Научная статья на тему 'БЕРЕГОВАЯ ЗОНА АРКТИЧЕСКИХ МОРЕЙ КАК СПЕЦИАЛЬНЫЙ ОБЪЕКТ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА'

БЕРЕГОВАЯ ЗОНА АРКТИЧЕСКИХ МОРЕЙ КАК СПЕЦИАЛЬНЫЙ ОБЪЕКТ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
62
16
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
береговая зона / арктические моря / экологический мониторинг / атмосферный перенос / обратные траектории / coastal zone / Arctic seas / ecological monitoring / atmospheric transport / reverse trajectories

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Е.И. Котова, В.Б. Коробов

Береговая зона является продуктом взаимодействия литосферы, гидросферы, атмосферы и биосферы. Взаимодействие этих геосфер становится причиной более высокой динамичности прибрежной зоны, более интенсивного проявления ряда процессов и возникновения новых явлений. В Арктике проявление факторов, формирующих прибрежную морскую зону, во многом более выраженное, чем в умеренных широтах. Анализ литературы, имеющей отношение к процессам в береговой зоне арктических морей, показал, что это обуславливается главным образом приливами и приливными течениями, большим пресным стоком рек, мощным ледяным покровом большую часть года, высокой заболоченностью берегов и низкой продуктивностью тундровых ландшафтов. Отсюда возникает необходимость разработки специальной системы экологического мониторинга, способной учитывать особенности береговой зоны и адекватно отражать изменения в ней. На экологическую ситуацию в Арктике особое влияние оказывает перенос аэрозолей в атмосфере. Для оценки влияния береговой зоны на атмосферный перенос и осаждение загрязняющих веществ использовался метод статистики обратных траекторий (траекторный подход). Расчет обратных траекторий произведен с использованием модели HYSPLIT4. Расчеты выполнены для трех районов прибрежной зоны острова Колгуев: на акватории, на берегу и на суше. Как и следовало ожидать в прибрежной зоне, в силу пространственной неоднородности атмосферных процессов распределение загрязнения, обусловленного выпадением аэрозолей на земную поверхность, происходит крайне неравномерно. Получено, что потоки примесей на поверхность суши ниже, а перенос примесей на акватории и береговую зону, значительно выше. Таким образом, береговая зона арктических морей должна стать специальным объектом экологического мониторинга с уточненной программой наблюдений.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ARCTIC SEAS COASTAL ZONE AS A SPECIAL OBJECT OF ECOLOGICAL MONITORING

The coastal zone is a product of the interaction between the lithosphere, hydrosphere, atmosphere and biosphere. The interaction of these geospheres becomes the cause of a higher dynamism of the coastal zone, a more intense manifestation of a number of processes and the emergence of new phenomena. In the Arctic, the manifestation of factors forming the coastal marine zone is in many respects more pronounced than in temperate latitudes. The analysis of the literature related to the processes in the coastal zone of the Arctic seas showed that it is mainly caused by tides and tidal currents, high freshwater runoff of rivers, thick ice cover for most of the year, high swamping of the shores and low productivity of tundra landscapes. Hence, there is a need to develop a special system of ecological monitoring, capable of taking into account the peculiarities of the coastal zone and adequately reflecting changes in it. The environmental situation in the Arctic is particularly influenced by aerosol transfer in the atmosphere. The method of backward trajectory statistics (trajectory approach) was used to assess the impact of the coastal zone on atmospheric transport and deposition of pollutants. The backward trajectories were calculated using the HYSPLIT4 model. Calculations were performed for three areas in the coastal zone of Kolguev Island: in the water area, on the shore and on land. As expected in the coastal zone, due to the spatial heterogeneity of atmospheric processes, the distribution of pollution caused by the deposition of aerosols on the land surface is extremely unevenly. It is obtained that the fluxes of impurities to the land surface are lower, and the transfer of impurities to the water area and the coastal zone is much higher. Thus, the coastal zone of the Arctic seas should become a special object of ecological monitoring with a refined observation program.

Текст научной работы на тему «БЕРЕГОВАЯ ЗОНА АРКТИЧЕСКИХ МОРЕЙ КАК СПЕЦИАЛЬНЫЙ ОБЪЕКТ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА»

УДК 550.46 Б01: 10.24412/1728-323Х-2023-1-44-51

БЕРЕГОВАЯ ЗОНА АРКТИЧЕСКИХ МОРЕЙ КАК СПЕЦИАЛЬНЫЙ ОБЪЕКТ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА

Е. И. Котова, канд. геогр. наук, директор Северо-Западного отделения, ведущий научный сотрудник, Институт океанологии им. П. П. Ширшова Российской академии наук, ecopp@yandex.ru, Москва, Россия,

В. Б. Коробов, д-р геогр. наук, ведущий научный сотрудник, Институт океанологии им. П. П. Ширшова Российской академии наук, szoioran@mail.ru, Москва, Россия

