И.С. Белюченко
Экология Краснодарского края (Региональная экология)
Учебное пособие. – Краснодар: КубГАУ, 2010. - 356 с.

4. Общая характеристика водных ресурсов края

4.1. Моря

4.1.1. Черное море

Черное море дальше всех морей вдается в материк Евразии. От Атлантического океана по прямой оно расположено на расстоянии 2600 км. Непосредственной связи с океаном нет. Путь из океана в Черное море - через Гибралтарский пролив, Средиземное и Эгейское моря, пролив Дарданеллы, Мраморное море и пролив Босфор - составляет 3400 км. Узкий и мелкий Керченский пролив соединяет Черное море с Азовским. Длина береговой линии Черного моря - 4090 км. Северные и восточные берега моря принадлежат России и странам СНГ, южные - Турции, западные - Болгарии и Румынии. Наименьшее расстояние от северных до южных берегов - 263 км, наибольшее по меридиану - 611 км. Самое большое расстояние между западными и восточными берегами по параллели - 1130 км.

Площадь моря - 413 488 км². Объем воды - 537 000 км³. Mope представляет собой глубокую впадину продолговатой формы с довольно плоским дном и крутыми склонами (в среднем 6-8^о, максимум 20^о). Наибольшая глубина - 2258 м. Средняя глубина - 1271 м - свидетельствует о преобладании больших глубин. Глубины меньше 200 м имеются только в северо-западной части моря, вдающейся в сушу. Полоса мелководья вдоль других берегов не достигает значительной ширины. Островов в море очень мало, и все они расположены в его мелководной части. Самый крупный - Змеиный (Фидониси) занимает всего 0,17 км². Значительные полуострова - Крымский, Керченский и Таманский. Заливов мало; самые большие - Одесский, Каркинитский, Каламитский, Феодосийский - у северных берегов, на южном берегу - Синопский.

Впадина Черного моря лежит в альпийской геосинклинальной зоне в огромном грабене, ограниченном сбросами. Мелководная, северная часть котловины расположена в краевой части Русской платформы. История Черного моря в геологическом прошлом тесно связана с историей морей-озер Каспийского и Аральского. В мезозойскую эру и в начале третичного периода кайнозойской эры на месте этих морей находился единый бассейн, имевший связь и с Атлантическим, и с Тихим океанами, его называют морем Тетис. В середине третичного периода связь с Тихим океаном исчезла, а с Атлантическим сильно сократилась. В середине миоцена образовалось так называемое Сарматское море, не имевшее прямой связи с открытым океаном и потому опресненное. В верхнем миоцене соединение с океаном возобновилось, возник соленый Меотический бассейн. В нижнем плиоцене на месте его образовалось почти пресное озеро-море Понтическое. В конце третичного периода произошли разделение Понтического бассейна и образование Черноморского и Каспийского бассейнов. Обособившийся Черноморский бассейн испытал сокращение размеров, и сменившие последовательно друг друга Киммерийский, Куяльницкий и Чаудинский бассейны занимали площадь меньшую, чем современная площадь Черного моря.

Четвертичная история моря может быть разделена на четыре стадии. В первой существовал так называемый Древнеэвксинский бассейн, сходный с современным, но более пресный и соединявшийся с Каспийским бассейном. Во второй стадии, отличающейся осолонением вод и распространением средиземноморской фауны, море было связано со Средиземным. Это - Карангатский (Тирренский, Узунларский) бассейн. Третья стадия - Новоэвксинский бассейн, размеры которого сократились вследствие поднятия береговых участков, сильно опресненный с преобладанием в фауне каспийских форм. Последняя, предшествующая современной, стадия - осолоненный Древнечерноморский бассейн с фауной, сходной с современной фауной Черного моря. В четвертичном периоде Черное море неоднократно соединялось с Каспием через Кумо-Манычскую впадину, при этом происходил обмен вод и фауны.

Зимой севернее Черного моря, над югом и юго-востоком Русской равнины расположена полоса повышенного давления. В сторону моря давление понижается, поэтому ветры преимущественно северные и северо-восточные. По южной окраине полосы высокого давления над морем проходят циклоны. Летом повышенное давление к северу от моря обычно сохраняется, но оно распространяется с запада от Азорского максимума, часто захватывая и Черное море. Погода устанавливается антициклоническая, ясная и сухая. Ветры преобладают здесь слабые, преимущественно северных направлений. Летом больших различий в температуре воздуха над морем нет. Средняя температура в июле везде около + 22^оС. В зимнее время температура на северо-западе значительно ниже, чем на востоке и особенно на юго-востоке, где понижение температуры до -10°С - редкое явление. Влажность воздуха над морем большая. Осадки распределяются по побережью неравномерно. Меньше всего их выпадает на северо-западе (около 300 мм в год), больше всего - на юго-востоке (до 3000 мм в год в Батуми). Снег может выпадать везде, но сохраняется он только несколько дней.

