научная статья по теме ПОТОК АНТАРКТИЧЕСКОЙ ДОННОЙ ВОДЫ НА ВЫХОДЕ ИЗ КАНАЛА ВИМА Геофизика

Текст научной статьи на тему «ПОТОК АНТАРКТИЧЕСКОЙ ДОННОЙ ВОДЫ НА ВЫХОДЕ ИЗ КАНАЛА ВИМА»

ОКЕАНОЛОГИЯ, 2015, том 55, № 2, с. 173-181

= ФИЗИКА МОРЯ

УДК 551.465

ПОТОК АНТАРКТИЧЕСКОЙ ДОННОЙ ВОДЫ НА ВЫХОДЕ ИЗ КАНАЛА ВИМА

© 2015 г. Р. Ю. Тараканов, Е. Г. Морозов

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва e-mail: rtarakanov@gmail.com Поступила в редакцию 01.04.2013 г.

На основе данных российских экспедиций 2003, 2009—2012 гг. и исторического массива CTD-дан-ных исследуются пути распространения наиболее холодной части Антарктической донной воды (ААДВ) с потенциальной температурой 9 < 0.0°C в канале Вима и пути вытекания этой воды из канала в Бразильскую котловину. Показано, что ААДВ следует на север в канале Вима двумя потоками, один из которых располагается в глубоком русле канала, а другой — примерно на 300 м выше над западным склоном канала. Установлено, что глубокое русло канала не заканчивается в районе 26°40' ю.ш., 34°з.д. расширением на север в Бразильскую котловину, как это следует из цифровой базы данных рельефа дна (Smith & Sandwell, 1997), а продолжается в восточном направлении. По результатам измерений 2012 г. установлено также существование направленного на север слабого потока холодной ААДВ, привязанного к ответвлению от русла канала Вима.

Б01: 10.7868/80030157415010165

ВВЕДЕНИЕ

В Атлантическом океане большая часть абиссальных вод имеет антарктическое происхождение и формируется в море Уэдделла в результате опускания очень холодных и плотных Антарктических шельфовых вод вдоль континентального склона Антарктиды, которое сопровождается смешением с более теплой и соленой Циркумполярной глубинной водой. Из моря Уэдделла эти относительно пресные воды через море Скотия и Южно-Сандвичев желоб попадают в Аргентинскую котловину, откуда они над нижним плато Сантус (включая котловину Сантус) и каналы Хантер и Вима (рис. 1) распространяются дальше на север в Бразильскую котловину [5]. Часть этих вод продолжает затем свое движение на север в западной части Атлантики в ее северо-западные бассейны, достигая Ньюфаундлендской банки, другая часть через разломы Романш, Чейн и Вима в Средин-но-Атлантическом хребте вблизи экватора проникает в Восточную Атлантику и заполняет таким образом абиссаль экваториальных и северо-восточных бассейнов Атлантики и в значительной степени Ангольской котловины к югу от экватора [5]. К северу от зоны Антарктического циркумполярного течения (АЦТ) в Атлантическом океане описанный слой антарктических абиссальных вод пониженной солености с потенциальной температурой 9 < 2.0°С принято называть Антарктической донной водой (ААДВ) [8].

Канал Вима представляет собой узкий (несколько километров), длинный (около 700 км),

вытянутый в меридиональном направлении проход в западной части плато Риу-Гранди (рис. 1), связывающий Аргентинскую и Бразильскую котловины [9] и промытый абиссальными течениями (например, [2]). Проход имеет глубину примерно 400—600 м относительно боковых террас с глубиной около 4200 м. Наклон стенок прохода составляет 15—30%. Севернее примерно 29° ю.ш. канал Вима существенно расширяется. При этом его глубокое русло (4700—4800 м) продолжается в северовосточном направлении примерно до 26°40' ю.ш., 34° з.д., где, в соответствии с базой данных [7], русло заканчивается расширением на север в Бразильскую котловину. Более детальная карта рельефа дна этого района, который далее мы будем называть районом выхода из канала Вима, показана на рис. 2а. Отметим, что канал Вима является проходом для наиболее холодной части ААДВ (9 < < 0.0°С). Над нижним плато Сантус в Бразильскую котловину может поступать вода с потенциальной температурой выше 0.2°С, а через канал Хантер — выше 0.6°С [6].