Аннотация. Береговая зона является продуктом взаимодействия литосферы, гидросферы, атмосферы и биосферы. Взаимодействие этих геосфер становится причиной более высокой динамичности прибрежной зоны, более интенсивного проявления ряда процессов и возникновения новых явлений. В Арктике проявление факторов, формирующих прибрежную морскую зону, во многом более выраженное, чем в умеренных широтах. Анализ литературы, имеющей отношение к процессам в береговой зоне арктических морей, показал, что это обуславливается главным образом приливами и приливными течениями, большим пресным стоком рек, мощным ледяным покровом большую часть года, высокой заболоченностью берегов и низкой продуктивностью тундровых ландшафтов. Отсюда возникает необходимость разработки специальной системы экологического мониторинга, способной учитывать особенности береговой зоны и адекватно отражать изменения в ней. На экологическую ситуацию в Арктике особое влияние оказывает перенос аэрозолей в атмосфере. Для оценки влияния береговой зоны на атмосферный перенос и осаждение загрязняющих веществ использовался метод статистики обратных траекторий (траекторный подход). Расчет обратных траекторий произведен с использованием модели HYSPLIT4. Расчеты выполнены для трех районов прибрежной зоны острова Колгуев: на акватории, на берегу и на суше. Как и следовало ожидать в прибрежной зоне, в силу пространственной неоднородности атмосферных процессов распределение загрязнения, обусловленного выпадением аэрозолей на земную поверхность, происходит крайне неравномерно. Получено, что потоки примесей на поверхность суши ниже, а перенос примесей на акватории и береговую зону, значительно выше. Таким образом, береговая зона арктических морей должна стать специальным объектом экологического мониторинга с уточненной программой наблюдений.

Abstract. The coastal zone is a product of the interaction between the lithosphere, hydrosphere, atmosphere and biosphere. The interaction of these geospheres becomes the cause of a higher dynamism of the coastal zone, a more intense manifestation of a number of processes and the emergence of new phenomena. In the Arctic, the manifestation of factors forming the coastal marine zone is in many respects more pronounced than in temperate latitudes. The analysis of the literature related to the processes in the coastal zone of the Arctic seas showed that it is mainly caused by tides and tidal currents, high freshwater runoff of rivers, thick ice cover for most of the year, high swamping of the shores and low productivity of tundra landscapes. Hence, there is a need to develop a special system of ecological monitoring, capable of taking into account the peculiarities of the coastal zone and adequately reflecting changes in it. The environmental situation in the Arctic is particularly influenced by aerosol transfer in the atmosphere. The method of backward trajectory statistics (trajectory approach) was used to assess the impact of the coastal zone on atmospheric transport and deposition of pollutants. The backward trajectories were calculated using the HYSPLIT4 model. Calculations were performed for three areas in the coastal zone of Kolguev Island: in the water area, on the shore and on land. As expected in the coastal zone, due to the spatial heterogeneity of atmospheric processes, the distribution of pollution caused by the deposition of aerosols on the land surface is extremely unevenly. It is obtained that the fluxes of impurities to the land surface are lower, and the transfer of impurities to the water area and the coastal zone is much higher. Thus, the coastal zone of the Arctic seas should become a special object of ecological monitoring with a refined observation program.

Ключевые слова: береговая зона, арктические моря, экологический мониторинг, атмосферный перенос, обратные траектории.

Keywords: coastal zone, Arctic seas, ecological monitoring, atmospheric transport, reverse trajectories.

Введение. В научной литературе встречаются различные определения понятия «береговая зона», содержание которого зависит от целей исследования. В физической географии береговая зона — это сугубо геоморфологическое понятие и ему дано более-менее общепринятое определение, согласно которому береговая зона включает в себя собственно берег (с пляжем) и подводный береговой склон (прибрежье).

Прибрежная зона — более широкая область, которая располагается с двух сторон от береговой черты — моря и суши. С определением данного понятия согласованность у разных ученых нет. В данной статье в понятие «прибрежная зона» вкладывается следующий смысл: это прилегаю-

щие к берегу участки акватории и суши, в пределах которых сказывается влияние берега как физического объекта на протекающие на этих участках природные процессы. Исходя из этого подхода, ширина прибрежной зоны везде разная и не может быть постоянной. Береговая зона водоемов и водотоков является продуктом взаимодействия литосферы, гидросферы, атмосферы и биосферы. Уже сам по себе этот факт позволяет выделить ее в отдельный природный объект. Все дело в том, что чем больше геосфер находятся в непосредственном контакте, тем больше возникает возможностей для их влияния друг на друга. Прибрежные зоны представляют собой переходные районы с сильным взаимодействием суши и

моря, и антропогенные нарушения делают их более уязвимыми по сравнению с прилегающими к ним участками.

Картина при этом возникает весьма сложная. Взаимодействие этих геосфер становится причиной более высокой динамичности прибрежной зоны, более интенсивного проявления ряда процессов и возникновения новых явлений, таких как бризы [1] и маргинальные фильтры в устьевых областях [2].

Некоторые процессы в прибрежной зоне со стороны суши также имеют свои особенности. Так, ионный состав снежного покрова отличается от состава удаленных от моря территорий [3], а берега активно используются морскими млекопитающими и орнитофауной как одно из местообитаний.

