Физико-географическая и гидрологическая характеристика Чёрного моря
Главная / — Следующая статья Наши южные моря / Физико-географическая и гидрологическая характеристика Чёрного моря
Своеобразие Чёрного моря (рис. 246) заключается прежде всего в рельефе дна. Угол падения дна обычно составляет 4–6°, но нередко достигает 12 и даже 14°. Крутые обрывистые берега спускаются к большим глубинам, и только северо-западная весьма мелководная часть имеет глубины меньше 200 м. Довольно плоское дно охвачено в средней части изобатой в 2 000 м. Наибольшая глубина 2 245 м.
Рисунок 246. Чёрное море.
Поверхность Чёрного моря 413 488 кв. км, а объём 529 954 куб. км, так что средняя глубина превышает 1 000 м (1 149 м).
Из рек ежегодно вливается в Чёрное море около 400 куб. км пресной воды, т. е. примерно 0,001 всего объёма моря. Больше половины этой воды даёт Дунай.
Через Керченский пролив поверхностным течением более пресные азовские воды вливаются в Чёрное море, опресняя северо-восточный угол его, а низовым течением более солёная черноморская вода (17,0—17,5‰) поступает на глубины прикерченского района Азовского моря.
Через Босфор поверхностная черноморская вода, имеющая солёность, близкую к 18‰, сливается поверхностным течением в Мраморное море (348 куб. км в год), а низовым компенсационным течением солёные воды Мраморного моря поступают в Чёрное море (202 куб. км в год) и тут же в прибосфорском районе опускаются, как более тяжёлые, по склону дна на большую глубину.
Основное течение Чёрного моря, как и в других морях в подавляющем числе случаев, имеет кольцевой характер и движется против часовой стрелки. От анатолийского побережья на север к берегам Крыма также движется течение, как бы разделяющее море, соответственно его общей конфигурации, на две части. Каждая из них имеет своё круговое (антициклоническое) течение, соединяясь по краю общим течением. Получается как бы форма восьмёрки, вписанной в овал. В центрах двух кольцевых течений помещаются две зоны спокойных вод (халистатические зоны) — западная и восточная. В северо-западной и юго-восточной частях моря образуются свои частные кольцевые течения. И на формировании донных отложений, и на температурном и солевом режиме моря, и на всех биологических явлениях система течений сказывается весьма существенно.
В Чёрном море, так же как и в Средиземном, приливо-отливные явления едва различимы (не более 8 см), но колебания уровня воды у берега, под воздействием сгонных или нагонных ветров, могут быть гораздо большими.
Поверхностные слои Чёрного моря, за исключением районов, прилежащих к устьям рек, и отдельных участков побережий, имеют солёность 15—18‰, глубинные же воды 22,5—22,6‰, и только в прибосфорском районе солёность выше за счёт вливающихся вод из Мраморного моря.
Температура поверхностной воды в летнее время достигает у побережий 27–28 и даже 29°, а в центральных частях моря до 22°С глубиной температура падает, а с 150–200 м до дна остаётся постоянной в течение круглого года (около 9°). В зимнее время поверхностные воды Чёрного моря сильно охлаждаются. В самой северной части моря, в северо-западном и северо-восточном участках, зимой температура может опускаться до 1°,4 ниже нуля и может образовываться лёд, во всём остальном море и особенно в его южных частях поверхностные слои сохраняют температуру 8–9°. Таким образом, глубинные воды Чёрного моря, так же как в Средиземном, Красном и Каспийском, имеют ту же температуру, что поверхностные воды большей части моря в самое холодное время года (табл. 73).
| Глубина в м | Температура | Солёность | |||
|---|---|---|---|---|---|
| летом | зимой | амплитуда | летом | зимой | |
| 1 | 22,11 | 7,15 | 20,1 | 18,24 | 17,44 |
| 25 | 14,07 | 6,76 | 16,25 | — | 17,97 |
| 50 | 8,40 | 7,70 | 5,04 | 19,80 | 18,40 |
| 100 | 8,55 | 8,14 | 1,14 | 20,63 | 20,28 |
| 150 | 8,67 | 0,48 | 22,01 | ||
| 500 | 8,90 | 0,21 | 22,01 | ||
| 2 000 | 8,94 | 0,25 | 22,23 | ||
По своим гидрофизическим и гидрохимическим свойствам Чёрное море резко выделяется среди всех других водоёмов Земли, причём основным моментом, определяющим все остальные, является резкое различие в плотности воды верхнего слоя в 100–150 м и более глубокой водной массы. Это различие настолько велико, что перемешивание между двумя указанными слоями может совершаться лишь в малой степени и совершенно перекрывается процессами, приводящими к резко выраженной стратификации и стагнации, получающим особенно яркое отражение на газовом режиме.
