Рельеф дна Черного моря
Рассматривая рельеф черноморского дна, можно выделить:
- шельф;
- протяженный материковый склон;
- глубокую котловину.
Самая широкая часть шельфа (около 200 км) находится на северо-западе Черного моря. Толщина водного слоя здесь 110 – 160 метров. Глубина воды над шельфом в других местах моря меньше и, как правило, не превышает 110 м. Ширина – от 10 до 15 км (у турецких берегов – 2,5 км).
Материковый склон неоднородный, сильно расчлененный подводными долинами и каньонами. Крутизна его на некоторых участках достигает 20-30°. От Синопа до Самсуна почти параллельно берегу протянулась система глубинных хребтов. Их общая длина – около 150 км. Дно котловины представляет собой аккумулятивную равнину, плоско углубляющуюся к центру до 2000 м. Максимальная глубина Черного моря – 2211 м .
Дно моря состоит из разновозрастных и разнородных в геологическом отношении частей. Больший участок котловины расположен в Альпийской геосинклинальной области. Земная кора под ней состоит из множества слоев, которые можно условно разделить на «осадочные» и «базальтовые». Осадочные слои составляют толщину около 16 км, причем их верхняя, 4-километровая, часть расположена горизонтально. В центральном участке котловины плотность земной коры достигает 25 км. По периферии базальтовый слой прячется под 35-километровым гранитным слоем. Северо-западный участок черноморского шельфа захватывает эпипалеозойскую Скифскую платформу и юг Восточно-Европейской платформы.
Береговая зона Черного моря – это грубообломочные отложения, такие, как галька, гравий и пески. При отдалении от берега эти отложения сменяются на алевриты и мелкозернистые пески. В северо-западном регионе Черного моря идет обильное образование ракушечника и банок, населенных устрицами, мидиями и другими моллюсками.
В Черном море есть залежи полезных ископаемых – нефти и газа. Их основные запасы сосредоточены в северо-западной части котловины. Кроме того, береговые зоны Тамани и Кавказа могут похвастаться россыпями титаномагнетитовых песков.
Территория современного Черного моря имеет непростое геологическое прошлое. Ученые и сегодня обнаруживают под спокойными морскими волнами следы тех или иных природных катаклизмов.
Сорок миллионов лет назад, в начале третичного периода, Азия и Южная Европа представляли собой дно огромного океанического бассейна , называвшегося морем Тетис. Гигантским каналом это море соединяло Атлантический океан с Тихим. В середине третичного периода движения земной коры отделили Тетис от Тихого океана, а затем и от Атлантического.
Активные горообразовательные движения в Евразии начались около семи миллионов лет назад, в период миоцена. За четыре миллиона лет сформировались Карпаты, Альпы, Балканы и Кавказские горы. Площадь моря Тетис уменьшилась, из него образовались отдельные бассейны. Одним из таких бассейнов стало Сарматское море, протянувшееся от предгорий Тянь-Шаня до современной Вены.
В начале периода плиоцена (1,5 – 3 миллиона лет назад) Сарматское море уменьшилось в размерах, став сначала соленым Меотическим морем , а позднее – почти пресным Понтическим озером-морем. Один миллион лет назад размеры этого озера были сопоставимы с размерами Чаудинского озера.
Примерно 500 тысяч лет назад закончилось миндельское оледенение. Начали таять ледники. Их воды потоками стекали в Чаудинское озеро, наполняя его и превращая в Древнеевксинский бассейн . Его площадь была близка к площади современного Черного моря.
150 тысяч лет назад из Древнеевксинского бассейна образовалось Карангатское море. Соленость воды в нем намного превышала соленость воды в Черном море наших дней.
20 тысяч лет назад Карангатское море медленно «превратилось» в Новоевксинское море. Его появление совпало с окончанием последнего Вюрмского обледенения. Преобразование Новоексинского моря продолжалось 10 тысяч лет, после которых наступил новый, современный этап жизни Черного моря. И на этом этапе мы, люди, усиленно помогаем природе «ускорять» ход черноморской истории…
Источник
База знаний
Территория
Расположенное в глубине материка, Черное море (вместе с Азовским) — наиболее обособленная часть Мирового океана. На юго-западе оно сообщается с Мраморным морем через пролив Босфор , граница между морями проходит по линии м. Румели — м. Анадолу. Керченский пролив соединяет Черное и Азовское моря, границей между которыми служит линия м. Такиль — м. Панагия.
