Форпост російської океанології у Чорному море

Форпост російської океанології у Чорному море

Созданному в 1945 року Інституту океанології АН СРСР було необхідна экспериментально-методическая база щодо цілорічних морських робіт. Після енергійних пошуків під керівництвом професора В. Г. Богорова в 1946 року місці було знайдено у районі р. Геленджика — це мальовнича долина гірської річки Ашембы, що у Голубу (Рибацьку) бухту. І відразу ж потрапити сюди стали спрямовуватися комплексні експедиції з вивчення динаміки берегів і багатьох інших процесів. Район Блакитний бухти був настільки зручною базою для проведення широкий комплекс океанографічних робіт, що у середині 1949 року тут була створена Чорноморська експериментальна науково-дослідна станція (ЧЭНИС).

В 50-і роки на ЧЭНИС енергійно проводилося опис морських берегів, хвильових процесів в прибережній зоні моря, и біологічні дослідження моря. І, природно, тут проводилися найрізноманітніші морські експедиції Інституту. У цих експедиціях перевірялися і налагоджували старі прилади, випробовувалися нове обладнання та прилади, які готувалися для судів ІС АН СРСР, що у МГГ-ГГС 1957;59 годах.

50−60 роки ставляться до становлення Чорноморської експериментальної станції. Тоді ж в дослідженнях у Чорному морі переважала экспериментально-методическая тематика.

В кінці 50 — початку 1960;х років ЧЭНИС поповнилася великий когортою молодих фахівців різного профілю. З цієї, спочатку сором’язливо, та був дедалі рішучіше, і почалися власні дослідження ЧЭНИС по гідрології, гідрохімії і гидрооптике, по морської геології, літології, геофізики і геохімії, по литодинамике шельфу, біології, морської техніки і іншим направлениям.

С 1959 року в ЧЭНИС було покладено комплексне вивчення Середземного моря, яке продовжувалось з 20 років і увінчалося великими гідрологічними успіхами в вивченні структури та динаміки вод цього басейну, водообміну через багато його протоки і процесів водообміну до великих глибин (800−2000 м).

Рост молодих кадрів і їх прагнення самостійним наукових досліджень були такі великі, що у 1967 року ЧЭНИС перетворилася на Південне Відділення. У 1969 року у ЮО ІС АН СРСР налічувалося близько 200 людина. У тому числі 43 людини становили науковий склад (11 власних кандидатів наук), які працювали у 3-х лабораторіях й у 2-х тематичних групах. 4 науково-дослідних судна забезпечували роботи ЮО і ІОАН. Було видано 14 работ.

В 70−80 роки розвиток отримали гидрофизические, гидрохимические, гидрооптические й біологічні дослідження Чорного і Середземного морів, і навіть дослідження литодинамики шельфу. Почалося розвиток гидроакустических досліджень. До найзначніших гідрофізичних експериментів в 70−80 роки ставляться унікальної своєї тривалості безперервні повсякчасні виміру течій зі стабилизированного буя на Північно-Кавказькому шельфі (5,5 років, 1976;1981 роки), і стандартні 100-мильный і 200-мильный гідрологічні розрізи. Періодичні спостереження на стандартних розрізах проводяться і по справжнього часу. Гидрофизический відділ брав активну участь у багатьох великих міжвідомчих програмах СРСР та Міжнародних проектах з вивчення Світового океану. Тоді ж в ЮО ІС РАН отримали велике розвиток підводні експериментальні дослідження (підводна населена лабораторія «Чорномор», підводний населений апарат «Аргус», гипербарический комплекс — «Кролик»). Групою техніки підводних досліджень що з ІС РАН розроблено і впроваджено в експлуатацію ряд глибоководних комплексів: «Манта», «Звук», «Скат «та інші. У 70−80 роках розширилися також геолого-геофизические дослідження, у ЮО ІС РАН. Поліпшилося технічне забезпечення геологічної і геофізичної лабораторій. Створюються лабораторії комплексної автоматизації геофізичних досліджень, і електромагнітних і теплових полів. У лабораторії геології південних морів впроваджені нові методи лабораторних досліджень: рентгенівської дифрактометрии, атомно-абсорционного хімічного аналізу. У 70−80 роки співробітники ЮО ІС РАН стали що з ІС РАН активної участі у багатьох експедиціях та інших районах Світового океану. У ці ж роки ЮО ІС РАН стає центром великих наукових форумов.