Мы уже указывали выше, что кислород в глубокие слои моря поступает только из поверхностного слоя; таким образом, малое количество кислорода на глубине или даже полное его отсутствие также указывают на слабое вертикальное перемешивание толщи моря, что мы и имеем в очень резко выраженной форме в Чёрном море (табл. 74).
| Глубина в м | Содержание кислорода в куб. см на литр с отмеченными колебаниями | Среднее содержание сероводорода в куб. см на литр |
|---|---|---|
| 0 | 4,57–7,62 | — |
| 25 | 2,51–8,64 | — |
| 50 | 1,05–7,76 | — |
| 100 | 0,12–7,16 | — |
| 125 | 0,00–3,16 | — |
| 150 | 0,00–2,71 | 0,088 |
| 200 | 0,00–1,88 | 0,470 |
| 300 | 0,00–1,93 | 1,480 |
| 500 | 0,00 | 3,779 |
| 1 000 | 0,00 | 5,637 |
| 2 000 | 0,00 | 5,796 |
Обычно уже на глубине 150 м в Чёрном море кислород исчезает и появляется сероводород (H2S).
Сходная картина наблюдается и в распределении биогенных веществ (нитраты и фосфаты) — с глубиной их количество очень возрастает, в поверхностном же слое, слое фотосинтеза, довольно значительное их количество наблюдается только весной и в первую половину лета.
То же самое можно видеть на распределении и характере донных отложений Чёрного моря — они чрезвычайно богаты органическим веществом, т. е. опять-таки выступает момент накопления, представляющего собой в морском водоёме результат слабой вертикальной циркуляции. О том же говорит очень большой процент в грунтах «мелкой фракции» (частиц с диаметром менее 0,01 мм) и кальцитов. Большое количество карбонатов кальция на мелководных илах (мидиевый и фазеолиновый) объясняется примесью раковин моллюсков, обитающих здесь во множестве. Карбонаты кальция глубоководных илов по характеру образования отличаются от CaCO3 мелководной зоны. В главной своей массе они представляют собой продукт жизнедеятельности бактерий, обусловливающих также и накопление сероводорода (десульфурирующие и денитрифицирующие).
Органическое вещество глубоководных отложений Чёрного моря в основном формируется за счёт отмирающего и опускающегося на глубину планктона, и насколько процесс этот велик, показывает расчёт, произведённый А. Архангельским.
Подсчитывая количество тонких слоёв в пробах — колонках, полученных трубками из серой глины, и принимая, что эти слои имеют годичный характер, А. Архангельский определяет, что для отложения толщи серой глины в 1 м необходимо 5 000 лет. Исходя из содержащегося в серой глине органического вещества, можно высчитать, что в течение одного года, в период её отложения, накапливалось на площади 1 кв. км около 6 т органического углерода. Подобным же образом Архангельский вычислил, что в период отложения так называемых майкопских олигоценовых глин 1 кв. км поверхности дна за один год собирал 4,2 т органического вещества. Сколь велики могут быть накопляющиеся на дне Чёрного моря общие запасы органического вещества, можно видеть из того, что количество органического углерода, содержащегося в толще олигоценовых и миоценовых отложений в районе Сулака и Ярыксу (близ Каспия), на площади около 500 кв. км, примерно соответствуют общему запасу угля в Донецком бассейне (67 170×10 6 т).
Источник
Чёрное море
ГИДРОЛОГИЯ И ГИДРОХИМИЯ
По химическому составу черноморские воды отличаются от вод других морей. Это объясняется гидрологическими особенностями Черного моря, и более всего особенностями формирования его водной массы, ее структурой и динамикой.
ФОРМИРОВАНИЕ ВОДНОЙ МАССЫ И ВОДНЫЙ БАЛАНС
Еще в древности было известно, что воды Понта значительно менее солены, чем воды Пропонтиды (Мраморного моря) и Средиземного моря, вследствие обилия речных вод. Страбон писал, что, согласно Стратону Лампсакийскому (III в. до нашей эры), Понт соединялся с Гирканским (Каспийским) морем, а не с Пропонтидой. После того как многочисленные реки, впадающие в Понт, повысили его уровень, суша разорвалась, образовав пролив Босфор, и понтические воды начали выливаться в Пропонтиду, а оттуда через Геллеспонт (пролив Дарданеллы) в Средиземное море. Античные авторы знали, что, кроме речных вод, в Понт вливаются через Босфор Киммерийский (Керченский пролив) воды Меотиды (Азовское море). Они имели некоторые представления о слоистой структуре черноморских вод. Арриан во II в. пишет, что поступающие в море воды реки Фазис (Риони), как более легкие, не смешиваются с морской водой. Можно, погрузив сосуд в верхний слой, взять пресную воду, а опустив его в нижний слой, взять соленую воду. Впро-. чем, воды всего Понта были более пресными, чем воды Внешнего (Средиземного) моря из-за впадающих в Понт рек.