Площадь Черного моря равна 422 тыс. км 2 , объем — 555 тыс. км 3 , средняя глубина — 1315 м, наибольшая глубина — 2210 м.
Береговая линия, за исключением севера и северо-запада, изрезана слабо. Восточные и южные берега — крутые и гористые, западные и северо-западные — невысокие и плоские, местами обрывистые. Единственный крупный полуостров — Крымский. На востоке к морю вплотную подходят отроги хребтов Большого и Малого Кавказа, разделенные Колхидской низменностью. Вдоль южного берега тянутся Понтийские горы. В районе Босфора берега невысокие, но обрывистые, на юго-западе к морю приближаются Балканские горы, дальше к северу расположена Добруджская возвышенность, постепенно переходящая в низменные пространства обширной дельты Дуная. Северо-западные и частично северные берега вплоть до гористого Южного берега Крыма — невысокие, расчленены балками, обширными лиманами в устьях рек (Днестровским, Днепро-Бугским), отгороженными от моря косами.
Берег в районе Пицунды
В северо-западной части моря находятся самые большие заливы — Одесский, Каркинитский, Каламитский. Кроме них на южном берегу моря находятся Самсунский и Синопский заливы, на западном — Бургасский. Небольшие островки Змеиный и Березань расположены в северо-западной части моря, Кефкен — к востоку от Босфора.
Основная часть речного стока (до 80%) поступает в северо-западную часть моря, куда несут воды наиболее крупные реки: Дунай (200 км 3 /год), Днепр (50 км 3 /год), Днестр (10 км 3 /год). На Черноморском побережье Кавказа в море впадают Ингури, Риони, Чорох и много мелких речек. На остальной части побережья сток незначителен.
Климат
Удаленное от океана, окруженное сушей, Черное море отличается континентальностью климата, что проявляется в больших сезонных изменениях температуры воздуха. На климатические особенности отдельных частей моря значительное влияние оказывает орография — характер рельефа прибрежной полосы. Так, в северо-западной части моря, открытой для воздействия воздушных масс с севера, проявляется климат степей (холодная зима, жаркое, сухое лето), а в защищенной высокими горами юго-восточной части — климат влажных субтропиков (обилие осадков, теплая зима, влажное лето).
Зимой море испытывает воздействие отрога Сибирского антициклона, вызывающего вторжения холодного континентального воздуха. Они сопровождаются северо-восточными ветрами (со скоростью 7 — 8 м/с), нередко достигающими штормовой силы, резкими понижениями температуры воздуха, осадками. Особенно сильные северо-восточные ветры характерны для района Новороссийска (бора). Здесь массы холодного воздуха скапливаются за высокими прибрежными горами и, перевалив через вершины, обрушиваются с большой силой вниз, к морю. Скорость ветра во время боры достигает 30—40 м/с, повторяемость боры — до 20 и более раз в году. При ослаблении зимой отрога Сибирского антициклона на Черное море выходят средиземноморские циклоны. Они вызывают неустойчивую погоду с теплыми, иногда весьма сильными юго-западными ветрами и колебаниями температуры.
Летом на море распространяется влияние Азорского максимума, устанавливается ясная, сухая и жаркая погода, термические условия становятся однородными для всей акватории. В этот сезон преобладают слабые северо-западные ветры (2—5 м/с), лишь в редких случаях в прибрежной полосе северо-восточной части моря возникают северо-восточные ветры штормовой силы.
Самая низкая температура в январе — феврале отмечается в северо-западной части моря (–1— 5°), на Южном берегу Крыма она повышается до 4°, а на востоке и юге — до 6—9°. Минимальные температуры в северной части моря достигают –25 — 30°, в южной части —5 — 10°. Летом температура воздуха равна 23 — 25°, максимальные значения в разных пунктах достигают 35—37°.