Поскольку береговая зона является пограничной, в ней аккумулируются загрязняющие вещества, поступающие из воздуха и воды. Прибрежные зоны обладают определенной способностью справляться с негативными последствиями экологического давления и восстанавливаться после них [4]. Кроме того, прибрежные зоны являются очень уязвимыми. Особую опасность представляют загрязнения при авариях на транспорте и промышленных объектах [5], которых в прибрежной зоне и на берегах крупных рек становится все больше. В прибрежных районах по всему миру наблюдается концентрация населения, хотя темпы ее и ослаблены в последние десятилетия [6]. При этом сеть государственного экологического мониторинга весьма редка, а для Арктики явно недостаточна [7].

Объект исследования. В Арктике проявление факторов, формирующих прибрежную морскую зону, во многом более выраженное, чем в умеренных широтах. Обуславливается это главным образом следующими обстоятельствами [8].

Высокие приливы и сильные приливные течения. Приливные волны при выходе на прибрежные мелководья являются причиной резкого повыше -ния уровня и возникновения сильных течений. Следствием этого во многих местах являются приливные осушки — обнажения морского дна во время отливов, ширина которых может достигать нескольких километров.

Большой пресный сток рек. В Северный Ледовитый океан впадает много не просто больших, а очень больших рек, сток которых сильно влияет на характеристики морских вод, особенно в прибрежной зоне [9]. При этом динамические и гидрохимические процессы в устьевых областях малых рек отличаются большим разнообразием [10].

Мощный ледяной покров большую часть года. У берегов образуется припай — неподвижный лед,

примерзший к берегу. Припайные льды отличаются высокой всторошенностью, что влияет на турбулентный режим воздуха [11] и, следовательно, на характер распространения атмосферных аэрозолей.

Высокая заболоченность берегов. Избыточная увлажненность северных регионов и наличие многолетнемерзлых пород, препятствующих дренажу поверхность вод, являются причинами образования многочисленных болот, которые покрывают значительную часть тундры, местами до 70 %. Многие морские берега также заболочены, что при попадании в них загрязняющих веществ, как со стороны моря, так и со стороны суши, а также при осаждении из атмосферы благоприятствует развитию в них загрязнения.

Низкая продуктивность тундровых ландшафтов. Короткий вегетационный период и малое количество тепла не позволяют тундровым биоценозам продуцировать большое количество биомассы. Это сказывается на численности животных, его видовом многообразии.

К этим природным факторам также следует добавить слабую заселенность территории, редкую транспортную инфраструктуру и удаленность баз аварийного реагирования на разливы нефтяных углеводородов. Вследствие этих региональных особенностей ликвидация ущерба от загрязнения, особенно после аварий при добыче и транспортировке нефтяных углеводородов, в Арктике связана с большими техническими трудностями и требует значительно больших затрат [12], чем в морях умеренных широт.

Отсюда возникает необходимость разработки специальной системы экологического мониторинга, способного учитывать особенности береговой зоны и адекватно отражать изменения в ней.

Методология. В работе использовались главным образом два подхода: критический анализ всей информации, имеющей отношение к процессам в береговой зоне арктических морей, и моделирование переноса аэрозолей в атмосфере с использованием модели НУЗРЫТ4. На качественном уровне многое достаточно хорошо известно и понятно, но количественные оценки многих процессов получить все еще не удается с требуемой точностью. Предпринятый нами анализ имеет целью определить приоритет дальнейших исследований.

Из ряда нерешенных задач применительно к рассматриваемой проблеме экологического мониторинга в рамках настоящей публикации мы решили сосредоточиться на влиянии береговой зоны на перенос загрязняющих веществ ч ерез атмосферу. Этот вопрос, по нашему мнению, изучен недостаточно, а важность его очевидна. Для

исследования процесса распространения содержащихся в воздухе загрязняющих веществ мы проводили анализ массива обратных траекторий с использованием метода статистики обратных траекторий (траекторный подход). В последние годы при исследовании средних закономерностей в процессах переноса воздушных масс, а также состава и генезиса его компонентов, исследователи все чаще применяют анализ траекторий движения воздушных масс [13].

В основе траекторного подхода лежит пространственный анализ обратных траекторий движения воздушных масс и примесей к выбранному географическому пункту. Метод подробно описан в [14]. Для расчета обратных траекторий использовалась модель HYSPLIT4 [15] и данные реанализа метеорологических элементов NCEP/NCAR. Расчеты велись на сайте Лаборатории воздушных ресурсов Национального управления океанических и атмосферных исследований США (https://www.ready.noaa.gov/HYSPLIT.php). Одновременно с расчетом траектории движения в модели рассчитываются данные о количестве осадков и высоте слоя перемешивания. Итоговый расчетный файл представлен массивом точек расположения воздушных масс в пространстве системы координат, данных о количестве осадков и высоте слоя перемешивания.