Действительно, в Черное море впадают многочисленные полноводные реки. Самая большая — Дунай, вторая по величине в Европе, принимает такие полноводные притоки, как Инн, Драва, Тиса, Сава, Морава, а в нижнем течении — Серет и Прут. Дунай вносит в Черное море в среднем за год 203 км3 воды (по данным наблюдений последних лет,— 198 км3). Водосборный бассейн Дуная составляет 817 тыс. км2.
Другая большая река, впадающая в Черное море,— Днепр. Его водосборный бассейн 503 тыс. км2. После создания Каховского водохранилища и СевероКрымского канала количество днепровской воды, поступающей в море, значительно уменьшилось.
Риони — третья по величине черноморская река,— собирая воды с Кавказских гор, течет по Колхидской низменности и выносит в море ежегодно около 13 км3 воды.
Остальные реки, берущие начало в Карпатах, на Среднерусской возвышенности и в Кавказских горах, значительно менее водоносны. Среди них можно отметить Днестр (годовой сток его до создания водохранилища 9,6 км3), Южный Буг (2,7 км3) и кавказские реки Кодори и Ингури (сток приблизительно такой же, как у Южного Буга).
Из рек, стекающих с Понтийских гор, наибольшие — аджарская река Чо- рох (годовой сток 9 км3) и турецкие реки Кызыл-Ирмак, Ешиль-Ирмак и Са- карья, годовой сток которых вместе с другими более мелкими реками около 23 км3 воды.
Реки болгарской части черноморского побережья собирают воды в горах Странджа, Стара-Планине и в восточной части Дунайской холмистой равнины. Несколько десятилетий назад они давали Черному морю около 2 км3 воды, тогда как самая большая болгарская река Камчия вносит в среднем 0,7 км3 в год, вторая по водности река Велека — в среднем 0,2 км3; приблизительно такой же сток реки Средецка (Мандра), Зидаровская (Факийска) и Девня. В настоящее время сток рек в море почти вдвое уменьшился. Причиной является интенсивное использование речных вод на орошение, индустриальные и бытовые нужды (Девня, Камчия и др.).
По достоверным современным данным, с различных участков побережья в Черное море поступает следующее количество воды: северо-западная часть — 234 км3, 79,59 %, Крымское побережье —1 км3, 0,34 %, Кавказское побережье — 35 км3, 11,90 %, турецкое побережье — 23 км3, 7,83 %, болгарское побережье — 1 км3, 0,34 %.
Кроме речных вод, Черное море получает менее соленые воды из Азовского моря, опресненные в основном водами Дона и Кубани. Сток этих рек уменьшился после создания Цимлянского и Краснодарского водохранилищ и использования речных вод на орошение, в промышленности и т. д.
Черное море питается, кроме того, водами, просачивающимися через песчаные косы из закрытых пресных или солоноватых лиманов, грунтовыми (в основном весной), водами подводных карстовых источников и т. д. Какое количество этих вод попадает в море в настоящее время, определить невозможно, но, по всей вероятности, немного и они сбалансированы фильтрацией морских вод в соленые прибрежные озера (уровень которых ниже, чем уровень моря), в нижние слои пляжных песков и в водопроницаемые известковые скалы.
В Черное море поступает значительное количество вод в виде атмосферных осадков. Данные о количестве осадков у отдельных ученых различны, даже в литературе последних десятилетий. Так, по В. А. Водяницкому, годовая сумма осадков составляет 280 км3, по Д. Я- Берен- бейму — 120 км3. По данным береговых станций, самая вероятная годовая сумма осадков, выпадающих над Черным морем, 254 км3. Общий сток пресных вод вместе с речными составляет 548 км3.
Постоянство солености черноморских вод, которая в поверхностном слое большей части моря приблизительно вдвое меньше, чем в Мировом океане, во многом зависит от испарения и водообмена со Средиземным или Мраморным морем.
В литературе XVII — первой половины XIX в. (Марсильи, Стебницкий, Югович, Карпентер, Джефрис и др.) высказывалось предположение, что в Босфоре под верхним течением, направленным от Черного моря к Мраморному, есть глубинное течение, направленное от Мраморного моря, которое, внося более соленые мраморноморские воды, компенсирует вынос солей поверхпостным течением. Кроме этого весьма правдоподобного предположения, существовало и другое (Спрат, Венюков), объяснявшее постоянную соленость Черного моря испарением и стоком пресных вод через Босфор.
Исследования русского профессора В. Лапшина в 1860 г. показали, что плотность воды в Черном море быстро увеличивается с глубиной. Это объяснялось не только изменением температуры, но и увеличением солености, т. е. мнение, что в Черное море вливаются мраморно- морские воды, подтверждалось.
Конкретные доказательства того, что нижнее течение в Босфоре направлено к Черному морю, дали исследования знаменитого русского ученого вице-адмирала С. О. Макарова (1882). Определив скорость верхнего и нижнего течений в различные сезоны, он вычислил вероятное количество мраморноморской воды, вливающейся в Черное море, и количество черноморской воды, вливающейся в Мраморное море. Согласно Макарову, мраморноморская вода вливается в Черное море постоянно, меняется лишь количество ее в зависимости от сезона. Предполагалось, что более соленая и более тяжелая мраморноморская вода попадает в самые глубокие части Черного моря, смешивается с черноморской, становится легче и вытесняется вверх вновь поступающей мраморноморской водой. В то же время, поскольку поверхностные слои моря опресняются непрерывно поступающими водами рек и осадков, создается заметное плотност- ное расслоение черноморской воды.
Результаты исследований первых русских глубомерных экспедиций в 1890— 1891 гг. опровергли эту схему формирования водной массы Черного моря. Был обнаружен неизвестный до того науке феномен — наличие растворенного в воде ядовитого газа и отсутствие кислорода на глубинах ниже 200 м^ Это ставило под сомнение поступление мраморноморской воды в самые глубокие слои Черного моря, поскольку она бы вносила в них кислород. Некоторую популярность получила в те времена гипотеза русского капитана I ранга А. Ска- ловского (1896). Согласно этой гипотезе, глубинные черноморские воды неподвижны, а мраморноморская струя, охватывающая всю область Черного моря, служит как бы прослойкой между верхним кислородным и глубинным сероводородным слоями. Однако исследования не подтвердили существование этой прослойки в Черном море.
П. Т. Данильченко и Н. И. Чигирин доказали, что кислородный и сероводородный пласты не разделены. Данные о биогенных элементах говорят о существовании вертикального водообмена, который затрагивает и самые большие глубины. Это позволило В. А. Водяниц- кОму (1948) построить схему вертикального послойного водообмена, но вопрос о распространении мраморноморской воды остался невыясненным. Некоторую путаницу в представление о формировании водной массы Черного моря и его водного и солевого балансов внесли исследования англичанина Ф. Аллиота и турка О. Ильгаза. Обнаружив приблизительно в 3 милях от черноморского устья Босфора поднятие дна до глубины менее 50 м (а не 62 м, как считалось ранее), они пришли к.заключению, что нижнее босфорское течение (мраморно- морская струя) не достигает Черного моря, а, встретив порог, поднимается кверху и увлекается верхним течением обратно. Кроме того, эти исследователи воскресили гипотезу о том, что вода в Черном море (как и в Каспийском) соленая в результате интенсивного испарения. Эта концепция о водообмене через Босфор встретила сразу же аргументированные возражения ряда ученых, располагавших, однако, лишь косвенными доказательствами.
По исследованиям турецкого ученого X. Пекташа (1956), проведенным севернее предбосфорского порога, мраморно- морские воды обнаруживаются и за этим препятствием. Таким образом, X. Пек- таш, подтверждая мнение об .участии мраморноморской воды в водном и солевом балансах Черного моря, считает, что происходит это не весь год, а в месяцы с большим превышением черноморского уровня над мраморноморским, то есть справедливо мнение Ф. Аллиота и О. Ильгаза.
Болгарская экспедиция в мае 1957 г. установила, что мраморноморская вода поступает в Черное море севернее предбосфорского порога и при максимальном превышении черноморского уровня (А. В. Рождественский). В результате концепция Аллиота и Ильгаза была отвергнута полностью, отвергнуты были и выводы Пекташа „о месяцах с большим превышением», а мнение Макарова было подтверждено и новыми представлениями о глубинах предбосфорского порога.
