Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Физико-географическая и промыслово- океанологическая характеристика района канарского апвеллинга 8
1.1. Физико-географическая характеристика района Канарского апвеллинга 8
1.2. Промысловые биоресурсы массовых пелагических видов рыб 18
Глава 2. Материалы и методы исследования 26
2.1. Используемые материалы 26
2.2. Используемые методы 30
2.3. Понятие и структура геоинформационной системы для задач промысловой океанологии 33
2.4. Использование геоинформационных систем в промысловой океанологии 37
Глава. 3. Сезонная изменчивость океанологических условий и их влияние на биологическую и промысловую продуктивность вод 47
3.1. Анализ фронтальной зоны центральных водных масс по натурным данным 48
3.2. Сезонная изменчивость Канарского апвеллинга 53
3.3 Влияние морфологических особенностей материкового склона на формирование и расположение центров апвеллинга 61
3.4. Влияние апвеллинга на формирование гидрохимических условий 73
3.5. Влияние сезонных особенностей апвеллинга на распределение пелагических видов рыб 78
Глава 4. Межгодовые изменения океанологических условий, их влияние на биопродуктивность и распределение пелагических видов рыб 93
4.1. Межгодовая изменчивость апвеллинга 94
4.2. Межгодовая динамика гидрометеорологических условий 102
4.3. Межгодовые особенности биопродуктивности района ЦВА 110
4.4. Особенности межгодового распределения промысловых видов 115
Заключение 122
Библиографический список используемой литературы 125
- Промысловые биоресурсы массовых пелагических видов рыб
- Понятие и структура геоинформационной системы для задач промысловой океанологии
- Влияние морфологических особенностей материкового склона на формирование и расположение центров апвеллинга
- Особенности межгодового распределения промысловых видов
Введение к работе
Расширение российского рыболовства в океанических районах за пределами собственной экономической зоны в настоящее время рассматривается как стратегическая государственная задача, поскольку водные биоресурсы исключительной экономической зоны (ИЭЗ) Российской Федерации за последние годы сильно истощились и не могут обеспечить продовольственную безопасность страны в перспективе.
Акватория Атлантического океана, прилегающая к северо-западному побережью Африки, характеризуется исключительно высокой биологической продуктивностью вод, вследствие чего формируется высокая численность массовых пелагических рыб (ставриды, сардинеллы, скумбрия, сардина). Это связано с явлением апвеллинга - подъема в фотический слой океана промежуточных вод, богатых биогенными элементами. В океанологической литературе эта акватория именуется Канарским апвеллингом, а по используемому Всемирной организацией по сельскому хозяйству и продовольствию (ФАО) региональному делению акватории Мирового океана - Центрально-Восточной Атлантикой (ЦВА). Исторически ЦВА район крупномасштабного международного, в том числе и отечественного промысла массовых пелагических рыб. По оценкам ФАО (2003), в районе имеется значительный недоиспользуемый ресурс этих объектов промысла, однако для расширения российского промысла в этом районе, что вытекает из планов развития отечественного океанического рыболовства, требуется углубление знаний закономерностей сезонных и межгодовых изменений биологической и промысловой продуктивности вод.
Промыслово-океанологические исследования последних десятилетий показали наличие связей между гидрометеорологическими и океанологическими характеристиками Канарского апвеллинга и различными параметрами, характеризующими продуктивность вод ЦВА (Промыслово-океанологические исследования..., 2002). Район активно изучался в последние годы, наиболее значимые работы Костяного (2000), Сироты (2003), Чернышкова (2006)
Появление в последние годы новых видов и источников данных об океане, таких, как результаты вертикального сканирующего зондирования толщи воды и
материалов спутниковых измерений характеристик поверхности океана привело к стремительному росту объемов получаемой и накапливаемой океанологической информации. Традиционные методы океанологических исследований уже не позволяют в полной мере получать желаемые результаты, что обуславливает необходимость использования более эффективных способов хранения, картирования и углубленного анализа пространственно распределенных данных. Весьма перспективным в этом плане представляется применение стремительно развивающихся в последние годы геоинформационных технологий. Опыт использования этого подхода в промыслово-океанологических исследованиях (Valavanis, 2003) показал, что на его основе возможно получение новых результатов и представлений. Исходя из этих предпосылок, внедрение геоинформационных технологий и геоинформационных систем для детального изучения закономерностей сезонной и межгодовой изменчивости структуры и динамики вод Канарского апвеллинга, а также их влияния на продуктивность вод этого района является актуальной. Таким образом, объектом исследования в данной работе является система Канарского апвеллинга в пределах территориальных вод государств Марокко и Мавритании.
Цель работы: исследование термохалинной структуры вод, факторов влияющих на активность Канарского апвеллинга и особенности биопродуктивности данного района, с использованием геоинформационных технологий. Исходя из цели, решались следующие задачи:
Систематизирование научных данных, характеризующих функционирование пелагической экосистемы Канарского апвеллинга, и создание в программной среде ArcGIS 3.0 геоинформационной системы (ГИС) этого района.
Изучение влияния рельефа дна в районе шельфа Марокко и Мавритании на пространственную структуру апвеллинга, особенностей сезонного хода и межгодовую динамику основных водных масс.
Выделение и анализ основных факторов, оказывающих влияние на формирование центров апвеллинга и гидрологическую структуру вод.
Анализ воздействия гидрологической и гидрохимической структуры вод на формирование биопродуктивности исследуемого района.
Основные результаты Проведено районирование шельфа и материкового склона северо-западного побережья Африки, при анализе гидрологических съемок получены новые характеристики сезонного хода апвеллинга, проведен объемны анализ центральных и апвеллинговых водных масс. Построена модель повторяемости ветрового апвеллинга. Выделены особенности сезонной и межгодовой изменчивости фронтальной зоны между центральными водными массами. Описаны особенности распределения массовых пелагических рыб в зависимости от термоха-линной структуры и гидрохимических характеристик вод в сезонном и межгодовом плане.
Научна новизна результатов. Впервые для решения задач по анализу особенностей формирования апвеллинговых зон, их влиянию на термохалипную структуру вод и формирование биологической продуктивности, использованы геоинформационные технологии. Впервые четко описаны взаимосвязи между особенностями рельефа дна и распределением центров подъема промежуточных вод в фо-тический слой. Разработана дополненная модель повторяемости ветрового апвеллинга, результаты расчетов на которой показали высокую степень корреляции с натурными данными. Впервые подробно изучены особенности влияния форм рельефа дна, в районе материкового склона, на распределение постоянных центров апвеллинга, наибольшее воздействие оказывает экспозиция отдельных участков материкового склона имеющая противоположенное направление по отношению к экма-новскому переносу. Констатировано, что глубина залегания наиболее деятельного апвеллингового потока совпадает с глубинами центральных водных масс, что в свою очередь определяет гидрологические и гидрохимические характеристики центров апвеллинга в зависимости области их формирования. На основе анализа тралово-акустических съемок в районе ЦВА, определена зависимость между положением верхней и нижней границы апвеллингового потока, положением фронтальной зоны между центральными водными массами, объемами апвеллинговых вод и распределением основных промысловых объектов.
Личный вклад автора состоит в - разработке геоинформационной системы по району Центрально-Восточной Атлантики, создании модели расчета повторяемости ветрового апвеллинга. Дополнительные программы анализа в среде ГИС также разработаны автором. Им лично выполнены все расчеты и картографирование результатов.
Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения и библиографического списка используемой литературы.
В первой главе на основе литературных данных представлены физико-географическая и промыслово-океанологическая характеристики района Канарского апвеллинга. Дано описание четырех климатических зон, в пределах которых располагается исследуемый район, показаны особенности атмосферной циркуляции в ЦВА, рассматриваются характеристики водных масс и структуры вод исследуемого района, приводится описание горизонтальной циркуляции и прибрежного апвеллинга. Кроме того, дана краткая характеристика продуктивности вод и популяций основных пелагических видов рыб района ЦВА
Во второй главе рассматриваются используемые материалы и методы анализа.
Основой исследования послужили данные 16 экспедиций, выполненных Атлантическим научно-исследовательским институтом рыбного хозяйства и океанографии (АталнтНИРО) в район шельфа Марокко и Мавритании, с 1994 по 2005 г в различные сезоны, около 1800 комплексных океанологических станций, результаты тралово-акустических съемок.
Для анализа использовались стандартные методы промыслово-океанологических исследований, а также некоторые пространственные методы ГИС-анализа и статистические методы кластерного анализа.
