ОКЕАНОЛОГИЯ, 2010, том 50, № 5, с. 683-697
= ФИЗИКА МОРЯ
УДК 551.465
ЦИРКУЛЯЦИЯ ВОД В ЮГО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ КАРСКОГО МОРЯ В СЕНТЯБРЕ 2007 г.
© 2010 г. А. Г. Зацепин1, Е. Г. Морозов1, В. Т. Пака2, А. Н. Демидов1, А. А. Кондрашов2, А. О. Корж2, В. В. Кременецкий1, С. Г. Поярков1, Д. М. Соловьев3
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва, Россия e-mail: zatsepin@ocean.ru 2Атлантическое отделение Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва, Россия 3Морской гидрофизический институт, НАН Украины, Севастополь, Украина Поступила в редакцию 16.09.2009 г., после доработки 02.01.2010 г.
В 54-м рейсе НИС "Академик Мстислав Келдыш" (6 сентября—7 октября 2007 г.), на основе использования широкого арсенала технических средств получен уникальный по пространственному разрешению и объему данных материал, позволяющий исследовать динамику вод и гидрологическую структуру юго-западной части Карского моря. Основными элементами общей циркуляции вод являются: Ямальское течение, Восточно-Новоземельское течение, течение в желобе Святой Анны. Эти течения являются топографически привязанными: они следуют изобатам и распространяются вдоль склона дна. Ямальское течение зарождается в районе Карских Ворот, и как часть циклонического круговорота поворачивает на восток, затем на север и распространяется по изобате 100 м вдоль побережья Ямала. Восточное Новозе-мельское течение со стрежнем над восточным склоном Новоземельской впадины, направлено на северо-восток. Вблизи северной оконечности Новой Земли это течение встречается с течением желоба Святой Анны, отрывается от берега и распространяется практически на восток, сливаясь с продолжением Ямальского течения. Взаимодействие этих течений происходит в области порога, разделяющего желоб Святой Анны и Новоземельскую впадину, где образуется резкий фронт, разделяющий более теплые и соленые арктические воды и более холодные и пресные воды юго-западной части Карского моря. Порог, над которым глубина моря не превышает 100—150 м, является барьером, ограничивающим проникновение ба-ренцевоморских и арктических вод через желоб Святой Анны в юго-западную часть бассейна.
ВВЕДЕНИЕ
Сведения об общей циркуляции вод Карского моря являются весьма противоречивыми, так как существует несколько различных схем средних течений. Согласно одной из них, и в поверхностных, и в глубинных слоях моря циркуляция имеет циклонический характер [2, 18]. Основные элементы этой циркуляции включают в себя: а) Восточно-Новозе-мельское течение, которое является продолжением Западно-Новоземельского течения в Баренцевом море, огибающего Новую Землю с севера, и следует на юго-запад вдоль восточного склона Новой Земли; б) Ямальское течение, образованное отчасти потоком вод, поступающим из Баренцева моря через проливы Карские Ворота и Югорский Шар и распространяющееся на северо-восток вдоль западного склона п-ова Ямал; в) Западно-Таймырское течение, являющееся продолжением Ямальского, распространяющееся вдоль берегов Сибири вплоть до пролива Вилькицкого и проникающее в море Лаптевых. Как Ямальское, так и Западно-Таймырское течения ветвятся и выносят опресненные речным стоком воды Карского моря в Центральную Арктику и в море Лаптевых. Заток соленых глубинных барен-цевоморских и модифицированных атлантических вод в Карское море осуществляется через проливы
Карские Ворота и Югорский Шар, а также по глубоководным желобам Святой Анны и Воронина.
Согласно другим, более современным схемам [12—17], базирующимся на данных судовых измерений АОСР, измерениях течений на нескольких заякоренных буях, а также численном и лабораторном моделировании, циркуляция представляется несколько иной. А именно: поток теплой и более соленой воды из Баренцева моря распространяется, как правило, на северо-восток вдоль восточного берега Новой Земли до ее северной оконечности. Пресноводный вынос рек Оби и Енисея на устьевом взморье и севернее образует антициклонический круговорот с интенсификацией переноса на северо-восток на его западной периферии, часть вод которого затем сливается с северо-восточным течением вдоль берега Новой Земли.
Таким образом, можно констатировать, что даже направление переноса вод основными течениями в Карском море в теплый сезон года не является однозначно установленным. Наиболее противоречивым является вопрос о направлении Восточно-Новозе-мельского течения. Куда оно течет: на юго-запад или на северо-восток? Понятно, что ответ на этот вопрос имеет принципиальное значение для формирования представлений о водообмене юго-западной ча-
сти Карского моря с Арктикой и для решения ряда практических задач, связанных, например, с определением возможного переноса радиоактивных загрязнений [18].
В данной работе представлены и проанализированы новые данные о течениях и гидрологической структуре юго-западной части Карского моря, полученные в 54-м рейсе НИС "Академик Мстислав Келдыш" в сентябре 2007 г.
