ОКЕАНОЛОГИЯ, 2004, том 44, № 1, с. 19-25
= ФИЗИКА МОРЯ
УДК 551.465
ПЕРЕНОС МАССЫ И ДОЛГОВРЕМЕННАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ВИХРЕЙ КАМЧАТСКОГО ТЕЧЕНИЯ
© 2004 г. К. А. Рогачёв1, И. И. Горин2
Тихоокеанский океанологический институт ДВО РАН, Владивосток 2Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, Владивосток Поступила в редакцию 04.07.2002 г., после доработки 21.04.2003 г.
В этом коротком сообщении исследована структура Камчатского течения, долговременная эволюция мезомасштабных вихрей и их роль в переносе массы. Геострофический перенос массы Камчатским течением по данным 1990-1992 г. составил 6-16 мегатонн в секунду (Мт/с) относительно 1000 дб. Главная особенность Камчатского течения - присутствие системы антициклонических вихрей, которые относительно быстро (со скоростью ~4-5 см/с) движутся с севера на юг. Вихри Камчатского течения имеют ядро вод низкой солености и поэтому переносят воду пониженной солености. Мы показываем, что один из вихрей Камчатского течения в течение 6 мес. двигался, по крайней мере, от Камчатского пролива до южной оконечности Камчатки. Перенос массы вихрями имеет такую же величину (~10 Мт/с), как и геострофический перенос самого Камчатского течения. Заглубление халоклина в центре антициклонических вихрей является главной причиной увеличения динамической высоты и важной причиной повышения стерического уровня у побережья Камчатки.
ВВЕДЕНИЕ
Западные пограничные течения Субарктики Тихого океана - Камчатское течение и Ойясио -простираются более чем на 2000 км вдоль побережья Камчатки и Курильских островов. Перенос вод этими течениями определяется градиентом давления, связанным с заглублением халоклина у континентального склона и потоком вод низкой солености. Главные источники воды низкой солености - тающий лед, осадки и речной сток. При этом, дрейф льда определяется как ветром, так и самим прибрежным течением.
Перенос вод Камчатским течением по данным Отани и Рида [4, 9] составил около 14.8 Мт/с на разрезе по 55° с.ш. [4]. Этот перенос падает до 8.5 Мт/с на разрезе по 52° с.ш. В то же время, Рид [9] дает оценку переноса зимой около 23 Мт/с относительно 1500 дб. Такая значительная величина, приведенная в его работе, по-видимому, связана с положением его западной станции разреза в центре антициклонического вихря Камчатского залива (рис. 1). Хотя в Субарктике Тихого океана наблюдается значительная сезонная изменчивость вихря ветрового напряжения, до сих пор не ясно, происходят ли значительные сезонные изменения субарктической циркуляции. Например, многочисленные поперечные разрезы в Аляскинском течении показывают отсутствие сезонного сигнала [7]. Вместе с тем, значительные изменения циркуляции наблюдались в последнее десятилетие [6, 8, 10, 12-13, 16]. Наблюдения, выполненные в период 1990-2000 гг., показали значительную измен-
чивость термохалинных характеристик, прежде всего течения Ойясио (поскольку эти наблюдения были продолжены в последние годы, [12-13]), а также Камчатского течения [6]. Анализ собранных нами наблюдений позволил обнаружить значительную изменчивость переноса массы в верхнем 1000-м слое [12].
Главная особенность западных пограничных течений - существование больших (диаметром 150-200 км) антициклонических вихрей [1, 2-3, 11-15, 17]. Однако наблюдения показывают, что вихри Ойясио и Камчатского течения различаются по своей структуре, положению относительно берега (вихри Ойясио расположены дальше от берега), а также и по направлению и величине скорости дрейфа. Антициклонические вихри растянуты вдоль всей длины Курило-Камчатского желоба и играют важную роль в смешении вод в области западных пограничных течений. Эти вихри содержат мощное хорошо перемешанное ядро [14, 18], которое называют областью низкой потенциальной завихренности.
Вихри Камчатского течения отличаются от вихрей Ойясио. Они активно изучались в конце 80-х гг. на основе СТД и спутниковых наблюдений [2-3]. Наблюдения показали, что в Авачин-ском заливе антициклонические вихри с холодным ядром и размерами 70-150 км движутся на юг со скоростью 1-8 км в сут. Храпченков [2] оценил скорость перемещения вихря в марте 1989 г. величиной ~5 км/сут.
19
2*
Рис. 1. Карта исследуемого района. Показано положение океанографических разрезов в марте 1992 г. в Авачинском заливе и апреле 1991 г. в Камчатском заливе. Указана траектория антициклонического вихря Камчатского течения с января по 16.06.2002 г. Серые круги показывают положение антициклонических вихрей в марте 1992 г. в Авачинском заливе и в апреле 1991 г. в Камчатском заливе.
56
55
54
53
52
51
50
49
-1-1-г
(а) .8
АО 200/1000 Дб (дин. м) 1991, апрель 11-23, ст. 122-265
КАМЧАТКА
156
158
160
162 164
166
156
158
160
162
164
166
Рис. 2. Динамическая топография Камчатского течения в апреле 1991 г. (а) и марте 1992 г. (б) (200/1000 дб). Толстой серой линией показана граница дрейфующего льда во время проведения съемки.
(а)
9171, соленость, ст. 243-256 Камчатский залив, апрель 21
-400
ю
и е,
и н
е л
я
а Н
-600
-800
-1000
: 1
Г [11/у*
г/о-<*
£ - г -
о г^ ■ ->
.
-
1 ' ■ 1 | А г ' 1
-300 -250 -200 -150 -100 -50 Расстояние, км
(в)
9204, соленость, ст. 61-72 Вихрь в Авачинском заливе, март 20-21, 1992
(б)
9171, температура, ст. 243-256 Камчатский залив, апрель 21
34.4
34.3 34.2
34.1 34 33.9
33.8
33.7
33.6
33.5
33.4
33.4
33.2 33.1 33
32.9
32.8
32.7
32.6
32.5 32.4
-200
-400
-600
-800
-1000
Г Т Т -1 Т ■ 1 : I---; 1: : 1 ■КЯЯК' , 1
0 Щ/ } ') ■ ш ^ ■ лш , >>
- чу 0.5 -
_ ^ 1 ц г ■ }
ИИ - "5
1 1 1111
3.5
3
2.5
2
1.5 1
0.5
0
-0.5
-1
-1.5
-300 -250 -200 -150 -100 -50 0 Расстояние, км
(г)
9204, температура, ст. 61-72 Вихрь в Авачинском заливе, март 20-21
0
-100г -200 -300 -400
е,
к -500-ен
В -600
н
-700 -800 -900 -1000
-200 -150 -100 -50 Расстояние, км
34.4
34.3 34.2
34.1 34 33.9
33.8
33.7
33.6
33.5
33.4
33.4
33.2 33.1 33
32.9
32.8
32.7
32.6
32.5 32.4
-100 -200 -300 -400 -500 -600 -700 -800 -900 -1000
_ 1 ;
в
- * ш /
■У 3.5
\ 1.5 2 3.5
2.5 3 3.5
3
- •
3.5
1 1 яШ 1
-200 -150 -100 -50 Расстояние, км
Рис. 3. Разрезы температуры и солености через вихри Камчатского течения, выполненные 21.04.1991 г. в Камчатском заливе (а-б) и 20-21.03.1992 г. (в-г) в Авачинском заливе. Расстояние (со знаком "-", км) указано от начальной станции разреза.
0
0
В настоящей работе мы рассматриваем основные характеристики Камчатского течения и его антициклонических вихрей на основе новых детальных гидрологических и спутниковых наблюдений. Мы показываем, что один из
вихрей двигался на юг, по крайней мере, от Камчатского пролива до южной оконечности Камчатки. Мы также делаем оценки переноса массы Камчатским течением и сравниваем его с переносом вод антициклоническими вихрями.
(а)
(б)
56
54
56
160
162
164
Рис. 4. ИК-изображения Камчатского течения по данным спутников НОАА-12 и НОАА-16. (а) Антициклонические вихри в Камчатском проливе в августе 2000 г. и в апреле 2003 г. Стрелками показаны траектории трех антициклонических вихрей (А1-А3) с 13.04 по 14.05.2003 г.; (б) и (в) - на входе в пролив 13-17 февраля 2002 г.; (г) дрейф антициклонического вихря (А) из Камчатского залива в Кроноцкий залив в феврале 2002 г.; (д) дрейф антициклонического вихря (обозначен буквой А) из Кроноцкого залива в Авачинский залив в апреле-мае 2002 г. Темный (светлый) тон соответствует низкой (высокой) температуре.
ИСТОЧНИКИ ДАННЫХ
СТБ данные. Первоначальная гидрографическая программа (ИНПОК) была частью совместных усилий ТОИ и института океанологических наук из г. Сидней, Британская Колумбия, Канада (ИОН). Программа ИНПОК включала 4 рейса в область Ойясио и Камчатского течения в 19901992 гг. (два рейса ранней весной и два осенью), выполненных на НИС "Академик А. Виноградов", "Академик М.А. Лаврентьев" и "Прилив". Станции выполнялись с высоким пространственным разрешением, что позволило детально описать вихри Камчатского течения и Ойясио как основного явления в области западных пограничных тече-
ний [11-18]. С тем чтобы точно определить положение этих вихрей, каждый из них был пересечен дважды двумя перпендикулярными разрезами. Осенние съемки были выполнены в августе и сентябре, весенние - в марте и апреле.
Гидрологические зонды до и после рейсов калибровались в ИОН. Эти измерения стали основой для наблюдений за вихрями Камчатского течения и Ойясио. ИК-изображения поверхности океана со спутников НОАА были получены в региональном центре данных во Владивостоке в последние годы. Программы, разработанные в этом центре, позволяют получить изображения вихрей и локальных фронтов.
156 158 160 162 164
Рис. 4. Окончание.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Детальные зимние наблюдения в Субарктике достаточно редки. Во время выполнения проекта ИНПОК были выполнены только две съемки поздней зимой. Разрезы в южной части Камчатского залива, выполненные в апреле 1991 г. и марте 1992 г. (рис. 26, 3а и 36), показывают хорошо выраженное прибрежное течение на расстоянии 25 км от берега. Увеличение динамической высоты у берега (рис. 2, 3) связано с переносом воды низкой солености прибрежным течением и заглублением галоклина. Эти наблюдения, выполненные в апреле 1991 г. и марте 1992 г. показывают значительную межгодовую изменчивость в переносе воды низкой солености Камчатским течением. В марте 1992 г. соленость верхнего слоя в южной части Камчатского залива была значительно ниже, а динамическая высота много выше (на величину ~30 см), чем в апреле 1991 г. (рис. 2-3).
В апреле 1991 г. в Камчатском заливе располагался антициклонический вихрь с максимальным значением динамической высоты 1.25 дин. м. (рис. 2а). В марте 1992 г. в Авачинском заливе (на 400 км южнее) располагался другой антициклонический вихрь с максимальным значением динамической высоты 1.34 м (рис. 26). Динамическая высота была больше на 40 см по сравнению с окружающими водами из-за низкой солености в ядре антициклонического вихря (рис. 3). Минимальное значение динамической высоты соответствует водам Аляскинского течения с теплым проме
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.