Карта сайта


Русскоязычная часть:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Федеральный исследовательский центр Южный научный центр Российской академии наук»

Лаборатория гидрологии и гидрохимии


Телефон: (863)263-78-82 (323)
Адрес: 344006 г. Ростов-на-Дону, пр. Чехова, д. 41
Эл. почта: kle-aleksej@yandex.ru

Клещенков Алексей Владимирович

заведующий лабораторией, кандидат географических наук
(8863) 263-78-82
geo@ssc-ras.ru

Алешина Елена Геннадьевна

инженер-исследователь

Григоренко Клим Сергеевич

младший научный сотрудник

Ильичев Виталий Григорьевич

доктор технических наук, главный научный сотрудник

Инжебейкин Юрий Иванович

Доктор географических наук, главный научный сотрудник
8 (928) 196-56-99
uinzheb@mail.ru

Московец Александр Юрьевич

Младший научный сотрудник

Олейников Евгений Петрович

кандидат биологических наук, научный сотрудник
oleinikov@ssc-ras.ru

Сойер Вячеслав Григорьевич

кандидат химических наук, старший научный сотрудник

Филатова Татьяна Борисовна

научный сотрудник
(863) 250-98-30

Хвостенко Дарья Дмитриевна

стажер-исследователь

Чикин Алексей Львович

доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник
chikin@sfedu.ru

Шевченко Маргарита Сергеевна

инженер-исследователь


Телефон: (863) 250-98-13 (322)
Адрес: 344006, Ростов-на-Дону, пр. Чехова, 41
Эл. почта: geo@ssc-ras.ru 



Научный руководитель:

Матишов Геннадий Григорьевич
Научный руководитель ЮНЦ РАН, академик РАН
(863) 266-64-26 (226)
matishov_ssc-ras@ssc-ras.ru
 

Основные направления и тематика исследований:

Работа лаборатории гидрологии и гидрохимии направлена на выявление и изучение ключевых функциональных взаимосвязей абиотических составляющих водных и наземных экосистем, а также факторов их изменения.
 
Основные направления исследований:
 
- Изучение состояния и динамики морских, пресноводных и наземных экосистем аридных и семиаридных территорий юга Европейской части России;
- Реконструкция и прогноз климатических и геоэкологических изменений природной среды, разработка научных основ экологической безопасности и устойчивого развития региона.
- Развитие инновационной системной методологии решения проблемы устойчивого природопользования на Юге России в пределах крупных природно-технических систем в условиях изменений климата. 

Основные выполняемые проекты (2015-2019 гг.)

Государственное задание
Современное состояние и многолетняя изменчивость прибрежных экосистем южных морей России, № госрегистрации: 01201363187, руководитель: к.б.н. Шохин И.В., ответственные исполнители: к.г.н. Клещенков А.В., к.б.н. Булышева Н.И.
Морские биогеосистемы юга России и их водосборы в условиях аридного климата, хозяйственного освоения и современных геополитических вызовов, № госрегистрации: АААА-А18-118122790121-5, руководитель: академик Г.Г. Матишов, отв. исп. к.б.н. Шохин И.В., к.б.н. Степаньян О.В., к.г.н. Клещенков А.В.
 
Программы фундаментальных исследований Президиума РАН
 
Проект "Анализ кризисных явлений в Азово-Черноморском и Каспийском бассейнах (водные и рыбные ресурсы, опасные природные явления)", № госгрегистрации: AAAA-A18-118011990324-5, научный руководитель: академик Матишов Г.Г., ответственный исполнитель: к.г.н. Клещенков А.В.
 Проект "Сохранение природно-ресурсного потенциала экологически уязвимых районов юга России в условиях климатических и техногенных вызовов", № госгрегистрации: AAAA-A18-118011990300-9, руководитель: к.б.н. Стахеев В.В., ответственный исполнитель: к.т.н. Архипова О.Е.
Проект «Исследование трансформации гидрологического режима Азовского моря и отклика донной биоты на его изменения в конце ХХ – начале ХХI века» АААА-А18-118011990307-8 научный руководитель: академик Матишов Г.Г., ответственный исполнитель: к.г.н. Клещенков А.В.
Проект «Природно-ресурсный и природно-экологический потенциал морского природопользования как одно из условия диверсификации экономики регионов Юга России» научный руководитель член-корр. Д.Г. Матишов, отв. исп. Булышева Н.И., Набоженко М.В. в рамках Программы фундаментальных исследований ОНЗ РАН №12 «Эколого-географические условия и ограничения природопользования для диверсификации экономики России и ее регионов».
 