Важный элемент работы - это адаптация общепринятых наземных (terrestrial) ГИС к высоко-динамичной среде Мирового океана. Для создания ГИС по району ЦВА разработаны дополнительные приложения, позволяющие учитывать трехмерность среды, экологические взаимосвязи между объектами промысла и окружающей средой. Одним из главных элементов разработанной системы является база разнодисциплинарных геоданных, структура которой пополнена элементами для обработки данных дистанционного зондирования Земли и ретроспективных материалов.
В третьей главе представлены результаты исследования межгодовой изменчивости экосистемы Канарского апвеллинга и факторов, влияющих на продуктивность вод, а также флуктуации биомассы пелагических рыб на основе результатов комплексных съемок АтлантНИРО в 1994-2005 гг.
Полученные результаты позволили констатировать, что верхняя граница фронта отклоняется на север в летне-осенний период, так как происходит значительное ослабление преобладающих в этом подрайоне ветров, практически исчеза-
ет прибрежная ветвь Канарского течения и значительно усиливается ответвление от экваториального течения, движущееся вдоль берега на участке от м. Зеленый до м. Кап-Блан. Анализ геоморфологических особенностей шельфовой зоны и материкового склона в районе Марокко и Мавритании, позволил выделить особенности влияния подводного рельефа и приземного ветра на формирование основных районов апвеллинга и их внутригодовой изменчивости. В районе Канарского апвел-линга выделяется 7 подрайонов, отличающихся по ширине апвеллингового потока, длине преодолеваемого пути, скорости подъема, которые совпадают по своему разделению с постоянными очагами апвеллинга. Используя метод Джонсона (Jhon-son, 1985), проведено моделирование повторяемости формирования центров апвеллинга на поверхности (с добавлением дополнительных условий: скорость и направление приземного ветра, морфологические особенности шельфа и материкового склона, характеристики геострофических течений).
В четвертой главе рассматривается межгодовая динамика процессов апвеллинга их влияние на биомассу, и распределение пелагических видов рыб.
В качестве основного параметра для анализа межгодовой изменчивости, использовались величины объема глубинных вод, в районе шельфа и материкового склона, полученные при обработке гидрологических съемок за период с 1994 по 2005 г. В результате удалось выделить аномальные годы с максимальными и минимальными объемами апвеллинговых вод.
С использованием данных по широтным и меридиональным переносам в атмосфере за период с 1968 по 2001 г. были получены скорости и направления ветра для каждого месяца. По этим материалам рассчитаны преобладающие направления переноса, по которым впоследствии проведен анализ межгодовой изменчивости.
В заключении сформулированы основные результаты и выводы работы.
Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю работы доктору физико-математических наук, профессору В.А. Гриценко и научному консультанту доктору географических наук, профессору П.П. Чернышкову.
Кроме того, за полезные обсуждения получаемых результатов, помощь и постоянное внимание к работе автор признателен и благодарен старшему научному сотруднику лаборатории промысловой океанологии АтлантНИРО, кандидату географических наук A.M. Сироте, а также своим коллегам из лаборатории промысловой океанологии и других подразделений АтлантНИРО.
Промысловые биоресурсы массовых пелагических видов рыб
По Богорову (1967) продуктивность "характеризует производительность органического вещества всем сообществом организмов данного участка". А поскольку сообщество организмов живет в неотъемлемой связи со всеми физическими, химическими и геологическими особенностями данного участка океана, то понятие - продуктивность отражает, прежде всего экологический подход к изучению этой проблеммы. Таким образом, продуктивность вод исследуемого района в значительной степени связана с динамикой водных масс, зависящей от рельефа шельфа и материкового склона, атмосферной циркуляции и, как следствие, интенсивности пассата, апвеллинга, динамики положения фронтальных зон и других факторов (Одум, 1986; Виноградов, 1977).