Атмосферные осадки на побережье выпадают очень неравномерно. В юго-восточной части моря, где Кавказские хребты преграждают путь западным и юго-западным влажным средиземноморским ветрам, выпадает наибольшее количество осадков (в Батуми — до 2500 мм/год, в Поти — 1600 мм/год); на равнинном северо-западном побережье всего 300 мм/год, у южных и западных берегов и на Южном берегу Крыма — 600—700 мм/год. Через Босфор ежегодно стекает 340—360 км 3 черноморской воды, и поступает в Черное море около 170 км 3 средиземноморской воды. Водообмен через Босфор испытывает сезонные изменения, определяемые разностью уровней Черного и Мраморного морей и характером ветров в районе пролива. Верхнебосфорское течение из Черного моря (занимающее у входа в пролив слой около 40 м) достигает максимума летом, а минимум его наблюдается осенью. Интенсивность нижнебосфорского течения в Черное море наибольшая осенью и весной, меньше всего — в начале лета. В соответствии с характером ветровой деятельности над морем сильное волнение наиболее часто развивается осенью и зимой в северо-западной, северо-восточной и центральной частях моря. В зависимости от скорости ветра и длины разгона волн в море преобладают волны высотой 1—3 м. В открытых районах максимальные высоты волн достигают 7 м, а при очень сильных штормах могут быть и выше. Юго-западная и юго-восточная части моря — самые спокойные, сильное волнение наблюдается здесь редко, и волн высотой более 3 м почти не бывает.
Сезонные изменения уровня моря создаются в основном за счет внутригодовых различий в поступлении речного стока. Поэтому в теплое время года уровень выше, в холодное — ниже. Величина этих колебаний неодинакова и наиболее значительна в районах влияния материкового стока, где она достигает 30—40 см.
Наибольшую величину в Черном море имеют сгонно-нагонные колебания уровня, связанные с воздействием устойчивых ветров. Особенно часто они наблюдаются в осенне-зимнее время в западной и северо-западной частях моря, где могут превышать 1 м. На западе сильные нагоны вызывают восточные и северовосточные ветры, а на северо-западе — юго-восточные. Сильные сгоны в указанных частях моря возникают при северо-западных ветрах. У Крымского и Кавказского побережий нагоны и сгоны редко превышают 30—40 см. Обычно их продолжительность составляет 3—5 суток, но иногда может быть и больше.
В Черном море часто наблюдаются сейшевые колебания уровня высотой до 10 см. Сейши с периодами 2—6 часов возбуждаются воздействием ветра, а 12-часовые сейши связаны с приливами. Для Черного моря характерны неправильные полусуточные приливы.
Ледовитость
Лед ежегодно образуется лишь в узкой прибрежной полосе северо-западной части моря. Даже в суровые зимы он покрывает менее 5%, а в умеренные зимы — 0,5—1,5% акватории моря. В очень суровые зимы припай вдоль западного берега распространяется до Констанцы, а плавучий лед выносится к Босфору. За последние 150 лет льдины в проливе наблюдались 5 раз. В мягкие зимы льдом покрываются только лиманы и отдельные бухты.
Льдообразование обычно начинается в середине декабря, а максимальное распространение льда наблюдается в феврале. Граница неподвижного льда в умеренные зимы в северо-западной части моря проходит от Днестровского лимана к Тендровской косе на расстоянии 5— 10 км от берега. Далее кромка льда пересекает Каркинитский залив и доходит до средней части Тарханкутского п-ова. Очищение моря от льда происходит в марте (раннее — в начале марта, позднее — в начале апреля). Продолжительность ледового периода сильно меняется: от 130 суток в очень суровые зимы до 40 суток в мягкие. Толщина льда в среднем не превышает 15 см, в суровые зимы доходит до 50 см.
Рельеф дна
Подводный каньон в Черном море
В рельефе дна моря четко выделяются три основные структуры: шельф, материковый склон и глубоководная котловина. Шельф занимает до 25% общей площади дна и в среднем ограничивается глубинами 100—120 м. Наибольшей ширины (более 200 км) он достигает в северо-западной части моря, которая вся располагается в пределах шельфовой зоны. Почти на всем протяжении гористых восточных и южных берегов моря шельф очень узкий (всего несколько километров), а в юго-западной части моря — более широкий (десятки километров).
Материковый склон, занимающий до 40% площади дна, опускается примерно до глубин 2000 м. Он крутой и изрезан подводными долинами и каньонами. Дно котловины (35%) — плоская аккумулятивная равнина, глубина которой постепенно увеличивается к центру.
