Автор: Пользователь скрыл имя, 15 Апреля 2012 в 17:32, реферат
Своеобразие условий формирования гидрологической структуры вод Каспийского моря определяется его замкнутостью, внутриматериковым положением, большой меридиональной протяженностью, воздействием речного стока, конфигурацией берегов и рельефом морского дна.
Замкнутость моря исключает адвекцию вод из других бассейнов, предопределяет формирование „структуры вод Каспия путем взаимодействия процессов, происходящих в самом водоеме. Расположение моря глубоко внутри материка
ГИДРОЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА И ВОДНЫЕ МАССЫ.
Своеобразие условий
формирования гидрологической структуры
вод Каспийского моря определяется
его замкнутостью, внутриматериковым
положением, большой меридиональной
протяженностью, воздействием речного
стока, конфигурацией берегов и
рельефом морского дна.
Замкнутость моря исключает адвекцию
вод из других бассейнов, предопределяет
формирование „структуры вод Каспия путем
взаимодействия процессов, происходящих
в самом водоеме. Расположение моря глубоко
внутри материка
Евразии обусловливает значительное воздействие
таких внешних факторов, как тепловое
и динамическое состояние атмосферы и
речной сток. Вытянутость моря в меридиональном
направлении более чем на 10° создает большие
климатические различия между отдельными
его частями, сильнее всего проявляющиеся
в зимний сезон. Сложный рельеф дна моря
(глубоководные котловины, разделенные
порогом, многочисленные острова и банки)
влияет на особенности циркуляции вод
и характер водообмена. Так, Апшеронский
порог ограничивает водо-обмен между котловинами
Среднего и Южного Каспия, способствуя
формированию в каждой из них своеобразной
гидрологической структуры.
В целом гидрологическая структура вод
моря создается путем взаимодействия
процессов горизонтальной и вертикальной
турбулентности и циркуляции вод, вызываемых
различными факторами — полем ветра, потоками
тепла и массы через поверхность моря,
полем плотности, влиянием конфигурации
берегов.
Гидрологические условия в разных частях
моря существенно зависят также от водообмена
между ними.
Сезонные изменения гидрологических условий
в Каспийском море весьма значительны,
хотя они неодинаковы по акватории и в
общем уменьшаются в направлении с севера
на юг. В Северном Каспии большая величина
сезонных изменений теплового состояния
вод определяется резкой кон-тинентальностью
климата, а солености — сосредоточением
здесь основного количества поступающих
в море речных вод. По направлению на юг
влияние этих факторов уменьшается. Кроме
того, больший объем водных масс Среднего
и Южного Каспия делает режим этих частей
моря более устойчивым по отношению к
внешним воздействиям, чем мелководного
Северного Каспия.
Зимой, благодаря климатическим различиям
между северными и южными районами моря,
температура воды на поверхности изменяется
от О— 0,5° у кромки льда до 10,0—10,7° на юге
моря. При этом у западного берега моря
температура воды ниже благодаря переносу
на юг холодных вод с севера, а вдоль восточного
берега выше в связи с поступлением на
север более теплых южнокаспийских вод.
Вертикальные термические различия в
толще вод зимой малы вследствие интенсивного
развития процессов конвективного перемешивания.
Летом, наоборот, климатические условия
над акваторией моря квазиоднородные
и горизонтальные температурные различия
водных масс в целом меньше, чем зимой.
В августе на большей части акватории
температура воды на поверхности находится
в пределах от 22—23 до 26—27°. Лишь в районе
у восточного берега
Среднего Каспия в июле—августе часто
образуется обширная зона отрицательных
аномалий температуры воды (до 16—11°). Ее
образование связано со сгонным эффектом
частых в летнее время и устойчивых северо-западных
ветров, приводящим к выходу на поверхность
более холодных вод промежуточных слоев.
Эти воды выделяются также по своим химическим
и биологическим характеристикам.
