В В Адобовский, В Н Большаков - Влияние климатических факторовна водообмен тилигульского лимана с морем - страница 1

Страницы:
1  2 

МОРСЬКИЙ   ГІДРОФІЗИЧНИЙ ІНСТИТУТ НАЦІОНАЛЬНО!    АКАДЕМІЇ    НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ    ГЕОЛОГІЧНИХ НАУК

НАЦІОНАЛЬНОЇ  АКАДЕМІЇ   НАУК УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ    ФІЛІАЛ    ІНСТИТУТУ   БІОЛОГІЇ    ПІВДЕННИХ МОРІВ

НАЦІОНАЛЬНО!  АКАДЕМІЇ   НАУК УКРАЇНИ

ЕКОЛОГІЧНА БЕЗПЕКА ПРИБЕРЕЖНОЇ ТА ШЕЛЬФОВО! ЗОН ТА КОМПЛЕКСНЕ ВИКОРИСТАННЯ РЕСУРСІВ ШЕЛЬФУ

Збірник   наукових праць

випуск 12

МОРСКОЙ ГИДРОФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

НАЦИОНАЛЬНОЙ    АКАДЕМИИ    НАУК УКРАИНЫ

ИНСТИТУТ  ГЕОЛОГИЧЕСКИХ НАУК НАЦИОНАЛЬНОЙ  АКАДЕМИИ   НАУК УКРАИНЫ

ОДЕССКИЙ    ФИЛИАЛ    ИНСТИТУТА   БИОЛОГИИ    ЮЖНЫХ МОРЕЙ НАЦИОНАЛЬНОЙ    АКАДЕМИИ    НАУК УКРАИНЫ

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ПРИБРЕЖНОЙ И ШЕЛЬФОВОЙ ЗОН и КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕСУРСОВ ШЕЛЬФА

Сборник   научных трудов

выпуск 12

Севастополь 20 0 5

Екологічна безпека прибережноТ та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу: 36. наук, праць. Вип.12 / НАН України, МП, ІГН, ОФ ІнБПМ. Редкол.: Іванов В.О. (гол. ред.) та інші.- Севастополь, 2005.-С. 648. Іл. 281. Табл. 85.

Збірник являє собою результати досліджень, що виконуються науковими організаціями Причорноморських держав, чиї спільно складені плани досліджень Мали на увазі вивчення найбільш цікавих об'єктів шельфу України. Роботи виконувалися у напрямах: моніторинг і розробка нових технологій контролю морського середовища; наукові основи комплексного використання природних ре­сурсів шельфа і моделювання шельфових екосистем. Кінцевим результатом досліджень була інформація про стан, мінливість і можливі наслідки антропогенної діяльності в прибережних і шельфових зонах моря, а також засоби для виконання розрахунків та інформаційного забезпечення прийняття рішень про виконання робіт в прибережній зоні.

Призначений для широкого кола фахівців в області екології моря.

Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и Комплексное использование ресурсов шельфа: Сб. научн. тр. Вып. 12 / НАН Украины, МГИ, ИГН, ОФИнБЮМ. Редкол.: ИвановВ.А. (гл. ред.) и др-Севастополь, 2005.- С. 648.Ил. 281. Табл. 85.

Сборник представляет собой результаты исследований, выполняемых научными организациями Причерноморских государств, чьи совместные планы исследований включали в себя изучение наиболее интересных объектов шельфа Украины. Работы выполнялись по направлениям: мониторинг и разработка новых технологий кон­троля морской среды; научные основы комплексного использования природных ресурсов шельфа и моделирование шельфових экосистем. Конечным результатом исследований являлась информация о состоянии, изменчивости и возможных по­следствиях антропогенной деятельности в прибрежных и шельфовых зонах моря, а также средства для выполнения расчетов и информационного обеспечения приня­тия решений о выполнении работ в прибрежной зоне.

Предназначен для широкого круга специалистов в области экологии моря.

Затверджено до друку Вченою радою МП НАН України, Вченою радою ІГН HAH України і Вченою радою ОФ ІнБПМ НАН Украши

ISSN 1726-9903

© Морський гідрофізичний інститут НАН України,

Інститут геологічних наук НАН України, Одеський філіал Інституту біології південних морів НАН України, 2005удк 551.465.72(262.5.05)

В.В.Адобовский, В.Н.Большаков Одесский филиал Института биологии южных морей, НАН Украины, г.Одесса

ВЛИЯНИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

НА ВОДООБМЕН ТИЛИГУЛЬСКОГО ЛИМАНА С МОРЕМ

Обсуждаются результаты полевых наблюдений водообмена с морем одного из самых крупных лиманов северо-западного Причерноморья, собранных в ходе 14 экспедиционных выездов в 2003 г. Отмечены интересные моменты, связанные с демпфирующей ролью пересыпских водоемов и фильтрацией вод через пересыпь.

По некоторым оценкам, приводимым в [1], чистая первичная продукция с единицы площади эстуариев, к которым вполне можно отнести и Причер­номорские лиманы, в 3,3 раза превосходит продукцию районов прибрежно­го апвеллинга - наиболее продуктивных районов океанов - и в 20 раз -продуктивность их центральных частей. Всего же, занимая 0,4 % площади Мирового океана, эстуарии дают более 4 % суммарной чистой первичной продукции. Поэтому лиманы северо-западного Причерноморья, даже не­смотря на сезонность их продуктивности, выгодно использовать в хозяйст­венных целях для летнего нагула рыбы.

Среди лиманов этого района, не имеющих постоянной связи с морем, Тилигульский лиман - самый крупный. По топографическим картам можно определить его длину (60 км), максимальную ширину (4,5 км) и площадь (113 км ). Однако надежных сведений о глубинах лимана не опубликовано. Если же принять среднюю глубину лимана 5 м [2], то его объем составит 565 млн.м . При сравнительно небольшой средней глубине Тилигульский лиман считается самым глубоководным: по некоторым сведениям [2] его максимальная глубина 21,2 м.

Одним из основных критериев классификации лиманов принят харак­тер их сообщения с морем. По этому критерию связь Тилигульского лимана с морем можно охарактеризовать как периодическую и регулируемую, с той оговоркой, что иногда процесс регулирования под воздействием природных процессов выходит из-под контроля. Через пересыпь Тилигульского лима­на, имеющую ширину 3,3 км, проложен обловно-запускной канал, название которого указывает на выполняемые им функции в рыбном хозяйстве. Раз­ница в термической инерционности лимана и моря приводит к тому, что во время весеннего прогрева температура воды в лимане на несколько граду­сов выше, чем в море, а во время осеннего охлаждения - на несколько гра­дусов ниже. Это свойство водной среды, а также стремление некоторых ви­дов промысловых рыб в переходные сезоны держаться более теплой воды используются в рыбохозяйственных целях. Канал, отделенный от моря уз­кой песчаной перемычкой, весной искусственно открывается для запуска мальков в лиман на нагул, а осенью - перекрывается сетями для облова вы­росшей за теплый период рыбы, используя ее стремление уйти в море.

©  В.В.Адобовский, В.Н.Большаков, 2005

Ширина канала на выхо­де из лимана там, где произ­водились наблюдения, меня­ется от 20 до 25 м в зависи­мости от уровня воды, сред­няя глубина - от 1,2 до 1,6 м. Западный берег канала обра­зует дорожная насыпь, под которой проложены два же­лезобетонных лотка, позво­ляющие легко учитывать на­правление и объемы воды, перемещающиеся между ка­налом и Соленым озером, лежащим по другую сторону от дороги (рис.1). Соленость воды в озере в засушливые летние сезоны поднималась до 80 %о, но и в любое другое время года она выше, чем в лимане и на прилегающей к

Рис.1. Схема пересыпи Тилигулького лимана,    лиману акватории моря. С

восточной стороны твердая граница канала на значительном протяжении прерывается обширными вод­ными пространствами, переходящими в плавни. Эти детали имеют самое непосредственное отношение к рассматриваемому вопросу.

Главный фактор, определяющий водообмен лимана с морем, - это пере­пад уровней. По результатам первой нивелировки, выполненной в конце XIX в. [3], уровень моря превышал уровень лимана на 86 см. С тех пор практически всегда фиксировался более высокий уровень моря: от 0,13 м в 1940 г. до 3,0 м в 1926 - 1927 гг. [4]; в среднем за многолетний период - на 66 см [5]. Поэтому естественно, что при рассмотрении водного баланса Тили-гульского лимана [2] отмечается односторонний поток воды из моря в лиман.