РАЙОНЫ ИССЛЕДОВАНИЙ, МЕТОДЫ И СРЕДСТВА НАБЛЮДЕНИЯ
Осенью 2007 г. исследования проводились в нескольких районах Карского моря, включающих:
а) область, прилежащую с запада к п-ву Ямал, где воздействие пресноводного стока минимально, существует выраженный перепад глубин от 18—20 до 100—120 м и присутствует Ямальское течение, направленное на север-северо-восток; б) район Ново-земельской впадины с глубинами до 380 м, где над ее западным склоном распространяется Восточно-Но-воземельское течение; в) область континентального склона на юге желоба Св. Анны, где взаимодействуют течение, выходящее из юго-западной части Карского моря, и поток воды с севера, а также наличествуют фронтальные (барьерные) зоны; г) обширная область шельфа между эстуарием р. Обь на юге и склоном желоба Св. Анны на севере, где происходит распространение солоноватых, опресненных речным стоком вод; д) эстуарий р. Обь - область перехода от пресных вод к солоноватым, где наблюдается интенсивный фронтогенез. Во всех этих районах выполнялись гидрофизические исследования.
Исследования проводились с применением широкого арсенала технических средств, обеспечивающих: а) непрерывную регистрацию гидрофизических параметров поверхностного слоя вод на ходу судна (GTD-зонд SBE-911 в проточной системе);
б) получение вертикальных профилей гидрофизических и биооптических характеристик с одновременным отбором проб воды на станциях (CTD-зонд SBE-19plus с кассетой батометров и с дополнительными датчиками прозрачности и флуоресценции);
в) частое сканирование водной толщи по вертикали на ходу судна (CTD-зонд Idronaut в режиме передачи данных в реальном времени); г) измерение вертикального профиля скорости течения на ходу судна путем буксировки акустического доплеровского измерителя течений (ADCP Workhorse, 600 Кгц в обтекаемой гондоле в режиме "bottom tracing").
Для оперативного планирования работ использовалась спутниковая информация в видимом и ИК-диапазонах спектра.
Расположение океанографических станций с CTD-зондированиями и отбором проб воды, а также схема и нумерация разрезов, выполненных буксируемым зондом в сканирующем режиме, показа-
ны в статье [9] (рис. 1а и 1б, соответственно). Всего в рейсе было выполнено 4 гидрологических разреза (общее число станций зондирования — 51), 25 разрезов буксируемым СТЭ-зондом в сканирующем режиме, часть которых сопровождалась буксировкой АЭСР. Ниже будут описаны только те разрезы, которые имеют наибольшее значение для получения представлений о системе течений в юго-западной части Карского моря.
РЕЗУЛЬТАТЫ НАБЛЮДЕНИЙ И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ
Область к западу от полуострова Ямал: гидрологический разрез № 1. Распределения температуры и солености на разрезе представлены на рис. 1а и 1б, соответственно. Следует отметить, что распределение условной плотности на этом разрезе (как и на других) не приводится, так как оно практически идентично распределению солености.
Гидрологическая структура характеризуется относительно теплым (4—6°С) и несколько распрес-ненным (26—29 рви) верхним квазиоднородным слоем (ВКС), толщина которого в мористой части разреза составляет 10—20 м. Глубже следует резкий термо-хало-пикноклин толщиной 5—10 м. Под термоклином располагается холодный подповерхностный слой — ХПС (—1.4.. .—1.6°С), формирующийся зимой за счет конвективного перемешивания. Еще глубже, на 60—100 м располагаются более теплые воды с повышенной соленостью, вероятно, баренце-воморского происхождения. Соленость постепенно увеличивается с глубиной, достигая на 100 м значения 34.4 рви. В области склона дна — перехода от глубин 18—20 к 100—120 м — по разрезу располагается фронтальная зона Ямальского течения, где изолинии всех свойств заглубляются по направлению к берегу и "упираются" в наклонное дно. При этом ВКС заглубляется до 30—40 м, оттесняя ХПС от склона в мористую сторону, а термо-пикно-ха-локлин расширяется и ослабляется. Эти факты и распределение мутности (рис. 1г) свидетельствуют о высоком уровне вертикального перемешивания во фронтальной зоне, обусловленном диссипацией энергии средних и приливных течений.
По полученным данным температуры и солености на разрезе динамическим методом были рассчитаны геострофические скорости при условном расположении отсчетной поверхности на дне. Эти расчеты имеют достаточно условный характер, поскольку вблизи дна скорость течения может отличаться от нуля. Поэтому приведенное распределение геострофических скоростей можно считать только лишь первым приближением к реальной картине течений. Однако сопоставление геострофических расчетов с отдельными измерениями буксируемым АЭСР показывает их хорошее совпадение не только по направлению переноса, но и по амплитуде.
(а)
3 50-
а
«
ю £100
150
3 50
оТ
Я
ю
£100 Н
150
61° 62°
63°
(г)
64°
65°
66° в.д.
3 50 оТ Я Я
ю
г^100 Г
150
61°
62°
63°
64°
65°
66° в.д.
Рис. 1. Распределения температуры, °С (а); солености, р8и (б); геострофической скорости течения, см/с (в); мутности, отн. ед. (г); на Ямальском разрезе. Вертикальные линии: сплошные — местоположение зондирований; пунктир — сечения для которых расчитывалась скорость течения.
Распределение геострофической скоро
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.