ИССЛЕДОВАНИЕ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА, 2007, № 5, с. 61-70
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ О ЗЕМЛЕ
УДК 528.88:551.5
ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ ЗОНЫ СМЕШЕНИЯ РЕЧНЫХ И МОРСКИХ ВОД ВБЛИЗИ УСТЬЯ РЕКИ АМУР ПО ДАННЫМ СПУТНИКОВЫХ И ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ
© 2007 г. И. А. Жабин1*, В. А. Дубина1, Д. А. Некрасов2, О. В. Дударев1
Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН, Владивосток 2Институт биологии моря ДВО РАН, Владивосток *Тел.: (4232) 31-26-29; E-mail: zhabin@poi.dvo.ru Поступила в редакцию 04.12.2006 г.
Совместный анализ спутниковых и гидрологических данных показал, что в пределах Амурского лимана выделяются две основные структурные зоны, разделенные фронтом. Северо-западная зона связана с устьем Амура, фарватером Невельского и с Сахалинским фарватером, южная - с Южным фарватером и проливом Невельского. В северо-западной части лимана наблюдались более высокие значения температуры и низкие значения солености в поверхностном слое. Юго-восточная зона отличалась более однородным вертикальным распределением характеристик. Воды из Амурского лимана поступали в Сахалинский залив Охотского моря в виде струйного течения. В результате поступления распресненных вод в период весенне-летнего половодья формируется стоковая линза с антициклоническим характером циркуляции вод.
ВВЕДЕНИЕ
Участки шельфа, прилегающие к устьям крупных рек, отличаются экстремально высокой пространственно-временной изменчивостью параметров морской среды. В зависимости от интенсивности речного стока, ветровых условий, приливных течений, батиметрических особенностей и конфигурации береговой линии перемешивание речных и морских вод может происходить как в пределах устьевой зоны, так и на прилегающих к устью участках шельфа. В случае, когда речной сток не успевает быстро перемешаться с морскими водами, на поверхности моря образуется сравнительно тонкий слой распресненных вод (стоковая линза или шлейф). По краям стоковой линзы формируются стоковые фронты и струйные течения, а под ней - резкие слои скачка солености, температуры и плотности. Изменения в стратификации и циркуляции, связанные со стоковыми линзами, влияют на горизонтальные и вертикальные потоки биогенных элементов и, через распределение растворенных и взвешенных веществ, на световой режим верхнего слоя. Зоны смешения речных и морских вод играют ключевую роль в локальных шельфовых физических и биогеохимических процессах и во многом определяют функционирование прибрежных экосистем.
Амур входит в число наиболее крупных рек Земли. Среднегодовой объем стока составляет около 370 км3, площадь водосбора - 1855 тыс. км2. Река выносит в море около 23 млн. т наносов. В последнее десятилетие в связи с ростом населе-
ния и промышленного производства в северных провинциях Китая антропогенная нагрузка на Амур резко увеличилась. Так, наряду с "хроническим" загрязнением промышленными и бытовыми отходами после техногенной аварии на химическом заводе в Китае в ноябре 2005 г. появилась потенциальная экологическая опасность, связанная с возможностью поступления стойких токсичных веществ в Амурский лиман и прилегающие к нему районы Охотского и Японского морей.
Исходя из сказанного выше, авторами была определена цель данной работы - на основе анализа спутниковых и гидрологических данных, полученных в июне-июле 2005 г., исследовать изменчивость структуры зоны смешения речных и морских вод вблизи устья Амура. Район исследований включал в себя Амурский лиман и прилегающие районы Охотского (Сахалинский залив) и Японского (Татарский пролив) морей.
Для характеристики термической структуры поверхностного слоя и закономерностей распространения и перемешивания речных вод в работе использовались данные дистанционных измерений со спутников NOAA (радиометр AVHRR) и "Terra" - "Aqua" в инфракрасном (ИК) и видимом диапазонах спектра (радиометр MODIS). Особенности термохалинной структуры вод рассмотрены на основе анализа материалов гидрологических наблюдений, полученных в рейсе на БГК-795 (14-20 июня 2005 г.) и на НИС "Профессор Гагаринский" (12-21 июля 2005 г.). Измерения проводились при помощи CTD - зонда SBE 19plus. Для анализа фоновых гидрометеорологических
Рис. 1. Карта-схема, показывающая положение фарватеров в Амурском лимане: 1 - Южный фарватер; 2 - фарватер Невельского (Северный); 3 - Сахалинский фарватер; 4 - Хуссинский фарватер.
условий привлекались данные об уровне Амура (Хабаровск) и ветре (ГМС Погиби, Сахалин).
ХАРАКТЕРИСТИКА УСТЬЕВОЙ ОБЛАСТИ РЕКИ АМУР
Сток Амура поступает в относительно узкий и вытянутый в меридиональном направлении Амурский лиман, соединяющий Японское и Охотское моря. Устьевая область Амура включает в себя устьевой участок реки и устьевое взморье, состоящее из Амурского лимана и прилегающих частей Сахалинского залива и Татарского пролива [1]. Общая площадь Амурского лимана составляет 4205 км2, объем - 16.4 км3. В пределах Амурского лимана существуют несколько фарватеров, по которым осуществляется водообмен с прилегающими районами Японского и Охотского морей (рис. 1). Сахалинский фарватер соединяет Охотское и Японское моря, от устья Амура выходят фарватеры Невельского (Северный), Южный и Хуссинский.
