Многолетняя и сезонная изменчивость климатических факторов над абхазской акваторией Черного моря Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 551.524+551.508.5

МНОГОЛЕТНЯЯ И СЕЗОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НАД АБХАЗСКОЙ АКВАТОРИЕЙ ЧЕРНОГО МОРЯ

© 2007 г. Я.В. Гицба

Work is devoted to calculation of factors of correlation between temperature of water and air. Monthly average distributions of temperatures of water of the Sukhumi water area of Black sea with 1890 for 1956 are appreciated. It is shown, that wind and thermal conditions depend on the centers of action of atmosphere (ЦДА) from different types of air weights (ВМ). Represents huge interest interannual variability of temperature of water and air for the period of regional warming in Abkhazia.

Климатические условия и их изменчивость являются основными факторами, определяющими гидрологическую структуру и динамику вод Черного моря. Из всего комплекса климатообразующих факторов наиболее важными для гидрологического режима являются два метеорологических параметра - приземная температура воздуха и ветер. Атмосферные термические условия ответственны за гидрофизические процессы, формирующие гидрологическую структуру верхнего слоя моря. Ветровые условия определяют динамику вод основного черноморского течения (ОЧТ) и во многом - термические условия.

Ветровые и термические условия зависят от атмосферной циркуляции, которая в свою очередь определяется основными центрами действия атмосферы (ЦДА). На атмосферные условия Черноморского региона наибольшее влияние оказывают следующие ЦДА: квазистационарный Азорский антициклон, Сибирский (зимний) антициклон и Азиатский минимум [1-3]. Взаимное расположение этих ЦДА, а также колебания их интенсивности и местоположения определяют тип барического поля, соответствующее поле ветра над Черным морем и поступление тех или иных воздушных масс. Над акваторией Черного моря в разные сезоны года наблюдаются следующие типы воздушных масс (ВМ): континентальная полярная ВМ с повторяемостью 51 %, морская полярная - 15, тропическая - 22 и арктическая ВМ - 12 % [4]. Термические свойства этих ВМ и определяют температурный режим над акваторией Черного моря.

Изменчивость термических условий приземного воздуха и поверхностного горизонта Черного моря

В прибрежной зоне Кавказского побережья, где материковая отмель очень узка, термический режим мало отличается от режима открытого моря. Различия заключаются в более ускоренном ходе термических процессов, большой годовой амплитуде (около 20 °С), большой глубине проникновения зимнего охлаждения и летнего прогрева (до 100-150 м), в наличии кратковременных непериодических колебаний температуры, наиболее отчетливо выраженных летом [5].

Зима в Абхазии самая теплая на Черноморском побережье. Средняя зимняя температура понижается с севера на юг, как бы игнорируя географическую широту. Для распределения зимних температур

большое значение приобретают местные факторы. Защищенность территории хребтами от вторжения холодных воздушных масс, умеряющее влияние теплого Черного моря, широкое развитие феновых ветров резко повышают их температуру зимой.

Средняя январская температура курорта Гагра составляет около 7 °С. Эта высокая зимняя температура объясняется влиянием Черного моря и хорошей защищенностью курорта с севера и северо-запада отрогами Гагрского массива, не пропускающего холодных воздушных масс. Южнее Гагры, в Гудаутском районе, где горы отходят от Черного моря и образуется неширокая приморская низменность, средняя температура января гораздо ниже (для Пицунды +6,2 °С, для Гу-дауты +5 °С) [5].

Южнее горы далеко отходят от моря, и образуется широкая полоса прибрежной низменности (10-25 км). Самурзаканская низменность, не защищенная горами, имеет среднезимнюю температуру гораздо ниже Гагры и Сухума.

Таким образом, средняя зимняя температура на абхазском побережье Черного моря колеблется от 4 до 7 °С.

Для климата Абхазии существенное значение имеет температура поверхностного слоя Черного моря, омывающего берега Абхазии. Черное море является аккумулятором тепла осенью и более прохладных вод в весеннее время - этим обеспечиваются «бархатный сезон» в сентябре - ноябре и отсутствие зноя в мае -июне, когда море еще не прогрелось.

Температура морской воды измеряется три раза в сутки в 07, 13, 19 ч в поверхностном слое на Сухумском мысу с оконечности причала, выступающего в море на 30 м. В эти же сроки на сухумском мысу проводится измерение температуры воздуха психрометром по показаниям сухого термометра. Измерения температуры воды и воздуха в вышеуказанном месте проводятся с 1994 г. Гидрофизическим институтом Академии наук Абхазии. В работе также использованы данные по температуре морской воды с 1890 по 1956 г. и с 1960 по 1985 г.