Черное море принимает много больших рек: Дунай, Днестр, Южный Буг, Днепр, Риони, Чорох (Чорух). Половина речного стока приходится на Дунай. Годовой сток с суши равен 400 км³, т. е. слою воды на поверхности моря в 80 см. Приблизительно столько же воды ежегодно испаряется с поверхности моря. Осадки создают избыток в приходе пресной воды. Из Черного моря вода уходит через пролив Босфор и через Керченский пролив. В проливе Босфор, соединяющем моря с различной соленостью воды, существует двойное течение: в верхних слоях - из Черного моря в Мраморное, в нижних - из Мраморного в Черное. В результате Черное море получает 175 км³ в год соленой воды средиземноморского происхождения. Азовское море отдает Черному морю ежегодно 66 км³ воды пониженной солености.

Среднегодовой уровень и уровень по сезонам испытывают незначительные колебания (максимум 18 см). Речные воды, вливаясь в основном в северо-западную часть моря, вызывают здесь постоянное повышение уровня по сравнению с более южной частью моря. В результате возникает течение вдоль западных берегов к Босфору. Часть воды проникает в пролив, часть продолжает двигаться вдоль южных, а затем восточных и северных берегов, образуя круговое течение. Кроме общего кругового течения против часовой стрелки, выделяются два круговых течения - в западной и восточной частях моря, а также два небольших круговых течения - в северо-западной и северо-восточной частях. Под влиянием ветра течения меняют свое направление (иногда на противоположное), общая схема течений нарушается. Приливы на Черном море выражены очень слабо.

Соленость вод Черного моря в результате избытка пресной воды значительно меньше средней океанской - на поверхности она составляет в средней части моря только 18‰ и 2-3‰ - в устьях рек. Начиная с глубины 150 м соленость увеличивается до 22-23‰. Температура воды зимой на поверхности моря в открытой части +6, +7°, в южной части от +8 до +10°С. На северо-западе она опускается до температуры замерзания (-1^о), и там ежегодно образуется береговой припай шириной до 0,7 км. Летом температура воды однообразнее и отличается в различных районах не более чем на 2°.

Сезонные изменения температуры захватывают лишь верхний слой воды, на глубине 50-70 м вода в течение всего года имеет температуру, равную зимней поверхностной температуре (+6, +7°С). Начиная с глубины 180 м температура воды медленно повышается, достигая у дна +9°. Разделение всей водной массы на два слоя: верхний, менее соленый, испытывающий сезонные колебания температуры, и нижний, более соленый, с постоянной температурой, объясняет слабую вертикальную циркуляцию вод. Верхние слои воды, охлаждаясь зимой, вследствие меньшей солености, продолжают оставаться легче глубинной воды. В результате этого кислородом богаты только верхние 50 м воды. Глубже 50 м количество кислорода убывает, и на глубине 200 м оно ничтожно. На этой глубине появляется сероводород как результат жизнедеятельности организмов - окисления органического вещества с выделением H₂S и разложения его без доступа кислорода. Количество сероводорода с увеличением глубины повышается с 0,47 на глубине 200 м до 5,8 см³/л на глубине 2000 м.

Климатические условия и их изменчивость  являются основным фактором, определяющим гидрологическую структуру и динамику вод Черного моря. Из всего комплекса климатообразующих факторов наиболее важными для гидрологического режима являются два метеорологических параметра – приземная температура воздуха и ветер. Атмосферные термические условия (термический фактор) ответственны за гидрологические процессы, формирующие гидрологическую структуру верхнего слоя моря. Ветровые условия (динамический фактор) определяют динамику вод (генеральная циркуляция, Основное Черноморское течение (ОЧТ), вихревые образования), а также во многом определяют и термические (атмосферные) условия (Титов, Савин, 2000; Титов, 2002; Комплексные …, 2002),

Ветровые и термические условия зависят от атмосферной циркуляции, которая, в свою очередь, определяется основными центрами действия атмосферы (ЦДА). На атмосферные условия Черноморского региона наибольшее влияние оказывают следующие ЦДА: квазистационарный Азорский антициклон, Сибирский (зимний) антициклон и Азиатский минимум (Соркина, 1970). Взаимное расположение этих центров действия атмосферы, а также колебание их интенсивности и местоположения определяют тип барического поля, соответствующее поле ветра над Черным морем и поступление тех или иных воздушных масс. Над акваторией Черного моря в разные сезоны года наблюдаются следующие типы воздушных масс (ВМ): континентальная полярная ВМ с повторяемостью 51 %, полярная – 15 %, тропическая – 22 % и арктическая ВМ – 12 % (Леонов, 1960).