На основании результатов этой экспедиции, дополненных последующими исследованиями в данном районе, сложилось современное представление о поступлении и распространении мраморноморской воды в Черное море. Более соленые и более тяжелые воды нижнего босфорского течения поступают в продолжение всего года, но количество их изменяется в зависимости от сезона, гидрологических и метеорологических условий. В случае когда вливается большое количество мраморноморской воды, поток ее глубоко вклинивается в черно- • морскую водную массу (главным образом, на глубине, где воды уже содержат сероводород) и смешивается с ней.
Когда мраморноморской воды поступает немного, смешивйние ее с черноморской начинается еще в проливе, поэтому соленость и плотность нижнебосфорского течения при входе в Черное море мало отличается от окружающих вод. Окончательное перемешивание нижнебосфорских вод в этом случае происходит недалеко от входа в пролив на небольшой глубине. На движение мраморноморской воды в Черном море существенно влияет течение в районе шельфа4 Хотя и редко, при определенных сочетаниях гидрологических и метеорологических условий может наблюдаться один из двух противоположных случаев — кратковременное прекращение поступления вод .нижнебосфорского течения или поступление начиная с глубины 25 м мраморноморских несмешанных вод, соленость которых близка к солености средиземноморских вод. Во втором случае можно ожидать, что нижнебосфорский поток; смешиваясь по пути, достигнет больших черноморских глубин. После того как плотность поступающих вод сравняется с плотностью окружающей воды, их движение совсем замедляется. Это уже не течение в обычном понимании этого слова, а слабые движения, обусловленные различными факторами (уплотнение при смешении, влияние температуры дна и др.). Содержание кислорода в нижнебосфорском потоке значительно уменьшается и в проливе и на черноморском шельфе. Оставшийся в потоке кислород с глубиной быстро расходуется на окисление сероводорода.
В приходную часть водного баланса Черного моря входят речной сток, атмосферные осадки, приток мраморноморских и азовских вод, в расходную—
испарение, сток черноморских вод в Мраморное и Азовское моря. Данные о величине испарения с черноморской водной поверхности несколько различны: по И. Б. Шпиндлеру, годовая величина испарения составляет 232 км3, по В. А. Водяницкому — 240 км3, по Й. Ной- ману и Н. Розенану — 397 км . По расчетам А. В. Рождественского, с поверхности Черного моря вероятнее всего испаряется 301 км3 воды в год. На основе современных данных о солености вод Черного. моря, мраморноморской и азовской вод и о количестве речных, азовских вод, о сумме осадков, а также об испарении, А. В. Рождественский дает следующие средние многолетние характеристики баланса Черного моря (в км3)
Естественно, что в отдельные годы величина баланса отклоняется от средней в связи с изменением его компонентов.
Ежегодно в море поступает ‘/659 часть его объема (объем Черного моря составляет 537 тыс. км3). Однако основная часть этих вод — азовские, речные, осадки — как менее плотных остается в верхнем слое; лишь более тяжелые воды нижнего босфорского течения вклиниваются в малоподвижный глубинный слой. Часть глубинных вод поднимается вверх и смешивается с поступающими пресными и слабосолеными водами, при этом формируется специфический химический состав верхних слоев. Излишки поверхностных вод выливаются через Босфор в качестве верхнего босфорского течения. Водный баланс Черного моря по отношению к Мраморному морю положительный, поскольку речной сток и осадки превышают испарение с поверхности Черного моря.
ГИДРОЛОГИЯ. — наука о воде в природе; изучает свойства и состояния воды, круговорот воды и формирование вод суши, явления в морях, реках
Как отдельные дисциплины гидрологич. цикла рассматриваются также гидрохимия и гидробиология, изучающие химич. и биологич.
Детальное изучение гидрологии Черного моря экспедициями проф. Н. М. Кннповнча, а отчасти и рейсами судна «1 Мая» позволяет нам теперь с легкостью ответить на поднятый Зерновым вопрос о причинах «выклинивания биоценозов» в бухтах.
Водная оболочка Земли— гидросфера включает в себя моря и океаны (Мировой океан), все
Гидрология занимается поверхностными водами суши (раздел гидрологии, посвященный
гидрохимия — химический состав поверхностных вод, гидрогеология— подземные воды.
Гидрология разделяется на гидрологию моря.
Для выявления источников загрязнения и их анализа нужна совместная работа химиков-аналитиков, метеорологов, океанографов, вулканологов, климатологов, биологов и гидрологов.
Соблюдение специального режима на территории водоохранных зон является составной частью комплекса природоохранных мер по улучшению гидрологического, гидрохимического, гидробиологического.
Гидрология разделяется на гидрологию моря, или . электротехника, автоматизация, теплотехника, детали машин, гидрология, инженерная геология и гидрогеология, гидротехнические сооружения и др.
Источник