С 80-х гидрофизический відділ Південного відділення майже повністю переключився на вивчення у Чорному морі, де екологічна ситуація стала різко погіршуватися. У цьому вся, начебто, добре вивченому басейні на початку 1980;х років було відкрито система прибережних антициклонических вихорів (близько 20 ПАР), які оторочують все Чорне море за периметром. У 1984;90 рр. було доведено, що холодні проміжні води (ХПВ) в Чорному морі формуються в центрах циклонічних круговоротів в зимове время.

В 1989 року Південне відділення досягло найбільшого свого розвитку: у ньому налічувалося близько 500 людина, включаючи 5 лікарів і 30 кандидатів наук і 106 людина науково-технічного складу, які працювали у 9 лабораторіях і 2 групах, видано 130 статей, наукових досліджень забезпечували 4 судна.

В 90-ті роки основним напрямом комплексних досліджень ЮО ІС РАН стає моніторинг Північно-Кавказького узбережжя у Чорному морі вивчення процесів, визначальних формування екосистеми у Чорному морі і мінливість його стани. Гидрофизический відділ ЮО ІС РАН під керівництвом І.М. Овчинников у складі трьох, і з 1998 року — чотирьох лабораторій, виконував дослідження з Державної науково-технічної програмі Росії «Комплексні дослідження океанів і морів. Арктики і Антарктики», напрям: «Моря Росії, природні ресурси, і екологічна ситуація, розробка рекомендацій по раціональному природокористування». В 90-ті роки приділялося експериментальним дослідженням у російській економічної зоні. Самостійно або за участі співробітників ЮО ІС РАН з іншими організаціями та країнами 90-х років виконано 28 експедицій. Через війну експериментальних і теоретичних досліджень, у останні роки розроблена гидрофизическая концепція про її формуванні та відновленні структури вод у Чорному морі, і навіть про розвиток екологічній ситуації у морі (І.М. Овчинников. Отримано нові пріоритетні результати за такими проблемам:

изучение процесів вихреобразования межах Основного чорноморського течії, гідрологічних фронтів і трансфронтального водообміну між прибережній зоною — та відкритим морем;

изучение гідрофізичних і гідрохімічних полів в циклонічних і антициклонических круговоротах у Чорному морі;

исследование механізму конвективных процесів в зонах конвергенції і дивергенції;

исследование загальної поперечної циркуляції й відновлення глибинних вод у Чорному морі;

выполнение оцінки здібності у Чорному морі до окислювання і оновленню сірководню глибинних вод;

исследование структури та динаміки холодного проміжного шару в Чорному морі;

изучение мінливості кліматичних умов над акваторією у Чорному морі;

экологические проблеми у Чорному морі.