Рельеф дна и течения Черного моря. Увеличить (в отдельном окне)
Циркуляция воды и течения
Циркуляция вод в течение всего года имеет циклонический характер с циклоническими круговоротами в западной и восточной частях моря и огибающим их вдольбереговым основным черноморским течением. Сезонные изменения циркуляции проявляются в скоростях и в деталях этой системы течений. Основное черноморское течение и циклонические круговороты наиболее четко выражены зимой и летом. Весной и осенью циркуляция вод становится слабее и усложняется по структуре. В юго-восточной части моря летом формируется небольшой антициклонический круговорот.
В системе циркуляции вод можно выделить три характерные области, структура течений в которых отличается своеобразием: прибрежную часть, зону основного черноморского течения и открытые части моря.
Границы прибрежной части моря определяются шириной шельфа. Режим течений здесь зависит от местных факторов и значительно изменчив в пространстве и во времени.
Зона основного черноморского течения шириной 40—80 км расположена над материковым склоном. Течения в ней весьма устойчивы и имеют циклоническую направленность. Скорости течений на поверхности составляют 40—50 см/с, иногда превышают 100 и даже 150 см/с (в стрежне потока). В верхнем стометровом слое основного течения скорости с глубиной уменьшаются слабо, максимальные вертикальные градиенты приходятся на слой 100—200 м, ниже которого скорости медленно затухают.
В открытых частях моря течения слабые. Средние скорости здесь не превышают 5—15 см/с на поверхности, слабо уменьшаясь с глубиной до 5 см/с на горизонтах 500—1000 м. Границы между указанными структурными областями довольно условны.
В мелководной северо-западной части моря циркуляция в основном возбуждается ветром. Северные и северо-восточные ветры обусловливают циклонический характер течений, а ветры западных направлений — антициклонический. В соответствии с характером ветров установление антициклонической циркуляции возможно в летний сезон.
Общая циркуляция вод моря имеет однонаправленный характер до глубины порядка 1000 м. В более глубинных слоях она весьма слабая, и говорить об общем ее характере сложно.
Важную особенность основного черноморского течения представляет его меандрирование, которое может приводить к образованию изолированных вихрей, отличающихся по температуре и солености от окружающих вод. Размеры вихрей достигают 40—90 км, явление вихреобразования имеет существенное значение для водообмена не только в верхнем, но и в глубинных слоях моря.
В открытом море широко распространены инерционные течения с периодом 17—18 часов. Эти течения оказывают влияние на перемешивание в толще вод, так как их скорости даже в слое 500—1000 м могут быть 20—30 см/с.
Температура воды и солёность
Температура воды на поверхности моря зимой повышается от –0,5—0° в прибрежных районах северо-западной части до 7—8° в центральных районах и 9—10° в юго-восточной части моря. Летом поверхностный слой воды прогревается до 23—26°. Лишь во время сгонов могут происходить кратковременные существенные понижения температуры (например, у Южного берега Крыма). В период прогрева моря на нижней границе ветрового перемешивания образуется слой скачка температуры, ограничивающий распространение тепла верхним однородным слоем.
Соленость на поверхности весь год минимальная в северо-западной части моря, куда поступает основной объем речных вод. В приустьевых районах соленость возрастает от 0—2 до 5—10‰, а на большей части акватории открытого моря она равна 17,5—18,3‰.
Температура воды и соленость на поверхности Черного моря зимой. Увеличить (в отдельном окне)
В холодный сезон в море развивается вертикальная циркуляция, к концу зимы охватывающая слой толщиной от 30— 50 м в центральных до 100—150 м в прибрежных районах. Сильнее всего охлаждаются воды в северо-западной части моря, откуда они течениями распространяются на промежуточных горизонтах по всему морю и могут достигать самых удаленных от очагов холода районов. Как следствие зимней конвекции, при последующем летнем прогреве в море образуется холодный промежуточный слой. Он сохраняется на протяжении всего года на горизонтах 60—100 м и выделяется по температуре на границах 8°, а в ядре — 6,5—7,5°.
