Variations in the oxygen regime of the Baltic Sea under current climatic conditions

Abstract

На основе данных судовых измерений концентрации кислорода на международных станциях мониторинга в Балтийском море проведена оценка межгодовых изменений кислородного режима в конце XX – начале XXI века (1989–2022 гг.). Полученные результаты сравнивались с аналогичными исследованиями 1963–1987 гг. Установлено что происходит увеличение акваторий с гипоксийными условиями и их вертикальное развитие. Если в предыдущие десятилетия гипоксийные условия регистрировались только в западной и центральной части моря и не во все годы, то с 1993 г. здесь ежегодно фиксируются гипоксийные зоны, развивающиеся в восточном направлении и появляющиеся все чаще в прибрежных районах. Анализ изменений температуры и солености выявил усиление стратификации за счёт распреснения поверхностного слоя и осолонения глубинного. Взаимный корреляционный анализ выявил зависимость изменения кислорода от транспорта вод через Датские проливы в глубинном слое как юго-западного района, так и центральной Балтики. В центральной Балтики на изменчивость кислорода в поверхностном слое наибольшее влияние оказывает горизонтальная турбулентная диффузия, а в юго-западной части Балтики вертикальная адвекция кислорода. Также на глубинный слой юго-западной части моря оказывает вертикальная турбулентная диффузия и вертикальная адвекция кислорода.

The data of shipboard measurements of oxygen concentration at international monitoring stations in the Baltic Sea were used to assess the year-to-year variations of oxygen regime in the late XX–early XXI century (1989–2017). The obtained results were compared with similar studies in 1951–1988. The water areas with hypoxic conditions were found to increase as well as their vertical development. While in the previous 30 years (1959–1988), hypoxic conditions were recorded only in the western part of the gulf and not in all years, since 1993, hypoxic zones were recorded here every year, developing eastward and appearing more and more often in its central and eastern parts. The analysis of variations of temperature and salinity revealed an increase in the difference between seawater densities in the surface and bottom layers of the Baltic Sea. An assumption was made that the deterioration of the oxygen regime in the Baltic Sea in the recent decades could be due to a stronger stratification of sea water masses. Cross-correlation analysis revealed the dependence of oxygen changes on water transport through the Danish Staits in the deep layer of both the southwestern region and the central Baltic. In the central Baltic, the variability of oxygen in the surface layer is most influenced by horizontal turbulent diffusion, and in the southwestern part of the Baltic by vertical advection of oxygen. Also, the deep layer of the southwestern part of the sea is affected by vertical turbulent diffusion and vertical advection of oxygen.