Тема государственного задания FNNN-2023-0001 «Обеспечение климатического и биогеохимического мониторинга потоков углерода в Черном море с использованием многолетних данных наблюдений и результатов численного моделирования»

Научный руководитель: д.г.н., член-корреспондент РАН С.К. Коновалов
Основные исполнители: д.г.н. Белокопытов В.Н.,
к.ф.-м.н. Дорофеев В.Л.,
к.ф.-м.н. Суслин В.В.,
к.г.н. Гармашов А.В.,
к.ф.-м.н. Ратнер Ю.Б.  

Экспедиционные исследования взвешенного неорганического и органического углерода в глубоководных районах Черного моря

Создана система мониторинга(на основе притопленных буйковых станций, комплектующихся седиментационными ловушками, СТД-логгерами, измерителями течений, размыкателями) потока взвешенного органического и неорганического углерода и состояния карбонатной системы Черного моря для оценки и прогноза потоков СО2, изучения и параметризации процессов, определяющих потоки СО2 в морской среде и на поверхности моря, исследования изменений состояния цикла углерода в морской среде под влиянием антропогенных и естественных факторов




Выявление многолетних тенденций термохалинных характеристик Черного моря на основе климатических массивов банка данных наблюдений МГИ-2024

После относительного похолодания 1980‒1990-х гг. в поле температуры вод Черного моря преобладают положительные среднегодовые аномалии, после 2015 г. потепление уже устойчиво превышает средний фон межгодовой изменчивости.
В период 1980‒2020 гг. рост поверхностной температуры в Черном море значительно усилился и составил 0,5°С/10 лет, уступая только трендам в арктических районах.
Наибольший рост температуры поверхностного слоя происходит в летне-осенний период, когда скорость потепления в 1,5‒2 раза выше, чем в зимне-весенний сезон
После периода распреснения поверхностного слоя Черного моря в 1980‒2010 гг. наблюдается резкий рост солености. Среднегодовые аномалии пока не превышают межгодового СКО и сопоставимы по величине с положительными аномалиями 1950‒1970 гг.
Такая скорость резкого осолонения, как в Черном море в период 2000‒2020 гг. (0,18/10 лет), в целом не характерна для океана и присуща только внутренним морям.
Наибольший рост солености поверхностного слоя происходит весной и осенью в месяцы максимумов поступления пресных вод.


Создание тематического банка данных наблюдений и развитие программных средств информационной поддержки проекта

Информационная система предназначена для интеграции следующей информации:
массива потоков углекислого газа и растворенного неорганического углерода по модели экосистемы Черного моря;
массива физических и биохимических параметров по модели NEMO+BFM Черного моря, в том числе, органического и неорганического углерода;
массива первичной продукции по модели, основанной на гидрооптических характеристиках Черного моря;
данных о концентрации органического и неорганического углерода, потоков углерода во взвешенном веществе по измерениям седиментационных ловушек;
первичных данных измерений гидрологических и гидрохимических параметров из банка океанографических данных МГИ;
климатического массива температуры и солености (МГИ-2024).
Для хранения данных контактных измерений была разработана БД на СУБД Postgresql c раздельного хранением метаданных и данных.Система доступа, визуализации и анализа данных разработана на базе клиент-серверной архитектуры с использованием фреймворка Django. Интерфейс пользователя разработан с использованием фреймворка Vue.js. Для построения графиков используется библиотека PlotJS. Картографический сервис реализован с помощью OpenLayers.


Изучение распределения и потоков взвешенного органического углерода в Черном море по данным численного моделирования

Усовершенствован блок расчета потоков углерода в составе модели экосистемы Черного моря - к гидродинамической и биогеохимической частям модели был добавлен блок для расчета концентрации взвешенного органического вещества (ВОВ) в слое от 200 м до дна. Получены концентрации и вертикальные потоки ВОВ. Временная изменчивость суммарного ВОВ в трех слоях 0-56 м (красная линия), 56-95 м (синяя линия) и 95-350 м (зеленая линия). Среднее содержание взвешенного органического углерода (ВОУ) в этих слоях за пять лет 5.2 г, 1.3 г и 1.1 г.
a - вертикальные профили ВОУ для всей толщи воды (левая ось ординат) и верхнего 200-метрового слоя (правая ось ординат) осредненные по всему бассейну (синяя линия) и шельфу (зеленая линия); b - профиль вертикального потока ВОУ; c - профили средней вертикальной скорости жидкости, направленной ко дну (синяя линия) и скорости жидкости плюс скорость седиментации (красная линия).


Суммарный поток оседания ВОУ на все дно Черного моря (красная линия) и шельфа (синяя линия) по результатам численного моделирования. Величины потоков для шельфа и всего моря практически совпадают. Это говорит о том, что в основном оседание взвешенного углерода на дно происходит на шельфе за счет того, что на значительной части СЗШ глубина меньше 50 м, а на этих глубинах концентрация ВОУ на два порядка превосходит соответствующие значения в глубинных слоях моря. Максимум оседания на дно приходится примерно на март, что соответствует максимуму суммарного содержания ВОУ в слое фотосинтеза.
Карты потоков ВОУ на дно Черного моря для марта (максимумы на графике слева) и для июля (минимумы). Видно, что оседание на дно в районе шельфа существенно превосходит оседание в глубоководной части моря. Среднее значение потери углерода из-за оседания на дно равно (по графику слева) 3.1·106 т/год (2.83·106 т/год для шельфа).

БОД МГИ РАН