В результаті проведених у 90-ті роки досліджень у Чорному морі отримані нові уявлення про складної вихоровий структурі вод у Чорному морі і його мінливості. Отримано нові уявлення про структуру зони прибережній конвергенції, що з окремих антициклонических вихорів (ПАР). При сильному розвитку меандрирования ОЧТ, ПАР розділені циклонічними меандрами, підходящими близько до берега. Вихори, які творяться у антициклонических меандрах, мають форму близьку до окружності і горизонтальні розміри 25−40 км, іноді 50−60 км. Поблизу берега — у зоні верхню частину материкового схилу внаслідок взаємодії ОЧТ з рельєфом схилу виникають ПАР значно менших розмірів. Вона має витягнуту вздовж берега эллипсовидную форму, велика вісь в 2−4 разу перевищує малу вісь. На самому шельфі утворюються вторинні ПАР ще менших розмірів. У формуванні ПАР, розвитку і переміщенні спостерігається сезонна і межгодовая мінливість. Для зимового періоду (декабрь-март) характерні ПАР невеликі і середніх розмірів (15−30 км). У літньо-осінній період (липень-листопад) їх розміри у районі Новоросійська та Керченської протоки можуть досягати 60−70 км. Ці вихори стають малорухомими і спостерігаються тривалий час. За даними послідовних у часі зйомок, зроблено висновок про рух ПАР між стрижнем ОЧТ і берегом на північний захід зі швидкістю 2−3 милі на добу. Аналіз вертикальної структури течій в ПАР показує, що вони простираються завглибшки до 200−250 м, інколи ж до 300 м. Оцінені причини формування прибережних антициклонических вихорів. Підкреслюється роль вихорів і меандров в водообмене між прибережній зоною — та центральної областю моря, соціальній та освіті прибережних апвеллингов (І.М. Овчинников, В. Г. Кривошея, В.Б. Титов). Виявлено тимчасова (кліматична, сезонна і синоптична) мінливість гідрологічних полів і циркуляції вод у Чорному морі. Виконано попередні спроби чисельного моделювання циркуляції вод у Чорному морі. Проведено робота з адаптації моделі загальної циркуляції океану, розробленої у Відділі обчислювальної математики РАН (Ю.Л. Дьомін, Р. А. Ибраев, ОВМ РАН), вивчення процесів синоптического масштабу на в східній частині у Чорному морі. Дослідження процесів вертикального водообміну в зонах дивергенції (відкрите море) і конвергенції (прибережна зона) дозволили оцінити єдину збалансовану поперечну циркуляцію вод у Чорному морі (опускання холодних проміжних вод у прибережній зони і підйом глибинних вод в центрах циклонічних круговоротах відкритого моря). Показана роль циркуляції відновлення і екологічному стані вод моря: повний цикл самоочищення і відновлення всієї водної товщі системою поперечної циркуляції по проведеним оцінкам становить приблизно 150−200 років. Проведені засвідчили, що процеси вертикального водообміну глибинних вод та холодних проміжних вод (ХПВ) дозволяють підтримувати самоочистительный потенціал у Чорному морі, але можливості збереження балансу чистих глибинних і забруднених прибережних вод не безмежні. Тому, якщо рівень антропогенного забруднення прибережній зони перевищить самоочистительный потенціал у Чорному морі, то погружающиеся в прибережній зоні конвергенції надмірно забруднені води, витримавши систему поперечної циркуляції, приведуть до повного й необоротному забруднення глибинних вод і, отже, всієї водної товщі. Тому не сірководневе зараження, а все посилення антропогенний забруднення прибережних вод, може стати у Чорному морі катастрофічним (І.М. Овчинников, В.Б. Титов). Виявлено найважливіша роль внутрішніх хвиль в редокс-зоне в перенесення властивостей і представників багатьох вод через пикноклин, де відбувається активна взаємодія поверхневих і глибинних вод (І.М. Овчинников). Внаслідок цього взаємодії повністю окислюється сірководень глибинних вод, які за подальшому підйомі з пикноклина взаємодіють із поверхневими водами і формують холодний проміжний шар. Отримано нові ставлення до її формуванні та динаміці холодного проміжного шару у Чорному морі, оцінена мінливість його характеристик і кордонів. Зроблено оцінки кліматичних коливань метеорологічних умов над акваторією у Чорному морі з оцінкою їхнього впливу формування структури та циркуляції вод. Останні 10−15 років було вивчена великомасштабна (20-річна) мінливість кліматичних умов над басейном, на яку характерні 10-річні холодні, і теплі цикли. Вжиті дослідження охоплюють такі важливі екологічного стану всього басейну проблемы:

оценка коливань верхньої межі редокс-зоны й можливості повного сірководневого зараження у Чорному морі;

оценка поширення забруднень з прибережній зони на відкрите морі та можливості повного антропогенного забруднення через замкнуту систему поперечної циркуляції;

роль трансфронтального обміну між прибережними водами і водами відкритого моря як регулятора екологічного стану прибережній зони і моря загалом.

Выполненные дослідження дозволяють як оцінювати екологічний стан басейну, але і навіть практичні рекомендації на будівництво портових споруд, випусків, нафтопроводів, газопроводів у російській економічної зоні. Практичне впровадження результатів досліджень здійснюється через госпдоговірні роботи, пов’язані з будівництвом «випусків» у прибережній зоні і з розширенням існують і проектуванням нових портів, нафтових терміналів, і газопроводів на чорноморському узбережжі России.

