Analiza faktora koji uvjetuju pojavu hipoksije u sjevernom Jadranu
Sažetak
Učestalost pojava hipoksije i masovnih pomora bentoskih organizama značajno je porasla tijekom posljednjih dvadeset godina. U literaturi su već ranije izneseni argumenti u prilog hipoteze da je navedeni trend posljedica dugoročne antropogene eutrofikacije ovog akvatorija (npr. J u s t i ć et al., 1987), ali nije bilo pokušaja da se kvantitativnim metodama protumače uzročno-posljedične veze pojedinih faktora koji uvjetuju nastanak hipoksije u pridnenom sloju. U ovom radu taj se problem pojave hipoksije razmatra uz pomoć jednostavnih statističkih i matematičkih modela uzimajući pritom u obzir desetogodišnje nizove podataka sakupljene od 1972. do 1982. godine.
Osnovni mehanizam koji uvjetuje nastanak hipoksije u pridnenom sloju jest porast intenziteta bentičke i epibentičke respiracije, kao posljedice sedimentacije organske tvari proizvedene u eufotičkom sloju. U uvjetima stratificiranog vodenog stupca, potrošnja kisika u pridnenom sloju veća je od transporta kisika procesima miješanja i turbulentne difuzije što dovodi do hipoksije.
Analiza pojava hipoksije u sjevernom Jadranu omogućava da se, osim ove osnovne sheme, uoče i određene specifičnosti kao što je fenomen "pridnene piknokline". Naime, od proljeća prema jeseni piknoklina se postepeno pomiče prema dubljim slojevima te neposredno prije nastupa jesenskog ciklusa miješanja dostiže dubinu od 15-20 m. Imajući u vidu da je pretežni dio područja sjevernog Jadrana plići od 30 m, subpiknoklinalni sloj je najčešće tanji od 10 m što uvjetuje brzu eliminaciju kisika. Tijekom hipoksija u Tršćanskom zaljevu, na primjer, utvrđeno je prisustvo "pridnene piknokline" na svega 1-2 m iznad dna (F a g a n e l i et al., 1985).
Pojava hipoksije poklapa se s razdobljem mirnog vremena. Hipoksični pridneni sloj može se, naime, održati samo ukoliko je brzina vjetra nad površinom manja od 4 m/s; jači vjetar izaziva znatnije miješanje vodenog stupca, dok je vjetar brzine oko 8 m/s u stanju potpuno izmiješati vodeni stupac do dubine od oko 30 m, koliko iznosi prosječna dubina sjevernog Jadrana.
Da bi se procijenila relativna važnost pojedinih faktora koji uvjetuju nastanak hipoksije konstruiran je jednostavni matematički model. U modelu je pretpostavljeno da je proces razgradnje organske tvari na dnu u trenutku t funkcija primarne proizvodnje u eufotičkom sloju tijekom vremena t - to. Dinamika koncentracije kisika u pridnenom sloju odražava ravnotežu procesa bentoske respiracije i turbulentne difuzije kisika kroz piknoklinu. U modelu koeficijent bentoske respiracije raste nelinearno u zavisnosti od temperature u pridnenom sloju. Transport kisika u vertikalnom smjeru opisan je Fickovim difuzijskim modelom pri čemu je koeficijent turbulentne difuzije bio nelinearna funkcija stabilnosti vodenog stupca. Model je kalibriran na temelju višegodišnjih podataka o primarnoj proizvodnji, koncentraciji kisika, salinitetu i temperaturi sakupljenim u zapadnom podpodručju sjevernog Jadrana.
Usporedbom osnovne dinamike modela i izmjerenih vrijednosti koncentracije kisika ustanovljena je velika podudarnost.
Simulacijom perturbiranih stanja modela određeni su neki od graničnih uvjeta za pojavu hipoksije u subpiknoklinalnom sloju.