ФЦП "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 - 2020 годы"
2014-2015 гг. – Проект «Разработка компьютерной системы оперативного прогнозирования опасных природных явлений в бассейне, береговой зоне и акватории Азовского моря» Соглашение № 14.604.21.0050 от «23» июня 2014 г. руководитель: д.г.н. Бердников С.В., ответственный исполнитель: к.т.н. Кулыгин В.В.
2014-2016 гг. – Проект «Разработка методов и создание экспериментального образца биотехнической системы мониторинга шельфовых зон морей западной Арктики и Юга России, в том числе в районе Крымского полуострова на основе спутниковых и контактных данных» Соглашение № 14.607.21.0059 от «22» сентября 2014 г. руководитель: академик Матишов Г.Г., ответственный исполнитель: д.г.н. Бердников С.В.
 
Гранты РФФИ
2018-2020 гг. - № 18-05-80010 «Опасные явления» Исследование и прогноз опасных гидрометеорологических и геолого-геоморфологических процессов в районах функционирования стратегических объектов на Азово-Черноморском побережье (исторические и современные аспекты), руководитель: д.б.н. Титов В.В.
2018-2020 гг. - № 18-29-05078  Изучение воздействия организмов-деструкторов на металлы в зоне смешения речных и морских вод в широком диапазоне гидроклиматических условий, руководитель: академик Матишов Г.Г.
2018-2019 гг. - № 18-35-00441 мол_а Выявление вклада нагонных явлений в поступление тяжёлых металлов в дельту Дона, руководитель: Шевердяев И.В.
2017-2019 гг. - № 17-05-41145 РГО_а Изучение трансформации среды и биоты Цимлянского водохранилища и Нижнего Дона в условиях изменения климата, (№ госрегистрации: АААА-А17-117022810193-9), научный руководитель: академик Матишов Г.Г., ответственный исполнитель: к.г.н. Клещенков А.В.
2013-2015 гг. - № 13-05-41528 РГО_а Интегральная оценка эколого-геохимического состояния аквальных систем устьевой области Дона (№ госрегистрации 01201368543), руководитель: чл.-корр. РАН Матишов Д.Г., ответственный исполнитель: к.г.н. Сорокина В.В.

Основные публикации

Монографии
Матишов Г.Г., Клещенков А.В. Кубанский паводковый кризис. Климат, геоморфология, прогноз. Крымск, июль 2012 г. – Ростов н/Д: Изд-во ЮНЦ РАН, 2012. – 116 с.
Экологический атлас Азовского моря. / Гл. ред. академик Г.Г. Матишов; отв. редакторы Н.И. Голубева, В.В. Сорокина. – Ростов н/Д: Изд-во ЮНЦ РАН, 2011. – 328 с.
 