В водном режиме Амура выделяются весенне-летнее половодье, летняя межень, летне-осенние паводки и зимняя межень. В отдельные годы летняя межень может отсутствовать. На теплую часть года (май-октябрь) приходится около 87% годового стока, на зимние месяцы (ноябрь-апрель) - 13%. На долю Амура приходится 65 % от суммарного речного стока в Охотское море.
В связи с муссонным характером атмосферной циркуляции над Охотским и Японским морями зимой над лиманом преобладает ветер северных, а летом - южных направлений. На северной границе Амурского лимана зимой уровень воды повышен, а летом - понижен, на южной границе лимана колебания уровня происходят в противофазе. Поэтому зимой в Амурском лимане уровень воды имеет наклон на юг, а летом - на север. За счет этого перепада уровней на границах лимана (6-11 см для зимы и 13-17 см для лета) формируется фоновая циркуляция вод в лимане: летом течения направлены на север, зимой - на юг. Осенью и весной уровни на границе лимана выравниваются, что приводит к ослаблению циркуляции вод.
Приливы, которые накладываются на фоновые изменения уровня, играют важную роль в динамике вод лимана. В лимане отмечаются суточные, неправильные суточные и неправильные полусуточные приливы. Приливные волны в лиман поступают как из Охотского, так и из Японского морей. Средняя величина прилива колеблется в диапазоне от 0.3 до 1.6 м. Наименьшая величина прилива наблюдается на устьевом участке р. Амур. Приливные течения направлены на юг, а отливные - на север. Скорости приливных течений могут достигать 2 м/с [2, 3].
Положение и площадь зоны смешения речных и морских вод зависит от сезона и водности реки. Расчет стратификационно-циркуляционных параметров [4] позволил выделить две основные ситуации в гидрологическом режиме зоны смешения речных и морских вод. Летний тип характеризуется двухслойной стратификацией вод вдоль Сахалинского фарватера (северная часть лимана) и однородным вертикальным распределением солености в южной части лимана (пролив Невельского). При этом наименьшие значения солености наблюдаются вблизи устья Амура, а наибольшие - в проливе Невельского. Второй тип соответствует осеннему-зимнему периоду. В это время года изменение фоновых уровней и преобладание ветров северных направлений приводит к усилению стока распресненных вод в Японское море. Соответственно изменяется характер распределения солености вдоль оси лимана - наблюдается увеличение солености на северном выходе из лимана при уменьшении солености в южной части лимана. При этом сохраняются основные особенности стратификации вод - воды северной части лимана остаются устойчиво стратифицированными, в южной части лимана стратификация разрушена интенсивным вертикальным перемешиванием. На внутригодовую изменчивость накладываются изменения в приливном цикле. Во время сизигийных приливов увеличение интенсивности приливного перемешивания в северной части лимана приводит к полному (летняя межень) или частичному (паводок) разрушению стратификации на выходе из лимана в Сахалинский залив.
В теплую часть года (май-октябрь) распрес-ненные воды из Амурского лимана поступают в Сахалинский залив, где формируется стоковая линза р. Амур. В последние годы с использованием данных дистанционного зондирования проведены исследования распространения стока Амура в Охотском море [5-7]. Анализ спутниковых ИК-снимков [5] позволил выделить несколько типичных ситуаций в положении стоковой линзы в Сахалинском заливе - вынос теплых и распресненных вод из Амурского лимана за северную оконечность о. Сахалин в период весенне-летнего паводка, "стабилизацию" положения стоковой линзы во время летней межени и повторное увеличение площади стоковой линзы во время летне-осеннего паводка. Осенью наблюдалось поступление вод из Амурского лимана в Татарский пролив. Радиолокационные изображения, полученные при помощи радара с синтезированной апертурой (SAR), были использованы для исследования положения фронта на границе стоковой линзы Амура [6]. В частности, был зарегистрирован вынос распресненных вод за северную оконечность о. Сахалин. Данные дистанционных измерений в видимом диапазоне спектра с ИСЗ "SeaStar" (ска-
нер SeaWIFS) позволили обнаружить важную особенность динамической структуры вод Сахалинского залива - струйное течение на границе стоковой линзы р. Амур [7].
ИЗМЕНЧИВОСТЬ СТОКОВОЙ ЛИНЗЫ АМУРА ПО ДАННЫМ СПУТНИКОВЫХ НАБЛЮДЕНИЙ
Пространственные размеры стоковой линзы Амура и контрасты цвета и температуры на фронтах позволяют использовать для исследования закономерностей распространения и перемешивания вод в Амурском лимане и Сахалинском заливе данные спутниковых наблюдений. Речные воды, поступающие в Амурский лиман, отличаются высокими значениями поверхностной температуры и повышенным содержанием взвеси и окрашенного растворенного органического вещества. Поэтому эти воды хорошо прослеживаются на спутниковых снимках как в ИК
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.