Конвективное перемешивание в Черном море не может распространяться глубже 100—150 м из-за увеличения солености (а следовательно, и плотности) в более глубинных слоях в результате поступления туда соленых мраморноморских вод. В верхнем перемешиваемом слое соленость увеличивается медленно, а затем на 100—150 м резко возрастает от 18,5 до 21‰. Это постоянный слой скачка солености (галоклин).
Температура воды и соленость на поверхности Черного моря летом. Увеличить (в отдельном окне)
Начиная с горизонтов 150—200 м, соленость и температура медленно повышаются к дну из-за влияния поступающих в глубинные слои более соленых и теплых мраморноморских вод. На выходе из Босфора они имеют соленость 28—34‰ и температуру 13—15°, но быстро изменяют свои характеристики, перемешиваясь с черноморской водой. В придонном слое небольшое повышение температуры происходит и благодаря геотермическому притоку тепла от дна моря. Глубинные воды, располагающиеся в слое от 1000 м до дна и занимающие в Черном море зимой (II) и летом (VIII) более 40% объема моря, отличаются большим постоянством температуры (8,5—9,2°) и солености (22—22,4‰.
Вертикальное распределение температуры воды (1) и солености (2)
Таким образом, в вертикальной гидрологической структуре вод Черного моря выделяются основные компоненты:
верхний однородный слой и сезонный (летний) термоклин, связанные в основном с процессом ветрового перемешивания и годовым циклом потока тепла через поверхность моря;
холодный промежуточный слой с минимальной по глубине температурой, который на северо-западе и северо-востоке моря возникает в результате осенне-зимней конвекции, а в других районах образуется в основном путем переноса холодных вод течениями;
постоянный галоклин — слой максимального нарастания солености с глубиной, находящийся в зоне контакта верхней (черноморской) и глубинной (мраморноморской) водных масс;
глубинный слой — от 200 м до дна, где нет сезонных изменений гидрологических характеристик, а их пространственное распределение весьма однородно.
Процессы, происходящие в этих слоях, их сезонная и межгодовая изменчивость и определяют гидрологические условия Черного моря.
Черное море имеет двухслойную гидрохимическую структуру. В отличие от других морей в нем только верхний хорошо перемешанный слой (0—50 м) насыщен кислородом (7—8 мл/л). Глубже содержание кислорода начинает быстро уменьшаться, и уже на горизонтах 100—150 м оно равно нулю. На этих же горизонтах появляется сероводород, количество которого растет с глубиной до 8—10 мг/л на горизонте 1500 м, и далее к дну оно стабилизируется. В центрах основных циклонических круговоротов, где происходит подъем вод, верхняя граница сероводородной зоны располагается ближе к поверхности (70—100 м), чем в прибрежных районах (100—150 м).
На границе между кислородной и сероводородной зонами расположен промежуточный слой существования кислорода и сероводорода, представляющий собой нижнюю «границу жизни» в море.
Вертикальное распределение кислорода и сероводорода в Черном море. 1 — среднее содержание кислорода, 2 — среднее содержание сероводорода, 3 — отклонение от среднего
Распространению кислорода в глубинные слои моря препятствуют большие вертикальные градиенты плотности в зоне контакта черноморской и мраморноморской водных масс, ограничивающие конвективное перемешивание верхним слоем.
Вместе с тем обмен водами в Черном море происходит между всеми слоями, хотя и медленно. Глубинные соленые воды, все время пополняемые нижним босфорским течением, постепенно поднимаются и перемешиваются с верхними слоями, которые уходят в Босфор с верхним течением. Такая циркуляция сохраняет относительно постоянное соотношение солености в толще вод моря.
В Черном море выделяют (Водяницкий В.А. и др.) следующие основные процессы, обусловливающие вертикальный обмен в толще вод: подъем вод в центрах циклонических круговоротов и опускание на их периферии; турбулентное перемешивание и диффузия в толще вод моря; осенне-зимнюю конвекцию в верхнем слое; придонную конвекцию за счет теплового потока от дна; перемешивание в синоптических вихрях; сгонно-нагонные явления в прибрежной зоне.
Оценки времени вертикального обмена вод в море весьма приближенные. Этот важный вопрос нуждается в дальнейших исследованиях.