При интенсивном прогреве
моря весной на нижней границе слоя
ветрового перемешивания
Наибольшие годовые разности температуры
воды на поверхности моря - до 20° - наблюдаются
в его северных районах, а также у восточных
берегов Южного
Каспия, что обусловлено интенсивным летним
прогревом и зимним охлаждением мелководий.
Для центральной части Южного Каспия характерны
наименьшие изменения температуры в течение
года, соответствующие небольшим сезонным
климатическим различиям. У западного
и восточного берегов Среднего Каспия,
в районах апвеллинга, величина годовой
разности температуры на поверхности
уменьшается на 14—15°.
Сезонные изменения температуры в глубинных
слоях моря зависят от развития процессов
конвективного перемешивания. В Среднем
Каспии сезонные различия температуры
наиболее существенны в слое толщиной
около 200 м, в Южном
Каспии — в слое до 100 м, что связано с развитием
здесь зимней вертикальной циркуляции.
В суровые зимы, когда конвекция распространяется
до больших глубин, понижение температуры
может охватывать более значительную
толщу воды, а в Среднем Каспии оно доходит
• до дна. В придонных слоях Среднего
Каспия температура равна 4,5-5,0, Южного
- 5,7-6,0°.
На меридиональном разрезе вдоль 51° в.д.
максимальные величины годовой разности
температуры воды присущи верхнему слою
толщиной 30—40 м .
Наименьшие сезонные изменения температуры
(0,2—0,3°) в Среднем Каспии отмечаются в
промежуточном слое 75—300 м. В Южном Каспии
слой минимальной сезонной изменчивости
(менее 0,1°) находится значительно глубже
— от 350 до
650 м.
Характерную особенность рассматриваемого
разреза представляет увеличение годовой
разности температуры воды вдоль северного
склона впадины и в придонных слоях Среднего
Каспия, вплоть до Апшеронского порога.
Это связано с влиянием процесса плотностного
стока в зимнее время холодных вод по северному
склону среднекаспийской впадины в ее
придонные слои. В Южном
Каспии, вдоль склона Апшеронского порога
и в придонных слоях также прослеживается
некоторое возрастание величин изменчивости
температуры.
Таким образом, распределение величин
годовой изменчивости температуры воды
в Среднем и Южном Каспии свидетельствует
о том, что наибольшие сезонные изменения
отмечаются в верхнем слое, а также в придонных
горизонтах и вдоль склонов глубоководных
впадин, а в глубинной толще вод, особенно
в южной части моря, они малы.
Пространственные изменения солености
воды больше всего в Северном Каспии, где
она возрастает от 0,1—0,2°/о о вблизи устьев
Волги и Урала до 10—12°/о о на границе со
Средним Каспием.
В глубоководных частях моря соленость
на поверхности увеличивается в целом
с севера на юг и с запада на восток. Такое
распределение солености связано с опресняющим
влиянием речного стока вдоль западного
побережья и осолонением вод у восточного
берега, в условиях полного отсутствия
здесь пресного стока и интенсивного испарения.
В откры-тых районах моря соленость редко
выходит за пределы 12,7-13,2°/оо. Вертикальное
.распределение солености в Среднем и
Южном Каспии весьма однородное — от поверхности
до дна ее увеличение не превышает десятых
долей промилле .
Изменения солености в различных районах
моря от сезона к сезону не отличаются
той однонаправленностью, которая присуща
изменениям температуры.
Так, от весны к лету на всей акватории
Южного Каспия соленость возрастает вследствие
увеличения испарения. В то же время в
Среднем Каспии, где проявляется влияние
опресненных северокаспийских вод, соленость
на большей части акватории понижается.
Изменения солености от ноября к февралю
носят противоположный характер. В
Южном Каспии соленость уменьшается, а
в Среднем возрастает, что объясняется
условиями водообмена между этими частями
моря. В это время года более соленые южнокаспийские
воды поступают в среднюю часть моря, а
в южную выносятся менее соленые среднекаспийские
воды.
