
100м. Саргассово море |
100м. Частично в Саргассовом море. |
|
|
200м. У берега Саргассова моря |
200м. Отсутствует |
200м. К востоку от п-ва Лабрадор |
200м. Примкнула к берегу в Саргассовом море. |
|
|
300м. На побережье Саргассова моря |
300м. Побережье Северной Америки, вокруг Лабрадора — несколько небольших участков |
300м. У берегов Саргассова моря |
300м. Распространилась на все Саргассово море. |
|
|
3-я зона |
0м. в зоне к северу от Европы – между о-вами Исландии в зоне Британских островов, до Скандинавского п-ва |
0м. На юге Гренландии, в зоне Исландии, Британских о-вов. |
0м.- отсутствует. |
0м. — К северу от Исландии |
|
100м. У Скандинавского п-ва |
100м. Проявляется над Пиренейским п-вом |
100м. Одна часть между Лабрадором и Гренландией. Другая — к северу от Западной Европы |
100м. — К северу от Западной Европы. |
|
|
200м. У Скандинавского п-ва, сокращаясь в размере |
200м. Отсутствует |
200м. У Северо-западного побережья Европы |
200м — Все части сократились в размерах |
|
|
300м. У Скандинавского п-ва уходит на север |
300м. Отсутствует |
300м. У Северо-западного побережья Европы, сократилась в размерах |
300м — отсутствует |
Вероятные механизмы формирования областей с низкой и высокой внутрисезонной изменчивостью СО2
Область с относительно низкими значениями СКО рСО2 (40 мкатм и менее) представляла собой ядро формирования квазиоднородных с точки зрения рСО2 водных масс. Небольшая изменчивость говорит, в том числе, о том, что существенные источники и стоки СО2 в этих водных массах отсутствовали.
Первые две из перечисленных выше зон повышенных значений СКО рСО2 располагались вблизи океанографических фронтов – Полярного и Субарктического, где происходит взаимодействие водных масс с различными свойствами. Третья зона расположена вдоль линии экваториального апвеллинга, где происходит подъем обогащенных СО2 глубинных вод, а на континентальном шельфе высокая изменчивость рСО2 связана, по-видимому, с неравномерностью процесса фотосинтеза в высокопродуктивных водах.
Помимо изменчивости за счет адвекции и вертикального обмена СКО рСО2 может быть высоким по причине большого диапазона биопродуктивности в фотическом слое, что, в свою очередь, обусловлено большой изменчивостью условий для существования фитопланктона и зоопланктона (необходимая плотность океанской воды, освещенность, кислородный режим, наличие биогенов, и т.д). Зачастую высокие СКО рСО2 наблюдаются в прибрежных областях – эстуариях, зонах смешения материковых и океанских вод, характеризующихся большими градиентами по гидрохимическим показателям.
Как правило, значения СКО рСО2 уменьшаются с глубиной. Это означает, что в нижних слоях распределение рСО2 более стабильное и, следовательно, источник возмущения полей рСО2 расположен на поверхности или вблизи нее.
Выводы
Значения СКО парциального давления углекислого газа (рСО)2, характеризующее внутрисезонную изменчивость, варьируют в пределах от 10мкатм до 200мкатм на поверхности и от 5 до 80 мкатм на глубине 300м. В целом значения СКО рСО2 на поверхности значительно больше, чем на глубине 300м, что говорит о том, что источник возмущений СО2 лежит на поверхности океана, а не в глубинных слоях. В качестве такого источника может выступать нестационарность процесса фотосинтеза или подъем глубинных вод в приповерхностные слои океана в вихрях синоптического масштаба.
Область с относительно низкими значениями СКО рСО2 (20 мкатм) могут рассматриваться как ядра формирования водных масс, квазиоднородных с точки зрения изменчивости рСО2 . Эта область расположена вдали от фронтов и зон континентального шельфа.
Одним из механизмов формирования областей с повышенным СКО является перемежаемость водных масс с различным значением рСО2. в градиентных (фронтальных) зонах. Вместе с тем, у берегов Южной Америки и Африки повышенные СКО рСО2 в различные сезоны формируются вне градиентных зон. Это указывает на другие механизмы, не связанные с горизонтальной перемежаемостью, например, на неоднородный апвеллинг или фотосинтез.
