Введение к работе
Актуальность темы. Хозяйственная деятельность оказывает все более существенное влияние на природные условия в бассейнах внутренних и окраинных морей, что определяет необходимость разработки долгосрочішх программ по рациональному использованию их природных ресурсов. При атом важно оценить изменения в гидрологическом режиме этих водоемов, к которым могут привести те или иные хозяйственные мероприятия, и соответствующие экологические последствия. По отно-лению к Черному морю ата проблема особенно актуальна в связи о антропогенным воздействием на пресную составляющую водного баланса.
Эволюционно сложившийся водный баланс моря являотся одним из эсновных факторов, определяющих особенности его гидролого-гидрохимического режима и, превде всего, вертикальной структури зод. Прэсные воды, попадавдие в море в основном с речным, стоком и эсадквми, распространяются течениями и турбулентным перемешиванием з поверхностных слоях. Воды Мраморного моря» проникающие в Черное лоре через пролив Босфор, вследствие их высокой солености (в следовательно, плотности) попадают в глубинные слои. В результате в зертикальной термохвлинной структура вод моря выделяются верхний гонкий опресненный и значительно более мощный нижний ослоненный злой, разделенные постоянным галоклином. Значительный перепад соле-юсть между верхним и нижним слоями (до 4 ;& ) определяет высокую степень вертикальной плотностной устойчивости водной толщи и, как зледствие, - относительную динамическую изолированность вод этих їлоев друг от друга. Это, в.свою очередь, является причиной того, іто воды нижнего слоя насыщена сероводородом.
В то же время, пресная составляющая водного баланса моря уже :айчас испытывает'существенное антропогенное воздействие, основним
фактором которого является Оезвоавратное водопотреолвнив. На современном этапе оно составляет 40-60 км3/год (примерно четверть от многолетней нормы результирующей баланса пресных вод), й к 2000 г, по некоторым оценкам может превысить 100 км3/год. КроМе\ того в перспективе на пресноводный баланс моря значительное влияние Могут оказать антропогенные изменения климата.
По мнению некоторых специалистов антропогенное сокращение речного стока yxfe в настоящее время привело к компенсационному увеличению, притока через Босфор, что явилось причиной неблагоприятной тенденции - подъема верхней границы сероводородной зоны в глубоководной части моря к поверхности.
Априори можно полагать, что сокращение пресного притока к toopto должно привести к осолоненню поверхностных слоев и соответствующему ослаблению вертикальной гидростатической устойчивости водной їолщй. В пределе соленоотйая стратификация может ослабеть настолько,- ч'то произойдет потеря устойчивости и "опрокидывание" гидрологической структуры. Такой исход, связанный с быстрым вовлечением сброводо-родсодержвщих вод глубинных слоев в деятельный слой,- может иметь самые серьезные последствия для экологии моря.
Сокращение результирующей пресноводного баланса моря вызывав* опасения не только в связи с динамикой сероводородной зоны. В ряду неблагоприятных последствий можно видалить также увеличение солености вод биопродуктивных районов моря (например, северо-западного шельфа) или, прилегающих водных систем (например, Азовского моря), где соленость является важнейшим фактором среды' обитания живых организмов.
;. „Цели и задачи работы. Основной целью данной работы' явилось изучение долгопериодных изменений в'геофизической системе "водный баланс - гидрологический резким Черного моря" под влиянием антропо-
генних воздействий на водный баланс Азовско-Черноморокого бассейна. В соответствии с этой целью были поставлены и решались следующие задачи ;
изучение механизма реакции моря на однонаправленные возмущения элементов его водного баланса;
анализ современного состояния систему "пресноводный баланс -гидролого-гидрохимический режим моря"; -
анализ возможных изменений системы в будущем;
изучение влияния Черного моря ив режим прилегающих водных систем (на примере Азовского моря);
оценка предельно допустимых объемов безвозвратного водопот-рабления в бассейне моря.
Методика исследований. При решении поставленных задач применялись методы динамико-стохастического моделирования, для моря была принята интегральная модель ("квазизамороженного пикноклина" в постановка Мадерича-Эфроимсона). Были использованы ряды элементов пресного баланса моря (І92І-І986 гг.), опубликованные-данные натурных наблюдений за гидролого-гидрохимичаским режимом моря. Научная новизна и практическая ценность;
получены аналитические выражения для основных статистических параметров многолетней изменчивости солености верхнего квазиоднородного слоя (ВКС) Черного моря и притока через Босфор, -генерируемой іїіЄжгодовнми вариациями элементов пресного баланса моря <в стационарных условиях);
выявлены многолетние тенденции солености ВКС и притока через Зосфор за период 1921-138,6 гг.; оценено влияние существующего антропогенного сокращения речного стока на режим моря;
исследована связь многолетних тенденций изменения глубины зерхней границы анаэробной зоны Черного моря и межгодовых колебаний
.. 4
увлажнения в бассейне;
проанализированы возможные изменения гидрологического режима Черного.моря при различных сценариях развития безвозвратного водо-потребления в бассейне;
предложены простые соотношения для экспресс-оценок изменения солености (ВКС) Черного моря и годового притока через Босфор при антропогенном сокращении пресного притока;
исследована задача о влиянии Черного моря на режим гранича-щи* с ним систем в условиях антропогенной нагрузки на реки бассейна
(на примере Азовского моря);
- рассмотрены методологические аспекты определения предельно
допустимых изъятий воды из рек бассейна Черного моря.
Использование результатов работы. Результаты исследований составили три раздела промежуточного отчете о научно-исследовательских работах ИВП АН СССР по теме 11(2) "Разработка метода прогноза возможных изменений гидрофизических характеристик Черного моря в условиях антропогенного воздействия".
' Апробация работы. Основные результаты диссертации обсуждались на семинарах лаборатории гидродинамики и лабораторий поверхностных вод ИВП АН СССР, семинаре лаборатории гидрологических проблем СО ГОИН, третьей-всесоюзной конференции ""Динамика и термика рек, водохранилищ и окраинных морей" (МоскваД988), международном совещании "Вода и люди в бассейне Черного моря" по проекту МЕД Венского центра (Суздаль,1989), II Международном симпозиуме "Комплексный глобальный мониторинг Мирового океана" (Ленинград, 1991).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Работа содержит 152 страницы текста,. 15 рисунков, 18 таблиц. Список использованной литературы включает 122 работы советских и зарубежных авторов.