Максимальные величины годовой разности
солености на поверхности, превышающие
1% о, отмечаются на северной границе Среднего
Каспия и в приустьевых районах. На акватории
открытого моря они весьма малы и составляют
в среднем 0,2—0,4° /оо
Величины годовой
разности солености на разрезе по
меридиану 51 в.д. показывают, что в
толще вод они в основном не
превышают 0,2—0,3°/оо
Минимальные величины изменчивости (0,1°/оо
и менее) свойственны глубинным слоям
бассейнов. На склонах Апшеронского порога
годовые изменения солености больше, что
связано с интенсивным водообменом между
Средним и Южным Каспием через Апшеронский
порог.
Однородное распределение солености в
глубоководных частях Каспийского моря
— важная черта его гидрологической структуры,
обусловливающая ее сезонную изменчивость
главным образом за счет температуры.
Именно температура воды, при мало изменяющейся
солености, определяет основные особенности
поля плотности в зимний и летний сезоны
и влияет на вертикальную устойчивость
вод, особенно в верхних слоях. В глубинных
и придонных слоях моря, где изменения
гидрологических характеристик малы,
в формировании поля плотности возрастает
роль солености.
Как показывает распределение условной
плотности на поверхности моря в феврале
и августе, ее изменения по акватории моря
малы — от 0,5 усл. ед. зимой до 1,5 усл. ед.
летом. В феврале плотность в Среднем Каспии
более
11,0 усл. ед., а в Южном — около 10,5 усл. ед.
В августе значения плотности уменьшаются
в среднем на 3 усл. ед., что и составляет
величину годовых изменений плотности
на поверхности моря.
Следует отметить однонаправленное влияние
сезонных изменений температуры и солености
на плотность в Среднем Каспии и их противоположное
влияние в
Южном Каспии. Увеличение речного стока
в период половодья по времени совпадает
с прогревом поверхностных слоев воды
и совместное влияние этих факторов способствует
уменьшению плотности верхнего слоя воды
в Среднем
Каспии в весенне-летний сезон. В зимнее
время наблюдается усиление поступления
более соленых южнокаспийских вод в среднюю
часть моря и дальнейшее их охлаждение.
Оба фактора вызывают увеличение плотности
вод в
Среднем Каспии.
В Южном Каспии в летний сезон осолонение
поверхностных слоев воды при испарении
и интенсивный прогрев оказывают противоположное
влияние на изменения плотности воды.
Зимой поступление в южную часть моря
менее соленых среднекаспийских вод снижает
эффект повышения плотности вод в процессе
зимнего охлаждения. К тому же и само охлаждение
вод в Южном Каспии существенно меньше,
чем в Среднем.
Небольшая вертикальная стратификация
Каспийского моря по солености и плотности
- один из основных факторов, создающих
благоприятные условия для развития конвективного
перемешивания во всей толще его вод. Перемешивание
верхних слоев моря, как отмечалось, происходит
благодаря активно развитой зимней вертикальной
циркуляции. В перемешивании и вентиляции
глубинных слоев важную роль играет плотностной
сток из северных мелководных районов
моря. Высокая плотность образующихся
здесь зимой вод позволяет им стекать
до самых больших глубин среднекаспийской
впадины и далее, переливаясь через
Апшеронский порог, поступать в глубинные
слои южной части моря. В придонном слое
Южного Каспия перемешивание происходит
также за счет конвекции,
Возбуждаемой тепловым потоком от дна
моря.
Сравнение распределения плотности на
разрезе по меридиану 51° в.д., в феврале
и августе показывает, что зимой увеличение
плотности происходит практически во
всей толще вод. В летнее время небольшое
повышение плотности отмечается в придонных
слоях Южного Каспия, что может служить
подтверждением постепенного поступления
в этот бассейн вод с высокой плотностью,
образовавшихся зимой в Среднем Каспии.
Зимняя вертикальная циркуляция и плотностной
сток вод обеспечивают достаточное насыщение
глубинных слоев кислородом и вызывают
компенсационный подъем глубинных вод,
обогащенных биогенными веществами, в
верхний слой моря. Эти процессы создают
благоприятные условия для формирования
высокой биологической продуктивности
в Среднем и Южном Каспии.
