авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

Влияние изменений климата на океанологический режим и экосистему японского моря

-- [ Страница 1 ] --

Российский Государственный Гидрометеорологический Университет

на правах рукописи

УДК 551.463 (265.5)

Зуенко Юрий Иванович

ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА НА ОКЕАНОЛОГИЧЕСКИЙ РЕЖИМ И ЭКОСИСТЕМУ ЯПОНСКОГО МОРЯ

25.00.28 - океанология

Автореферат диссертации на соискание учёной степени

доктора географических наук

Санкт-Петербург

2009

Работа выполнена в Тихоокеанском научно-исследовательском

рыбохозяйственном центре (ТИНРО-Центре)

Официальные оппоненты:

доктор географических наук, профессор В.Н. Малинин

доктор географических наук, профессор В.Р. Фукс

доктор географических наук Г.И. Несветова

Ведущая организация:

Всероссийский научно-исследовательский институт

рыбного хозяйства и океанографии (ВНИРО)

Защита состоится __12 ноября__ 2009 года на заседании

диссертационного Совета Д 212.197.02 при Российском Государственном Гидрометеорологическом Университете по адресу:

195196 г. Санкт-Петербург, Малоохтинский проспект, 98

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке

Российского Государственного Гидрометеорологического Университета

Автореферат разослан ________________ 2009 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

кандидат географических наук, профессор В.Н. Воробьёв

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Самой важной проблемой геофизических наук на современном этапе является проблема понимания и прогнозирования изменений климата. Эта проблема чрезвычайно важна не только в практическом смысле, поскольку от её решения зависит направление развития всего человечества, но и как серьёзнейшая теоретическая задача для системного анализа, так как климат представляет собой сверхсложную, многокомпонентную систему с пока неизвестной, в принципе, предсказуемостью. Хотя климат менялся всегда, в последние два десятилетия изменения стали настолько сильными и резкими (рис. 1), что не обращать на них внимания невозможно. Режим вод океана, как части климатической системы, также претерпевает существенные изменения. В исследованиях изменений климата и связанных с ними изменений океанологических условий получено много ярких результатов, но по существу проблема познания их закономерностей ещё не решена.

Рис. 1. Изменения аномалий среднегодовой приземной температуры воздуха

относительно средних за 1970-2000 гг.

Для промысловой океанологии прикладной аспект изменений климата – как они влияют на морскую биоту, естественно, является одним из важнейших направлений исследований. Но для большинства районов Мирового океана пока ещё недостаточно данных для глубокого понимания происходящих там процессов взаимодействия биологических объектов со средой, особенно мало длинных рядов наблюдений, необходимых для анализа последствий климатических изменений. Японское море – один из немногих регионов, удачно сочетающих хорошую изученность и большое разнообразие океанологических условий, что позволяет проанализировать принципы влияния изменений климата на океанологические условия и основные элементы морских экосистем. Это важный промысловый район, но для него характерны резкие флуктуации ресурсов рыболовства, обусловленные изменениями среды обитания, поэтому закономерности, полученные в результате анализа влияния изменений климата на промысловые популяции, немедленно могут быть применены для перспективного прогнозирования промысла и связанных с ним экономических, социальных и политических аспектов.

Цель работы. В работе обобщены и систематизированы результаты исследований изменений океанологических условий в Японском море климатического масштаба и их влияния на различные уровни макроэкосистемы моря, собственные и других учёных, с целью создания системы представлений (концепции) о характере происходящих изменений в экосистеме, их закономерностях и причинах. Для этого поставлены и решены следующие задачи:

1. Рассмотреть изменчивость основных параметров океанологических и метеорологических условий в регионе Японского моря во второй половине ХХ – начале XXI века и выявить изменения климатического масштаба;

2. Проанализировать влияние океанологических процессов на основные параметры гидрохимического режима вод Японского моря и состояние основных биотических компонент экосистемы моря, от фитопланктона до нектона, и выяснить механизмы такого влияния;

3. Пользуясь полученными закономерностями влияния океанологических процессов на различные уровни экосистемы моря, определить характер изменений в экосистеме Японского моря, происходящих в ходе современных изменений условий среды климатического масштаба, и перспективы сукцессии экосистемы на ближайшие десятилетия под действием предполагаемых изменений климата.