Термические свойства этих воздушных масс и определяют температурный режим над акваторией Черного моря. С помощью статистической обработки получены средние многолетние параметры годового хода и сезонные значения температуры воздуха (Титов, Савин, 2000). Самым холодным месяцем в годовом цикле для всего побережья является январь, самым теплым для западной и центральной частей бассейна (Одесса-Анапа) – июль, а для восточной части (Геленджик–Батуми) – август. Колебания между экстремальными значениями в холодную половину года в 2-2,5 раза больше, чем в теплую (Титов, 2002).

В пространственном распределении температуры воздуха над акваторией Черного моря прослеживается тенденция к её возрастанию в направлении с запада на восток. Однако эта тенденция частично нарушается зональностью, т.е. зависимостью численных значений температуры от широты пункта наблюдений (Справочник по климату Черного моря, 1974). Средние месячные и сезонные значения температуры в холодную половину года в северных точках (Керчь) ниже, а колебания их больше, чем в южных пунктах (Анапа, Батуми) (Титов, 2002).

Годовой ход повторяемости ветра различных направлений в северо-восточной части Черного моря (по многолетним данным гидрометеостанции Геленджик) следующий: наибольшей повторяемостью характеризуются северо-восточные ветры с максимумом (26-36 %) в осенне-зимний период и с минимумом (16-18 %) в весенне-летний период; подобный годовой ход, но с меньшими значениями повторяемости, имеют ветры северо-западного, северного, восточного, юго-восточного румбов. Противоположный характер сезонного хода имеют ветры южного, юго-западного и западного румбов: в осенне-зимний период их повторяемость минимальна (8-10 %), а в весенне-летний период – максимальна (16-18 %). Зимой повторяемость северо-восточных ветров в 3-4 раза больше повторяемости юго-западных ветров, а летом они равновероятны, т.к. минимум повторяемости северо-восточных ветров и максимум юго-западных в этом сезоне равны (Прокопов, 1997; Титов, Савин, 2000; Титов, 2002).

В ходе многолетней изменчивости ветровых условий, в холодные и аномально холодные зимы, с увеличением повторяемости северных ветров усиливаются циклонические циркуляция и соответственно – подъем глубинных вод (в центре моря), опускание поверхностных вод (в прибрежной зоне) и объединяющая их поперечная циркуляция. Это создает благоприятные условия для интенсивного обмена между поверхностными и глубинными водами, окисления сероводорода, и улучшения экологической обстановки. В противоположность этому, в годы с теплыми и аномально теплыми зимами указанные гидрофизические процессы идут вяло, что в итоге ухудшает экологическую ситуацию (Титов, 2002).

Анализ межгодовой изменчивости спутниковых недельных значений средней по бассейну температуры поверхности Черного моря выявил её положительный тренд – примерно 0,09^оС/год в период 1981-2000 гг., т.е. примерно тот же, что был получен ранее аналогичным анализом в период 1981-1996 гг. При этом тренды температуры поверхности моря, осредненной в масштабах западного и восточного глубоководных районов, оказались различными – примерно 0,08 и 0,11 ^оС/год соответственно. Потепление поверхностного слоя в восточном глубоководном районе Черного моря происходило в период 1981-2000 гг. более интенсивно, чем в западном (Гинзбург и др., 2001, 2002).

В поверхностной кислородной зоне Черного моря присутствует очень важная гидрологическая структура – холодный промежуточный слой (ХПС), который наряду с циркуляцией вод оказывает большое влияние на экологическое состояние этого бассейна. Холодный промежуточный слой формируется зимой в результате плотностной конвекции в поверхностном слое моря (Кривошея и др., 2002).

По результатам многолетних исследований ХПС Черного моря можно выделить следующие основные особенности этой структуры (Филиппов, 1968; Овчинников, Попов, 1987; Кривошея и др., 2002): 1) ХПС в пределах изобаты 150 м присутствует по всей акватории моря, имеет куполообразный вид; в глубоководной части моря он расположен ближе к поверхности, а у материкового склона, в зоне действия Основного Черноморского течения (ОЧТ) Черного моря и прибрежных антициклонических вихрей (ПАВ) – заглубляется; 2) ХПС в среднем имеет толщину 50-60 м в глубоководной части моря и 80-120 м у материкового склона, если за верхнюю и нижнюю границы слоя принята изотерма 8^оС; в квазистационарных ПАВ толщина слоя может достигать 150 м; 3) холодные промежуточные воды (ХПВ) формируются в результате зимней плотностной конвекции в циклонических образованиях (круговороты, мезомасштабные вихри) глубоководной части Черного моря (основной источник) и на северо-западном шельфе (дополнительный источник), а затем они адвектируются течениями в промежуточном слое в другие районы моря.