Литература
1. Алекин О.А., Ляхин Ю.Н. — Химия океана, Л., Гидрометеоиздат, 1984
2. Климатические изменения солености воды северной части Атлантического океана. Под ред. А.С. Монина и В.Н. Степанова, М., Гидрометеоиздат, 1983г.
3. Овинова Н.В., Лапшин В.Б., Постнов А.А. Сопоставление расчетных значений парциального давления двуокиси углерода с результатами его прямых измерений для Северной Атлантики. // Труды ГОИН, вып. 208, 2002
4. Океанология. Химия океана. Том 1. Химия вод океана. — Наука, Москва, 1979
5. Семилетов И.П. Углеродный цикл и глобальные изменения в прошлом и настоящем. — Химия морей и океанов, М.. Наука, 1995.
6.NOAA Atlas NESDIS 1. World Ocean Atlas 1998. US Department of Commerce. — NOAA, Washington, 1998
Рис.1 Распределение СКО рСО2 на горизонтах 0, 100, 200, 300м зимой
Рис.2 Распределение СКО рСО2 на горизонтах 0, 100, 200, 300м весной
Рис.3 Распределение СКО рСО2 на горизонтах 0, 100, 200, 300м летом
Рис.4 Распределение СКО рСО2 на горизонтах 0, 100, 200, 300м осенью
ОЦЕНКА ПОТОКОВ КИСЛОРОДА В 1000-М СЛОЕ ВОД СЕВЕРНОЙ
И ЦЕНТРАЛЬНОЙ АТЛАНТИКИН.В.Овинова, А.А.Постнов, В.Б.Лапшин Государственный океанографический институт
Реферат
По имеющимся данным батиметрических измерений, собранных за период с 1970 по 1990 годы в рейсах по акватории Северной и Центральной Атлантики, построены карты средних многолетних сезонных значений потоков кислорода на различных горизонтах (25м, 300м, 800м, 925м). Установлены сезонные различия поглощающей способности акваторий Северной и Центральной Атлантики на рассматриваемых горизонтах, обусловленные динамикой течений, взаимодействием водных масс и процессами фотосинтеза.
Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект 01-05-65369
В предыдущих работах авторов [1,2,4] исследовались свойства полей океанографических характеристик (температуры, солености, рН, содержания кислорода О2 и углекислого газа СО2) преимущественно поверхностного слоя Северной и Центральной Атлантики. В данной работе исследуется не только содержание кислорода на различных горизонтах указанных акваторий, но и картина потоков кислорода, отнесенных к различным горизонтам 1000-метрового слоя.
Исходные данные и методы расчетов потока кислорода
При построении карт использовался массив глубоководных гидролого- гидрохимических данных, полученный на национальных и, частично, зарубежных океанографических судах (данные международных океанографических центров “А”, г. Обнинск, Россия, и “В”, г.Вашингтон, США) в период между 1960 и 1990 г.г. Данные, относящиеся к каждому сезону года, группировались по пятиградусным квадратам (трапециям). Предварительно данные проходили контроль на принадлежность к интервалу значений, отстоящих от среднего на величину, вчетверо превышающую среднее квадратическое отклонение соответствующей характеристики. Эта процедура приводила к исключению из рассматриваемых массивов нетипичных значений, обусловленных либо ошибками наблюдений, либо не характерными для данного района водными массами. С математической точки зрения это означало, что распределение значений становилось более близким к нормальному. Моделирование потоков производилось для отфильтрованных таким образом данных. Далее производились осреднения полученных потоков кислорода по сезонам.
Потоки кислорода вычисляются по формуле:
F=Dz dO2/dz (1),
где Dz — коэффициент вертикальной диффузии O2 в морской воде,
Dz=0.25E/W,
где E=0.00000002 (м2/c3)
W=g/r *dr /dz
r — плотность воды, зависит от температуры T и солености S [3].