В качестве основного механизма образования сероводорода в Черном море большинство авторов принимают восстановление сернокислых соединений (сульфатов) при разложении органических остатков (отмерших организмов) под влиянием сульфатредуцирующих бактерий микроспира. Такой процесс возможен в любых водоемах, но образовавшийся в них сероводород быстро окисляется. В Черном море он не исчезает из-за медленного обмена вод и отсутствия возможности его быстрого окисления в глубинных слоях. При подъеме глубинных вод в верхний кислородный слой моря происходит окисление сероводорода в сульфаты. Таким образом, в море существует установившийся равновесный круговорот соединений серы, определяемый скоростью обмена вод и другими гидродинамическими процессами.
В настоящее время высказывается мнение, что в последние десятилетия происходит постоянный однонаправленный подъем (тренд) верхней границы сероводородной зоны к поверхности моря, достигающий десятков метров. Это связывают с антропогенными изъятиями стока рек и изменениями плотностной структуры моря. Однако имеющиеся данные пока свидетельствуют лишь о естественных межгодовых колебаниях положения границы сероводородной зоны, происходящих в разных районах моря неодинаково. Выделение на фоне этих колебаний антропогенного тренда затруднено из-за недостатка систематических наблюдений за топографией границы сероводородного слоя и несовершенства методики ее определения.
Фауна и экологические проблемы
Многообразный растительный и животный мир Черного моря почти целиком сосредоточен в верхнем слое толщиной 150—200 м, составляющем 10—15% объема моря. Глубинная толща вод, лишенная кислорода и содержащая сероводород, почти безжизненна и населена только анаэробными бактериями.
Ихтиофауна Черного моря сформировалась из представителей разного происхождения и насчитывает около 160 видов рыб. Одна из групп — рыбы пресноводного происхождения: лещ, карась, окунь, красноперка, судак, тарань и другие, встречающиеся в основном в северозападной части моря. В опресненных районах и солоноватоводных лиманах есть представители древней фауны, сохранившиеся еще со времени существования древнего Понто-Каспийского бассейна. Наиболее ценные из них — осетровые, а также несколько видов сельдей. Третью группу черноморских рыб составляют иммигранты из Северной Атлантики — это холодолюбивые шпрот, мерланг, колючая акула-катран и др. Четвертая, наибольшая по численности группа рыб — средиземноморские вселенцы — насчитывает свыше ста видов. Многие из них заходят в Черное море только летом, а зимуют в Мраморном и Средиземном морях. В их числе пеламида, скумбрия, тунец, атлантическая ставрида и др. Только 60 видов рыб средиземноморского происхождения, которые постоянно живут в Черном море, могут считаться черноморскими. К ним относятся хамса, сарган, кефаль, ставрида, султанка (барабуля), скумбрия, камбала-калкан, скаты и др. Из 20 промысловых видов черноморских рыб значение имеют только хамса, мелкая ставрида и шпрот, а также акула-катран.
В настоящее время состояние черноморской экосистемы неблагополучно. Происходит обеднение видового состава растений и животных, сокращение запасов полезных видов. В первую очередь это наблюдается в районах шельфа, испытывающих значительную антропогенную нагрузку. Наибольшие изменения наблюдаются в северо-западной части моря. Большое количество биогенных и органических веществ, поступающих сюда с материковым стоком, вызывает массовое развитие планктонных водорослей («цветение»). В районе влияния стока Дуная биомасса фитопланктона возросла в 10—20 раз, отмечены случаи «красных приливов» . За счет токсического действия некоторых водорослей во время массового «цветения» наблюдается гибель фауны. Кроме того, при интенсивном развитии планктона на дно оседает большое количество отмерших организмов, на разложение которых расходуется растворенный кислород. При хорошо выраженной стратификации вод, препятствующей поступлению кислорода из поверхностного слоя в придонный, в нем развивается дефицит кислорода (гипоксия), который может приводить к гибели организмов (заморам). С 1970 г. заморы разной интенсивности повторяются практически ежегодно. Неблагоприятная экологическая обстановка вызвала отмирание некогда обширного поля филлофоры — водоросли, использующейся для изготовления агар-агара.
Ухудшение качества воды и кислородного режима — одна из основных причин снижения численности промысловых рыб в северо-западной части Черного моря.
Источник