Сколько воды Чёрное море отдаёт небу и сколько проливу, и почему сводки не сходятся

В статье «Чёрное море» Большой советской энциклопедии водный баланс сведён в два столбика, и каждый даёт 570 кубических километров в год. Приход: дожди 230, реки 310, ещё 30 из Азовского моря. Расход: испарение 360 и вынос через Босфор 210. Вверх воды уходит на 150 больше, чем уносит пролив. Но дождь возвращает морю 230 из этих 360, так что небо забирает насовсем около 130. Босфор забирает 210. Воду Чёрного моря уносит пролив, а небо большую её часть отдаёт обратно.

Чёрное море со спутника в мае 2004 года: светлые разводы в воде — взвесь и цветение фитопланктона (фото: Jeff Schmaltz, MODIS Rapid Response Team, NASA/GSFC, Wikimedia Commons, Public domain)

Дунай и все остальные

Больше всего в приход вносят реки. По таблице Кары с коллегами (2008) Дунай несёт в среднем 6365 кубометров в секунду, это около 204 км³ за год. Днепр даёт 52, Риони 13, Днестр 10. На Дунай приходится около 70 процентов стока шести главных рек, а вся речная строка в разных сводках стоит от 287 до 350. Ещё 30 км³ в энциклопедии приходят из Азовского моря, куда впадают Дон и Кубань.

Протока в дельте Дуная: тростник и тихая вода у берега (фото: Ioan Cepaliga, Wikimedia Commons, CC BY 3.0)

Мзымта, самая полноводная река черноморского побережья России, по Большой советской энциклопедии несёт у Кепши 45,6 кубометра в секунду. За год это около 1,4 км³, меньше половины процента речного прихода. Для воды у её устья хватает и этого: в апрельское половодье у самой поверхности там 4 промилле, а на трёх метрах уже 17. На всё море вклад почти незаметен.

Слой по пояс

Площадь моря по той же энциклопедии 420,3 тысячи квадратных километров. Разлейте 360 км³ испарения по ней ровно, и выйдет слой около 85 сантиметров в год, почти по пояс взрослому человеку. Обычно эта вода уходит незаметно. Видно её в редкие морозные утра, когда море «дымится»: воздух холоднее воды, и пар сгущается прямо над ней.

Туман испарения над озером Верхним: воздух холоднее воды, и над поверхностью поднимается пар. Над Чёрным морем у Сочи такое бывает редко (фото: U.S. Fish and Wildlife Service - Midwest Region, Wikimedia Commons, Public domain)

Слой неровный. По модельной таблице Кары в апреле море теряет на испарение в пересчёте на год 92 км³, в сентябре 490, в пять с лишним раз больше.

Дождь, разделённый так же, оставляет 55 сантиметров. Сочи с нормой около 1650 миллиметров получает почти втрое больше Лондона и втрое больше, чем достаётся морю в среднем.

Сколько небо возвращает

Настоящая потеря в атмосферу — разница между испарением и осадками над самим морем. В энциклопедии это 130 км³. В обзоре 1990 года, который пересказывают американские океанографы Волков и Ландерер (2015), разница меньше: 350 минус 300 даёт 50. Столько же в расчёте Кары, 270 минус 220.

Вечерние облака над водой Босфора (фото: Gökhan Can, Wikimedia Commons, CC BY 4.0)

Во всех трёх сводках небо забирает безвозвратно меньше, чем уходит через пролив: 210, 300 и 217 км³. А избыток пресной воды, который проливу приходится выносить, и сделал поверхность моря вдвое менее солёной, чем в океане: около 18 промилле.

Босфор считают дважды

Пролив двухэтажный и тесный: ширина от 0,76 до 3,6 километра, на пороге глубина 32–34 метра. На верхнем этаже вода выходит из Чёрного моря, на нижнем входит солёная из Мраморного, и там, где пролив кончается, этот нижний поток прорезает в шельфе целое русло. Если взять только верхний поток, цифра получается большая. В таблице из четырёх оценок между 1928 и 1969 годами, которую в 1993 году привёл исследователь Михаил Розенгурт, он стоит от 340 до 400 км³. Но в той же таблице есть строка «приток из Босфора», 174–193 км³, и если вычесть её, остаётся от 164 до 225. Энциклопедические 210 лежат в этой вилке, значит, это чистый вынос.

Две парусные яхты в Босфоре, на дальнем берегу здания (фото: Esin Üstün from Istanbul, Turkey, Wikimedia Commons, CC BY 2.0)

Обзор 1990 года даёт другие цифры: сверху около 600, снизу около 300, чистый вынос около 300.

Полгода с приборами

С сентября 2008 по февраль 2009 года на обоих концах пролива впервые одновременно стояли приборы, которые по отражённому звуку считают скорость воды на каждой глубине. Американские и турецкие океанографы получили чистый вынос чуть больше 100 км³ в год, около половины энциклопедических 210. Расход в годовом пересчёте гулял в диапазоне больше 2000 км³, а итог за полгода уместился в сотню с небольшим.

Головка акустического измерителя течений (ADCP) на борту научного судна. Приборы такого типа стояли на обоих концах Босфора в 2008 году (фото: Olivier Dugornay, Wikimedia Commons, CC BY 4.0)

Для годовой цифры запись не подходит. Она захватила осень и зиму, а по расчёту Волкова и Ландерера вынос достигает максимума в апреле и мае, в сентябре и октябре в их балансе даже появляется небольшой обратный приток.

Откуда расхождение

Дождь над морем в старых оценках: 231 км³ в 1928 году, 225 в 1960-м и 119 в сводке середины 1960-х. В обзоре 1990 года 300. Испарение держится в вилке от 270 до 390.

У Волкова и Ландерера дождь и испарение над морем взяты из метеорологического реанализа ERA-Interim. Они сверили его с обзором 1990 года: дождя у реанализа 240 вместо 300, испарения 390 вместо 350. Возможно, поэтому вынос через Босфор у них вышел около 150 км³, вдвое меньше прежних 300.

Что остаётся при любой цифре

Размеры у сводок разные, направление одно: ни в одной испарение не перевешивает реки и дождь вместе, и излишек уходит верхним течением Босфора.

Те самые 570 и 570 в энциклопедии сходятся до единицы, и в других сводках итоги сходятся тоже: 752 и 752 в таблице 1928 года, 750 и 750 в таблице 1960-го. Иначе не бывает: за век уровень моря меняется примерно на четверть метра, и вода, которая пришла, должна уйти. Обычно в такой сводке есть строка, которую подгоняют под остальные. В расчётах Кары и Волкова с Ландерером это строка про Босфор: её не измерили, а вычли остатком. Полугодовая запись приборов в самом проливе дала для неё сто с небольшим.