Для каждой станции измерений содержания кислорода на горизонтах zn по формуле (1) вычислялись потоки на горизонте (zn+zn+1)/2. Все полученные потоки кислорода осреднялись в расчетных слоях : 0-50, 50-150, 150-250, 250-350, 350-450, 45-550, 550-650, 650-750, 750-850, 850-1000м.
На рис.1-16 приведены карты потоков кислорода по 4 сезонам в слоях 0-50, 250-350, 650-750, 850-1000м. Анализ сезонных карт потоков кислорода приведен в таблице.
Можно отметить, что, с учетом сезонных отличий, обусловленных динамикой течений, взаимодействием водных масс и процессами фотосинтеза, процессы поглощения и выделения кислорода с глубиной изменяются таким образом:
— картина распределения потоков кислорода в поверхностном 50-м слое неоднородна, что связано с многообразием процессов в верхнем фотическом слое океана;
— до 300-400 м воды Северной и Центральной Атлантики в целом поглощают кислород во все сезоны, т.е. потоки направлены вниз;
— процессы смены знака потоков кислорода происходят на глубинах от 400 до 700м, а слой 800-1000м является, в основном, источником кислорода для расположенных выше слоев.
Таблица
Расположение областей поглощения (т.е. отрицательных потоков, “ — ”) и выделения (т.е. положительных потоков, “ + ”) кислорода на акватории Северной и Центральной Атлантики
|
Зима |
Весна |
Лето |
Осень |
|
|
0-50 м |
В основном “-”, с небольшими включениями “ + ” |
ВВ основном “ — ”, полоса шириной 10-15о от Южной Америки до Европы -включения “ + ” |
Область “ + ” стала больше, чем в весеннее время |
Повсеместно чередование зон “ + ” и “ — ” |
|
250-350 м |
“ — ”, за исключением прибрежных районов |
“ — ” небольшие включения “ + ” |
“ — ” включения “ + ” стали больше |
“ — ” |
|
650-750 м |
Между 20-й и 30-й параллелями “ — ”, к северу и югу “ + ” |
Картина сходна с зимней, но область “ — ” севернее |
Картина сходна с летним распределением областей |
Распределение областей “ + ” и “ — ” аналогично зимнему |
|
850-1000 м |
В основном “ + ” с небольшими включениями “ — ” |
В основном “ + ”, на С-В небольшое включение “ — ” |
В основном “ + ” на С-В и С-З “ — ” |
Распределение областей “ + ” и “ — ” аналогично летнему |
Литература
1 Лапшин В.Б., Н.В. Овинова, А.А. Постнов. О многолетних трендах парциального давления двуокиси углерода в поверхностных водах Тропической Атлантики. — Метеорология и Гидрология, 1999, №4.
2. В.Б. Лапшин, А.Г. Орех, А.А. Постнов, Л.С. Чернышев, Н.В.Овинова. Многолетняя изменчивость океанологических характеристик водных масс Северной Атлантики. — Труды ГОИН, 2003, вып.209 (в печати)
3. Океанология. Химия океана. Том 1. Химия вод океана. — Наука, Москва, 1979
4. Постнов А.А., В.Б. Лапшин, Н.В. Овинова. Климатические тренды рН поверхностных вод Центральной и Северной Атлантики по данным нерегулярных судовых наблюдений. — Метеорология и гидрология, 2002, №8.
Рисунок 1
Рисунок 2
Рисунок 3
Рисунок 4
Рисунок 5
Рисунок 6
Рисунок 7
Рисунок 8
Рисунок 9
Рисунок 10
Рисунок 11
Рисунок 12
Рисунок 13
Рисунок 14
Рисунок 15
Рисунок 16
 |
Мероприятия ЕСИМО
Заседание комиссии по приемке отчетов по подпрограмме ЕСИМО за 2003 г.
24 декабря 2003 г. Межведомственная комиссия в составе 28 высококвалифицированных специалистов рассмотрела научно-технические отчеты (НТО) и научно-техническую продукцию (НТПр), подготовленные по итогам выполнения подпрограммы в 2003 году по 8 проектам. Экспертные группы по каждому проекту составили свои заключения по отчетам, предложения по устранению недостатков и рекомендации по выполнению проектов в 2004 г.
