Despre structura si circulatia termohalina din vestul Lacului Aral intre 2009 si 2011. Partea I

Informațiile pe care le veți citi în acest articol reprezinta un sumar al traducerii unui articol științific, apărut in Journal of Marine Systems, nr. 129 (2014) 234-247, ai cărui autori sunt A.S. Izhitskiy, P.O. Zavialov, E. Roget, H.-P. Huang, A.K. Kurbaniyazov.

Problematica articolului face referire la un proces actual cu care se confrunta sistemele marine din ziua de azi, și anume cum, intre ce limite și de ce se realizează circulația curenților marini, în funcție de distribuția temperaturii si salinității, care stau sub semnul schimbărilor climatice si a modificării rapide a caracteristicilor bazinelor maritime.

Restrângerea suprafeței Lacului Aral in a doua jumătate a secolului trecut (Figura 1) a dus la afectarea semnificativa a regimului hidrofizic a lacului. ”Obiectivul acestei lucrări este acela de a se pronunța asupra structurii si circulației hidrologice a Lacului Aral din prezent, bazându-ne pe observații directe de pe teren si pe rezultatele modelarilor. Ne vom concentra pe trei cercetări făcute asupra Lacului Aral, care au avut loc in perioada 2009 – 2011” (autorii). Mai mult, o serie de experimente numerice utilizând Modelul Oceanografic Princeton adaptat la mediul din Lacul Aral au fost aplicate pentru a investiga contribuțiile batimetriei si a stratificării la formarea circulației la scara a bazinului. Structura hidrologica a bazinului vestic al Marii Aral, in sezonul de toamna, a dezvăluit o dispunere sub forma de trei strate, cu doua maxime de salinitate locale, separate de un strat intermediar de apa dulce. Potrivit observațiilor directe, circulația apei in stratul de suprafață are un caracter anticiclonic, pe când circulația in stratul de fund este de tip ciclonic datorita predominării vanturilor dinspre nord.

Experimentele au demonstrate clar ca principala cauza a circulației anticiclonice la suprafața lacului este batimetria asimetrica, prezentând o larga zona de mica adâncime in lungul coastei estice si o panta si adâncime destul de mari pe partea vestica. Cu toate acestea, stratificația puternica este o condiție necesara care sta la baza formarii circulației ciclonice pe fundul lacului.

Date generale…

Pana in 1960, Marea Aral, un lac fara scurgere in Oceanul Planetar situat in Asia Centrala, a fost al patrulea corp de apa continental ca suprafață din lume. In principal din cauza devierii apei râurilor Amu-Darya si Syr-Daria înspre canalele de irigație, Marea Aral nu a mai primit un aport de apa mare si a început sa își scadă suprafața in mod dramatic in 1960. Printr-o comparație intre starea de dinaintea instalării fenomenului de uscăciune a zonei Marii Aral si cea din prezent, nivelul general cu care a scăzut apa este de aprx. 26 m. S-a ajuns astfel la concluzia ca in prezent, Marea Aral prezintă un volum cu 90% diminuat (Zavialov et al., 2012). Restrângerea suprafeței marii a dus la schimbări profunde ale ecosistemului si la deșertificarea ariilor învecinate. Criza ecologica a Marii Aral a atras atenția mass-mediei si a comunității științifice internaționale. Mai mult, semnificația schimbărilor din prezent nu se limitează la aspectele regionale. Marea Aral poate fi privita ca un “laborator natural”, in care evoluția unui mare corp de apa continental aflat la mana intervenției umane poate fi investigata prin prisma devierii scurgerii râurilor afluente. O asemenea investigație poate fi instructiva cu privire la alte regiuni asemănătoare expuse acelorași procese din alte părți ale lumii.

