Район исследований

1. 1 CURRENT STATEOF THE RUSSIAN MARINE ECOSYSTEM MONITORING FOR THE WHITE SEAN. FILATOV (NWPI KRC RAS, Petrozavodsk) D. POZDNYAKOV (NIERSC, S.-Petersburg) I. NEELOV (AARI, S.-Petersburg)

2. Район исследований

3. Основное научное направление работ Разработка теории эволюции озерно-речных и морских систем Севера России с учетом изменений климата и интенсификацией разработки природных ресурсов для устойчивого развития региона.

4. 6 Изменения климата и водные ресурсы

5. 42 • Изменения и изменчивость климата в регионе • Белого моря оценены по: • данным вероятностного анализа длительных гидрометорологических наблюдений • результатам моделирования на модели ECHAM-4 • по сценариям IPCC с удвоением СО2 и увеличением концентрации аэрозолей • Работы этого цикла выполнены совместно с Институтом метеорологии Макс-Планка, Германия

6. Ставилась задача оценить изменения климатических параметров (температура воздуха, осадки, солнечная радиация) за период инструментальных наблюдений. • Особенности изменения элементов водного баланса (ЭВБ - речной сток, суммарное испарение, испаряемость), колебания уровня воды озер, ледяного покрова. • Важной является проблема выявления ответной реакции элементов водного баланса, гидрологических характеристик и экосистемы водоемов. • Выполнены численные эксперименты на МКГ ECHAM4 для разных возможных сценариев развитияна период 2000-2050 гг.

7. +0,5 oC/100 years for 1880-2000 T = ±0,6 oC Глобальная (1) и региональная (2) температура воздуха за период 1856-2000 гг (в аномалиях по отношению к периоду 1961-1990 гг) +0,4 oC/100 years for 1880-2000 T = ±2,8 oC

8. ИВнутривековая изменчивость осадков (Р), рречного стока (R) и суммарного испарения (Е) ппо скользящим 15-летиям

9. N Сеточная область модели климата ECHAM-4 43

10. Оценка возможных изменений климата в регионе Белого моря (температура воздуха и осадки, сценарии G и GA) 44

11. 45 Изменение приземной температуры воздуха в 1950-1999 и рассчитанной по данным модели ECHAM-4 (2000-2050) по двум сценариям

12. В соответствии с численной моделью (ЕСНАМ4) в 2000-2050 гг. в изучаемом районе возможны заметные изменения основных характеристик климата • Суммарный речной сток с территории Карелии в новых климатических условиях может уменьшиться с 319 (в настоящее время) до 286-287 мм • Последствия таких изменений основных характеристик климата и элементов водного баланса могут быть как позитивными, так и негативными.

13. Ресурсы Белого моря

14. 5 • Исследования ИВПС основывались на • Оценке состояния моря: • по данным анализа длительных наблюдений; • по результатам комплексных наблюдений с судов, гидрометстанций, спутников; • с использованием системного подхода на базе математического моделирования. • Изучение фундаментальных проблем моря обусловлено • глобальными климатическими изменениями • эволюцией экосистемы • антропогенными факторами

15. 8 Собрана информация доступных океанографических, гидрологических, экономико-географических данных из разных источников: архивов NASA, ИКИ, ЗИН, ИВПС, ААНИИ, Росгидромета, специализированных атласов, монографий и др.

16. 9 ИВПС выполнены многолетние гидрологиченские исследования в разные сезоны

17. 13 По данным длительных наблюдений выявлена тенденция увеличения температуры воды и солености

18. 14 Исследована многолетняя динамика притока речных вод с водосбора в Белое море за период инструментальных наблюдений

19. 15 По данным длительных измерений оценена эволюция температуры воды по вертикали и во времени. Результаты использовались для калибрации моделей термогидродинамики

20. Подробно исследован комплекс процессов в эстуариях, особенности обменных процессов эстуариев и открытого моря

21. 18 Выполнены химико-биологические и биохимические исследования

22. 19 • Собраны и проанализированы данные со спутников: • НОАА, за 20 лет • SeaWifs, • ERS, • Ресурс-01. • Обнаружены закономерности проявления апвеллингов, фронтальных зон, мезомасштабных вихревыхнеоднородностей.

