научная статья по теме ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЛЕЙ ВЗВЕСИ В МОРЯХ ВОСТОЧНОЙ АРКТИКИ Математика

Текст научной статьи на тему «ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЛЕЙ ВЗВЕСИ В МОРЯХ ВОСТОЧНОЙ АРКТИКИ»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2015, том 462, № 5, с. 595-600

ГЕОГРАФИЯ

УДК 551.89

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЛЕЙ ВЗВЕСИ В МОРЯХ ВОСТОЧНОЙ АРКТИКИ

© 2015 г. А. Н. Чаркин, О. В. Дударев, Н. Е. Шахова, И. П. Семилетов, И. И. Пипко, С. П. Пугач, академик РАН В. И. Сергиенко

Поступило 12.11.2014 г.

DOI: 10.7868/S086956521517017X

Интерес к выявлению особенностей пространственно-временной изменчивости распределения взвешенного материала (ВМ) в морях Восточной Арктики обусловлен несколькими обстоятельствами. Во-первых, наличием мощных терригенных источников осадочного материала: термоабразионного побережья и твердого речного стока. Среднемноголетний твердый сток рек в моря Лаптевых, Восточно-Сибирское 45.5 млн т [3], в то время как объем материала, поставляемого в результате термоабразии берегов, для данных морей 97 [15]—152 [4] млн т. Таким образом, экспорт продуктов береговой термоабразии в шель-фовые воды по своим объемам в 2—3 раза превышает вклад твердого стока рек водосборного бассейна Хатанги, Лены, Яны, Индигирки, Колымы [4, 6, 10, 15]. Во-вторых, взвесь по своей структурной организации — преимущественно пассивная примесь, которая чутко реагирует на изменения факторов внешней среды и обладает высокой степенью адаптации к условиям водной миграции. Поэтому особенности динамики ВМ, прежде всего, необходимо рассматривать с учетом влияния разномасштабных гидрометеорологических факторов и процессов, под влиянием которых объем терригенного ВМ, поставляемого речным стоком и из побережья, сложенного многолетнемерзлы-ми породами (ММП), и особенности распределения ВМ на шельфе могут значительно меняться из года в год.

Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичёва Дальневосточного отделения Российской Академии наук, Владивосток E-mail: charkin@poi.dvo.ru Национальный исследовательский Томский политехнический университет University of Alaska, Fairbanks, USA Президиум Дальневосточного отделения Российской Академии наук, Владивосток

Цель нашей работы — выявление особенностей формирования межгодовой и короткопери-одной изменчивости распределения взвеси в водной толще морей Восточной Арктики. В основу сообщения положены результаты четырех международных экспедиций, организованных лабораторией арктических исследований ТОИ ДВО РАН в кооперации с Международным арктическим научным центром Университета Аляска (Фэрбанкс, США). Комплекс междисциплинарных наблюдений выполнен на 289 океанографических станциях арктическим летом 2000, 2003— 2005 гг. (рис. 1). Взвесь выделяли ультрафильтрацией проб воды на мембранные фильтры Milli-pore с диаметром калиброванных пор 0.45 мкм [7]. Изучение термохалинных характеристик и мутности вод осуществляли CTD-зондом "SeaBird 19Plus", оснащенным сенсором мутности "OBS-3". При интерпретации полученных результатов использовали данные по приземному давлению, скорости, направлению ветра (http:// www.es-rl.noaa.gov/psd/data/reanalysis), ледовому покрову (http://nsidc.org/data) и спутниковые изображения морской акватории (http://rapidfire.sci.gsfc. nasa.gov).

В сентябре 2000 г. водный сток Лены, определяющий распреснение огромной акватории, на 17% превысил среднемноголетний показатель. Поэтому западная часть Восточно-Сибирского моря (ЗВСМ) и восточная часть моря Лаптевых (ВМЛ) представляли собой значительную по площади область смешения речных и морских вод (табл. 1). Близость к побережью кромки дрейфующего ледового поля наряду с ветровым и конвективным перемешиванием обусловили выхолаживание свободной ото льда акватории.

Период исследований в ЗВСМ частично совпал с сильным волнением, повторяемость которого здесь 65%, а продолжительность до 10 сут [9]. Северо-западные ветры в ВМЛ, ЗВСМ вызвали широкое развитие нагона вод к побережью. В результате начались активный размыв береговых термоабразионных уступов и ресуспендирование

76° с.ш.