Сезонное распределение температуры воды и воздуха с 1994 по 2005 г. представлено на рис. 1.

Из рис. 1 видно, что значения среднемесячной температуры воды выше, чем температуры воздуха в промежутке с января по март и с июля по декабрь. Наименьшая средняя месячная температура поверх-

ностного слоя воды в прибрежной зоне сухумской акватории Черного моря за 1994- 2005 гг. наблюдается в феврале и составляет 8,9 °С, что в целом согласуется с общим ходом теплового баланса. Минимальная средняя температура воздуха г. Сухум обнаруживается в январе-феврале и составляет 6,2 °С. Максимальные значения температуры воды и воздуха наблюдаются в августе (26,1 и 25,1 °С соответственно). С февраля по август происходит повышение значений температуры воды и воздуха. С августа по февраль температура воды в отличие от температуры воздуха понижается медленнее, и обе величины не достигают отрицательных значений. Температура воды в этом временном периоде больше температуры воздуха, что объясняется большей теплоемкостью воды.

Рис. 1. Среднемесячные распределения температур воды сухумской акватории Черного моря и воздуха г. Сухум за 1994-2005 гг.: 1 - вода; 2 - воздух

Во все периоды наблюдений минимальные температуры морской воды наблюдались в феврале, максимальные - в августе. Наименьшее значение средней февральской температуры приходится на период 1890-1956 гг. (8,5 °С), наибольшее - на 1994-2005 гг. (8,9 °С). Следовательно, наблюдается повышение средней февральской температуры на 0,4 °С с 1890-1956 по 1994-2005 гг. Наибольшее значение средней августовской температуры прослеживается в промежутке 19942005 гг. (26,1 °С), наименьшее - 1960-1985 гг. (25,1 °С). Средняя августовская температура морской воды имеет тенденцию к повышению с 1960-1985 по 1994-2005 гг. и составляет 1 °С. Динамика изменения среднемесячных температур морской воды за три периода обнаруживает тенденцию к повышению.

Многолетние изменения средней годовой температуры воды сухумской акватории Черного моря в период с 1890 по 1956 г. по скользящим пятилеткам представлены на рис. 2, из которого следует, что минимальное значение температуры морской воды приходится на 1903-1904 гг., максимальное - на 19211925. С 1890 по 1956 г. обнаруживается незначительное понижение температуры морской воды.

В результате статистической обработки данных были найдены значения среднего квадратического отклонения (СКО), максимальной, среднемесячной, минимальной температуры воды сухумской акватории Черного моря воды с 1994 по 2005 г. (рис. 3).

t, °С

Год

Рис. 2. Многолетняя изменчивость средней годовой температуры воды сухумской акватории Черного моря с 1895 по 1956 г. по скользящим пятилеткам

• - СКО; ▲ - мин. темп; • -сред. темп; ♦ - макс. темп Рис. 3. Среднемесячные, минимальные, максимальные значения температуры морской воды сухумской акватории Черного моря и СКО в период с 1994 по 2005 г.

Представляет большой интерес межгодовая изменчивость температуры воды и воздуха за период регионального потепления в Абхазии (рис. 4). Из рис. 4 следует, что на протяжении наблюдаемого периода среднегодовая температура воды имеет более высокие значения, нежели температура воздуха. Максимальная средняя годовая температура воды наблюдалась в 2000 г. и составила 17,3 °С, минимальная - в 1997 г. (16,2 °С). В отличие от температуры воды наименьшая средняя годовая температура воздуха наблюдалась в 1994 г. (12,9 °С), наибольшая - в 2001 г. и составила 16,3 °С.

Разница между максимальной и минимальной температурой воды составила 1,1 °С, а между максимальной и минимальной температурой воздуха -3,4 °С. За период 1994-2005 гг. в среднем межгодовое изменение температуры воды почти осталось неизменным, а температура воздуха обнаруживает тенденцию к увеличению.

Среднемесячное пространственное распределения температуры воды вдоль побережья Абхазии представлены в табл. 1 (для сравнения приводятся данные по акватории г. Сочи).