23. 20 Выполнены подспутниковые измерения с НИС «Эколог»: концентрации хлорофилла-а, растворенного органического вещества, минеральной взвеси, цвета, прозрачности моря, температуры и солености воды, биогенных элементов

24. 21 Выполнены постановки АБС с измерением течений, температуры воды, колебаний уровня моря в прибрежной зоне и в устьях рек Онега, Кемь, Кереть

25. 24 Для решения задач атмосферной коррекции выполнены специальные измерения температуры воды бортовым ИК-радиометром (а) и со спутника НОАА (б) а б

26. Типичные карты температуры воды для разных сезонов 25

27. Сравнение измерений температуры воды с судна и со спутника 29

28. Мониторинг динамики ледяного покрова со спутника NОАА. Эти данные использовались для калибрации модели термогидродинамики 30

29. Измерения хлорофилла –а, РОВ И МВ с борта судна флуориметром «Квант» (а) и со спутника SeaWifs (б).Показана необходимость непрерывных измерений этих параметров Совместные исследования в Онежском заливе с ММБИ 31 б а

30. Пример распределения концентрации хлорофилла-а на поверхности моря. По этим данным возможно оценить первичную продукцию моря 32

31. “WHITESEA” PROGRESS MEETING EC INCO-Copernicus project ICA2-CT-2000-10014 36 ИВПС принял участие в разработке и наполнении Информационно-справочной системы «Белое море» Автор В.В.Растоскуев SRCES, St.-Petersburg, RUSSIA

32. Пример пользовательского интерфейса 39

33. Система для работы с данными спутниковых наблюдений 40 30oC 30oC 20oC 20oC 10oC 10oC 0oC 0oC

34. Результаты вероятностного анализа данных длительных наблюдений показано, что: • по натурным данным за последние 40 лет, в регионе возросла температура воды на 1,5 С , а соленость Белого моря на 1 промилле. • По данным моделирования климата в регионе • В результате изменений климата за последующие 50 лет средняя температура воздуха изменится с –0,7 до + 2 C, а среднее количество осадков возрастет с 461 до 482-486 mm. При этом из-за изменения соотношения осадки-испарение уменьшится на 1-5 % речной сток (водный) • Наблюдаемое сейчас увеличение солености подтверждает эти тенденции 46

35. Моделирование • экосистемы моря. • ИВПС выполнил настройку, • калибрацию и верификацию • математической модели • Экосистемы Белого моря, 47 • Проведены расчеты при разных сценариях изменений климата и антропогенных воздействиях • Основной автор раздела И.А.Неелов

36. Показано, что для моделирования экосистемы Белого моря важен учет приливных движений. Динамика захваченных волн Кельвина, генерированных приливами (И.А.Неелов) 49

37. Блок-схема 3-D модели экосистемы моря (авт. И.А.Неелов, О.П.Савчук ) 3D-Гидродинамическая Модель Модель льда Химико- Биологический блок 50 Атмосферные воздействия. NCEP Речной сток Водообмен с Баренцевым морем

38. 53 53 Впервые выполнено моделирование температуры воды, течений моря на трехмерной климатической модели с учетом приливов. На Рис. показаны течения на поверхности моря за 1948-2000 г.г.

39. Рассчитана амплитуда приливных волн(М2) 54

40. Рассчитана толщина ледяного покрова с учетом приливов (а) и без них (б) .Выполнено сравнениеледяного покрова по данным моделирования, натурным измерениям и спутниковым данным 55

41. 68 Выводы N·Выполнены комплексные исследования по оценке состояния экосистемы моря ·- Показано, что по сравнению с предыдущим десятилетием состояние экосистемы моря относительно стабильное. Нет больших изменений в химико-биологическом режиме (биогенные элементы, тяжелые металлы, содержание кислорода, фитопланктон, зоопланктон, зообентос, рыбы и др.) ·По данным наблюдений выявлено небольшое увеличение температуры воды и солености воды за последние 40 лет. Однако обусловлено оно может быть естественной изменчивостью климата.

42. По результатам имитационного моделирования • экосистемыустановлено, что изменение концентрации биогенных элементов в речном стоке не приводит к существенным изменениям экосистемы Белого моря (фито- и зоопланктона). • Уменьшение речного стока на 1-5 %при возможном потеплении климата в последующие 50 лет. • По данным моделирования климата по сценариям IPСС показаны особенности изменение температуры воды, водного баланса, речного стока, что может привести к уменьшению средней толщины льда зимой на 10 см, увеличению средней солености моря нa 1 промилле и возрастанию толщины летнего термоклина. • Однако, существенных изменений рассматриваемых элементов системы при указанных климатических и антропогенных воздействиях по данным моделирования не отмечается. 69

43. Белое море обладает целым рядом специфических особенностей, включая и достаточно чистую воду, высокую ее прозрачность, низкий уровень эвтрофирования и загрязнения, относительно высокую проточность, благоприятствующих развитию марикультуры, рыб, моллюска мидии, водорослей. • Для охраны, рационального использования ресурсов Белого моря, в особенности литоральной зоны, эстуариев необходимо продолжить комплексный мониторинг и разработку нормативной документации по рациональному природопользованиюна Белом море. Эта задача из чисто научно-исследовательскойстановится государственной. 70

44. 71 По результатам комплексных системных исследований по проекту ИНКО-Коперникус в готовится монография на английском языке

45. БЛАГОДАРИМ ЗА ВНИМАНИЕ!