Публикации в журналах
 
2018
Ильичев В.Г., Ильичева О.А. Пространственная адаптацця популяций ив моделях экологии  // Биофизика, 2018. Т. 63. № 2. С. 373–381. ПЕРЕВОД: V.G. Il’ichev, O.A. Il’icheva, Spatial Adaptation of Populatios in Ecological Models // Biophysics. 2018. Vol. 63. No. 2. P. 137–144. DOI: 10.1134/S0006350918020112
Matishov G.G., Grigorenko K.S. Water scaecity and Role of Groundwater in Salinization of the Don Avandelta. // Doklady Earth Sciences. 2018. Vol. 483. Part 2 pp. 1528-1533. DOI: 10.1134/S1028334X18120073.
Инжебейкин Ю.И. Особенности формирования вертикальной структуры вод на северо-восточном шельфе Черного моря весной и летом 2007 г. // Наука Юга России. 2018 Т. 14 № 1 С. 71–80. DOI: 10.23885/2500-0640-2018-14-1-71-80
Матишов Г.Г., Клещенков А.В., Григоренко К.С., Московец А.Ю.,  Кириллова Е.Э. Изменение водного баланса в бассейне Нижнего Дона в условиях маловодья // Наука Юга России. 2018. Т. 14. № 3. С. 45-55. DOI: 10.7868/S25000640180306
Григоренко К.С., Хартиев С.М., Соловьев А.Н., Соловьева А.А. Сезонный ход параметров стратификации плотности в Черном море по данным экспедиционных съемок ЮНЦ РАН в 2011 г. // Экология, экономика, информатика. Сборник статей. Системный анализ и моделирование экономических и экологических систем. – Ростов-на-Дону Издательство ЮНЦ РАН, 2018. С. 158-163. DOI: 10.23885/2500-395x-2018-1-3-158-163
Булышева Н.И., Клещенков А.В. Макрозообентос прибрежной зоны Цимлянского водохранилища // Экология, экономика, информатика. Сборник статей. Системный анализ и моделирование экономических и экологических систем. – Ростов-на-Дону Издательство ЮНЦ РАН, 2018. С. 141-145. DOI: 10.23885/2500-395x-2018-1-3-141-145
Инжебейкин Ю.И. О мелкомасштабной изменчивости гидрологических элементов в Азовском море. // Экология, экономика, информатика. Сборник статей. Системный анализ и моделирование экономических и экологических систем. – Ростов-на-Дону Издательство ЮНЦ РАН, 2018. С. 52-56. DOI: 10.23885/2500-395x-2018-1-3-52-56
Кренева К.В., Филатова Т.Б., Клещенков А.В., Коршун А.М. Изменение гидролого-гидрохимических условий Таганрогского залива Азовского моря и их влияние на микрозоопланктон в зимний период // Научный альманах стран Причерноморья. 2018. Т. 13. № 1. С. 95–103. Change of hydrogen-hydrochemical conditions of Azov sea Taganrog gulf and their influence on microzooplankton in winter period.  DOI: 10.23947/2414-1143-2018-13-1-108-117
Чикин А.Л., Клещенков А.В., Чикина Л.Г. Численное исследование реакции термохалинной структуры Таганрогского залива Азовского моря на изменение ветровой ситуации с помощью математической модели // Экология. Экономика. Информатика. Серия: Системный анализ и моделирование экономических и экологических систем. Выпуск 3. 2018. С. 104-107. DOI:10.23885/2500-395x-2018-1-3-104-108 .
Kreneva K.V., Filatova T.B., Kleschenkov A.V., Korshun A.M.. Change Of Hydrogen-Hydrochemical Conditions Of Azov Sea Taganrog Gulf And Their Influence On Microzoplankton In Winter Period // Научный альманах стран Причерноморья. 2018. Том 13. № 1. С.95-103. DOI: 10.23947/2414-1143-2018-13-1-108-117
Ковалева Г.В., Григоренко К.С. Влияние биологических инвазий на фитопланктон таганрогского залива (в условиях повышения солености) // Экология. Экономика. Информатика. Серия: Системный анализ и моделирование экономических и экологических систем. Выпуск 3. 2018. С. 188-194. DOI: 10.23885/2500-395x-2018-1-3-188-195
Ильичев В.Г., Ильичева О.А. Водоем с заповедником: оптимальный промысел и эволюционная устойчивость // Экология. Экономика. Информатика.  Серия: Системный анализ и моделирование экономических и экологических систем. Выпуск 3, 2018. С. 48-51 .  DOI: 10.23885/2500-395x-2018-1-3-48-51
 
2017
Матишов Г.Г., Григоренко К.С.. Причины осолонения Таганрогского залива // Доклады Академии наук, 2017, Т. 477, №1, с. 92-96.
Чикин А.Л., Клещенков А.В., Чикина Л.Г., Коршун А.М. Сгонно-нагонные колебания уровня воды устьевой области Дона: численное моделирование и сценарии изменения  Наука Юга России. 2017. Т. 13. № 3. С. 39-49.
Матишов Г.Г.,. Григоренко К.С, Московец А.Ю. Механизмы осолонения Таганрогского залива в условиях экстремально низкого стока Дона. Наука юга России. 2017. Т.13. №1. С.35-43.
Varenik A., Filatova T., Kleschenkov A. Comparative analysis of biogenic elements in atmospherical condensation of  Black Sea Crimean coast and Rostov-on-Don in spring-summer period of 2016. Научный альманах стран Причерноморья. 2017. № 3 (11). С. 56-63. .
Filatova T.B. Expeditional hydrochemical researches of Black sea coastal zones and Kerch strait in 2007–2008 // Science almanac of Black Sea region countries.  http://science-almanac.ru/ru/ // Научный альманах стран Причерноморья. 2017. № 3 (11). С. 64-67. .
Ильичев В.Г., Кулыгин В.В.. Дашкевич Л.В. Потепление и возможные изменения в фитоценозах Азовского моря//  Прикладная и фундаментальная климатология, 2017, N 4.
Ильичев В.Г., Кулыгин В.В.. Дашкевич Л. В. Возможные изменения в фитоценозах Азовского моря при потеплении//Компьютерные исследования и моделирование, 2017, N 6.
2016
Сорокина В.В., Сойер В.Г. Сухие и мокрые атмосферные выпадения органического углерода на побережье и акваторию северо-восточной части Азовского моря // Океанология. 2016. Т. 56 № 5. С. 804-813.
Матишов Г.Г., Степаньян О.В., Харьковский В.М., Сойер В.Г. Нефтяное загрязнение морей растёт // Природа, №4, 2016. С64-69.
Хартиев С.М., Матишов Д.Г., Григоренко К.С. Условие существования квазипериодических нелинейных внутренних волн в шельфовой зоне океана. Доклады академии наук, 2016, том 470, № 5, с. 592–595
Матишов Г.Г., Степаньян О.В., Харьковский В.М., Старцев А.В., Булышева Н.И., Сёмин В.В., Сойер В.Г., Кренёва К.В., Глущенко Г.Ю., Свистунова Л.Д. Особенности водной экосисиемы Нижнего Дона в позднеосенний период. // Водные ресурсы, Т. 43, №6. С. 620-632.
Il’ichevV.G. Universal Stock Constans in Models Competition//Mathematical Models and Computer Simulations, 2016.Vol. 8, N 1. PP. 73-83.
Григоренко К.С., Московец А.Ю., Аршакян Г.Г., Мирко А.С. О взаимодействии пресных речных вод р. Дон и осолоненных вод Таганрогского залива Азовского моря. // Наука юга России (Вестник Южного научного центра). 2016. Т.12. №1. С. 102-106.
Панасюк Н.В., Алешина Е.Г. Накопление тяжелых металлов в моллюсках рода Pseudanodonta из Таганрогского залива и дельты Дона // «Вода: химия и экология» . 2016. № 02. С. 53-58.
Grigorenko K.S., Makarenko N.I., Morozov E.G., Tarakanov R.Yu., Stratified flows and internal waves in the Central West Atlantic // Journal of Physics: Conference Series 722 (2016) 012011
Ильичев В.Г., Ильичева О.А. Скрытые механизмы пространственной адаптации в дискретных моделях экологии//Сборник статей “Системный анализ и моделирование эконмических и экологических систем”, вып. 1. Ростов –на-Дону. ЮНЦ  РАН. 2016, С. 71-76.
Ильичева В.В., Ильичев В.Г. Батищев В.А. Внутренние цены и оптимальное распределение водных ресурсов реки//Сборник статей “Системный анализ и моделирование экономических и экологических систем”, вып. 1. Ростов –на-Дону. ЮНЦ  РАН. 2016, С. 242-245.
Григоренко К.С., Хартиев С.М., Соловьев А.Н., Соловьева А.А.. Сезонная изменчивость вертикальной стратификации вод Черного моря по данным экспедиционных съемок ЮНЦ РАН. // Экология, экономика, информатика. Сборник статей: в 2 т. Т.1: Системный анализ и моделирование экономических и экологических систем. – Ростов-на-Дону Издательство ЮНЦ РАН, 2015. Т.1. С. 44-49.
 
2015
Matishov G.G., Kleschenkov A.V., Sheverdyaev I.V. Disasterous Flashflood in the Western Caucasus in July 2012: Causes and Consequences // Water Resources. 2015. Vol.42, No 7. P. 932-943.
Григоренко К.С., Хартиев С.М., Соловьева А.А., Ермошкин А.В. Исследование кинематических характеристик внутренних волн в центральной Атлантике по данным CTD-профилирования // Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2015.№ 1. С. 41-50.
Матишов Г.Г., Степаньян О.В., Григоренко К.С., Харьковский В.М., Поважный В.В., Польшин В.В., Сойер В.Г. Морские экспедиционные исследования на научно-исследовательских судах «Денеб» и «Профессор Панов» в 2013 г. // Океанология. 2015. №5. С. 861
Ильичев В.Г. Об универсальных константах запаса в моделях конкуренции // Математическое моделирование, 2015, том. 27, N 6, С. 81-98.
Матишов Г.Г., Степаньян О.В., Григоренко К.С., Харьковский В.М., Поважный В.В., Сойер В.Г. Особенности гидролого-гидрохимического режима Азовского и Черного морей в 2013 г. // Вестник Южного научного центра. 2015. №2. С. 36-44.
Инжебейкин Ю.И. Мелкомасштабная изменчивость термохалинной структуры верхнего перемешанного слоя северо-восточной части Черного моря // Вестник ЮНЦ РАН, 2015, т.11, №2, с. 46-52.
Ильичев В.Г., Дашкевич Л.В. Гидрохимический режим Азовского моря: компьютерные эксперименты // Природа, 2015, N 12,  C. 19-22.
Ильичев В.Г., Дашкевич Л. В., Кулыгин В.В. Эволюционно-устойчивые характеристики  Азовского моря при вариации Донского стока// Управление большими системами, 2015,  вып.55, С. 259-279.
 