Din timpul fostei Uniuni Sovietice, ne-au fost parvenite destul de multe date cu privire la Marea Aral (Figura 2). Totuși, in perioada celor mai rapide schimbări ale sistemului hidrologic al Marii Aral, anii 1990, observațiile la fata locului au fost extrem de rare. Motivul il constituie bine-cunoscutele probleme politice si economice care au urmat colapsului URSS-ului, precum si încetarea activităților de navigare pe Marea Aral, pe măsură ce devierile apelor curgătoare afluente au progresat. Acest lucru a dus la o lipsa totala de date despre numeroase caracteristici de baza ale schimbării mediului Marii Aral la începutul noului mileniu. Multe lucrări publicate imediat dupa 1990 au fost dedicate fie modelarii, fie analizelor de teledetecție (e.g. Ginzburg et al., 2002). In 2002, Institutul de Oceanografie, “Shirshov”. al Academiei Ruse de Științe (SIORAS) a lansat un program pe termen lung  de cercetare si monitorizare a Marii Aral. Observațiile de pe teren sunt realizate in colaborare cu o serie de alte instituții din Rusia si Asia Centrala, precum cele din Uzbekistan si Kazakhstan.

Figura 2. Batimetria Marii Aral pentru anii 1960 si 2010,
Sectorul cel mai intins al Marii Aral este reprezentat schematic  (Imaginea de sus). Ilustrarea schematica a locatiei a 6 geamanduri pe sectiunea transversala, doua suplimentare in partea nordica si trei statii automate de masurare pe uscat (Figura de jos). Pozitiile au fost pastrate in fiecare an

Obiectivul acestui articol este de a aduce in prim-plan noutati legate de regimul hidrologic si circulatia din Marea Aral, bazate atat pe observatii directe de pe teren, cat si pe rezultatele modelarilor. Lucrarea este centrata pe rezultatele ultimelor trei studii pe teren ale SIORAS, care au luat loc in luna august 2009, septembrie 2010 si noiembrie 2011 in Marea Aral. Date asemanatoare preluate in urma studiilor dintre anii 2002 si 2008 au fost publicate anterior (e.g., Zavialov, 2005, 2009), iar in aceasta lucrare noi vom face referire pe scurt la rezultatele din 2009, 2010 si 2011.

Aceasta cercetare prezinta, de asemenea, cateva modele de simulari numerice a circulatiei caracteristice Marii Aral. Proprietatile circulatiei la scara bazinala in marile lacuri ale planetei au fost studiate in numeroase studii anterioare. De exemplu, Scwab si Beletsky (2003) au investigat importanta relativa a diferitelor mecanisme ce explica mersul curentilor circulari la scara mare in Lacul Michigan si au constatat faptul ca forta exercitata de vant si efectele barocline au fost factorii dominanti, iar efectele topografice au fost si ele semnificative. Influenta batimetriei asupra modelului de circulatie in lacuri a constituit subiect de cercetare pentru Shtokman (1953), Pickett si Bermick (1977), care au studiat Lacul Ontario in timpul sezonului cu stratificatie a apelor si au determinat o circulatie mare in sensul invers acelor de ceasornic, insotita de alta mai mica in sensul acelor de ceasornic in nordul lacului. In cazul Marilor Lacuri Americane (ale caror datum-uri geografice si morfologice sunt pe cat se poate de asemanatoare cu cele ale Marii Aral), Beletsky et al. (1999) au demonstrat ca observatiile privind modelul de circulatie in sens ciclonal observat a fost asociat  cu  vorticitatea[1] campului de vant. Totusi, lacurile mai mici tind sa manifeste mai degraba doua celule uriase decat un model de circulatie cu o singura celula. Spre exemplificare, tipul de circulatie cu doua celule a fost observat in lacul Tahoe (e.g. Rueda et al., 2005: Strub si Powell, 1986). O combinatie a unei celule in sensul invers acelor de ceasornic cu una mai slaba in sensul acelor de ceasornic a fost si ea identificata in cazul lacului Kinneret (Marti si Imberger, 2008). Shimizu et. al., (2007) a studiat lacul Biwa in timpul perioadei stratificatiei sale si a identificat celule anticiclonice la scara sub-bazinala. Beletsky et. al. (2006) au concluzionat ca in general, marimea efectelor adaugate la actiunea vantului a dus la un model de circulatie mult mai complex in lacurile studiate.