Обработка массива данных осуществляется в программе Microsoft Excel, в которой на сетке (1°х1°) для каждой ячейки с координатами (j) рассчитывается величина функции Zij, которая показывают соотношение потенциальных возможностей источников, находящихся в этих точках, позволяет внести загрязнение в окружающую среду пункта наблюдений. В расчете учитывается количество попавших в ячейку точек траекторий, среднее время движения воздуха от ячейки до пункта наблюдений, средняя высота слоя перемешивания, рассчитанная вдоль траекторий движения воздуха от ячейки до пункта наблюдений, средняя длина траекторий, скорость осаждения примеси на поверхность при ее движении от ячейки к пункту наблюдений.

Учитывая эмиссии источников, взятые по данным [16], рассчитываются концентрации примеси в воздухе, которые затем пересчитываются в потоки примесей на поверхность.

Результаты и обсуждение. Для компактности представим характеристики факторов, определяющие процессы в береговой зоне арктических морей, в виде таблицы (табл. 1).

Пространственные масштабы трансформации проявления факторов в береговой зоне весьма различны и варьируют от нескольких метров (волнение) до сотен километров (речной сток и

приливы). Временные масштабы изменяются от часов (штормовое волнение, приливы) до месяцев (климатические). При этом одни из них действуют постоянно (приливы), другие же проявляются время от времени и только при возникновении соответствующих условий, таких как шторма или паводки.

Однако здесь следует иметь в виду, что протяженность в сотни километров нужно рассматривать не во всех направлениях, а только вдоль побережья, где на природные процессы оказывает влияние именно берег. Для таких явлений, как приливы и нагоны, обуславливаемых длинными волнами, вся акватория океанов и морей является мелкой, но непосредственно у берегов их характеристики, в первую очередь, скорости течений и колебания уровня, резко увеличиваются. На каких глубинах это происходит, зависит от соотношения длины волны и глубины места.

Все перечисленные в табл. 1 особенности достаточно хорошо известны. Тогда возникает закономерный вопрос: что нового хотят сказать авторы настоящей публикации? Дело в том, что все эти процессы, в том числе и антропогенные, являются одновременно как неоднородными, так и нестационарными вдоль всего морского побережья. Это значит, что в одной и той же точке и ее окрестности постоянно происходят изменения характеристик окружающей среды, и эти различия заметно различаются от точки к точке, особенно в экстремальных условиях (шторм, паводок и др.). Даже приливы изменяют амплитуду колебаний в течение лунного месяца: различия между квадратурой и сизигией может составлять десятки процентов.

Второй особенностью прибрежной зоны является то, что некоторые явления могут возникать только в ней, причем в разное время и при этом менять свою локализацию, как это происходит с образованием и размерами разрывных течений.

В то же время сеть мониторинга постоянна (в том смысле, что наблюдения производятся в одних и тех же местах и в одно и то же время). В особых случаях производятся учащенные наблюдения, но они привязаны к одной местности (не считая аварийных ситуаций, когда площадь наблюдения расширяется естественным образом).

Из этого следует, что прибрежные акватории океанов и морей, а арктические в особенности, существующей системой мониторинга отображаются не вполне адекватно. Впрочем, вопрос о репрезентативности гидрометеорологических станций и постов стоит с момента их создания и разрешен только для некоторых частных случаев, да и то с определенной долей погрешности. Но стремится к лучшему пониманию природных

Таблица 1

Характеристики факторов, влияющие на процессы в прибрежной части арктических морей

Характеристики факторов

Проявление

Масштабы (пространственные или временные)

Период наибольшего проявления

1.1 1.2

1.3

1.4

1.5

2.1 2.2

2.3

2.4

2.5

2.6

2.7

2.8

3

3.1

3.2

3.3

4

4.1

4.2

4.3

5

5.1

5.2

5.3

5.4

6 6.1

6.2

6.3

6.4

7

7.1

Климатические

Ветер

Турбулентность Температура воздуха

Туманы

Влажность воздуха

Волнение

Разрывные течения

Стоковые течения Прилив

Штормовые нагоны и сгоны

Припай

Ледяной шторм Ледяные образования (торосы, стамухи и др.)

Температура воды Соленость Речной сток

Водородный показатель рН

Соленость вод Маргинальный фильтр

Транспорт наносов

Размыв берегов

Тектонические движения

Геокриологические

Птичьи базары

Лежбища млекопитающих

Развитие фитопланктона

Видовое разнообразие

Хозяйственная деятельность

Бризы Стоковые ветры с гор Неустойчивость приводного слоя атмосферы

Прогрев и охлаждение верхнего слоя воды. Таяние и образование льда

Ухудшение видимости Увеличение количества осадков. Заболоченность

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Сотни метров — километры Сотни метров — сотни километров

Сотни метров — сотни километров

Метры — километры Километры

Океанологические

Трансформация и обрушение Циркуляционные ячейки

Потоки вдоль берегов

Рост уровня моря. Ускорение

течений.

Изменение уровня м оря. Ускорение течений. Затопление территорий

Сплошной ледяной покров Выброс льда на берег Выпахивания дна

Метры — сотни метров Часы — несколько суток // десятки — сотни метров Десятки — сотни километров От полусуток до суток (лунных)

От часов д о нескольких суток

До 7—8 месяцев Сотни метров Метры — сотни метров

Гидрологические

Изменение температуры приводного слоя воздуха. Инверсии Изменение плотности морских вод

Распреснение морских вод

Сотни метров — сотни километров

Сотни метров — сотни километров

Сотни метров — сотни километров

Гидрохимические

Изменение химической активности веществ. Средообразующий фактор

Средообразующий фактор

Осаждение веществ

Размыв берегов и морского дна

Переотложение наносов

Изменение морфолитодинамичес-ких процессов Трансформация берегов

Сотни метров — сотни километры

Сотни метров — сотни километры Километры Литодинамические

Сотни метров — сотни километров

Сотни метров — сотни километров

Сотни метров — сотни километров

Десятки метров — километры

Биологические

Дополнительное поступление органических веществ Увеличение нагрузки на экосистемы

Организация экоститем

Устойчивость экосистем

Десятки метров

Десятки метров — километры

Сотни метров — сотни километров Везде

Антропогенные

Изменение природных процессов. Загрязнение

Сотни метров — сотни километров

Теплое время года Постоянно

Постоянно

Теплое время года Теплое время года

Безледный период Во время шторма

В период паводков В безледный период

В безледный период

В холодный период В ледовый период При наличии припая

В безледный период В период паводков В период паводков

Постоянно

Постоянно Постоянно

Во время штормов Во время штормов Постоянно В теплый период

Постоянно

Периодически

Весенне-летний

период

Постоянно

Постоянно

1

2

Рис. 1. Схема расположения расчетных точек

процессов необходимо, что позволит шаг за шагом увеличивать точность наблюдений и моделирования.

Перейдем к анализу выполненных расчетов.

Модельные расчеты атмосферного переноса и осаждения примеси велись для трех пунктов, расположенных в прибрежной зоне острова Колгуев (рис. 1) для июля 2019 года. Одна точка располагалась на берегу, другая — на морской акватории, примерно в 10 км от берега, третья — на территории острова, также примерно в 10 км от берега. Дискретность вычислений составляла один час. Всего произведено 720 вычислений для каждой точки.

Результаты расчетов приведены в таблице 2.

В силу пространственной неоднородности атмосферных процессов распределение загрязнения на земной поверхности происходит крайне неравномерно. Прибрежные зоны морей играют в этом процессе особую роль. Вследствие влияния береговой черты и различия подстилающей поверхности суши и моря здесь наблюдается заметное изменение атмосферных процессов, что в конечном счете оказывает влияние и на осаждение различных загрязняющих веществ [3].

Разница между нашими результатами и данными, полученными другими авторами [17; 18], не больше одного порядка и может быть связана с отличием исходных данных, принятых для расчета. Расчетные потоки металлов не превышают значения, полученные для Земли Франца-Иосифа и Северной Земли [17], и измерений, проведенных в Финляндии [18]. Полученные нами модельные оценки в большей степени характеризуют статистически значимые тенденции перемещения воздушных потоков. И в данной статье большее значение имеют не количественные значения потоков, а качественные соотношения.

Согласно проведенным расчетам, минимальные потоки примесей на поверхность получены для территории суши. В то время как перенос примесей на акватории и на берег значительно выше. Таким образом, аэрозоли, поступающие с воздушными массами вследствие дальнего переноса, большую нагрузку оказывают на акватории, чем на сушу.

Основными антропогенными примесями, поступающими в район исследования, являются никель и медь. И это связано с переносом поллю-тантов с территории Кольского полуострова [19]. Низкие значения потоков определены для кадмия, что в целом характерно для арктических территорий [20]. Следует отметить, что при этом соотношение металлов для всего района исследования одинаково.

Проведенные расчеты показали существенную разницу значений потоков примесей из атмосферы между частями прибрежной зоны, которое наглядно иллюстрирует принципиальное различие между процессами распространения загрязнения на море и суше.

Для интерпретации результатов переноса загрязнения через атмосферу очень важно направление ветра. Розы ветров, построенные по данным метеостанций Северный Колгуев и Бугрино, расположенных соответственно на северной и южной оконечностях острова Колгуев (юго-восточная часть Баренцева моря), показали, что в июле 2019 года преобладали ветры северо-восточного, а также восточного направления (рис. 2), то есть в нашем случае со стороны острова.

Таблица 2

Расчетные потоки примеси на поверхность, нг/м2 в месяц

РЬ еа Лв N1 ег Си

Точка 1 14,47 0,55 43,16 10 366 14,60 5092

Точка 2 15,94 0,59 46,48 11 126 15,65 5496

Точка 3 5,33 0,08 7,98 1593 2,51 1055

С

СЗ £ \ \ХСВ

ЮЗХ. \ ^Мов

Ю

- Бугрино

- Колгуев Северный

Рис. 2. Роза ветров для станций, расположенных на о. Колгуев в июле 2019 года (по данным rp5.ru)

Получается, что преобладающее направление ветра по метеостанциям не может служить источником информации для оценки д альнего переноса примесей.