По совокупности физико-химических и биологических
характеристик вод в
Каспийском море были выделены следующие
водные массы: северокаспийская, верхняя
каспийская, глубинная среднекаспийская
и глубинная южнокаспийская.
Северокаспийская
водная масса занимает северную часть
моря. Ее объем незначителен (менее
1% от общего .объема моря), но она оказывает
существенное влияние на гидрологические
и биологические процессы всего
моря. Основные условия формирования
северокаспийской водной массы- влияние
обильного речного стока и
мелководность северной части моря.
За южную границу северокаспийской
водной массы можно условно принять
изогалину 11°/о о- Температура северокаспийской
водной массы изменяется в широких
пределах
— от 0 зимой до 25° летом. Зимой большая
часть акватории Северного Каспия покрыта
льдом, температура воды подо льдом почти
равна температуре замерзания. Летом большая
часть северокаспийской воды хорошо прогрета
от поверхности до дна и имеет температуру
выше 23—24°. Соленость северокаспийской
воды пониженная даже относительно солености
всего
Каспийского моря. По направлению от устьев
Волги и Урала на юг соленость ее увеличивается
от 0,1— 0,2 до 10—11 °/оо. Поскольку это возрастание
солености происходит постепенно, между
северокаспийской и верхней каспийской
водными массами существует довольно
широкая переходная зона.
Средняя соленость северокаспийской водной
массы значительно изменяется в зависимости
от многолетних колебаний волжского стока.
В периоды опреснения средняя соленость
равна 4-5°/оо в периоды осолонения — 9—11°/оо.
Вертикальные градиенты солености наблюдаются
главным образом в западном районе, наиболее
подверженном влиянию речного стока. В
остальных районах вертикальные градиенты
гидрологических характеристик весьма
малы.
В формировании верхней каспийской водной
массы главную роль играют процессы зимнего
охлаждения и перемешивания и летнего
прогрева, а также динамические процессы
в верхнем слое моря (волнение, ветровые
течения, сгонные явления, внутренние
волны). Нижняя граница этой водной массы
определяется глубиной распространения
зимней вертикальной циркуляции и располагается
в Среднем Каспии в слое 150—200 м, в Южном
— 50—150 м. На нижней границе происходит
существенное понижение содержания кислорода
и уменьшение вертикальных градиентов
температуры. В летней модификации выделяется
хорошо прогретый и перемешанный верхний
слой толщиной 20—30 м, ограниченный снизу
резким термоклином. Соленость верхней
каспийской водной массы в большинстве
случаев равна 12,7—13,0°/оо- Эта водная масса
отличается высоким содержанием кислорода:
в верхнем слое — от 7,5—8,0 зимой до 6,0—6,5
мл/л летом, на нижней границе содержание
кислорода не менее
4,5—5,5 мл/л.
Глубинные водные массы формируются главным
образом в зимние месяцы в результате
плотностного стока холодных вод из северных
районов моря, а также с восточного шельфа.
Эти воды опускаются в придонные слои
среднекаспийской котловины, а переливаясь
через Апшеронский порог, поступают и
в южно каспийскую впадину. В суровые зимы
в формировании глубинных вод принимает
участие и зимняя вертикальная циркуляция.
Глубинные каспийские водные массы имеют
следующие средние термохалинные характеристики:
среднекаспийская (250—300 м — дно) — температура
3,9—5,2°, соленость 12,7—13,0°/о о, содержание
кислорода 3,0—5,5 мл/л; южнокаспийская
(100—150 м — дно) — температура 5,7—6,3°, соленость
12,8—13,1°/оо» содержание кислорода 2,0—
3,5 мл/л. Анализ изменчивости термохалинных
характеристик глубинных водных масс
показывает, что вся толща вод моря находится
в подвижном состоянии, что имеет первостепенное
значение для такого замкнутого водоема,
как Каспийское море.