В гідрохімічних дослідженнях у Чорному морі основну увагу приділяли вивченню: гідрохімічного режиму прибережній зони моря, обмеженою ОЧТ; впливу річкового стоку — та антропогенного на формування режиму; мінливості становища верхньої межі сірководню; хімічних процесів, що протікають у зоні спільного присутності О2 і Н2S і її межах; ролі циркуляції вод в перенесення гідрохімічних властивостей. Обробка отриманих експериментальних матеріалів дав можливість отримати оцінки просторово-часової мінливості гидрохимической структури прибережній зони і прибережних антициклонических вихорів, коливань глибини залягання верхньої кордону сірководню, і навіть оцінити роль поперечної циркуляції вод і пов’язаної з нею вертикального обміну в окислюванні сірководню. Розрахунки довели, у результаті поперечної циркуляції щорічно окислюється близько 32*106 т Н2S (Ю.Ф. Лукашев, І.М. Овчинников). Особлива увага приділялася поведінці різних форм деяких елементів (N, P. S, Мп) в шарі співіснування 02 і Н2S. Відзначено, що повсюдно бачимо різке выклинивание H2S на обрії з щільністю 16,18−16,21, мабуть, мало пов’язані з киснем і нітратами (основними окислювачами), через їх незначних концентрацій. Зроблено припущення, що це відбувається поза рахунок зважених сполук марганцю і железа.

В лабораторії інформатики, і обчислювальної гидрофизики 90-х років основне завдання досліджень були:

формирование інформаційно-пошукової системи гідрофізичних і гідрохімічних даних;

сбор і включення до Базу даних всіх у ЮО ІС РАН на сьогодні натурних і модельних даних;

разработка і впровадження Системи управління базою даних (СУБД) та власне Бази даних (БД);

модернизация гідродинамічної чисельної моделі у Чорному морі з метою використання при діагностичних розрахунках за результатами натурних вимірів, як і центральних, і у прибережних районах у Чорному морі, і навіть для прогностичних розрахунків.

К справжньому часу у ЮО ІС РАН є база даних, куди входять більш 120 000 станцій, з даними більш як 200 експедицій в Чорному морі із 1898 по 1998 роки (дані про гидрофизике, гідрохімії, гидрооптике, метеорології). Випробувана на натурних даних чисельна гідродинамічна модель Геленджикской бухти і прилеглої акваторії у Чорному морі. База даних постійно поповнюється новими даними, одержуваними в експедиціях ЮО ІС РАН і з обміну коїться з іншими (зокрема і закордонними) науковими організаціями. Встановлено, випробувана й занедбана в дослідну експлуатацію система прийому супутникових зображень поверхні моря в інфрачервоному і видимому діапазонах з просторовим дозволом 4 км. Регулярно одержувані зі супутників дані можна використовувати при плануванні, проведенні і аналізі результатів полігонних до Чорному море.

В 90-ті роки розвиток на новому сучасному науковотехнічному рівні отримали дослідження лабораторій литодинамики шельфу, геології і геофізики. Істотно розширилися міжнародні зв’язку й обмін наукової информацией.

К своєї 50-річної річниці Південне відділення прийшло з великим втратою. Його загальний штат різко скоротився до 200 людина. У тому числі близько 80 людина працює у 8 лабораторіях, 1998 р. видано всього 46 наукових робіт. З наукових судів залишився один «Акванавт » .

Отмечая своє 50-річчя, Південне відділення Інституту океанології РАН, з вищенаведеного огляду, понесло величезні матеріальні і наукові втрати. Проте до кінця 90-х ситуація значно стабілізувалася. Розвиток міжнародних досліджень у Чорному морі і різного роду договірні роботи, як б вдихнули друге життя в збережені наукові підрозділи. І Південне відділення стало поступово оживати як своєму науковій ниві, а й в зовнішньому благоустрої нашого містечка науки. Життя невпинно й робота у Південному відділенні не жевріє, та ще і вирує. Сподіватимемося, що своєму 100-річного ювілею ЮО остаточно воспрянет від усіх поневірянь і його життя ввійде у нормальну колею.

Список литературы

И.М. Овчинников. Форпост російської океанології у Чорному море.