Заключение. В прибрежной зоне происходит резкое изменение характеристик большинства природных явлений. Их пространственная и временная изменчивость заметно увеличивается по сравнению с прилегающей акваторией.

Пространственно-временные масштабы проявления природных и антропогенных факторов, оказывающих свое влияние на формирование условий в прибрежной зоне, различаются на несколько порядков — от м етров до сотен километров и от часов до месяцев.

Совокупность влияния нескольких из этих факторов приводят к особенностям распределения содержащихся в воде и воздухе веществ на данной территории. Концентрации загрязняющих веществ в атмосфере существенно различаются в приземном и приводном слое воздуха. Непосредственно на берегу концентрации значительно выше, чем на суше, и ближе к значениям, полученным для акваторий. Это не позволяет береговую территорию интерпретировать как реп-

резентативную для всей прибрежной зоны при проведении экологического мониторинга.

Все перечисленные процессы с большим трудом поддаются моделированию. Поэтому сейчас можно говорить лишь о возможности весьма приближенных оценок уровня загрязнения прибрежных акваторий и берегов.

Из этого факта вытекает необходимость дополнения приборного парка и оборудования на гидрометеорологических станциях и постах, одновременно расширив число точек отбора проб. Сейчас это технически возможно, принимая во внимание дистанционность многих измерений и миниатюризацию самих приборов, что позволяет их размещать на малых глубинах вплоть до уреза воды. При этом для каждой станции такое решение должно быть индивидуальным, исходя из ее особенностей: рельефа, изрезанности береговой черты, распределения глубин и интенсивности речного стока.

При прохождении штормов наблюдения и отбор проб должны учащаться с начала шторма и в течение нескольких ч асов по его окончании, чтобы учесть инерционность некоторых процессов, таких как осаждение взвеси в воде.

Измерения на береговых станциях следует дополнить экспедиционными наблюдениями с плавсредств и с суши, чтобы иметь возможность получить, пусть и приближенные, поправочные коэффициенты, используемые для уточнения пространственных характеристик, как гидрометеорологических полей, так и концентрации загрязняющих веществ по пространству в течение времени.

Также необходимо возобновить проведение биологических наблюдений за гидробиологическими показателями основных групп гидробион-тов (фитопланктон, зоопланктон, зообентос) для оценки состояния прибрежных экосистем.

Высказанные предложения не новы и давно известны специалистам. Пора уже начать делать первые шаги для объединения усилий — в первую очередь материальных, для решения этой проблемы, актуальность которой возрастает по мере освоения Арктики.

Исследование выполнено за счет средств гранта Российского научного фонда № 22-77-10074, https://rscf.ru/project/22-77-10074.

Библиографический список

1. Прох Л. З. Словарь ветров. — Л.: Гидрометеоиздат, 1983. — 312 с.

2. Лисицын А. П. Маргинальный фильтр океанов // Океанология. — 1994. — Т. 34, № 5. — С. 735—747.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

3. Котова Е. И., Коробов В. Б., Шевченко В. П. Особенности формирования ионного состава снежного покрова в прибрежной зоне западного сектора Арктических морей России // Современные проблемы науки и образования. — 2012. — № 6. — С. 631—638.

4. Liu B., Han R., Tang L., Cheng X. An object—pressure—endurance—resilience system for assessing the vulnerability of coastal zone ecosystems. Ecological Indicators, 2022. Vol. 141. P. 109105.

5. Котова Е. И., Коробов В. Б., Шевченко В. П., Иглин С. М. Экологическая ситуация в устьевой области реки Северной Двины (Белое море) // Успехи современного естествознания, 2020. — № 5. — С. 121—129.

6. Kummu M., Guillaume J. H., De Moel H., Eisner S., Florke M., Porkka M., Siebert S., Veldkamp T. I., Ward P. J. The world's road to water scarcity: shortage and stress in the 20th century and pathways towards sustainability. Scientific Reports, 2016. № 6. P. 38495.

7. Котова Е. И., Коробов В. Б., Павленко В. И. Экстремальные загрязнения на территории Арктической зоны Российской Федерации: случаи и анализ // Проблемы региональной экологии, 2018. — № 1. — С. 67—72.

8.Моря российской Арктики в современных климатических условиях. — СПб.: ААНИИ, 2021. — 360 с.

9. Osadchiev A. A., Frey D. I., Shchuka S. A., Tilinina N. D., Morozov E. G., Zavialov P. O. Structure of the freshened surface layer in the Kara Sea during ice-free periods. Jornal of Geophysical Research: Oceans, 2021. Vol. 126, Iss. 1. P. 10—29.

10. Алабян А. М., Панченко Е. Д., Алексеева А. А. Особенности динамики вод в приливных устьях малых рек бассейна Белого моря // Вестник Московского университета. Серия 5: География, 2018. — № 4. — С. 39—48.

11. Иванов Б. В., Уразгильдеева А. В., Парамзин А. Н., Сыроветкин С. С., Драбенко Д. В. Особенности турбулентного теплообмена вблизи всторошенных участков морского льда // Проблемы Арктики и Антарктики, 2020. — Т. 66, № 3. — С. 364—380.