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ, ДАННЫЕ

В настоящей работе исследуются пути проникновения наиболее холодных и плотных слоев ААДВ (9 < 0.0°С) в Бразильскую котловину над западной частью плато Риу-Гранди на основе данных исследований Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН (ИО РАН), проведенных в районе выхода из канала Вима в 2003, 2009, 2010 и 2012 гг. (рис. 2а),

Глубина, м

О и

о й о м

к

►ч

Я

О и

о та О

Со

о и

50° з.д

Рис. 1. Рельеф дна Западной Атлантики на стыке Аргентинской и Бразильской котловин. Показано расположение станций разрезов А09, А10, А17 и АСВ2003 (см. таблицу). Квадратной рамкой выделен участок карты, приведенный на рис. 2.

г

м

ПОТОК антарктической донной воды на выходе из канала вима

175

26.00 °ю.ш.

26.50

Глубина, м

3500 4000 4100 4200 4300 4400 4500 4600 4700 4800 4900 5000

.50° з.д. 34.25

50° з.д. 34.25

Рис. 2. Рельеф дна на выходе из канала Вима по базе данных [7] (а) и скорректированный с учетом эхолотного промера 2010 и 2012 гг. (б). На рис. 2а точками выделены узлы сетки, маркированные в базе данных [7] как эхолотный промер; кружками и числами отмечены точки и номера станций полигона 2012 г; двойные линии — трассы эхолотного промера; серым цветом выделен участок промера A—A' (в районе ст. 2496), рельеф дна вдоль которого показан на рис. 7. На рис. 2б приведены вектора скорости течения на глубине 4600 м по данным измерений с помощью LADCP; в скобках указаны значения потенциальной температуры у дна по данным CTD-измерений; буквой "В" отмечена упоминаемая в тексте статьи локальная возвышенность; вопросительным знаком отмечен предположительный канал оттока части ААДВ из основного русла канала Вима.

а также находящихся в открытом доступе (сайт http://cchdo.ucsd.edu) данных квазизональных разрезов A09 2009 г. вдоль 24° ю.ш. и A10 2011 г. вдоль 30° ю.ш. (рис. 1). Подробные сведения об этих измерениях приведены в таблице. В ходе всех этих экспедиций выполнялось CTD-зондирование океана до дна. На рис. 3 приведены 9,^-кривые

станций некоторых из этих экспедиций для слоя ААДВ, на рис. 4 — распределения потенциальной температуры, солености и потенциальной плотности ст4 (т.е. плотности относительно 4000 дб) в придонной части разреза АСВ2003, а на рис. 5 — потенциальной температуры в придонной части разреза A09. Кроме того, в работе использовались данные измерений из исторической базы CTD-данных W0D09 (http://www.nodc.noaa.gov/OC5/WOD09/ pr_wod09. html). Сведения о некоторых из них также указаны в таблице.

В 2009, 2010 и 2012 гг. зондирования сопровождались измерениями скорости течений с помощью LADCP (LADCP, RDI WHS 300 kHz). Отметим, что из-за высокой прозрачности глубинных вод субтропической Атлантики восстановление по LADCP-данным полного (от поверхности до дна) профиля течений на большинстве станций оказалось невозможным. Поэтому рассматривались только данные инструментальной засечки LADCP о дно (данные bottom tracking), которые в

этом случае являются единственно надежными. На рис. 2б показаны векторы скорости течения на общей для всех станций глубине 4600 м. В работе использовались также находящиеся в открытом доступе результаты обработки LADCP-данных разреза А10 2011 г. (http://currents.soest.hawaii.edu/ сЦуаг/^ср/А10_2011).