С

20 -,

12

1994 1995 1996 199 1998 ^^ 1 2002 200з2004 2005 Г°д

Рис. 4. Межгодовые распределения температур воды сухумской акватории Черного моря и воздуха г. Сухум: 1 - вода; 2 - воздух

Температура морской воды имеет тенденцию к повышению с северо-запада на юго-восток, за исключением гудаутской акватории, где наблюдаются более низкие температуры. Наименьшая зимняя температуры воды во всех пунктах за исключением Гагра наблюдается в феврале, а в Гагре - в марте. Минимальная февральская температура наблюдается в гудаутской акватории и составляет 6,5 °С, максимальная - в гагрской акватории (9,2 °С). Наибольшая среднемесячная температура во всех указанных в таблице пунктах наблюдается в августе, как и в восточной части Черного моря. Максимальная температура морской воды в августе наблюдается в очамчирской акватории (25,6 °С), а минимальная - в акватории Гудаута (24,4 °С).

Таблица 1

Среднемесячная температура воды в прибрежных районах за 1998-2004 гг., °С

Населенный пункт Месяц

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

Гагра 10,2 9,2 9,0 10,7 15,0 19,7 23,6 25,0 23,3 19,7 15,7 12,4

Пицунда 9,8 8,9 9,0 11,4 15,5 20,3 23,7 24,5 23,1 19,4 15,2 12,0

Сухум 9,7 8,7 9,0 11,4 16,0 20,6 24,1 25,1 23,3 19,5 15,6 12,1

Очамчира 9,0 8,5 9,4 12,3 17,1 21,8 24,9 25,6 23,5 19,2 15,0 11,1

Гудаута 7,8 6,5 7,4 8,8 14,2 18,0 22,9 24,4 22,0 17,1 13,2 9,7

Сочи 9,5 8,6 8,9 10,9 14,8 19,6 23,7 24,8 22,9 19,2 15,3 11,7

Из табл. 1 следует, что самой теплой акваторией является очамчирская, а более низкие температуры воды по сравнению с остальными пунктами наблюдаются в гудаутской акватории.

По опорным месяцам в период с 1994 по 2005 г. были определены среднеквадратические отклонения (СКО) и коэффициенты вариации для температур морской воды и воздуха, также вычислены коэффициенты корреляции между температурой морской воды и воздуха (табл. 2).

Наибольшие среднеквадратические отклонения и коэффициенты вариации были получены для температуры воздуха. Была выявлена высокая корреляция между температурой морской воды и воздуха для опорных месяцев (табл. 2).

Таблица 2

Статистические характеристики для температуры морской воды и воздуха в г. Сухум

Месяц СКО Коэффициент вариации Коэффициент корреляции

Вода Воздух Вода Воздух

I 0,72 1,59 0,07 0,26 0,95

IV 1,14 2,05 0,10 1,15 0,94

VII 1,33 1,46 0,05 0,06 0,91

X 1,61 1,86 0,08 0,11 0,93

Сезонная и многолетняя изменчивости ветровых условий

Наибольшей повторяемостью в осенне-зимний период в сухумской акватории Черного моря характеризуются восточные направления ветра, с максимумом

(43,8 %) в январе и с минимумом (25,1 %) в сентябре (табл. 3). Наибольшее среднее значение повторяемости восточных румбов в этот сезон наблюдается зимой (40,2 %), наименьшее - осенью (30,9 %). В весенне-летний период преобладают ветры западного направления (табл. 3). Однако среднее наибольшее значение наблюдается летом и составляет 40,5 %, среднее наименьшее - весной (39,6 %). Наименьшим значением повторяемости характеризуются ветры северных румбов.

Наибольшее значение повторяемости северных румбов наблюдается зимой (3,3 %), наименьшее -летом (1,4 %). Противоположный характер сезонного хода имеют ветры южного, юго-западного и юго-восточного румбов: в осенне-зимний сезон их повторяемость минимальна (2,9 - 8 %), а в весенне-летний сезон - максимальна (4 - 9,7 %). Зимой повторяемость северо-восточных ветров в 2-3 раза больше повторяемости юго-западных ветров. В летний сезон повторяемость ветров юго-западных румбов в 2 раза больше повторяемости северо-восточных румбов. В северо-западной части Черноморской акватории летом повторяемость северо-восточных и юго-западных ветров равновероятна, так как минимум повторяемости северо-восточных ветров и максимум юго-западных в этом сезоне равны [6]. В целом ход повторяемости полей ветра в сухумской акватории подобен повторяемости юго-восточной акватории Черного моря.