12. Губайдуллин М. Г., Естбел Н., Золотухин А. Б., Коробов В. Б., Мискевич И. В., Муангу Ж. Р., Немировская И. А., Ренниген П., Рид М., Серхейм К., Синсгаас И., Сунгуров А. В., Шевченко В. П. Моделирование разливов нефти в западном секторе Российской Арктики. — Архангельск: Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова, 2016. — 221 с.

13. Salvador P., Artinano B, Pio C., Afonso J., Legrand M., Puxbaum H., Hammer S. Evaluation of aerosol sources at European high altitude background sites with trajectory statistical methods. Atmospheric Environment, 2010. Vol. 44. P. 2316—2329.

14. Виноградова А. А. Дистанционная оценка влияния загрязнения атмосферы на удаленные территории // Геофизические процессы и биосфера, 2014. — Т. 13, № 4. — С. 5—20.

15. Stein A. F., Draxler R. R., Rolph G. D., Stunder B. J.B., Cohen M. D., Ngan F. NOAA's HYSPLIT Atmospheric Transport and Dispersion Modeling System. Bulletin of the American Meteorological Society, 2015. Vol. 96. P. 2059—2077.

16. Ежегодник выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух городов и регионов Российской Федерации за 2010 год / ред. А. Ю. Недре. — СПб.: НИИ Атмосфера, 2011. — 560 с.

17. Vinogradova A. A, Ponomareva T. Y. Atmospheric transport of anthropogenic impurities to the Russian arctic (1986—2010). Atmospheric and Oceanic Optics, 2012. Vol. 25. No. 6. P. 414—422.

18. Laing J. R., Hopke P. K., Hopke E. F., Husain L., Dutkiewicz V. A., Paatero J., Viisanen Y. Long-term particle measurements in Finnish Arctic: Part I. — Chemical composition and trace metal solubility. Atmospheric Environment, 2014. Vol. 88. P. 275—284.

19. Paatero J., Dauvalter V., Derome J., Lehto J., Pasanen J., Vesala T., Miettinen J., Makkonen U., Kyro E.-M., Jernstrom J., Isaeva L., Derome K. Effects of Kola Air Pollution on the Environment in the Western Part of the Kola Peninsula and Finnish Lapland — Final Report, 2008. 26 p.

20. Котова Е. И., Пучков А. В., Яковлев Е. Ю., Иванченко Н. Л., Бедрина Д. Д. Состав снежного покрова западной части Ненецкого автономного округа (тяжелые металлы и радиоактивность) // Экологический мониторинг и моделирование экосистем, 2021. — Т. 32, № 3—4. — С. 58—70.

ARCTIC SEAS COASTAL ZONE AS A SPECIAL OBJECT OF ECOLOGICAL MONITORING

E. I. Kotova, Ph. D. (Geography), Director of the North-Western Branch, Leading Scientific Researcher, Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences, ecopp@yandex.ru, Moscow, Russia,

V. B. Korobov, Ph. D. (Geography), Dr. Habil, Leading Scientific Researcher, Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences, szoioran@mail.ru, Moscow, Russia

References

1. Prokh L. Z. Slovar' vetrov [Dictionary of winds]. Leningrad, Gidrometeoizdat. 1983. 312 p. [in Russian].

2. Lisitsyn A. P. Marginal'nyy fil'tr okeanov [Marginal filter of the oceans]. Okeanologiya [Oceanology]. 1994. Vol. 34. No. 5. P. 735—747 [in Russian].

3. Kotova E. I., Korobov V. B., Shevchenko V. P. Osobennosti formirovaniya ionnogo sostava snezhnogo pokrova v pribrezhnoj zone zapadnogo sektora Arkticheskih morej Rossii [Features of the formation of the ionic composition of the snow cover in the coastal zone of the western sector of the Arctic seas of Russia]. Sovremennyeproblemy nauki i obrazovaniya [Modern problems of science and education]. 2012. No. 6. P. 631—638 [in Russian].

4. Liu B., Han R., Tang L., Cheng X. An object—pressure—endurance—resilience system for assessing the vulnerability of coastal zone ecosystems. Ecological Indicators, 2022. Vol. 141. P. 109105.

5. Kotova E. I., Korobov V. B., Shevchenko V. P., Iglin S. M. Ekologicheskaya situatsiya v ust'yevoy oblasti reki Severnoy Dviny (Beloye more) [Ecological situation in the mouth area of the Northern Dvina River (the White Sea)]. Uspekhi sovremennogo yestestvoznaniya [Successes of modern natural sciences]. 2020. No 5. P. 121—129 [in Russian].

6. Kummu M., Guillaume J. H., De Moel H., Eisner S., Florke M., Porkka M., Siebert S., Veldkamp T. I., Ward P. J. The world's road to water scarcity: shortage and stress in the 20th century and pathways towards sustainability. Scientific Reports, 2016. Vol. 6. P. 38495.