Общая продуктивность формируется за счет транспортировки биогенных элементов в фотический слой глубинными водами, формирующей своеобразную химико-океанографическую структуру, характерную для тропических районов. Содержание растворенного в воде кислорода на поверхности в течение всего года составляет около 0.40-0.45 мг-ат/л. С увеличением глубины оно резко уменьшается и достигает минимальных значений на глубинах от 350 до 400 м, где находится кислородный минимум (0.10-0.15 мг-ат/л). Глубже этих горизонтов содержание кислорода в воде начинает повышаться, а на глубинах более 1200 м остается почти постоянным: от 0.45 до 0.50 мг-ат/л. В поверхностном 30-метровом слое воды содержание фосфатов (Р04-Р) не превышает 0.25 мкг-ат/л. На горизонте 50 м фосфатов растворено в зимний период 0.50-1.20, а в летний - 1.00-1.60 мкг-ат/л. Глубже 100 м их содержание повышается до величин более 1.50 мкг-ат/л в течение всего года, а на горизонте 500 м фосфатов растворено уже больше 2.00 мкг-ат/л. Кремний (SiCVSi) на поверхности находится в количествах менее 10 мкг-ат/л, на горизонтах 100 и 500 м их несколько больше 10 мкг-ат/л, с глубиной их содержание увеличивается до 20-30 мкг-ат/л. Распределение кислорода, фосфатов и кремнекислота характеризует высокий уровень биологической продуктивности района и является океанологическими ориентирами при определении мест подъема подповерхностных вод (апвеллинга).
Одним из важнейших факторов формирующих продуктивность вод является первичная продукция (создание органического вещества) выражается в миллиграммах углерода (мг С), образованного в процессе фотосинтеза планктонными водорослями в период светлого времени суток в 1 м3 воды и 1 м2 фотического слоя (Федосов, 1965). Наиболее высокими показателями первичной продукции в ЦВА, по сравнению с сопредельными северными и южными районами, характеризуется участок между м. Кап-Блан и Тимирис. В холодный сезон большое количество фитопланктона и взвешенных частиц поднимается в фотический слой к поверхности и в январе наблюдается рост хлорофилла от 0.2 до (и даже 3.4) мг/м3. К концу холодного сезона уменьшение турбулентности способствует увеличению фотического слоя с максимумом фитопланктона во всей толще воды: величина хлорофилла достигает 15-20 мг/м . В теплый сезон количество фитопланктона, выражаемое в содержании хлорофилла, составляет от 2.9 до 4.0 мг/м . Аналогичную эволюцию в данном районе испытывает содержание интегральной первичной продукции в фотическом слое от холодного к теплому сезону: от максимальной величины 1.0-2.5 г С м2/день в январе до 2.0-3.5 г С м2/день к июлю (Букатин, 1997).
Следует отметить, что высокая продуктивность не ограничивается мористой частью шельфа и материкового склона ЦВА, а прослеживается за сотни километров от берега в вихревых структурах вод или в апвеллинговых струях -филаментах. Оценить масштабы и исследовать динамику и структуру таких зон повышенной продуктивности возможно с применением спутниковых наблюдений поверхности океана, в особенности оптических цветовых сканеров (Sturm, 195).
В фитопланктоне исследуемого района отмечается около 360 видов и разновидностей водорослей (Семенова, 1976; Семенова, Кудерский, 2002). Наибольшее видовое разнообразие представляют пирофитовые водоросли, особенно перидинеи. Второе по количеству видов занимают диатомовые. Перидиниевые и диатомовые составляют 81% общего числа видов планктонных водорослей. Наиболее интенсивное развитие фитопланктона происходит в шельфовой зоне. Оно совпадает с положением максимумов первичной продукции и согласуется с флюктуациями апвеллинга. С возрастанием интенсивности подъема глубинных вод в марте-мае суммарная численность фитопланктона у м. Кап-Блан может достигать 95 млн. клеток в 1 м и биомассы 1100 мг/м , тогда как в декабре биомасса фитопланктона не превышает 100 мг/м . Исследованиями Семеновой (1975) установлено, что основными факторами, обусловливающими вертикальное распределение фитопланктона, являются глубина залегания слоя скачка температуры и вертикальная устойчивость водных слоев. При большой устойчивости и значении вертикального градиента температуры воды более 0.3 С/м, расположенного не глубже 40 м, основная масса водорослей, как правило, сосредотачивается над слоем скачка температуры. При его разрушении скопление фитопланктона отмечается на горизонте 50-100 м или он равномерно распределяется до глубины 100 м.
Прибрежные воды ЦВА характеризуются большим видовым разнообразием зоопланктона, являющегося важным звеном в трофической цепи морских сообществ и играющим большую роль в питании пелагических рыб-планктофагов и других гидробионтов. Зоопланктон шельфовой и океанической зон районов м. Кап-Блан, м. Тимирис, м. Зеленый содержит почти все группы планктонных организмов (Аверина, 1967; Петрова, 1971; Жигалова, 1976, Жигалова, 1996, Жигалова, 2002). Наиболее многочисленны веслоногие рачки (отр. Copepoda). Данная группа планктонных организмов во все сезоны года составляет, как правило, ядро планктона. Изменения численности каляноида (наиболее многочисленного подотряда) по месяцам говорят о том, что количество их не претерпевает значительных колебаний, и лишь в октябре сокращается вдвое. В дальнейшем (ноябрь-декабрь) происходит резкое увеличение численности последних, в результате чего каляноиды на это время становятся доминирующими формами и на шельфе. В районе исследований зоопланктон представлен неритическими, океаническими, эпи- и батипелагическими видами. Размеры зоопланктонных форм четко коррелируют с температурой воды и биомассой фитопланктона. Неритические и океанические виды имеют наименьшие размеры осенью (при высоком термическом фоне), а с понижением температуры воды размеры зоопланктонных организмов возрастают и достигают максимума в феврале-марте у океанических, и в марте-апреле - у неритических видов. Максимальное развитие зоопланктона (увеличение его биомассы) наблюдается на периферии районов дивергенции водных масс и особенно в районах перманентного апвеллинга, где максимум зоопланктона совпадает с зонами подъема вод и наибольшего развития фитопланктона.
Понятие и структура геоинформационной системы для задач промысловой океанологии
Под геоинформационными системами принято понимать (Valavanis et al., 2003) набор пространственных материалов, обобщенный в общую базу геоданных и используемую в различных компьютерных технологиях для картографирования и анализа объектов и событий реального мира. Формирование предложений по эффективному управлению на основе анализа и обобщения информации в процессе принятия решений - одна из главных целей развития морских ГИС. Способность системы к обширной интеграции разнообразных наборов данных в процессе выявления противоречий между текущей политикой управления океаническим природопользованием и динамикой промысловых объектов, является уникальной. В настоящее время ГИС вносят значительный вклад в повышение контроля использования природного ресурса и в проверку эффективности политики управления природопользованием, представляя интегральные показатели, описывающие связи биотических и абиотических ресурсов и текущие схемы управления ресурсами.
Общие понятие ГИС заключатся в следующем: это технология объединяет традиционные операции при работе с базами данных, такими, как запрос и статистический анализ, а также проведением пространственного анализа взаимосвязей между объектами, с преимуществами полноценной визуализации, который предоставляет электронная карта.
Составные части ГИС. Работающая ГИС включает в себя пять ключевых составляющих: аппаратные средства, программное обеспечение, данные, исполнители и методы (Кошкарев и др. 1993). Аппаратные средства это компьютер, на котором запущена и функционирует ГИС. Программное обеспечение ГИС содержит функции и инструменты, необходимые для хранения, анализа и визуализации географической информации. Ключевыми компонентами программных продуктов являются инструменты для ввода и оперирования географической информацией; система управления базой данных (DBMS или СУБД). Данные это наиболее важный компонент ГИС, информация о пространственном положении и связанные с ними табличные данные могут собираться и подготавливаться самим пользователем, либо приобретаться у поставщиков на коммерческой или другой основе. Широкое применение технологии ГИС невозможно без исполнителей, которые работают с программными продуктами и разрабатывают планы их использования при решении конкретных задач. Пользователями ГИС могут быть как технические специалисты, разрабатывающие и поддерживающие систему, так и обычные сотрудники, которым ГИС помогает решать текущие задачи. Успешность и эффективность применения ГИС во многом зависит от методов, правильно составленного плана и правил работы, которые составляются в соответствии со спецификой задач используемых в различных направлениях.
Основными направлениями в использовании ГИС являются хранение информации о реальном мире в виде набора тематических слоев, которые объединены на основе географического положе, а также анализ взаимосвязей между этими слоями. Этот простой, но очень гибкий подход, доказал свою ценность при решений разнообразных реальных задач, таких как: отслеживание передвижения естественных объектов, детальность отображения реальной обстановки, моделирование глобальной циркуляции атмосферы и т.д. Любая географическая информация содержит сведения о пространственном положении, будь то привязка к географическим или другим координатам, или ссылки на адрес, почтовый индекс, избирательный округ или округ переписи населения, идентификатор земельного или лесного участка, название дороги или километровый столб на магистрали и т.п. При использовании подобных ссылок для автоматического определения местоположения объекта применяется процедура, называемая геокодированием (Королев, 2001). С ее помощью можно быстро определить и посмотреть на карте, где находится интересующий вас объект или явление.