Комиссия предложила Государственному заказчику работ по подпрограмме ЕСИМО (Росгидромет): принять представленные НТО и НТПр по проектам подпрограммы 10 ЕСИМО за 2003 год; усилить деятельность по взаимодействию с заинтересованными министерствами и ведомствами для подготовки полидисциплинарных АРМ ЕСИМО по обеспечению морской деятельности, согласованию и утверждению основных нормативных документов по ЕСИМО; учесть предложения Комиссии по планированию, составу соисполнителей и финансированию плана НИОКР Росгидромета на 2004 год.
Организациям-исполнителям проектов предложено было устранить недостатки, отмеченные Комиссией, и представить в головную организацию подпрограммы (ВНИИГМИ-МЦД) доработанные НТО и НТПр до 1 февраля 2004 года.
| |
Новые публикации
Atlas of International Freshwater Agreements
|
Water treaties, agreements and conventions abound, but knowledge of them, and the relevant records, used to be scattered and not always easily accessible. Utilizing historical documents, statistical analysis and maps, the Atlas presents both a graphic and textual analysis of the world’s international basins and their agreements. This Atlas builds upon knowledge stored in existing environmental legislative databases in an attempt to consolidate and disseminate information about shared water treaties. It yields a better understanding of existing treaties and treaty development through time, provides a basis for negotiating new agreements, and organizes the underlying knowledge for improving environmental governance throughout the world. |
|
|
|
Publications on the Information Society and Related Issues |
|
Information and Communication Technology Development Indices |
| |
Конференции
Пятая Российская научно-техническая конференция “Современное состояние и проблемы навигации и океанографии” “НО-2004”. 10-12 марта 2004 г. Россия, Санкт Петербург. ГНИНГИ. Срок представления заявок 30 декабря 2003. Адрес: 199106, г. Санкт-Петербург, Кожевенная линия д.41. Тел. +7 812 3279980. Факс: +7 812 3223319. e-mail: gningi@navy.ru
European Conference on Marine Science & Ocean Technology — EuroOcean 2004, Galway, Ireland. 10th-13th May 2004.
| |
Инструкции для авторов
Журнал публикует результаты исследований в области автоматизации сбора, обработки, хранения и обмена информацией о состоянии морской природной среды. Основными направлениями являются:
- Проектирование единой системы информации об обстановке в Мировом океане (ЕСИМО);
- Создание баз данных о состоянии морской природной среды;
- Разработка и использование программных средств;
- Создание единого информационного пространства.
Статьи, предназначенные для опубликования в журнале, должны содержать новые результаты, не опубликованные ранее и не предназначенные для одновременной публикации в других журналах. Объем статьи не должен превышать 1/2 печатного листа (что эквивалентно 12 страницам текста с плотностью 1800 знаков/стр), число иллюстраций не должно превышать 5. Текст подготавливается на русском языке. Помимо текста, в отдельном файле должны быть представлены на русском языке: название статьи, фамилии и инициалы авторов, аннотация длиной до 10 строк.
Текст должен быть подготовлен в электронной форме с использованием редактора Word for Windows.
В журнале принято, что рецензент сообщает редколлегии только свое мнение о целесообразности или нецелесообразности публикации, редактирование статей не производится.
Автор полностью отвечает за содержание и язык статьи, а также возможность ее публикации в открытой печати с точки зрения защиты государственных или коммерческих секретов.
| |
Уважаемые коллеги!
Присылайте, пожалуйста, материалы, касающиеся автоматизации сбора, обработки информации об обстановке в Мировом океане для помещения в новости ЕСИМО.
Электронное периодическое издание “Новости ЕСИМО”, свидетельство о регистрации
Эл. N 77-2093 от 17 ноября 1999 г., выданное Министерством РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовых коммуникаций
Научный редактор: д-р техн. наук., зав. лаб. ЦОД ВНИИГМИ-МЦД Евгений Вязилов
Тел. (08439) 74676, Факс: (095) 255-22-25 (для Вязилова), E-mail: vjaz@meteo.ru. https://www.oceanInfo.ru/newsl Адрес: 249020, г. Обнинск, ул. Королева 6