74°

72°

70° 68°

МОРЕ ЛАПТЕВЫХ

ВОСТОЧНО-СИБИРСКОЕ МОРЕ

I л:-" .

V*. ■•» • *. '

125° в.д. 135° 145° 155° 165° 175°

Рис. 1. Район исследований и положение океанографических станций многолетних наблюдений.

осадков подводного берегового склона. Над обширным мелководьем восточнее о. Большой Ля-ховский в результате штормового перемешивания сформировалось поле с высоким и однородным по вертикали содержанием ВМ (рис. 2). Такое распределение отражает равновесное состояние восходящих и нисходящих токов турбулентного перемешивания в аседиментогенном волновом поле [2, 8, 10]. Содержание взвеси в водах прибрежной части ЗВСМ 26—106 мг/л (х = 59 мг/л). Области с высоким содержанием частиц, придающим водам бурый цвет, хорошо идентифицируются на спутниковых изображениях (рис. 2).

Наблюдения в восточной части Восточно-Сибирского моря (ВВСМ) осуществляли при более спокойной гидродинамической обстановке, предопределенной ледовыми условиями. На одном из участков язык Айонского ледового массива вплотную приблизился к берегу. Он сыграл роль природного седиментационного барьера [5], в результате пересечения которого с запада на восток содержание ВМ уменьшилось почти в 4 раза, от 13.2 до 1.2 мг/л (рис. 2).

Очевидно, что распределение взвеси в период наблюдений 2000 г. определялось усилением эрозионных процессов, вызванных продолжительным волнением и нагоном вод. Вследствие этого объем продуктов береговой термоабразии и донной эрозии, вероятно, существенно превысил вклад взвешенного стока рек.

В сентябре 2003 г. наблюдения проводили только в Восточно-Сибирском море. При слабых ветрах высота волнения в ЗВСМ не превышала 1м, а в ВВСМ доминировала невысокая остаточная зыбь. Около 60% акватории моря освободилось от полей дрейфующих льдов (рис. 2). Сток Лены был почти на 13% ниже среднемноголетне-го, но под влиянием западных и юго-западных ветров граница области смешения арктических

шельфовых и трансформированных тихоокеанских вод сместилась от меридиана 163° в.д. (сред-немноголетнее положение) в Колымском заливе [13] на 390 км к востоку и почти достигла пролива Лонга [12]. В отличие от 2000 г. в 2003 г. средняя соленость в ЗВСМ уменьшилась на 3.4%о, в ВВСМ - на 2.5%.

Диапазон значений ВМ в поверхностных водах 0.1-17.7 мг/л (х = 4.1 мг/л), у дна 1.2-29.0 мг/л (х = = 6.7 мг/л). Средневзвешенное содержание в сравнении с 2000 г. уменьшилось более чем в 3 раза (в ЗВСМ в 5 раз и в 2 раза в ВВСМ) (табл. 1). При ослабленном гидродинамическом воздействии уровень содержания взвеси в ЗВСМ не превышал 13 мг/л, как, например, на мелководье к востоку от о. Большой Ляховский. Восточнее Ча-унской губы содержание не превышало 3-5 мг/л. Наибольшие в 2003 г. величины ВМ = 21 мг/л зафиксированы на участке вблизи п-ова Чукочий. Данный участок термоабразионного побережья в Колымском заливе известен высокими скоростями разрушения (рис. 2) [1]. При отжимных ветрах повышенное содержание взвеси в большей степени поддерживается размывом илистого мелководья, а не береговой эрозией.

Как видно, невысокий объем речного стока, слабое волнение и преобладание отжимных ветров благоприятствовали формированию полей взвеси с низким содержанием. Несмотря на снижение объема выноса продуктов разрушения термоабразионного побережья, на фоне невысоких в этом году показателей материкового стока речная взвесь вновь играла второстепенную роль в суммарном балансе осадочного материала в шельфовых водах. Случаи, когда количество взвеси аллювиального генезиса превышает количество ВМ, поставляемого из термоабразионного побережья, в восточно-арктических морях случаются крайне редко, один из таких аномальных - 2008 г. [11, 14].

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЛЕЙ ВЗВЕСИ 597

Таблица 1. Параметры межгодовой пространственной изменчивости содержания взвеси и термохалинной структуры вод

Параметры Год ВМЛ ЗВСМ ВВСМ В целом для ВМЛ и ВСМ

1 2 1 2 1 2 1 2

ВМ, шт-шах 2000 2.2-11.1 (п = 26) 3.9-25.5 (п = 26) 4.7-79.7 (п = 20) 10.6-106 (п = 20) 1.2-3.6 (п = 17) 2.4-7.9 (п = 17) 1.2-79.7 (п = 63) 2.4-106 (п = 63)

2003 - - 0.5-17.7 (п = 21) 1.7-29 (п = 21) 0.1-2.4 (п = 23) 1.2-4.1 (п = 23) 0.1-17.7 (п = 44) 1.2-29 (п = 44)

2004 0.96-7.8 (п = 11) 1.3-13.1 (п = 11) 0.6-29 (п = 53) 3.6-74.1 (п = 53) 0.2-1.7 (п = 32) 0.9-6.2 (п = 32) 0.2-29 (п = 96) 0.9-74 (п = 96)

2005 1.6-98.4 (п = 33) 5.1-156 (п = 33) 1.7-242 (п = 53) 2.4-289 (п = 53) - - 1.6-242 (п = 86) 2.4-289 (п = 86)

ВМ, х 2000 4.9 14.1 27.7 30.1 2.6 4.6 11.7 16.2

2003 - - 5.1 7.8 0.8 2.4 2.9 5.1

2004 2.2 8.6 8.7 15.5 0.9 2.4 3.9 8.8

2005 12 30.5 28.2 32.2 - - 20.1 31.3

Т, шт-шах 2000 1.51-8.2 -1.3... 4.1 1.4-4.7 0.7-3.6 -0.9... 1.4 -1.8... 0.8 -0.9... 8.2 -1.8... 4.1

2003 - - 0.9-4.6 -0.6...3.9 0.3-1.9 -1.4... 0.1 0.3-4.6 -1.4... 3.9

2004 0.39-4.9 -1.2... 2.1 0.8-6.3 -1.3...6 0.3-8.2 -1.6... 7.9 0.3-8.2 -1.6... 7.9

2005 2.32-5.2 -1.2... 5.1 1.8-3.8 0.7-3.8 - - 1.8-5.2 -1.2... 5.1

Т, х 2000 6.2 0.2 2.7 2.4 0.5 -0.3 3.1 0.6

2003 - - 2.6 1 1.2 -1 1.9 0

2004 2.1 0.2 2.9 0.9 3.5 0.4 2.8 1.5

2005 3.8 0.8 2.7 2.7 - - 3.2 1.7

2000 2.18-26.2 16.6-31.9 10.4-22.3 19-25.6 27.5-31.7 31.4-33.3 2.18-31.7 16.6-33.3

шт-шах 2003 - - 12.7-22.4 16.3-28.8 23.2-27.3 27.6-31.9 12.7-27.3 16.3-31.9

2004 2.6-16.6 16.7-31.3 8.3-22.5 19-25.6 16.3-24.1 19.4-32.5 2.6-24.1 16.3-32.5

2005 4.9-18.8 8.9-32.1 12.8-23.3 12.9-26.4 - - 4.9-23.3 8.97-32.1

5, х 2000 7.4 25.4 21.7 23.1 29.7 32.1 19.6 26.8

2003 - - 17.9 22 25.2 31 21.5 26.5

2004 12.4 25.9 16.1 21.1 20.9 27.8 16.4 24.9

2005 11.5 24.2 17.8 18.8 - - 14.6 21.4

Примечание. 1 — поверхностный слой, 2 — придонный слой; х — среднее, 5 — соленость (%о), Т°С.

По сравнению с предыдущим годом площадь безледной акватории в сентябре 2004 г. сократилась на 15%, а водный сток рек, наоборот, возрос в среднем на 11%. В пределах ВВСМ преобладала зыбь, а к западу от этой акватории при слабых южных и юго-западных ветрах доминировало незначительное волнение. Под влиянием отжимных ветров область распространения относительно теплых и распресненных вод расширилась к северу [12].

Содержание ВМ в поверхностном горизонте 0.2-29.0 мг/л (х = 3.9 мг/л), у дна - 0.9-74.2 мг/л

(х = 8.8 мг/л). Средневзвешенное значение для водной толщи Восточно-Си

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.

Показать целиком