ОКЕАНОЛОГИЯ, 2010, том 50, № 6, с. 918-925
= ХИМИЯ МОРЯ
УДК 551.465
ОСОБЕННОСТИ ТЕРМОХАЛИННОЙ И ГИДРОХИМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ВОД ЮГО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ МОРЯ ЛАПТЕВЫХ
© 2010 г. Н. И. Савельева1, А. Н. Салюк1, Л. Н. Пропп2
Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН, Владивосток 2Институт биологии моря ДВО РАН, Владивосток e-mail: nina@poi.dvo.ru Поступила в редакцию 10.02.2009 г.
Исследованы структурные особенности термохалинной стратификации и гидрохимические параметры вод в зоне влияния стока р. Лена (бухта Буор-Хая и юго-восточный шельф моря Лаптевых) в сентябре 2005 г. В пределах бухты речные воды распространялись в виде языка с повышенным содержанием биогенных элементов и повышенной мутности. Показано, что двухслойная арктическая структура вод нарушается в пределах бухты присутствием теплых стоковых линз. Сильная вертикальная стратификация в шельфовой зоне моря приводит к резкому контрасту характеристик поверхностных и придонных вод. Установлены закономерности изменения концентраций биогенных элементов от термохалинных характеристик и степени стратификации вод. "Застойные" придонные воды с низким содержанием растворенного кислорода и высоким содержанием фосфатов, нитратов и аммония зафиксированы в восточной части б. Буор-Хая. Наблюдается различие гидрохимических характеристик придонных вод, обусловленное их различным генезисом.
ВВЕДЕНИЕ
Районы, находящиеся под влиянием стока крупных рек, представляют исключительный интерес в аспекте комплексных междисциплинарных исследований, которые включают изучение как биогенных, так и абиотических компонентов экосистемы. Юго-восточная часть моря Лаптевых находится под влиянием материкового стока рек, крупнейшая их которых, р. Лена, приносит в прибрежную зону большое количество органических и минеральных веществ. При впадении в море Лаптевых река образует обширную дельту, что резко отличает ее от других великих сибирских рек. Первый контакт пресной и соленой воды, осаждение взвесей, интенсивные биогеохимические процессы происходят в бухте Бу-ор-Хая [7, 16]. В хорошо стратифицированной мелководной части моря Лаптевых основным элементом вертикальной структуры является пикноклин, который разделяет поверхностную и придонную воду. Резкие контрасты термохалинных характеристик поверхностных и придонных вод моря приводят к существенному различию в содержании биогенных элементов, которые являются основой биопродуктивности вод [1, 2, 13]. Степень стратификации оказывает значительное влияние на состав и функционирование планктонных сообществ [19]. Резкий пикноклин способствует удерживанию мелких (<3 мкм) фракций фитопланктона и детрита в верхнем перемешанном слое, что способствует аккумуляции в нем взвешенного органического вещества.
Яркой особенностью придонной структурной зоны юго-восточной части шельфа моря является присутствие так называемых "застойных" вод с низким насыщением кислородом, относительно высо-
ким содержанием кремния, фосфатов и нитратов [3, 7]. Как правило, они локализуются в неглубоких понижениях дна в зоне влияния речного стока, в тех районах, где зимняя конвекция не в состоянии разрушить галоклин за зиму. Вентиляция возможна только в результате адвекции более плотных вод из других районов моря [4, 6].
Данная работа посвящена исследованию пространственной изменчивости термохалинной структуры и гидрохимических параметров вод в зоне интенсивного распространения вод р. Лена по результатам проведенной в сентябре 2005 г океанографической съемки юго-восточной моря Лаптевых, включая губу Буор-Хая.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Наблюдения выполнялись 3—5 сентября в б. Бу-ор-Хая на судне "Нептун" (39 гидрологических станций, CTD-зондирование и гидрохимические определения) и 21—24 сентября в море Лаптевых на судне "Ауга" (63 океанографические станции). В 2005 г. годовой объем стока р. Лены составил 620 км3 (525 км3 — многолетнее среднее значение стока). Значительное превышение среднемесячных величин стока над многолетними наблюдались как в августе, так и в сентябре во время проведения работ.
Для зондирования водной толщи применялись два многопараметрических высокоточных CTD-зонда производства фирмы Seabird (USA) "SBE19plus". Отбор проб на гидрохимические параметры проводился 5 и 10 литровыми батометрами на горизонтах, выбранных по результатам CTD-зонди-рования. Автоматизированное фотоколориметри-
Гидрологические и гидрохимические (мкМ) параметры поверхностных и придонных вод юго-восточной части моря Лаптевых
Район T, °C S, %% P-PO4 N-NO3 N-NH4 81-8Ю3 O2 O2, %
Поверхностный горизонт
Придельтовый район 6.10 5.20 0.27 1.70 0.93 62.47 355.31 95.3
(1.33) (3.40) (0.11) (1.03) (0.71) (9.96) (19.86) (6.8)
Восточная часть 4.28 8.37 0.35 1.30 0.80 47.95 373.50 97.8
б. Буор-Хая (0.21) (1.32) (0.12) (0.57) (0.51) (4.27) (2.74) (0.75)
Открытая часть моря 3.28 12.80 0.39 1.20 0.12 35.35 379.50 100.2
(0.25) (0.73) (0.12) (0.66) (0.08) (8.10) (8.80) (2.79)
Придонный горизонт
Придельтовый район 6.03 8.40 0.27 1.62 0.69 57.56 345.28 93.6
(1.51) (6.93) (0.11) (1.22) (0.40) (16.01) (24.55) (5.67)
Восточная часть губы Буор-Хая -0.53 29.96 1.10 6.91 0.14 40.36 147.57 40.1
(0.44) (1.57) (0.22) (0.85) (0.07) (3.40) (46.01) (12.98)
Открытая часть моря
Глубина <20 м 2.36 18.09 0.53 2.30 0.14 27.37 312.86 83.7
(1.19) (6.44) (0.35) (2.41) (0.20) (4.46) (9.61) (23.37)
Глубина >20 м -1.11 31.60 1.22 7.53 0.13 25.53 197.67 53.7
(0.14) (0.54) (0.06) (0.53) (0.12) (2.06) (14.19) (4.04)
Примечание. В скобках — значения среднеквадратического отклонения.