Многие особенности водообмена прояснились весной и летом 2003 г. после того, как в предшествующую им зиму в Причерноморской степи в полной мере сложились предпосылки к резкому весеннему повышению уровней всех лиманов. В декабре 2002 г. вместо обычных 34 мм выпало ме­нее 1 мм осадков, и это при средней температуре воздуха на 5 °С ниже нор­мы. Такое сочетание условий привело к глубокому промерзанию почвы, а за два последующих месяца на промерзшую почву выпало 37 % годовой нор­мы осадков вместо обычных 14 - 15 % [6].

В середине марта 2003 г., когда снеготаяние было в разгаре, но лиман, за исключением канала, оставался под сплошным ледяным покровом, нами выполнена нивелировка вдоль канала (прямая и обратная), которая показа­ла, что уровень лимана был уже на 29 см выше уровня моря. Канал в это время отделяла от моря перемычка из песчано-ледяной смеси высотой 25 -40 см и минимальной шириной 25 м.

Согласно оценке [7], при скорости дувшего вдоль канала северного вет­ра 10 - 12 м-с" подъем уровня в нем от моста к перемычке должен был быть 6 см. Вместо этого, нивелировка показала заметное, на 8 см, понижение уровня. Причина этого стала понятной через несколько дней, когда выясни­лось, что средняя скорость подъема у2ровня в лимане в это время была 4 см в сутки. При площади лимана 113 км это означает, что ве1личина поверхно­стного стока в лиман составляла не менее 4,5 млн. мАсут' . При таком при­токе в лиман избыток воды просто не успевал уходить в канал и распреде­ляться в плавнях его восточного берега и в Соленом озере.

Дальнейший, интенсивный подъем уровня (рис.2) привел к тому, что 21 марта 2003 г. перемычка была прорвана, и вода лимана пошла в море. Превышение уровня лимана в то время, с учетом имевшего место в море сгона, было около 0,5 м.

Объем накопленной воды был так велик, что даже через м3 есяц тща­тельно измеренный расход течения в канале составил 1,31 млн. м в сутки, а еще несколько дней спустя, по оценке, - 2,3 млн. мАсут" (табл.). При таких расходах1 падение уровня должно было происходить со скоростью 1,2 -2 см-сут" , а фактические скорости составили 0,6 - 1 см-сутчто говорит о продолжавшемся более месяца интенсивном поступлении воды в лиман с поверхностным стоком.

Интересный момент водообмена между лиманом и морем был зафикси­рован 14 мая 2003 г., когда уровни лимана (по нашим данным) и моря (по данным ГМС порта Южный) с точностью до одного сантиметра совпадали. В этот день при слабом южном ветре вода поступала в кан3ал-1 с обоих его концов. Расход течения из лимана составлял около 10 тыс. м -ч , а из моря -

530

520

510

500

490

480

470

4*0

450

440

Уроіень оря прорыве перемычки 21.03.0}

I i».oj\

 

\ 2204 \ 26.04

 

\ 14.W

 

 

\ Средшй

\^ Ш

уровень норі іа 1999-2001 гг.

 

X, _, 2207

нов \

3 01 04

У

 

\ 11В

 

 

 

 

v 1110

1              ~~ —|" 1 ~—---Г-1-1-Г-1-1-1—

15.03.03    14.04.03   14.05.03    13.Of.03   13.07 03   120803   11 09.03   11.10.03   10.11.03    10.12.03 08.01.04

Даті

Рис.2. Изменения уровня Тилигульского лимана с весны 2003 г.

Таблица. Параметры течения на прилиманном конце канала.

наблюдения

уровень

параметры течения

 

дата

лимана, см

сече-

средняя глубина, м

средняя ско­рость, см/с

направ­ление

расход, тыс. м3

1

16.03.03

507

 

 

лед

 

 

2

19.03.03

519

 

 

лед

 

 

3

22.04.03

508

40,0

1,58

37,5

в канал

1300

4

26.04.03

504

39,0

1,55

74,1

в канал

2500

5

14.05.03

492

36,0

1,43

8,0

в канал

250

6

05.06.03

481

33,2

Ml

12,2

в лиман

350

7

18.06.03

477

32г5

.....Ml.....

11,5

в лиман

320

8

22.07.03

477

32,5

1,41

10,5

в канал

300

9

13.08.03

464

29,5

1,31

15,2

в канал

400

10

17.09.03

453

26,8

1,24

6,0

в канал

140

И

12.10.03

449

26,2

из

16,3

в лиман

370

12

28.10.03

453

26t8

 

16,3

в лиман

370

13

03.12.03

463

29,2

1,30

17,0

в канал

430

14

03.01.04

474

31,8

1,39

47,3

в канал

1300

Примечание: части таблицы, обведенные пунктиром, относятся к промежут­кам времени, когда канал был открыт.

около 5 тыс. м3-ч''. Расходы воды в канале, когда перепад уровней лиман-море небольшой, определяются в большей степени фактическими, а иногда и предшествующими ветровыми условиями.

Оба фактора - перепад уровня и ветер - могут воздействовать на тече­ние в канале как в одном направлении, так и в противоположных. Одновре­менное поступление воды в канал с обоих его концов проясняет роль распо­ложенных по обе стороны от него обширных водоемов, которую они игра­ют в водообмене лимана и моря: отсутствие баланса потоков на морском и лиманном концах канала восстанавливается растеканием воды в этих водо­емах или поступлением воды из них.

На рис.2 обращает на себя внимание горизонтальный участок ломаной линии между 18.06 и 22.07 2003 г. На основании климатических данных об осадках и испарении для Очакова [8], легко рассчитать, что за этот проме­жуток времени при закрытом канале уровень в лимане должен понизиться на 14 см. Стабильность уровня в данном случае объясняется необыкновенно большим количеством осадков. На ГМС порта Южный, расположенной в 12 км от лимана, в течение этого промежутка времени выпало 103 мм осад­ков, что в 2,5 раза больше месячной нормы для этой части приморской зоны.

Для отрезка времени, в течение которого уровень не изменился, можно составить водный баланс лимана: 15,8 млн. м воды, которые должны были испариться со 113 км поверхности лимана, компенсировались 11,6 млн. м , выпавшими на ту же поверхность в виде ливней, и 4,2 млн. м , поступив­шими в виде стока с водосборной площади.

Еще одно интересное наблюдение относится ко времени до прорыва перемычки в марте. Тогда, при устойчивом северном ветре 10 - 12 м-с" , дувшем к этому моменту уже трое суток, в море у пересыпи были отмечены повышенная температура 3,7 °С и очень высокая соленость 20,423 96о. Эти характеристики сначала были расценены только как указание на сильный сгон и связанный с ним апвеллинг более теплых, в это время года, и более соленых придонных вод.

Действительно, температура воды, наблюденная в тот же день Гидро­физической лабораторией Одесского государственного экологического уни­верситета, для которой северный ветер не сгонный, была на 2 °С ниже. А что касается солености, то просмотр всех доступных баз данных показал, что в придонных слоях, прилегающего к лиману района моря никогда не наблюдалась соленость выше 19 %о. Тогда, не имея оснований поставить под сомнение наблюденное значение солености, мы предположили сущест­вование заметной фильтрации соленой воды из канала в море через порис­тый материал узкой перемычки. Соленость придонной воды в канале в это время была около 22,5 %о.

Косвенное подтверждение этой гипотезе было получено позднее, когда канал был уже перекрыт, а уровень моря стал выше уровня в канале. Так как вода в море всегда была значительно менее соленой, чем в канале, мы в каждой экспедиции отбирали пробы в канале на разных расстояниях от пе­ремычки в надежде обнаружить линзу расирсснсной фильтрацией из моря воды. Действительно, каждый раз соленость в канале у самой перемычки была ниже, чем в 50 м от нее, однако эта разница была невыразительной, в пределах 0,2 %о. И только в середине сентября удалось, наконец, обнару­жить линзу явно распресненной воды. Соленость у перемычки была 22,306 %о, в 50 м от нее соленость увеличилась до 23,303 96о, а в 300 м - до 24,049 96о. Уровень моря в это время был выше уровня в канале уже на 25 см, а перепад солености «канал - море» по разные стороны искусственно сформированной перемычки шириной 45 м 7,3 %о.

В [9] содержатся формулы и статистические соотношения между объе­мами стока разных рек и параметрами распресненных ими линз в океане. Определив объем линзы в 800 м и среднюю соленость в 23,56 , мы, ис­пользуя эти соотношения и решая обратную задач3у, 1получили, что для ее поддержания достаточно фильтрации в канал 1,1 м -с" морской воды с со­леностью 15 %о. При площади подводной части пе3ремычки около 45 м это дает правдоподобную интенсивность потока 24 дм через каждый квадрат­ный метр в секунду.

Аномальные климатические условия зимы 2002 - 2003 гг. и последо­вавшие за ней гидрологические процессы прервали длительный период раз­вития в лиманах деградационных явлений, связанных с их осолонением и усыханием.

Особенно заметно аномальная зима проявилась на закрытых, то есть не имеющих связи с морем, лиманах. Так, уровень Куяльницкого лимана в ап­реле 2003 г., по сравнению с январем, повысился на 1,3 м, а его средняя со­леность уменьшилась с 230 до 82 [10]. Длина лимана к этому моменту, по сравнению с сентябрем 2002 г., когда наблюдался самый низкий уровень,увеличившись на 4,5 км, достигла 30,5 км. Площадь водного зеркала при этом возросла на 10 - 12 км .

О необычной величине весеннего паводка свидетельствует также исто­рия лимана-солонца Тузлы. Еще в 1928 г., по данным Е.СБурксера [11], со­леность рапы в нем составляла 337,6 %о. Весной 2003 г., до того практиче­ски высохшее ложе лимана наполнилось водой, и ее соленость была 17,5 96о, а к сентябрю она повысилась только до 35,8 %о.

На этом фоне понижение солености в южной части Тилигульского ли­мана к осени 2003 г. по сравнению с осенью 2002 г. с 21 до 19,5 %о выглядит незначительным. Почему, ведь весной соленость поверхностного слоя ли­мана снижалась до 5,5 %о? Во-первых, после прорыва перемычки уровень лимана в течение двух месяцев оставался выше уровня моря, и вода распре-сненного верхнего слоя беспрепятственно, временами более чем по мил­лиону кубических метров в сутки, уходила в море. Во-вторых, в течение всего времени, пока практически вся распресненная вода не ушла в море, резкий галоклин в сочетании с резким термоклином препятствовали смеше­нию поверхностных вод с солеными глубинными.

список литературы

1. СафьяновГ.А. Эстуарии - М.: Мысль, 1987- 190 с.

2. Тимченко В.М.  Эколого-гидрологические исследования водоемов северо­западного Причерноморья - Киев: Наукова думка, 1990 - 238 с.

3. Рудский МЛ. Изменения уровня лиманов // Записки Новороссийского общест­ва естествоиспытателей, 1895 - т.20, вып.1- С.13-23.

4. Розенгурт М.Ш. Гидрология и перспективы реконструкции природных ресур­сов Одесских лиманов - Киев: Наукова думка, 1974.- 224 с.

5. Государственный водный кадастр. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. Украинская ССР. Бассейны Западного Буга, Дуная, Днестра, Южного Буга-Л.: Гидрометеоиздат, 1985-т.Н, вып.1 - 524 с.

6. Справочник по климату Черного моря - М.: Гидрометеоиздат, 1974.- 406 с.

7. Боуден К. Физическая океанография прибрежных вод.- М.: Мир, 1988. - 326 с.

8. Моря СССР. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Том IV. Черное море. Вып.1: Гидрометеорологические условия / Под ред. А.И.Симонова и Э.Н.Альтмана.- СПб: Гидрометеоиздат, 1991.-430 с.

9. Федоров КН. Физическая природа и структура океанических фронтов.- Л.: Гидрометеоиздат, 1983.-296 с.

10. Адобовский В.В., Большаков В.Н. Природный механизм восстановления гидро­логических условий лиманов с ограниченным водообменом // Екологічні про­блеми Чорного моря. - Одеса, ЦНТЕПІОНЮА - вип.5 - 2003 - С.3-7.

11. Геология шельфа УССР. Лиманы / Молодых И.И., Усенко В.П., Палатная Н.Н. и др. Глав. ред. Шнюков Е.Ф. АН УССР. Институт геологических наук - Киев: Наукова думка, 1984.- 176 с.

Страницы:
1  2 


Похожие статьи

В В Адобовский, В Н Большаков - Влияние климатических факторовна водообмен тилигульского лимана с морем