Зарегистрированные РИД (2015 - 2019 гг.)
 Чикин А.Л., Третьякова И.А., Чикина Л.Г. Расчет сгонно-нагонных изменений уровня воды и зон затопления в дельте Дона на многопроцессорных вычислительных системах Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015661407 от 27.10.2015.

 Основные результаты (2015-2019 гг.)

Исследовано многолетнее изменение термохалинной структуры Азовского и Черного морей, выявлены основные факторы таких изменений.

Рисунок 1 – Распределение поля солености в придонном горизонте Таганрогского залива в мае 2015 г.
 
Изучены основные особенности гидрохимического режима Азовского моря и дельты Дона, определены эффекты отклика гидрохимических характеристик на природные и антропогенные изменения.
 
На основе базы данных автоматических гидрометеорологических станций ЮНЦ РАН, расположенных в дельте Дона и на предустьевом взморье Таганрогского залива исследованы сезонные изменения режимов минерализации дельты Дона. По результатам анализа ионного состава установлено, что при сгонах в гирлах, соединяющих протоки дельт Дона и Кагальника растет доля подземного стока. Наиболее четко данный эффект проявляется в холодное время года. Ярко выраженная аномалия выделяется долговременным (более 500 часов) наличием слабосолоноватых вод. В отдельные моменты подо льдом, в зависимости от направления ветра и  объема речного стока, на постах наблюдений фиксировалась соленость воды до 4,5-5,1 ‰ и более.
В течение большей части года дельта и взморье до Очаковской косы заполнены пресной (0,5-0,9 ‰) водой. По мере развития нагонного течения (0,5-3 суток), в обстановке сильных и умеренных (10-20 м/с) юго-западных ветров в сторону дельты, клином направлена адвекция соленых черноморских вод. Непрерывными океанографическими измерениями установлено (Рис. 2), что во время низовок, когда глубина дна возрастает на 2-3 метра в половине случаев происходило замещение воды на слабосолоноватую (2 - 4‰) или солоноватую (4-8‰).

Рис.2 Распределение солености в дельте Дона в 2017–2018 гг.
Во все сезоны года ветры западных направлений в Азовском море сопровождаются подъемом уровня воды и закономерной миграцией проходных рыб на восток Таганрогского залива и донскую дельту. У морского края дельты штормовые (до 20-30 м/с) юго-западные ветры приводят к подъему уровня воды на 3-4 м. В ситуации обратной «низовки-черноморки» после длительного сгона воды возникают самые опасные разрушительные нагоны (март 2013 г., сентябрь 2014 г.).  Только ураганный юго-юго-западный ветер вдоль края взморья создает подпор донскому стоку и в считанные (2-3) часы заливается приморская зона донской дельты.
В отдельных ситуациях отмечается стратификация воды в виде резкого изменения солености в придонном слое ниже горизонта 1,5-2 м. Весной, даже при сильных западных ветрах, жидкий сток Дона в объеме 600-700 м3/с может способствовать нахождению на взморье пресной (0,5-1,9 ‰) воды. В зависимости от погоды имеют место аномалии и кратковременные скачки солености воды до 4,3-6,6 ‰ и больше.
С октября по апрель во время резких сгонов воды и предельно малых (0,5-2,0 м) глубинах морского дна формируется два типа водных масс. При слабых верховках и снижении уровня воды на 0,2-0,5 м распространена пресная (0,7-1,7 ‰) вода. Существует, в отдельных случаях, стратификация – питьевая (0,4-1,0 ‰) на поверхности и пресная (речная) (1,0-2,0 ‰) у дна.
Феномен существования слабосолоноватых (2,0-4,0 ‰) и солоноватых (4,0-8,0 ‰) вод наиболее заметен при экстремальных верховках (2015-2017 годы), когда уровень воды переходил в крайне низкое положение (на 1,5 м). Осенью 2016 г. зафиксированы крайне малые сбросы воды с Цимлянского водохранилища (180-300 м3/с). В результате чрезвычайных по продолжительности ветровых сгонов многие протоки дельты оказались отрезанными от Таганрогского залива.
Анализ величины солености в январе, феврале показывает, что в зимние месяцы 2017 и 2018 гг. наблюдаются более соленые воды, чем в другие сезоны. Ярко выраженная аномалия выделяется долговременным (более 500 часов) наличием слабосолоноватых вод. В отдельные моменты подо льдом, в зависимости от температуры воздуха, розы ветров, речного стока в 300-350 м3/с у ст. Раздорской, на постах наблюдений фиксировалась соленость воды до 4,5-5,1 ‰ и более.    
В течение последних 50-ти лет маловодье привело к заметному заилению Таганрогского залива и дельты Дона. При двух-трехнедельных восточных ветрах взморье (куты) осушаются на многие километры от берега, а обмелевшая авандельта сливается с плавнями островов. В таких ситуациях в изолированные впадины на осушенных кутах на дне проток и гирл по осушке стекают, в виде мелких ручьев, водотоки из ериков и малых рек (Мокрый Кагальник, Сухой Кагальник, Черепаший, Безымянный и другие). Их минерализация варьируется от 3,0 до 4,1 ‰ и более. Происходит процесс замещения пресной воды Дона солоноватыми грунтовыми водами из окружающей местности. Таким образом, во время сгонов из-за изменения источников питания – аномально повышается доля минерализованного подземного стока
 
