On the reasons for the long-term variability of the dissolved oxygen concentration in the upper layer of the Black Sea

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

According to archival data for the period from 1923 to 2022 long-term (interdecadal and interannual) variability of dissolved oxygen concentration and temperature in the surface layer of the Black Sea in the spring hydrological season (from May to June) is analyzed. It was revealed that from 1923 to 1932 on the northwestern shelf and in the open part of the Black Sea, the lowest oxygen concentrations were observed over the entire period of instrumental observations (approximately 100 years). Negative anomalies in dissolved oxygen exceeded (in absolute value) the corresponding anomalies noted during the period of eutrophication of the Black Sea waters in the last decades of the 20th century. The main reason for the extreme anomalies discovered in the 1920s is the increase in the temperature of the surface layer of the Black Sea waters during this period.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. B. Polonsky

Institute of Natural and Technical Systems

Author for correspondence.
Email: apolonsky5@mail.ru

Corresponding Member of the RAS

Russian Federation, Sevastopol

A. A. Valle

Institute of Natural and Technical Systems

Email: apolonsky5@mail.ru
Russian Federation, Sevastopol

References

  1. Зайцев Ю. П., Гаркавая Г. П., Нестерова Д. А., Полищук Л. Н. Дунай – основной источник эвтрофирования Черного моря // Гидробиол. журн. 1989. Т. 25. Вып. 4. С. 21–23.
  2. Mee L. D. The Black Sea in crisis: the need for concerted international action // Ambio. 1992. V. 21. P. 278–286.
  3. Zaitsev Y. P. Impact of eutrophication on the Black Sea fauna // Etudes et Revue-Conseil General des Peches pour la Mediterranee (FAO). 1994.
  4. Nixon S. W. Coastal marine eutrophication: a definition, social causes, and future concerns // Ophelia. 1995. V. 41. № 1. P. 199–219. https://doi.org/10.1080/00785236.1995.10422044
  5. Zaitsev Y. P., Alexandrov B. G. Recent man-made changes in the Black Sea ecosystem // Sensitivity to Change: Black Sea, Baltic Sea and North Sea. 1997. P. 25–31.
  6. Vinogradov M. E., Shushkina E. A., Mikaelyan A. S., Nezlin N. P. Temporal (seasonal and interannual) changes of ecosystem of the open waters of the Black Sea. Environmental Degradation of the Black Sea, Challenges and Remedies. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 1999. Р. 109–129.
  7. Yunev O. A., Vedernikov V. I., Basturk O. Long-term variations of surface chlorophyll-a and primary production in the open Black Sea // Marine ecology progress series. 2002. V. 230. P. 11–28.
  8. Yunev O. A., Suetin V., Suslin V., Moncheva S. Long-term changes in the Black Sea surface chlorophyll-a according to in situ and modern satellite data // Elsevier Oceanography Series. Elsevier, 2003. V. 69. P. 168–173.
  9. Северо-западная часть Черного моря: биология и экология / Под ред. Зайцева Ю. П., Александрова Б. Г., Миничевой Г. Г. Киев: Наукова думка. 2006. 701 с. Екосистема узмор’я Української дельти Дунаю / Відп. ред. Л. В. Воробйова. Одеса: Астропринт, 1998. 332 с.
  10. Полонский А. Б., Котолупова А. А. О долгопериодной изменчивости кислорода, растворенного в верхнем слое вод Черного моря // ДАН. 2017. Т. 476. № 2. С. 228–232. doi: 10.7868/S0869565217260231.
  11. Мельников В. В., Полонский А. Б., Котолупова А. А. и др. GIS Института природно-технических систем // Системы контроля окружающей среды. 2016. Вып. 4 (24). С. 49–55.
  12. Добржанская М. А. Закономерности пространственного распределения кислорода на различных глубинах Черного моря. / В сб: Океанографические исследования Черного моря. Киев: Наук. думка, 1967. С. 154–169.
  13. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т. 4. Черное море. Вып. 1: (Гидрометеорологические условия / Под ред. А. И. Симонова, Э. И. Альтмана). Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 430 с.
  14. Öszoy E., Ünlüata U. Oceanography of the Black Sea: a review of some recent results // Earth-Sci. Rev. 1997. V. 42. P. 231–272.
  15. Валле А. А., Гребнева Е. А., Полонский А. Б. Анализ сезонной изменчивости гидролого-гидрохимических характеристик поверхностных вод северо-западной части Черного моря // Системы контроля окружающей среды. 2020. № 3 (41). С. 39–48. doi: 10.33075/2220-5861-2020-3-39-48
  16. Безбородов А. А., Еремеев В. Н. Черное море. Зона взаимодействия аэробных и анаэробных вод. Севастополь: МГИ АНУ, 1993. 299 с.
  17. Каверин А. В. Химический метод Винклера для определения растворенного кислорода. 2014. http://masters.donntu.ru/2011/fkita/prokof'eva/library/article8.htm (дата обращения: 01.09.2023).
  18. Gruber N., Doney S. C. Adding Oxygen to Argo: Developing a Global In Situ Observatory for Ocean Deoxygenation and Biogeochemistry. 2010.
  19. Юнев О. А. Вторичная эвтрофикация черноморского шельфа // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2020. № 2. С. 80–91. doi: 10.22449/2413-5577-2020-2-80-91.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Spatial distribution of data on oxygen dissolved in the upper layer of waters of the Black Sea for three time periods with the lowest observation density.

Download (130KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Interdecadal variability of dissolved oxygen concentration in the surface layer of the deep-water part of the Black Sea and on the North-West shelf (shown in blue and red colors, respectively) in May–June. Vertical segments are the 95% confidence interval.

Download (105KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Interdecadal variability of surface temperature in May–June in the deep-water part of the Black Sea and on the North-West shelf (according to contact measurements, shown in orange and blue, respectively), on the North-West shelf (according to satellite data, shown in purple), and at the hydrometeorological station in Odessa (shown in red). Vertical segments are the 95% confidence interval.

Download (103KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences