ОКЕАНОЛОГИЯ, 2010, том 50, № 5, с. 677-682
УДК 551.465
54-й ЭКСПЕДИЦИОННЫЙ РЕЙС НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО СУДНА "АКАДЕМИК МСТИСЛАВ КЕЛДЫШ" В КАРСКОЕ МОРЕ
© 2010 г. М. В. Флинт
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва e-mail: m_Jlint@orc.ru Поступила в редакцию 10.12.2009 г.
Современное состояние Арктического бассейна и протекающие в нем изменения во многом определяются процессами, происходящими на шельфах и континентальных склонах краевых арктических морей, которые занимают около 35% его площади и на которые ежегодно поступает 5000 км3 речного стока. Речной сток определяет существенное распресне-ние поверхностных вод Арктики, влияет на формирование сезонной стратификации и особенностей циркуляции в верхнем слое континентальных морей и привносит в арктический регион колоссальные объемы аллохтонных биогенных элементов, взвешенных минеральных и органических веществ и загрязнений. На арктическом шельфе в осенне-зимний сезон формируются высокосоленые воды, поступающие в Центральный Арктический бассейн и участвующие в формировании основного пикно-га-локлина. То, в каком объеме и в какой форме принесенные речным стоком аллохтонные материалы попадут в глубоководный Арктический бассейн зависит от процессов их геохимической и биологической трансформации в устьевых зонах рек и на шельфе, а также от характера шельфовой циркуляции. Она определяет направление и скорость распространения речных вод, время их пребывания в континентальном море и таким образом — воздействие климатического и антропогенного сигналов, содержащихся в речном стоке, на Арктический бассейн. Арктический шельф и континентальный склон являются тем местом, где в пелагических и донных сообществах формируется основная доля первичной и вторичной биологической продукции арктической экосистемы. Все сказанное определяет значение процессов, происходящих в краевых арктических морях, для экосистемы Арктики в целом.
Карское море — пограничный бассейн между западной и восточной российской Арктикой. Оно является важнейшей транзитной областью при движении относительно теплых баренцевоморских и атлантических вод в восточном и северо-восточном направлениях. С другой стороны, по своим климатическим условиям Карский бассейн — типичное краевое сибирское арктическое море и многие про-
цессы, происходящие на Карском шельфе, можно считать характерными для огромной области, лежащей восточнее Новой Земли.
Ключевое значение Карского моря для арктической экосистемы состоит в том, что оно принимает в себя крупнейший во всем Арктическом бассейне пресноводный речной сток. Его годовой объем достигает 1200—1300 км3/год, из которых около 90% приходится на долю Оби и Енисея. Карский речной сток составляет более половины всего стока Сибирской Арктики и более трети общего пресноводного стока в Арктический бассейн. Это соответствует более чем полутораметровому слою пресной воды относительно всей площади Карского бассейна, что в почти в 5 раз больше, чем в целом для Северного Ледовитого океана и в 15 раз больше, чем в среднем для Мирового океана. По имеющимся представлениям объем пресной воды, необходимый для формирования характерного для Карского моря поля солености, составляет в среднем для года 4200 км3, что в 3.5 раза превышает объем годового материкового стока в бассейн. Таким образом, время пребывания пресной воды, поступившей со стоком конкретно года, в Карском море может растягиваться на несколько лет. Все это говорит об огромном влиянии континентального стока на экосистему Карского моря и о ключевой роли экосистемы Карского шельфа как интерфейса в его долговременной трансформации перед дальнейшим поступлением в другие шельфо-вые или глубоководные районы Арктического бассейна. Водосборная площадь Оби и Енисея огромна. Она составляет 6300000 км2 (4.2% площади суши всей Земли) и охватывает наиболее развитые индустриальные районы Западной Сибири, что определяет возможную антропогенную составляющую в стоке этих рек.
Влияние материкового стока и процессов, происходящих на шельфе, на глубоководную область Арктического бассейна, а также уровень воздействия на Карскую экосистему прилежащих районов Арктики определяются процессами кросс-шельфового переноса и существующей в бассейне кросс-шельфовой зональностью. Именно широт-
с.ш.
76
74
72
70
4984.83
86*1878 ТТТ
.89
90
.4991 55004
IV
4999
55
60
Т
65
70
75 ° в.д.
Рис. 1. Положение основных разрезов и комплексных станций. Т — Ямальский разрез, ТТ — Новоземельский разрез, ТТТ — разрез желоба Св. Анны, ^ — Обский разрез.
ная зональность экосистемы от эстуарных зон Оби и Енисея до глубоководных районов бассейна играет ключевую роль в формировании гидрофизических и гидрохимических свойств отдельных акваторий бассейна и биотопических границ, регулировании гидрохимического и биогеохимического баланса, создании биологической продукции и регулировании горизонтальных и вертикальных потоков вещества.