Установлено, что с ростом водности Дона в 2017-2018 годах, тенденция увеличения минерализации вод р.Дон сменилась трендом на понижение. В 2018 году, характеризующимся высоким стоком весеннего половодья, произошло наиболее значительное понижение минерализации – в среднем на  40% по сравнению с экстремально маловодным 2015 годом.
 
Маловодье Дона 2007-2017 гг. сопровождалось повышением среднегодовой минерализации воды на интервале русла от Кочетовского гидроузла до устья Дона. Пониженный сток, достигший своего минимума в 2015 году и составивший 11,2 км3, обусловил значительный рост минерализации выше 1000 мг/л (Рис.3). Анализ фондовых данных и результатов экспедиционных исследований ЮНЦ РАН, позволили установить, что увеличение годового жидкого стока Дона и сокращение доли подземного питания в годовом распределении стока в 2016-2018 годах способствовало понижению среднегодовой минерализации воды с 1000-1200 мг/л в 2015 году до 580-760 мг/л в 2018 году. Вместе с тем, неизменным остается увеличение минерализации Дона при движении от Кочетовского гидроузла к устью, что свидетельствует о сохранении роли боковых притоков - Сала и Маныча в поступлении ионного стока.
 

 
Рис. 3 Межгодовая динамика минерализации воды Нижнего Дона
 
 

 
Рис. 4 Формирование аномального сгона воды в дельте Дона в условиях маловодья (2015-2016 гг.)

Рисунок 5 – Состав основных ионов в речных и морских водах.
 
 
Разработан комплекс математических моделей, описывающих сгонно-нагонные явления, адаптацию водорослей к факторам среды, сейшевые колебания уровня воды в Азовском море.
 
