Введение 3
1 Современное состояние изученности карбонатной системы 5 Балтийского моря
1.1 Физико-географическое описание исследуемого района 5
1.2 Карбонатная система: основные компоненты, история 20
изучения, направления современных исследований
1.2.1 Основные компоненты карбонатной системы 20
1.2.2 История изучения 22
1.2.3 Направления современных исследований 28
2 Материалы и методы исследования 41
2.1 Характеристика исходных данных 45
2.2 Постановка задачи расчёта компонент карбонатной системы 45 и программная реализация
2.3 Методы статистического анализа 54
3 Исследование карбонатной системы Балтийского моря и 57
восточной части Финского залива в условиях изменения климата
3.1 Первичный статистический анализ 57
3.2 Пространственная изменчивость параметров карбонатной 59 системы Балтийского моря и восточной части Финского залива
3.3 Межгодовая изменчивость гидрохимических параметров и 69
элементов карбонатной системы вод Балтийского моря Заключение 82
Список использованных источников 84
Приложение А
Балтийское море за последние два столетия подвергалось интенсивному воздействию человека, направленному исключительно на эксплуатацию природных ресурсов моря. Следствием этого явилось нарушение равновесия между взаимосвязанными природными процессами, Балтийское море становилось экологически уязвимым. Страны побережья Балтийского моря являются густонаселенными и высокоразвитыми регионами мира с высокой концентрацией промышленности и интенсивным сельским хозяйством. Они продолжают оказывать сильное антропогенное влияние на экосистему Балтики, поэтому исследования гидрологических и гидрохимических параметров водной среды бассейна крайне важны для решения проблемы сохранения экосистемы моря в условиях глобальных изменений климата. Одной из ключевых проблем, вызываемых антропогенным воздействием человека на окружающую среду является ускорение роста концентрации углекислого газа (СО2) в атмосфере, который может привести к тому, что море утратит способность поглощать СО2 из атмосферы и станет его источником (имеется ввиду летний период). А равновесие парциального давления CO2 в атмосфере и морских водах, которое и определяет направление и величину потока углекислого газа на границе вода - воздух, зависит от состояния карбонатной системы (КС).
Объектом исследования было выбрано Балтийское море, в том числе восточная часть Финского залива (ВЧФЗ), а предметом исследования - карбонатная система вод и её пространственно-временная изменчивость.
Актуальность исследования карбонатной системы морской воды при изучении гидрохимических характеристик акватории Балтийского моря обусловлена тем, что КС является важнейшей буферной системой, а также информация о состоянии карбонатной системы позволяет оценивать направления потока углекислого газа на границе раздела воды и воздуха.
Новизна исследования заключается в том, что впервые рассчитаны компоненты карбонатной системы по результатам экспедиционных исследований РГГМУ в летний период с 2001 по 2016 гг., наиболее подробно освещающие изменчивость КС вод восточной части Финского залива (ВЧФЗ).
Практическая значимость работы направлена на то, чтобы полученные оценки запаса общего содержания карбонатов и потока СО2 можно было использовать при верификации математических моделей, широко применяемых сейчас для прогностических/сценарных расчётов состояния экосистемы Балтийского моря.
Целью работы являлось исследование карбонатной системы Балтийского моря и более подробно восточной части Финского залива в условиях изменения климата.
Ставились следующие задачи:
1. обобщить ранее опубликованные материалы по исследованию компонент карбонатной системы Балтийского моря и других морей;
2. подготовить массивы гидрологических и гидрохимических данных, позволяющих рассчитать компоненты карбонатной системы различных районов Балтийского моря на основании результатов экспедиционных наблюдений РГГМУ за период с 2001 по 2016 гг;
3. составить программу для расчёта основных параметров карбонатной системы восточной части Финского залива на базе пакетаМа!ЬаЬ;
4. рассчитать компоненты карбонатной системы исследуемой акватории за период с 2001 по 2016 гг;
5. проанализировать результаты с учетом изменения климатических условий и оценить запасы общего содержания карбонатов.
В ходе исследования были получены следующие результаты:
1. обобщены ранее опубликованные материалы по исследованию компонент карбонатной системы Балтийского моря и других морей;
2. подготовлены массивы данных о компонентах карбонатной системы различных районов Балтийского моря на основании результатов экспедиционных наблюдений РГГМУ (в акватории Балтийского моря ) за период с 1994 по 2016 гг., причём в экспедиции 2016 года автор работы непосредственно участвовала в выполнении сбора гидрохимических данных;
3. составлена программа для расчёта основных параметров карбонатной системы восточной части Финского залива на базе пакета MatLab;
4. рассчитаны компоненты карбонатной системы акватории Балтийского моря по трём системам констант диссоциации за период с 1994 по 2016 гг, которая впоследствии может войти в состав базы данных РГГМУ по Балтийскому морю и использоваться для верификации математических моделей.
5. проанализированы результаты с учетом изменения климатических условий;
6. установлено, что в целом за рассматриваемый период Балтийское море продолжает выступать в роли буферной системы, поглощая избыток атмосферного углекислого газа.
Вывод.
Роль Балтийского моря как приёмника избыточного углекислого газа в летний период в регионе при сохранении такой тенденции (поглощения углекислого газа из атмосферы) может привести к закислению вод и гибельно сказаться на состоянии его биоценозов
Таким образом, предположение о том, что интенсивное изменение климатических условий в регионе Балтийского моря сильно повлияет на состояние карбонатной системы и изменит направление потока СО2 на границе раздела вода - воздух не была подтверждена и воды Балтийского моря продолжают выступать в качестве основного поглотителя углекислого газа в летний период.