Межгодовой ход средних месячных значений скорости ветра различных направлений показан в табл. 4.

о

14

10

Таблица 3

Среднемесячные значения различных направлений ветра в 1999-2005 гг., %

Месяц Румб Штиль

С СВ В ЮВ Ю ЮЗ З СЗ

I 2,2 8,0 43,8 6,5 5,4 2,9 20,3 1,9 18,8

II 2,8 5,7 41,9 6,7 7,7 3,6 22,2 2,6 9,1

III 1,5 6,5 27,8 8,2 10,3 6,5 32,8 2,2 9,6

IV 1,7 2,4 22,7 9,0 9,1 5,9 39,8 1,1 12,7

V 2,7 6,7 19,6 7,2 6,9 7,1 46,3 1,8 6,3

VI 2,0 4,3 21,3 5,1 8,5 7,0 44,2 2,2 9,2

VII 1,1 4,2 21,6 5,3 9,1 6,7 44,2 1,1 6,8

VIII 1,1 3,6 23,3 7,1 8,2 10,3 33,2 1,1 6,7

IX 3,0 13,0 25,1 6,0 8,3 69,2 38,6 1,1 5,7

X 2,4 12,0 32,6 9,7 7,4 4,0 21,5 2,5 4,3

XI 2,5 14,4 35,1 8,7 6,0 5,5 17,6 2,2 8,3

XII 4,9 15,3 34,9 8,0 4,2 5,2 18,1 2,2 9,0

Таблица 4

Среднемесячные значения скорости ветра различных направлений в 1999 по 2005 г.

Месяц Румб

С СВ В ЮВ Ю ЮЗ З СЗ

I 1,5 1,4 2,5 2,7 2,1 1,8 1,5 1,6

II 1,0 1,3 2,6 3,2 2,2 1,7 2,4 2,0

III 1,0 1,0 2,3 4,2 2,3 2,1 2,4 1,1

IV 0,7 1,0 1,8 3,5 2,4 2,3 2,2 1,6

V 0,5 1,0 2,0 2,4 1,8 2,9 2,5 1,7

VI 0,6 1,0 1,8 2,5 3,0 2,0 2,7 1,1

VII 0,6 1,1 1,8 3,1 3,2 1,9 2,9 1,7

VIII - 1,3 1,7 3,8 2,7 1,9 2,5 -

IX 0,9 1,3 2,0 3,2 2,2 1,8 2,6 2,7

X 1,1 1,4 2,6 3,7 2,1 1,6 2,3 0,8

XI 0,9 1,6 2,2 3,1 1,1 2,6 2,3 1,5

XII 0,9 1,3 2,1 2,5 1,1 1,6 2,2 1,6

Наибольшие скорости ветра любых направлений наблюдаются в осенний сезон, а наименьшие - в летний сезон. Однако абсолютные значения скоростей различны. Наибольшей сезонной изменчивостью характеризуются юго-восточные ветры: от 2,5 - 3,2 м/с зимой до 2,5 - 3,8 м/с летом. Изменчивость северовосточных ветров меньше: от 1,3 - 1,4 м/с зимой до 11,3 м/с летом. Самые слабые ветры - северные: максимальные (зимние) скорости составляют 1,0-1,5 м/с, а минимальные (летние) - 0,6 - 0,9 м/с.

Указанный сезонный ход средней скорости ветра типичен для всей юго-восточной части Черного моря, хотя величины скоростей различны. Незначительно отличается лишь восточная часть моря (Поти, Батуми), где минимум скорости сдвинут по времени на конец лета - начало осени, тогда как на остальной части акватории минимум приходится на летние месяцы [7]. Указанные особенности годового хода скорости ветра и ее пространственного распределения проявляются также в полях касательного напряжения ветра над Черным морем.

Ветровое волнение моря

Наибольшей силой волнения у абхазских берегов характеризуются месяцы январь-апрель. Повторяемость волнения в 4 балла и более за эти месяцы у

Сухума составляет более 8, а у Очамчиры - 14 %. Более сильное волнение моря у Очамчиры объясняется тем, что он более открыт и доступен юго-западным ветрам, которые являются здесь почти постоянными за указанное время (98 % повторяемости). Зыбь вызывается обычно неустойчивыми по направлению и силе ветрами и чаще в восточной половине моря [5].

Наблюдения за повторяемостью волнения моря в Сухумской акватории Черного моря проводились с 1937 по 1956 г. (табл. 5).