4. Сформулировать концепцию влияния изменений климата на экосистему Японского моря.

Положения, выносимые на защиту:

1. Характер изменений климатического масштаба для основных параметров океанологических и метеорологических условий в регионе Японского моря во второй половине XX – начале XXI века;

2. Механизмы влияния изменений океанологических процессов на круговороты биогенных элементов и кислорода, биологическую продуктивность вод и обилие фитопланктона, зоопланктона и важнейших промысловых видов нектона в Японском море;

3. Закономерности изменений гидрохимических условий и биотических компонент экосистемы Японского моря, происходящих в ходе современных изменений условий среды климатического масштаба, и перспективы сукцессии экосистемы под действием предполагаемых в будущем изменений климата;

4. Концепция изменений, происходящих в последние десятилетия в экосистеме Японского моря, их причин и последствий.

Научная значимость.

Впервые выполнен анализ влияния изменений климата на все основные уровни морской экосистемы, определены направления и характер их изменений, причём в масштабе моря, что по сути открывает новое направление исследований в промысловой океанологии. Впервые определены механизмы климатических изменений для важнейших физических, химических и биологических процессов, происходящих в Японском море, при этом показано, что все значительные изменения климатического и междесятилетнего масштабов обусловлены изменениями режима муссонов. Предложена новая концепция влияния изменений климата на морскую экосистему, которая заключается в том, что в ходе этого процесса происходит преобразование экосистемы Японского моря в направлении от высокопродуктивной системы с низкой эффективностью функционирования, что типично для экосистем умеренных широт, к менее продуктивной системе с более высокой эффективностью функционирования, типичной для субтропических зон Мирового океана.

Предложены новые методы исследования авторской разработки:

- моделирования изменений концентрации биогенных элементов и кислорода при перестройке конвективных процессов;

- моделирования развития гипоксии в эстуарных зонах с учётом явления апвеллинга;

- анализа сукцессии фитопланктона в координатах "температура – толщина ВКС";

- анализа изменений видового состава зоопланктона в прибрежной зоне с учётом кроссшельфового водообмена.

Впервые рассмотрена связь обилия зоопланктона с термическими условиями в промежуточной водной массе Японского моря, которая оказалась более значимой, чем ранее известная его связь с термическими условиями в поверхностном слое моря.

Основные научные результаты, полученные в диссертационной работе и авторских публикациях, на которых она основана, ранее не были известны и в значительной мере улучшают, уточняют, а отчасти меняют существующие представления о влиянии изменений климата на океанологические условия в Японском море, и особенно на биотические компоненты экосистемы.

Практическая значимость.

Проведённые в ходе подготовки диссертационной работы исследования имеют очевидную практическую направленность, поскольку создают основу для долгосрочного прогнозирования океанологических условий и биотических компонент экосистемы Японского моря. Результаты этих исследований уже используются в практике долгосрочного и перспективного прогнозирования в ТИНРО-Центре, прежде всего – прогнозирования температуры воды на поверхности Японского моря и положения Полярного фронта. На их основе разработана прогностическая регрессионная модель формирования обилия зоопланктона в северо-западной части моря. Методические подходы и основные принципы влияния изменений климата на макроэкосистему, представленные в работе, будут полезны для учёных и практиков, работающих не только в регионе Японского моря, но и в других частях Мирового океана. Представляется практически важным один из основных выводов работы – о позитивном влиянии происходящих изменений климата на промысловые ресурсы Японского моря. Материалы работы могут быть использованы и отчасти уже используются при подготовке учебных курсов по региональной и промысловой океанологии.

Достоверность полученных результатов обусловлена большими объёмами использованных для анализа данных наблюдений, причём все данные предварительно были подвергнуты тщательному критическому контролю лично автором или сотрудниками ведущих научных организаций, опубликовавших эти данные или предоставивших доступ к ним. Выявленные тренды в изменениях параметров среды и некоторых биотических параметров и статистические связи между метеорологическими, океанологическими и биологическими параметрами имеют высокий уровень значимости, их механизмы не противоречат законам природы, они образуют стройную, непротиворечивую систему, элементы которой дополняют и объясняют друг друга.

Апробация работы.