ческое определение кислорода проводили посредством модифицированного метода Винклера с воспроизводимостью ±0.02 мл/л.
Пробы на биогенные элементы (фосфаты, аммоний, силикаты и нитраты) анализировались на борту судна с помощью фотоколориметра КФК-2МП согласно общепринятым в гидрохимической практике методикам [9]. Для определения нитратов применялась конструкция из капиллярных колонок и перистальтического насоса [8], что позволяло ограничиваться объемом пробы 10 мл с сохранением точности определяемой концентрации до 2%.
Для характеристики стратификации вод рассчитывалась частота Вяйсяля—Брента по данным GTD-зондирования в соответствии с [24]. Направление ветра определялось на основе анализа ежедневных полей приземного атмосферного давления и ветра по данным NCEP/NCAR реанализа (http:// www.cdc.noaa.gov).
РЕЗУЛЬТАТЫ НАБЛЮДЕНИЙ
Прибрежно-шельфовая зона. В сентябре 2005 г. шельф моря Лаптевых к востоку от 130° в.д. находился в области влияния речного стока, величина которого в 1.5 раза превышала среднемноголетнее значение сентябрьского стока. Разрез, выполненный по периферии мелководной шельфовой зоны (рис. 1), в южной части дважды пересекал струи воды с низкой соленостью и повышенной температурой, поступающей из проток дельты (Быковская — станции 120— 121 и Трофимовская — станции 116—117, рис. 1б). На этих станциях содержание биогенных элементов было выше, чем в окружающих поверхностных водах
(таблица), а распресненный поверхностный слой толщиной 2—4 м характеризовался повышенной мутностью (рис. 1в).
На разрезе эти струи можно идентифицировать как линзы речных вод в виде структурных элементов термохалинной структуры, где значения частоты Вяйсяля—Брента в поверхностном слое воды выше пикноклина, превышали 0.050 с-1. В области стоковых линз наблюдалась повышенная мутность. Высокие значения мутности зафиксированы также на мелководье (станции 109-113) и у берега (рис. 1в), что, вероятно, вызвано взмучиванием донных осадков, сложенных тонкими илистыми частицами [3, 5].
Слой скачка располагался на глубине 5-10 м в бухте, а в открытой части шельфа заглублялся до 10-15 м. Градиенты солености и температуры в нем составляли 1.5-9.83%о и 0.1-2.35°С на 1 м, соответственно. Частота Вяйсяля-Брента в пикноклине варьировала от 0.112 до 0.280 с-1. Такие высокие значения устойчивости свидетельствуют о слабом турбулентном обмене поверхностных и придонных вод, что приводит к значительным отличиям их гидрохимических характеристик (таблица). Подобная ситуация является типичной для шельфовых морей восточной Арктики [10-12].
Особое место занимают придонные воды восточной части бухты и плотные воды в открытой части шельфа на глубине более 20 м (а1 = 25.33-25.67). Они отличаются дефицитом кислорода на уровне 40-50% насыщения, высокой концентрацией фосфатов и нитратов и низким содержанием аммонийного азота (таблица). Максимум дефицита кислорода характерен для придонного слоя б. Буор-Хая и наблюдается здесь в течение большей части года [3, 7,
70.8° с.ш. 131.3° в.д. губа Буор-Хая
Х7
73.4° 131.3°
(а)
73.9° 132.6°
75.1° 136.1°
о. Котельный
73.3° 139.9°
пр. Санникова
Т 0
70.8° с.ш. 131.3° в.д. Ст. 122 121
120 119 118 117 116 115
73.4° 131.3° 114
400
(в)
73.9° 132.6° 113 112111110 109
700 км
75.1° 136.1°
108 107 106 105 104 103
—5-
м
сз- -10-
X
и -15-
£ -20-
-25-
73.3° 139.9° 102
т
100
80 50 20 10 5 0
100
200 (г)
300
400
500
600
700 км
76° с.ш.
74°
72°
70°
128°
132°
136°
1-г
140° в.д.
Рис. 1. Распределение температуры (а), солености (б) и (в) — частоты Вяйсяля и мутности (заливка), на разрезе в юго-восточной части моря Лаптевых. Вертикальными линиями на (а, б) показаны точки поворота на разрезе (г).
0
14]. Это явление обусловлено слабой вентиляцией придонных вод течениями со скоростями, не превышающими 2 см/с [4].
Придельтовый район р. Лена. В придельтовом районе воды пониженной солености распространя-
лись под действием сильного северо-западного ветра (>10 м/с) в южном направлении в виде языка теплых пресных вод. По периферии языка формировались резкие горизонтальные градиенты гидрологических и гидрохимических характеристик
(рис. 2). Распределение биогенных элементов повторяло распределение гидрологических параметров (рис. 2в, 2д, 2е). Речные воды характеризовались высоким содержанием силикатов и нитратов, повышенным содержанием фосфатов и небольшим дефицитом кислорода (4-10 мкМ).
Разрез по 130° в.д. (см. врезку на рис. 2а) пересекает язык пониженной солено
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.