Предложено решение задачи прогноза поведения поля солености в восточной части Таганрогского залива и в устьевой области Дона во время нагонов.
 Данные, получаемые с помощью стандартных океанологических приборов (зондов, термосалинографов и т.д.) как правило, дают значения лишь в одной точке, где эти приборы установлены, а в случае использования термосоленографа только вдоль линии его следования. Для получения более полной картины распределения солености в Таганрогском заливе были проведены расчеты с помощью математической модели, которая состоит из двух составляющих –: гидродинамической и транспортной.
Подобная задача была решена для всего Азовского моря в целом, когда возникла необходимость восстановления пропущенных данных по солености. Основной же целью данной работы является исследование пространственного распределения соленых вод в Таганрогском заливе и расчет динамики изменения концентрации соли в районе дельты Дона. Поэтому, чтобы не ставить граничные условия на открытой границе Таганрогского залива в районе Должанской косы, расчет проводился по всему Азовскому морю, где граничные условия ставятся достаточно легко. В качестве начального распределения концентрации использовался профиль солености, полученный с помощью термосоленографа SBE 21 SEACAT, а в случае отсутствия таких данных –соответствующее поле солености на данное время года. Калибровка модели проводилась по данным наблюдений нескольких нагонов в различные сезоны года, при этом корректировка гидродинамической составляющей была возможна только по значениям уровня воды.
Замечено, что только при сильных нагонах изменение солености связано прямой зависимостью с изменением уровня воды, что объясняется конвективной составляющей в процессе переноса. Второй класс ситуаций формируется при умеренных ветрах западных румбов, когда даже значительное увеличение уровня не влияет на изменение солености.
Анализ данных хода уровня и солености на устьевом взморье и в гирле Свиное на расстоянии 5 км от устья позволил выявить некоторую инертность в процессе переноса соленых водных масс, которая иллюстрируется “раздвоением ” данных уровня и солености на диаграмме рассеивания, где одним и тем же значениям уровня воды соответствуют меньшие и большие значения солености. Меньшие значения соответствуют, как правило, подъему уровня воды во время нагона, а большие – падению. Это объясняется тем, что при начале нагона более соленые воды еще не успели достигнуть точки наблюдения, а при ослаблении ветра и начавшимся падении уровня эти воды еще могли продолжать поступать, и лишь через некоторое время стали откатываться под действием более пресных речных вод
Используемая нами модель позволяет учитывать подобные эффекты и корректно прогнозировать распределение солености по акватории Таганрогского залива и устьевого взморья в период нагонов.
Моделирование процесса распределения солености во время нагона в период с 27 по 30 марта 2017 года дало хорошие результаты на период активной фазы нагона (27 -29 марта) (Рис. 6). При этом погрешность расчетов по солености составляла 28%, а по уровню воды – 15%. Расчеты гидрофизических параметров во время нагонов 26–28 июня 2014 года и 26-28 декабря 2015 года также показали хорошее совпадение расчетных и наблюденных значений уровня воды и солености.
Развитие гидрологической ситуации во время экстремальных нагонов (24–25 сентября 2014 г.) происходит по схожему сценарию. Так в период с 16–23 сентября 2014 года, когда наблюдался сгон воды, отмечался обычный уровень минерализации речной воды на акватории порта г. Азов ( гирло Песчаное и Старый Дон, 12 км от устья). Во время штормового нагона 24 сентября в пик подъема уровня воды соленость достигла значений 5.6–6.0‰. После пика наводнения снижение солености происходило не сразу – процесс распреснения (до 0.5‰) растянулся во времени на 6 суток.
 
Рис4.jpg
Рис 6. Результаты моделирования солености (а) и уровня (б) воды во время нагона  с 27 по 30 марта 2017 года. Данные измерений солености воды (1),  соленость, рассчитанная по модели (2), данные измерений уровня (3), уровень, рассчитанный по модели (4)
 
С помощью математической модели была восстановлена динамика концентрации соли в восточной части Таганрогского залива во время экстремального нагона воды 24–25 сентября 2014 года, где датчики учета солености не были установлены. Проведенные расчеты позволили получить предполагаемое поле распределения солености в момент наибольшей ее концентрации.
Проведенные расчеты показали, что данная модель позволяет достаточно адекватно описывать процесс перемещения соленых масс воды под действием ветра в Таганрогском заливе, что дает возможность «доопределять» значения солености в интересующих нас точках, где датчики учете солености не были установлены. Кроме того, данный подход позволяет прогнозировать картину возможного распределения концентрации соли при определенных ветровых ситуациях.
 
На основе эколого-эволюционной модели исследовано действие потепления  и трансформации гидрохимического режима р. Дон на основные фитоценозы Азовского моря (Таганрогский залив и собственно моря).
Было последовательно рассмотрено 7 уровней потепления (E=0-современный; E=7 – далекая перспектива). Установлено (Рис.7), что количество циклов азота (Cn)  и фосфора (Cp) увеличивается в более чем в полтора раза. По мнению ряда гидробиологов,  ускорение оборачиваемости способствует устойчивости экосистем.
Влияние же трансформации объема и химического состава донского стока на оборачиваемость  биогенных веществ незначительно.

Рис. 7 - Уровни потепления и количество циклов в собственно море.
 


Рис. 8. Выделены эволюционно-устойчивые параметры роста водорослей.
 
  1. Исследована возможность интродукции речных водорослей Нижнего Дона  в Таганрогский залив и закрепления их там. Всю совокупность водорослей Нижнего Дона  можно трактовать как «атаку клонов» на эстуарный фитоценоз Таганрогского залива. Оказывается,   если температурный режим Таганрогского залива не изменяется, то устойчивое внедрение новых видов водорослей крайне маловероятно. А если произошла серьезная деформация температуры залива, то внедрение возможно. При этом, чем выше объем донского стока, тем вероятнее успешная интродукция речных водорослей.
 
 
Выявлено, что в отдельных районах Керченского пролива образуются опасные течения со скоростями до 1,6 м/с. Установлены три различных механизма их формирования. В юго-западном районе пролива эти течения связаны с возникновением одноузловой сейши Азовского моря в зоне ее амфидромии. В узостях пролива – они формируются ветровыми течениями во время штормов. В средней мелководной части пролива, при сильных ветрах южных или северных направлений, образуются течения с высокими горизонтальными сдвиговыми напряжениями, которые иногда образуют пару (циклонического и антициклонического) вихрей в зоне гидрологического фронта (при соприкосновении двух встречных потоков вод из Азовского и Черного морей).
 
При генерации одноузловой сейши Азовского моря чаще всего проходящими над морем барическими образованиями в зоне ее амфидромии, находящейся на юго-западной части Керченского пролива, образуютя сейшевые течения, скорости которых  по мере приближения к центру амфидромии, могут достичь до 150 см/с (рис.9).

 
 
 Рисунок 9. Распределение изотах максимальных скоростей течений при одноузловой сейше в Азовском море (на врезке: амфидромическая система одноузловой сейши в Азовском море).
 
 Максимальные скорости возникающих под воздействием ветров южных или северных и северо-западных румбов  течений, направленных соответственно в Азовское или в Черное моря,  в узостях по данным проведенных измерений во время штормов в Керченском проливе, могут достичь до 150-160 см/с. Кроме того, было отмечено, что при ветрах южных направлений нагон вод из Черного моря приводит к вытеснению азовоморских вод из пролива и повышению солености при смешивании вод иногда почти до самой границы с Азовским морем. При этом из-за интенсивного вертикального турбулентного перемешивания стратификация по глубине как по температуре, так и по солености почти во всем проливе отсутствует. Но иногда в средней мелководной части пролива в зоне гидрологического фронта при соприкосновении двух встречных азовоморского и черноморского потоков вод, образуется сопряженная пара циклонического и антициклонического вихрей с формированием своеобразного «диполя», например, солености с находящимися недалеко друг от друга “линзами” с высокой и низкой солёностью (рис. 10). При сильных ветрах северо-западных и северных румбов, по-видимому, может возникнуть зеркальная картина.
Такие скорости и явления весьма опасны для целей навигации и следует их учесть, в том числе при планировании и строительстве моста через Керченский пролив.

 
Рисунок 10 Вертикальное распределение солености воды в Керченском проливе 2 октября 2007 г.  Разрез вдоль тальвега пролива с юга на север.
 

Участие в конференциях

Сотрудники лаборатории ежегодно выступают с докладами на всероссийских и международных конференциях и конгрессах, таких как Виноградовские чтения, . Physical and Mathematical Modelling of Processes in Geomedia, «Современные проблемы математического моделирования», Математическое моделирование и биомеханика в современном университете, Комплексные исследования Мирового океана и др.
Ежегодно сотрудники лаборатории принимают активное участие в работе Объединенной конференции "Экология. Экономика. Информатика" (www.conf-durso.ru), в состав которой на постоянной основе входят две конференции: Всероссийская конференция «Системный анализ и моделирование экономических и экологических систем (САМЭС)» и Всероссийская конференция молодых ученых «Геоинформационные технологии и космический мониторинг».

Участие в экспедициях

Сотрудники лаборатории принимают активное участие в морских научных исследованиях на судах НИС «Профессор Панов» и НИС ПТР «Денеб», в ходе которых проводят исследования термохалинной структуры и гидрохимических параметров южных морей России, Нижнего дона и Цимлянского водохранилища. Отдельный блок работ посвящен исследованию гидролого-гидрохимических характеристик водоемов долины Маныча.
.
Научное оборудование.
Сотрудники лаборатории в ходе морских научных работ проводят исследования с помощью океанологического экспедиционного оборудования  оборудования ЮНЦ РАН, подробное описание которого представлено в соответствующем разделе ССЫЛКА на экспедиционное оборудование. 


Работа с розеттой SBE-32 в Черном море в сентябре 2015 г.