Основные результаты работы были представлены лично автором в форме докладов и обсуждались на следующих научных форумах:

- Всесоюзная конференция по долгосрочному промысловому прогнозирова­нию (Мурманск, 1986);

- Всесоюзное совещание "Океанологические фронты северных морей: характери­стики, методы исследова­ний, модели" (Аксаково, 1989);

- Первый советско-китайский симпозиум по океанологии (Владивосток, 1990);

- Всесоюзная конференция "Рациона­льное использование биологических ресурсов Тихого океана" (Владивосток, 1991);

- Межд. симпозиум "Изменения климата и популяции рыб" (Виктория, Канада, 1992);

- Четвёртый семинар CREAMS (Владивосток, 1996);

- Шестое совещание PICES (Пусан, Южная Корея, 1997);

- Конференция по океанографии Японского моря (Пусан, Южная Корея, 1997);

- Симпозиум памяти К.Н. Фёдорова (Санкт-Петербург, 1998);

- Восьмое совещание PICES (Владивосток, 1999);

- Девятое совещание PICES (Хакодате, Япония, 2000);

- Семинар "Исследование глобальных изменений на Дальнем Востоке" (зал. Восток, 2000);

- Международный симпозиум CREAMS-2000 (Владивосток, 2000);

- Десятое совещание PICES (Виктория, Канада, 2001);.

- Одиннадцатая конференция PAMS/JECSS (Сёгвипхо, Южная Корея, 2001);

- Семинар по экосистеме Японского моря CREAMS/PICES (Сеул, Южная Корея, 2002);

- Одиннадцатое совещание PICES (Циндао, КНР, 2002);

- Международное рабочее совещание по изучению глобальных изменений климата на Дальнем Востоке (Владивосток, 2002);

- Международная конференция «Рациональное природопользование и управление морскими биоресурсами: экосистемный подход» (Владивосток, 2003);

- Двенадцатое совещание PICES (Сеул, Южная Корея, 2003);

- Шестой международный симпозиум IOC/WESTPAC (Ханчжоу, КНР, 2004);

- Международная конференция "Научные мосты между Северной Америкой и Дальним Востоком России" (Bridge of science between North America and the Russian Far East) (Владивосток, 2004);

- Семинар "Исследование глобальных изменений на Дальнем Востоке" (Владивосток, 2004);

- Тринадцатое совещание PICES (Гонолулу, США, 2004);

- Семинар по программе EAST-1 (Сеул, Южная Корея, 2005);

- Тринадцатая международная конференция по промысловой океанологии (Светлогорск, 2005);

- Четырнадцатое совещание PICES (Владивосток, 2005);

- Пятнадцатое совещание PICES (Йокогама, Япония, 2006);

- Шестнадцатое совещание PICES (Виктория, Канада, 2007);

- Международная конференция памяти С.М. Коновалова "Биологические ресурсы дальневосточных морей" (Владивосток, 2008);

- Международный симпозиум "Влияние изменений климата на Мировой океан" (Хихон, Испания, 2008);

- Семнадцатое совещание PICES (Далянь, КНР, 2008);

а также на отчётных сессиях ТИНРО-Центра в период с 1986 по 2009 гг., отчётной сессии НПО "Ассоциация ТИНРО" в 2009 г., совещаниях Консультативного Совета CREAMS/PICES в период 2005-2008 гг., океанологических семинарах в ТИНРО, РГГМУ, СПбГУ, АтлантНИРО, Сеульском Университете, Первом Институте Океанографии (г. Циндао), Институте передовых исследований (г. Йокогама).

Публикации.

Основные результаты диссертации опубликованы в 42 научных публикациях, включая периодические издания: "Океанология", "Метеорология и гидрология", "Вопросы промысловой океанологии", "Известия ТИНРО", “Гидробиологический журнал”, "Progress in Oceanography", "Ecological Modeling", "J. Ocean Science", “J. Ocean Research”, "Bull. Marine Science", “PICES Science Rep.”, “IOC Workshop Rep.”, сборники статей и материалов конференций, а также 2 монографии. Список опубликованных по теме диссертации работ приведён в конце автореферата.

Личный вклад автора.