Во время экспедиции 2012 г. в районе выхода из канала Вима (рис. 2), учитывая катастрофическую нехватку данных эхолотного промера в базе данных [7] для этого района, был проведен большой объем работ по измерению глубин с помощью эхолота (ELAC). Карта рельефа дна, скорректированная на основе этого промера и промера вдоль разреза 2010 г. (рис. 2а), а также с учетом всего комплекса российских измерений 2003— 2012 гг. на выходе из канала приведена на рис. 2б.

ПУТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ААДВ В КАНАЛЕ ВИМА

Данные разреза АСВ2003, выполненного поперек канала Вима в северной части его расширения (рис. 1), показывают наличие двух типов наиболее холодной ААДВ (9 < 0.2°С), несколько отличающихся по своим термохалинным свойствам. Менее соленый тип ААДВ (примерно на 0.002 епс вдоль изолиний плотности) наблюдался в глубоком русле канала Вима в южной части разреза и

0.8

0.7 -

0.6

О

о

«г0-5

й 0.4 л

о с

з 0.3

в

13 0.2 С

0.1

0 Н

-0.1 0.8

0.7 -I

0.6

о

о

„,г 0.5

га

Л

0.4

л о с

з 0.3

в

13 0.2 С

0.1

0 -

0.1 0.8

0.7 -

0.6 -

О

о

0.5

га

Л

0.4

л

о

3 0.3

В

£ 0.2 С

0.1

0

-0.1

°з.д.

36 34 32 30 28 26

Бразильская котловина

*

' 35 40 45 49

- оооооо® •••••• • ••••••

Бразильская котловина

§

канал канал

Вима

канал Вима

1-1-1-1-1-1-1-1-Г

34.6734.68 34.69 34.70 34.71 34.72 34.73 34.74 34.75 34.76 34.6734.68 34.69 34.70 34.71 34.72 34.73 34.74 34.75 34.76 Соленость, епс Соленость, епс

Рис. 3. е,¿-диаграммы для придонного слоя разрезов АСВ2003 (а), А17 (б), АИ2009 (в), А09 (г), АИ2010 (д) и АСВ2012 (е). На врезках показаны схемы расположения станций и рельеф дна по [7].

над склоном канала на крайней северной северозападной станции (рис. 3а, 4). Минимальная потенциальная температура этого типа ААДВ была зафиксирована в русле канала и составляла —0.094°С (рис. 2б). На двух станциях разреза АСВ2003 над пологим северо-западным склоном канала отмечался более соленый тип ААДВ. Его ядро с минимальной потенциальной температурой —0.084°С располагалось на глубине около 4350 м, т.е. на

глубине, примерно на 300 м меньшей, чем ядро менее соленого типа ААДВ. Отметим, что термо-халинная однородность потока ААДВ в русле канала, т.е. формирование в нем одного типа ААДВ подтверждается последующими измерениями 2010 и 2012 гг. (рис. 3д, 3е).

Факт существования двух относительно изолированных, разнесенных по глубине ядер (потоков) холодной ААДВ на разрезе АСВ2003 объяс-

1441

1442

1443

4000 4100 4200 -1 ^ 4300

св Я

ю 4400 4500 4600 4700

1444 1446

35°

34°45'

34°30' з.д.

34°15'

1441

т-1-г

26°15' 1442

4000 4100-1 4200 ^ 4300

св Я

ю 4400 4500 4600 4700

1-1-1—

26°30' ю.ш. 1443

1444 1446

--1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1--

35° 34°45' 34°30' з.д. 34°15'

26°15'

26°30' ю.ш.

Рис. 4. Распределение потенциальной температуры (а) и солености (б) на придонной части разреза АСВ2003. Показаны также некоторые изолинии потенциальной плотности Стф На верхней оси засечками и числами показаны номера станций.

35 37 40 3500 —1-1-1-1-1-1-1

4000

45 47 49

S 4500 -

св Я S

Ю ¡^

^ 4000

5500

6000 -

35° з.д.

30°

25°

Рис. 5. Распределение потенциальной температуры на придонной части разреза А09 над материковым склоном Южной Аме

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