Наиболее выраженный элемент зональности представляют собой гидрологические фронтальные зоны и ассоциированные с ними химические, геохимические и биологические явления в пелагиали и на дне. Единственным исследованным типом фронтальных зон Карского моря до настоящего времени были эстуарные фронтальные зоны Оби и Енисея [1—5, 7]. С ними связано явление маргинального фильтра, и они имеют огромное значение в процессах первичной трансформации поступающего в море речного стока. При этом гидрофизические процессы, стоящие за формированием маргинального фильтра и регулирующие его пространственные параметры и изменчивость, а также механизмы, определяющие специфические свойства пелагической экосистемы в эстуарной фронтальной области, были понятны далеко не полностью.
Помимо эстуарной фронтальной зоны мы предполагали существование на шельфе и над континентальным склоном в северной части Карского моря других, не исследованных до настоящего времени фронтов, связанных с основными течениями и распространением распресненных речным стоком вод в поверхностном слое моря. В Карском море основные течения благодаря своей квази-баротропной структуре топографически привязаны, и их стрежни локализуются в областях резкого изменения глубины. Таким образом, особенности донного рельефа оказывают существенное влияние на циркуляцию вод, гидрологическую структуру, фронтогенез и водообмен внутри бассейна и с соседними акваториями. Наиболее резкие перепады глубин в бассейне связаны с переходом от внутреннего к внешнему шельфу (от 50 до 100 м), а также с континентальным склоном. В этих областях располагаться стрежни Ямальского течения, следующего по шельфу от Карских ворот на северо-восток, и течения желоба Св. Анны, прижатого к склону желоба.
Фронты не только разделяют различные по свойствам водные массы, ограничивают их перемешивание и горизонтальные потоки вещества. Они часто являются границами и областями взаимодействия между сообществами и экосистемами, различающимися по составу и характеру функционирования, а также зонами повышенной концентрации и продуктивности разных компонентов биоты. Планируя работы, мы детализировали исследования в районах предполагаемых фронтальных зон, что позволило понять их роль в формировании кросс-шельфовой зональности Карской экосистемы, и оценить их возможное влияние на процессы взаимодействия в системе эстуарий—шельф—континентальный склон— глубокий бассейн и формирование биологической продукции.
Рейс в Карское море проходил с 05 сентября по 07 октября 2007 г. Следует подчеркнуть, что исследования были выполнены в аномально теплый для Арктики год. Площадь ледового покрытия в период наиболее северного летнего положения ледовой кромки была минимальной за последние 30 лет и составляла 5.32 млн. км2, что на 31% меньше, чем в среднем для предшествующего 30-летнего периода. В первой половине октября граница льда на долготе северной оконечности Новой Земли (мыс Желания) была на 370 км севернее, а в центральной части моря — на 930 км севернее среднемноголетнего положения для этого времени за период 1979—2000 гг. [6]. Судно "Академик Мстислав Келдыш" прошло через Карские ворота 9 сентября, не встретив и следов льда. Судя по спутниковым данным небольшие ледовые поля наблюдались в первой половине сентября северо-северо-восточнее выхода из Карских ворот. На это указывало и отмеченное нами значи-
03
02
01
54-й ЭКСПЕДИЦИОННЫЙ РЕЙС НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО СУДНА 679
с.ш.
76
74
72
70
55
60
т- -г
65 70 75
° в.д.
с.ш.
76
74-
72
70
55
60
65
70
75 ° в.д.
Рис. 2. Разрезы, выполненные сканирующим CTD-зондом.
тельное локальное понижение температуры и солености поверхностного слоя моря в этой области. Далее на протяжении всего маршрута вплоть до его крайней северной точки 76°055' с.ш. и 70°016' в.д. море было полностью свободным ото льда, и были отмечены лишь небольшие айсберги, откалывающиеся от прибрежных ледников Новой Земли. Таким образом, проведенные исследования характеризовали состояние экосистемы Карского моря в теплой климатической ситуации.
Рис. 3. Разрезы с измерениями температуры, солености, флуоресценции хлорофилла и органического вещества в поверхностном слое моря.
Все сказанное выше определило главные цели экспедиционных исследований, которые состояли в следующем:
оценке современного состояния ключевых абиотических и биотических компонентов экосистемы Карского моря, особенностей внутрибассей-новой циркуляции, гидрохимических и геохимических процессов в водной толще и на дне, в том числе связанных с трансформацией речного стока, исследовании структуры пелагических и донных сооб-
Внутренний шельф
ст. 5004 5003 5002 5001
5000
4999
4997 4996 4998 4995
р. Обь
4994 4993
40 80120 -160
X
35
50
Профиль.дна
Расстояние между станциями, мили
48
25
1 12
26
—I—
50
—30— 1-
275 250 225 200 175 150 125 100
75
25
Рис. 4. Положение станций и профиль дна на разрезе IV в эстуарии Оби.
Список станций 54-го рейса НИС "Академик Мстислав Келдыш"
№№ Координаты начала станции
станций дата время широта долгота глубина, м
Ямальский разрез
4946 09.09.07 17:00 72° 0 .0 61° 0 .0 153
4947 09.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.