С 1987 г. автор является ответственным исполнителем проводимых ТИНРО-центром исследований по промысловой океанологии Японского моря, с 1995 г. – руководит этими исследованиями в качестве заведующего лабораторией, а в последние годы – заведующего сектором гидрологии Японского моря и СЗТО. Лично и совместно с коллегами в течение многих лет им выполняется мониторинг океанологических условий в Японском море, обработка и архивация полученных данных, организуется обмен океанологическими данными с другими российскими и зарубежными учреждениями. Полученные данные использовались для исследования режима вод Японского моря, изменчивости океанологических условий, но прежде всего для исследований влияния условий среды на морскую биоту (фитопланктон, зоопланктон, бентос, нектон) и функционирование всей экосистмеы моря в целом. Обобщение результатов этих исследований стало основой диссертации. Кроме того, в диссертации использованы данные наблюдений, предоставленные в порядке научного сотрудничества, а также заимствованные из публикаций или открытых для общего пользования баз данных, при этом все заимствованные данные, использованные в работе, имеют ссылки на источники. Анализ данных и формулирование результатов анализа в основном выполнены автором лично, с использованием как широко распространённых методов анализа, так и вновь разработанных новых методов, в частности, балансовых моделей. Около половины научных работ, в которых излагаются положения диссертации, подготовлено автором диссертации единолично; в совместных работах [5, 11, 27-29, 36] автору принадлежит постановка задач и выбор методов их решения, а также паритетное участие в интерпретации полученных результатов; в совместных работах [13, 31, 33, 38-42] автором выполнены части коллективных исследований, на паритетных началах с другими соавторами; в совместных работах [1, 14, 19, 24-26, 30, 32, 35] рассматриваются в основном биологические проблемы, вклад в них автора диссертации – анализ океанологических процессов и их влияния на биоту. Концептуальные положения диссертации: о характере климатических изменений океанологических условий в Японском море, о механизмах влияния изменений условий среды на морскую биоту, о закономерностях долгопериодных изменений основных компонент экосистемы Японского моря и характере сукцессии экосистемы моря в целом сформулированы автором самостоятельно, на основе собственных исследований, а также аналитического обобщения и критического анализа существующих представлений по этим вопросам. Все представленные в публикациях и в диссертации результаты отражают точку зрения автора.

Структура и объём работы.

В соответствии со структурой морских экосистем, поставленными задачами и применяемыми методическими подходами сложилась следующая структура работы: после характеристики использованных материалов и методов в Главе 1, вначале (в Главе 2) подробно рассмотрена крупномасштабная изменчивость различных физических параметров среды и по мере возможности выявлены её механизмы, также представлены прогнозы тенденций их изменений в применении к региону Японского моря, а затем (в Главах 3, 4, 5 и 6) последовательно рассмотрено влияние изменчивости физических факторов на различные уровни экосистемы (гидрохимические и продукционные параметры, фитопланктон, зоопланктон и нектон), для каждого уровня в следующем порядке:

i) общая характеристика и описание изменчивости параметров этого уровня;

ii) анализ механизмов влияния изменений факторов среды на изменчивость параметров этого уровня;

iii) примеры долгопериодных изменений параметров этого уровня, если таковые имеются, на фоне климатических изменений среды; в случае отсутствия длительных рядов наблюдений – восстановление предполагаемых изменений климатического масштаба на основе полученных ранее представлений о механизмах влияния изменений физических факторов и сведений о климатических изменениях этих факторов;

iv) предположения о тенденциях изменений параметров этого уровня в будущем на основе прогнозов тенденций в изменениях параметров среды и знания механизмов влияния факторов среды на рассматриваемый уровень экосистемы.

В заключительной части работы проведён анализ системных особенностей крупномасштабной изменчивости в комплексе "внешние факторы – абиотические компоненты экосистем – биотические компоненты экосистем" и сформулированы основные результаты исследования.

Работа представлена на 241 странице, включая 35 таблиц и 142 рисунка. Список использованной литературы включает 226 источников, в основном иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение

Во введении показана актуальность проблемы влияния изменений климата на морские экосистемы и пояснено развитие предпосылок к её решению. Задан временной и пространственный масштаб исследований, дана краткая характеристика района исследований. Определена цель работы, сформулированы задачи по её достижению и защищаемые положения, кратко изложена структура работы.

Глава 1. Источники данных, используемых в работе, и методы их

обработки и анализа



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.