ГИС может работать с двумя существенно отличающимися типами данных -векторными и растровыми. В векторной модели информация о точках, линиях и полигонах кодируется и хранится в виде набора координат X,Y (в современных ГИС часто добавляется третья пространственная и четвертая, например, временная координата). Векторная модель особенно удобна для описания дискретных объектов и меньше подходит для описания непрерывно меняющихся свойств, таких как плотность или доступность объектов. Растровая модель оптимальна для работы с непрерывными свойствами. Растровое изображение представляет собой набор значений для отдельных элементарных составляющих (ячеек), оно подобно отсканированной карте или картинке (Митчелл, 2001). Обе модели имеют свои преимущества и недостатки.
ГИС общего назначения, обычно выполняет пять основных процедур (задач) с данными (Кошкарев и др., 1993): ввод, редактирование, управление, запрос, анализ и визуализацию. При вводе для использования в ГИС данные должны быть преобразованы в подходящий цифровой формат. Некоторые ГИС имеют встроенные векторизаторы, автоматизирующие процесс оцифровки растровых изображений. Многие данные уже переведены в форматы, напрямую воспринимаемые ГИС-пакетами. Часто для выполнения конкретного проекта имеющиеся данные нужно дополнительно видоизменить в соответствии с требованиями конкретной системы, что, зачастую и выполняется при помощи редактирования. Для совместной обработки и визуализации все данные удобнее представить в едином масштабе и одинаковой картографической проекции. ГИС-технология предоставляет разные способы редактирования пространственных данных, нужных для конкретной задачи. В небольших проектах географическая информация может храниться в виде обычных файлов. Но при увеличении объема информации и росте числа пользователей для хранения, структурирования и управления данными эффективнее применять системы управления базами данных (СУБД), специальные компьютерные средства для работы с интегрированными наборами данные. В ГИС наиболее удобно использовать реляционную структуру, при которой данные хранятся в табличной форме. При этом для связывания таблиц примеЕіяются общие поля. Этот простой подход достаточно гибок и широко используется во многих ГИС приложениях.
Влияние морфологических особенностей материкового склона на формирование и расположение центров апвеллинга
В данном разделе проведен анализ особенностей шельфовой зоны и материкового склона в районе Марокко и Мавритании, а также проведены расчеты, позволившие выявить особенности влияния подводного рельефа и приземного ветра на формирование основных районов апвеллинга и их внутригодовой изменчивости. Во многих работах (Малинин, Чернышков и др. 2002; Сирота 2002; Костяной 2000; Bakun, 1973; Hempel 1982; Mittelstaedt 1983), посвященных изучению явления апвеллинга, упоминается о его зависимости от морфологических структур, таких как: ширина шельфа, крутизна материкового склона, экспозиция склонов, наличие подводных каньонов. Многие авторы (Minas, Codispoti, Dubale, 1982 и др.), характеризуя особенности поднятия глубинных вод на поверхность, только вскользь упоминают о воздействии рельефа на апвеллинговый поток, никто из исследователей не дал четкого описания воздействия шельфа и материкового склона на формирование постоянных центров апвеллинга и их изменчивости. Шельф западного побережья Африки, район экономических зон Марокко и Мавритании, представляет собой узкую полоску, ориентированную по направлению с северо-восток на юго-запад от Гибралтарского пролива до м. Кап-Блан. Участок от м. Кап-Блан до м. Зеленый имеет общее направление с севера на юг (рисунок 16). Океаническая граница шельфа определяется изобатой с глубиной 200 м (Ильин, 1976), его ширина изменяется от 20 до 80 км в пределах района с 36 по 26с.ш. и с 19 до 15с.ш. в районе между 26 и 19с.ш. ширина варьируется от 80 до 130 км, участки шельфа на 27с.ш. и 31с.ш. имеют минимальную ширину, не превышающую 40 км, а также участок у м. Зеленый где шельфовая зона практически отсутствует, расстояние от берега до изобаты 200 м составляет менее 17 км. (рисунок 17). Материковый склон довольно неравномерен по ширине, глубина нижней кромки материкового склона ограничивается изобатой 4500 м, ширина материкового склона также неравномерна и достигает своего максимального значения 290 км между 15 и 19с.ш. На участках в районе 27с.ш. и с 30 по 34с.ш. материковый склон имеет минимальную ширину в пределах изучаемого района.
Преобладающее направление мезомасштабных форм материкового склона северо-западное и западное (рисунок 18,21), участки с максимальной крутизной склона до 1.5 на расстоянии 20 км присутствуют, практически, на всем его протяжении (рисунок 19). Формы рельефа на материковом склоне от 36 до 21с.ш. разнообразны, это поднятия, впадины, каньоны и часто чередующиеся на всем протяжении. При небольшой ширине самого склона многие каньоны, пересекают его в северозападном и западном направлении. Район в пределах 21 до 14.5с.ш. имеет довольно протяженный материковый склон, меньшее число каньонов, но они более глубокие и протяженные, ориентированы строго на запад, глубина каждого из них превышает 50 м а протяженность - более 160 км. В основном, в пределах с 21 по 26с.ш. все каньоны имеют северо-западное направление. Ширина самого крупного составляет 80 км у подножья склона и столько же у кромки шельфа. На участке в районе 25.5с.ш. имеется серия разломов, практически одинакового размера с глубиной около 100 м, но незначительной шириной - менее 20 км, данная область значительно выделяется на рисунке 19. На пути следования апвеллинговых потоков, сформированных данными разломами, отсутствуют формы рельефа, препятствующие продвижению глубинных вод на поверхность, в отличие от других районов, где довольно часто встречаются такие препятствия.
Следует отметить участок шельфа в пределах 24с.ш., где уклон материкового уклона не превышает 10% на всем протяжении. На основе результатов морфологического анализа форм рельефа построена схема направления основных потоков вдоль материкового склона (рисунок 20), что позволяет судить об основных путях продвижения апвеллинговых вод по материковому склону. На шельфе в пределах Марокко и Мавритании получено около 16 основных направлений, которые и формируют главные пути апвеллинговых потоков, определяющие особенности поднятия глубинных вод на поверхность. Общий объем каждого потока, рассчитывался в соответствии с границами, полученными при их выделении. Основные пути вдоль материкового склона рассчитаны по материалам атласа GEBCO (General bathymetric chart of the ocean) (IOC, IHO, BODC, 2003). Для выделения путей следования потоков и расчета их возможной силы использовался метод пространственного ГИС анализа (Greenlee 1987; Tarboton et. al., 1991;Jensonet.al, 1988). По полученным результатам выделены некоторые подрайоны, которые совпадают по своему разделению с постоянными очагами апвеллинга (раздел. 3.2 рисунок 12). 1) Область в пределах 26с.ш., где присутствует довольно сильный поток, постоянный в течение всего года, аналогично районам № 4,5 (раздел. 3.2) 2) Обширный район от м. Кап-Блан до м. Зеленый, где наряду с незначительными потоками встречаются и довольно крупные потоки, сформированные большими разломами на материковом склоне, аналогично району № 7 (раздел. 3.2) 3) Область в пределах с 20 по 22с.ш., где сила потоков невысока, однако материковый склон в данном месте имеет некоторые особенности в виде склонов с различными направлениями, благодаря которым подъем глубинных вод на поверхность происходит, практически при любом из преобладающих направлений экмановского переноса это область постоянного апвеллинга, меняется только его интенсивность в зависимости от силы и направления ветра, аналогичная району № 6 (раздел. 3.2). 4) Район с 28 по 35с.ш., где наблюдается равномерное распределение потоков средней силы вдоль всего материкового склона, схож с районами сезонного апвеллинга № 1,2а, 26, (раздел. 3.2) Область в районе 27с.ш., где присутствует довольно сложный рельеф, препятствующий поднятию глубинных вод, и способствующий формированию сложного по направлению и слабого по силе потока. Данный район относится к областью № 3 (раздел. 3.2). Наличие двух подрайонов, выделенных на основании данных по интенсивности и повторяемости апвеллинга, частично обусловлено особенностями материкового склона в районе с 21 по 15с.ш., он более пологий и протяженный, имеются глубокие каньоны, узкая шельфовая зона, отсутствие серьезных препятствий на пути следования апвеллипговых потоков, что в свою очередь, создает предпосылки для постоянного подъема глубинных вод в течении года, но из-за особенностей рельефа ширина выхода апвеллингового потока невысока и в летние сезоны практически незаметна на поверхности, хотя и присутствует.