В аномально холодные и холодные зимы холодный промежуточный слой (ХПС) и верхняя граница пикноклина активно вентилируются через плотностную конвекцию. В умеренно холодные зимы ХПС вентилируется слабее. В умеренно теплые зимы, если они следуют за умеренно холодными или холодными зимами, вентиляция ХПС через конвекцию отсутствует; если одна умеренно теплая зима следует за другой, то вентиляция может наблюдаться только в верхней части ХПС. В теплые и аномально теплые зимы ХПС не вентилируется. В конце зимы между поверхностным квазиоднородным слоем и верхней границей ХПС сохраняется небольшой слой с устойчивой стратификацией (термоклин). Важная роль в обновлении ХПС в зимний период принадлежит общей циркуляции моря. При сильной циркуляции (скорости в стрежне Основного Черноморского течения составляют 50-80 см/с) формирование холодных промежуточных вод в центральной части моря при прочих равных условиях происходит более активно (Кривошея и др., 2002).

Несмотря на сравнительно небольшие размеры Черного моря, пространственная изменчивость поля течений достаточно велика. На его акватории можно выделить три зоны с резко различающимися режимами течений: зона прибрежной антициклонической завихренности течений, центральная зона циклонической завихренности течений и разделяющая их зона стрежня Основного Черноморского течения (ОЧТ). Зона ПАЗ формируется на правой периферии ОЧТ, между его стрежнем и шельфом, в результате бокового сдвига скорости. Интенсивное меандрирование стрежня ОЧТ и боковой сдвиг скорости приводят к образованию (в вершинах антициклонических меандров) прибрежных антициклонических вихрей  (Титов, 1989; Овчинников и др., 1996; Овчинников, Титов, 1990; Титов, 1992,1993; Титов, Кривошея, Москаленко, 2002; Зацепин и др. 2002).

Животный мир Черного моря разнообразен, но сосредоточен главным образом в верхнем слое. Характерно одновременное присутствие форм средиземноморских, пресноводных и реликтовых. Преобладают средиземноморские формы: например, среди 180 видов и подвидов рыб 112 средиземноморских, пресноводных - 31. Малочисленность форм, сформировавшихся в условиях Черного моря, свидетельствует о его сравнительной молодости. Недавно в Черном море появился краб (Rithropanopeus harrisi) и брюхоногий моллюск рапана (Rapana bezoar) - обитатели Японского моря. Многие пришельцы чувствуют себя не хуже, чем на родине, например, средиземноморское цветковое растение зостера (Zostera) и водоросль филлофора (Phyllophora rubens), образовавшие большие скопления в северо-западной части моря. В последние годы зостера подверглась уничтожению грибком Lelieintula. Планктона в Черном море больше, чем в Средиземном, так как питательными веществами воды Черного моря несколько богаче. Граница распространения планктона и донной фауны не заходит глубже 200 м. Заселено всего 23% площади дна моря. В Черном море есть постоянно живущие рыбы, а также рыбы, приходящие через проливы. В свою очередь, из Черного моря многие виды рыб (хамса, сельдь, тюлька, кефаль) уходят в Азовское море на откорм. В пределах самого моря также происходит миграция рыб. Промысловое значение в Черном море имеют: белуга (Huso huso), осетр (Acipenser quldenstadti), севрюга (Acipenser stellatus), сельдь (Alosa spp.), хамса (Engraulis encvasiholus), шпрот (Spratus spratus phalericus), тарань (Rutilus rutilus heckeli), сазан (Cynrinuscarpio), лещ (Abramis), кефаль (Mugil spp.), ставрида (Tracturus mediterraneus), скумбрия (Scomber scombrus), камбала (Scophthalmus maeoticus), пеламида (Sarda sarda), тунец (Thunnus thunnus) и др. С каждого гектара площади моря в течение года добывается в среднем 2-2,5 кг рыбы. В море много дельфинов, один вид (черноморская афалина – Tursiops truncatus ponticus) занесен в Красную книгу РФ.

По Черному морю перевозится огромное количество грузов, при этом используются связанные с морем речные пути. Важнейшие грузы внутренних перевозок - хлеб, уголь, руда, нефть, соль. Главные порты в пределах Краснодарского края: Новороссийск, Туапсе и др. Побережье Черного моря - место отдыха и лечения населения.