7. Kotova E. I., Korobov V. B., Pavlenko V. I. Ekstremal'nyye zagryazneniya na territorii Arkticheskoy zony Rossiyskoy Fed-eratsii: sluchai i analiz [Extreme pollution in the Arctic Zone of the Russian Federation: cases and analysis]. Problemy re-gional'noy ekologii [Regional environmental Issues]. 2018. No. 1. P. 67—72 [in Russian].

8. Morya rossiyskoy Arktiki v sovremennykh klimaticheskikh usloviyakh [Seas of the Russian Arctic in modern climatic conditions]. St. Petersburg, AARI. 2021. 360 p. [in Russian].

9. Osadchiev A. A., Frey D. I., Shchuka S. A., Tilinina N. D., Morozov E. G., Zavialov P. O. Structure of the freshened surface layer in the Kara Sea during ice-free periods. Jornal of Geophysical Research: Oceans, 2021. Vol. 126. Iss. 1. P. 10—29.

10. Alabyan A. M., Panchenko E. D., Alekseeva A. A. Osobennosti dinamiki vod v prilivnykh ust'yakh malykh rek basseyna Belogo morya [Peculiarities of water dynamics in the tidal mouths of small rivers in the White Sea basin]. Vestnik Moskovskogo uni-versiteta. Seriya 5: Geografiya [Moscow University Bulletin. Episode 5: Geography]. 2018. No. 4. P. 39—48 [in Russian].

11. Ivanov B. V., Urazgildeeva A. V., Paramzin A. N., Syrovetkin S. S., Drabenko D. V. Osobennosti turbulentnogo teploobmena vblizi vstoroshennykh uchastkov morskogo l'da [Peculiarities of turbulent heat transfer near ragged areas of sea ice]. Problemy Arktiki i Antarktiki [Problems of the Arctic and Antarctic]. 2020. Vol. 66. No. 3. P. 364—380 [in Russian].

12. Gubaidullin M. G., Yostbyol N., Zolotukhin A. B., Korobov V. B., Miskevich I. V., Muangu Zh. R., Nemirovskaya I. A., Rennigen P., Reed M., Serheim K., Sinsgaas I., Sungurov A. V., Shevchenko V. P. Modelirovaniye razlivov nefti v zapadnom sektore Rossiyskoy Arktiki [Modelling of oil spills in the western sector of the Russian Arctic]. Arkhangelsk, Lomonosov Northern (Arctic) Federal University. 2016. 221 p. [in Russian].

13. Salvador P., Artinano B, Pio C., Afonso J., Legrand M., Puxbaum H., Hammer S. Evaluation of aerosol sources at European high altitude background sites with trajectory statistical methods. Atmospheric Environment, 2010. Vol. 44. P. 2316—2329.

14. Vinogradova A. A. Distantsionnaya otsenka vliyaniya zagryazneniya atmosfery na udalennyye territorii [Remote assessment of the influence of atmospheric pollution on remote territories]. Geofizicheskiyeprotsessy i biosfera [Geophysicalprocesses and biosphere]. 2014. Vol. 13, No. 4. P. 5—20 [in Russian].

15. Stein A. F., Draxler R. R., Rolph G. D., Stunder B. J. B., Cohen M. D., Ngan F. NOAA's HYSPLIT Atmospheric Transport and Dispersion Modeling System. Bulletin of the American Meteorological Society, 2015. Vol. 96. P. 2059—2077.

16. Yezzhegodnik vybrosov zagryaznyayushchikh veshchestv v atmosfernyy vozdukh gorodov i regionov Rossiyskoy Federatsii za 2010god [Yearbook of emissions of pollutants into the atmospheric air of cities and regions of the Russian Federation for 2010]. St. Petersburg, NII Atmosfera, 2011. 560 p. [in Russian].

17. Vinogradova A. A., Ponomareva T. Y. Atmospheric transport of anthropogenic impurities to the Russian Arctic (1986—2010). Atmospheric and Oceanic Optics, 2012. Vol. 25. No. 6. P. 414—422.

18. Laing J. R., Hopke P. K., Hopke E. F., Husain L., Dutkiewicz V. A., Paatero J., Viisanen Y. Long-term particle measurements in Finnish Arctic: Part I. — Chemical composition and trace metal solubility. Atmospheric Environment, 2014. Vol. 88. P. 275—284.

19. Paatero J., Dauvalter V., Derome J., Lehto J., Pasanen J., Vesala T., Miettinen J., Makkonen U., Kyro E.-M., Jernstrom J., Isaeva L., Derome K. Effects of Kola Air Pollution on the Environment in the Western Part of the Kola Peninsula and Finnish Lapland — Final Report, 2008. 26 p.

20. Kotova E. I., Puchkov A. V., Yakovlev E. Yu., Ivanchenko N. L., Bedrina D. D. Sostav snezhnogo pokrova zapadnoy chasti Nenetskogo avtonomnogo okruga (tyazhelyye metally i radioaktivnost') [The composition of the snow cover in the western part of Nenets Autonomous Okrug (heavy metals and radioactivity)]. Ekologicheskiy monitoring i modelirovaniye ekosistem [Ecological monitoring and modeling of ecosystems]. 2021. Vol. 32. No. 3—4. P. 58—70 [in Russian].

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.