Особенности межгодового распределения промысловых видов
Основное место в промысле пелагических рыб в ЦВА занимают мигрирующие виды. Поэтому наблюдается вполне определенная сезонность промысла отдельных видов (популяций), которая связана с внутригодовой динамикой условий внешней среды. Межгодовые колебания условий среды обитания также оказывают влияние на миграции рыб, распределения рыбных скоплений в пределах той или иной рыболовной зоны.
В настоящем параграфе на основании материалов тралово-акустической съемки и комплексных гидрологических станций проводится выделение наиболее благоприятных условий среды обитания для основных промысловых объектов с использованием пространственных методов сопоставления и наложения.
По материалам тралово-акустических съемок в районе экономических зон Марокко и Мавритании получены точки наиболее крупных скоплений круглой сардинеллы, европейской ставриды (рисунок 51), европейской сардины и восточной скумбрии (рисунок 52, 54) и общий объем каждого вида (рисунок 53) за теплый и холодный сезоны с 1996 по 2004 гг. По полученным результатам выделяются следующие особенности межгодового распределения центров наиболее плотных скоплений. Северное положение наиболее плотных скоплений круглой сардинеллы зимой 1997 г, расположенных в пределах с 26 по 28 с.ш. (рисунок 5), может быть связанно со значительным уменьшением объема апвеллинговых вод и смещением наиболее активного апвеллинга в северные районы. Такое изменение связано с сезонной и межгодовой динамикой метеорологических условий (раздел 4.1). Характерная ситуация и с восточной скумбрией (рисунок 52). За последние годы в летний период все рассматриваемые виды сохраняют постоянство в расположении наиболее плотных скоплений и практически все виды не выходят севернее 22 с.ш. По распределению европейской ставриды наблюдается закономерность плавного продвижения на юг в течении рассматриваемого периода, что также отражается и на рисунке 53, где на блюдается плавное увеличение наиболее благоприятных температур обитания данного промыслового вида. Согласно результатам анализа ТПО (раздел 4.2) за период с 1996 по 2004 гг. наблюдается межгодовое повышение температуры поверхности океана и ослабление апвеллинга, что способствует концентрации промысловых объектов в районе м. Кап-Блан где (гл. 4) присутствует постоянный апвеллинг, даже при слабых направлениях ветра, и относительно устойчивые гидрологические условия.
Также в процессе пространственного анализа выделены условия среды в районах наибольших скоплений промысловых объектов. По полученным результатам можно выделить следующее (рисунок 53): основные характеристики, оказывающие влияние на распределение европейской ставриды являются температура и содержание растворенного кислорода. За последние годы наблюдается увеличение среднего температурного фона, приводящее к повышению температурного диапазона среды обитания от 15-16.7С до 18.3 - 20.8С и уменьшение содержания кислорода от 2.5 мл/л до 1 мл/л, что в свою очередь сказывается на среднем уменьшении диапазона и увеличении максимальных значений фосфатов. Диапазон солености, наиболее благоприятный для обитания, практически не меняется и составляет 0.5-0.7%о, в межгодовом плане наблюдается только общее колебание максимальных значений.
Относительно круглой сардинеллы (рисунок 54) наблюдается довольно стабильные условия среды обитания в течении последних лет по таким характеристикам, как температура и соленость. Диапазон наиболее благоприятной для обитания температуры составляет около 1.4С за исключением лета 2000 и 2001 гг, когда они колеблется в пределах от 2 до 3.5С. Диапазон между максимумом и минимумом по значению солености практически не меняется за эти годы и составляет около 0.5%о, однако максимальные значения в течении последних лет значительно меняются в пределах от 35.6 до 36.6%о. Также, в общем, наблюдается понижение средних значений по содержанию растворенного кислорода до 2 мл/л в 2004 г и до 1.2 мл/л в 1996 г.
Результаты проведенного в данной главе анализа можно свести к следующему. Получена зависимость объема апвеллинговых вод и метеорологических условий у побережья западной Африки. При усилении экмановского переноса в благоприятном для формирования апвеллинга направлении происходит значительное увеличение объема апвеллинговой водном массы, однако даже при незначительном отклонении направления переноса, объем апвеллинговых вод уменьшается, в этом случае важным аспектом является циркуляция поверхностных вод и воздействие ветра на ее особенности.
Похожие диссертации на Исследование термохалинной структуры и биопродуктивности вод Канарского апвеллинга с использованием геоинформационных технологий