Осредненные данные (табл. 5) показывают, что в Сухумской акватории Черного моря в период с 1937 по 1956 г. в основном наблюдалось ЮЗ и Ю направления волнения моря (35,3 и 25,8 % соответственно).

Из таблиц следует, что наибольшую повторяемость волнения в данной акватории имеют ЮЗ и Ю направления (21,8 и 21,3 % соответственно). Из сравнения данных таблиц следует, что в сухумской акватории в процентном отношении доминируют ЮЗ и Ю направления волнения моря. В осенне-зимний сезон преобладает волнение южного направления со средним максимальным значением зимой 27,2 % и средним минимальным значением осенью 25,9 %. Наибольшая повторяемость волнения моря юго-западного направления наблюдается весной (24,7-27,9 %). Летом направления западных румбов (23,1-29,3 %) характеризуются наибольшей повторяемостью, и наименьшей повторяемостью вышеназванные направления волнения моря характеризуются зимой (7,7-14,7 %).

Наименьшее количество повторений направлений волнения приходится на восточные румбы. Минимальное значение восточных румбов наблюдается весной и осенью (6,6-14,2 %). Летом наименьшим количеством направления волнения характеризуются юго-восточные румбы (7,5-11 %).

Таким образом, из вышеизложенного следует, что температура морской воды сухумской акватории Черного моря с 1890 по 2005 г. обнаруживает тенденцию повышения в среднем на 1 °С.

Минимальная и максимальная температура морской воды согласуется с общим ходом теплового баланса юго-восточной части Черного моря.

Таблица 5

Многолетние среднемесячные величины повторяемости волнения Сухумской акватории Черного моря

за период с 1937 по 1956 г., %

Месяц Румб Штиль

С СВ В ЮВ Ю ЮЗ З СЗ

I 0,3 5,5 4,5 9,5 42,3 30,6 4,6 0,9 1,9

II 0,2 5,7 2,1 10,4 36,9 33,7 5,7 2,1 3,2

III 0,2 5,2 3,2 10,4 26,6 37,6 8,9 2,4 5,5

IV 0,2 3,4 3,5 8,9 20,0 36,5 16,5 4,3 7,1

V 0,1 2,8 2,7 6,7 16,6 37,8 22,9 5,3 5,2

VI 0,4 1,8 4,4 7,4 11,9 39,7 25,4 5,0 3,9

VII - 3,0 3,4 8,0 14,5 41,2 24,1 2,2 3,6

VIII - 3,7 4,0 8,3 16,6 14,4 19,2 2,9 3,9

IX 0,3 7,2 3,0 7,7 19,9 35,4 16,4 3,7 6,4

X 0,1 10,0 3,5 11,7 28,0 30,1 9,8 2,2 4,6

XI - 8,8 4,1 8,8 37,4 29,1 5,3 1,7 4,8

XII 0,1 6,7 4,3 10,9 39,4 31,2 3,5 1,1 2,8

Средн. 0,2 5,3 3,6 9,1 25,8 35,3 13,5 2,8 4,4

Наибольшей повторяемостью ветра в осенне-зимний период над сухумской акваторией Черного моря характеризуются восточные румбы, а в весенне-летний - западные румбы.

Наибольшие скорости ветра любых направлений наблюдаются в осенний сезон, а наименьшие - в летний период времени.

Наибольшую повторяемость волнения моря в сухумской акватории имеют юго-западные и южные направления. Наименьшей повторяемостью волнения моря характеризуются северо-западные румбы и северо-восточные румбы.

Литература

1. ЕгоренкоН.П. // Тр. ИОАН СССР. 1962. Т. 57. С. 81-92.

2. Земляков В.М. // Тр. УкрНИГМИ. 1957а. Вып. 7. С. 183-195.

3. СорокинаА.И. // Тр. ГОИН. 1970. Вып. 100. С. 29-37.

4. Леонов А.К. Региональная океанография. Ч. 1. Л., 1960. С. 644-662.

5. Велокурова Н.И., Старов Д.К. Гидрометеорологическая характеристика Черного моря. М.; Л., 1946.

6. ТитовВ.Б., СавинМ.Т. // Метеорология и гидрология. 2000. № 10. С. 78-84.

7. Титов В.Б. // Метеорология и гидрология. 1993. № 10. С. 105-107.

Высокогорный геофизический институт, г. Нальчик_1 марта 2007 г.