ОКЕАНОЛОГИЯ, 2015, том 55, № 4, с. 526-539
= ФИЗИКА МОРЯ
УДК 551.465
ГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЛУБОКОВОДНЫХ ЖЕЛОБОВ ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ КАРСКОГО МОРЯ
© 2015 г. А. Г. Зацепин1, С. Г. Поярков1, В. В. Кременецкий1, А. А. Недоспасов1, С. А. Щука1, В. И. Баранов2, А. А. Кондратов2, А. О. Корж2
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва e-mail: zatsepin@ocean.ru 2Атлантическое отделение Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Калининград Поступила в редакцию 30.09.2014 г., после доработки 25.02.2015 г.
В 59-м рейсе НИС "Академик Мстислав Келдыш" в сентябре—октябре 2011 г. на основе использования широкого арсенала технических средств получен уникальный по пространственному разрешению и объему данных материал, позволяющий исследовать динамику вод и гидрологическую структуру в глубоководных желобах западной части Карского моря. Анализ этого материала показал, что в центральном отроге желоба Святой Анны имеется проникающее до дна циклоническое течение над глубинами 150—300 м. Данное течение может играть роль динамического барьера и препятствовать проникновению вод из западной части Карского моря в высокие широты. В восточном отроге желоба Святой Анны это течение существенно ослабевает и уже не представляет преграды на пути распространения шельфовых вод Карского моря к северу. Самые слабые и знакопеременные течения зарегистрированы в Новоземельской впадине, в южной части которой обнаруживаются следы баренцевоморских вод.
DOI: 10.7868/S0030157415040164
ВВЕДЕНИЕ
Данная работа является продолжением исследований, начатых в 54-м рейсе НИС "Академик Мстислав Келдыш" (сентябрь—октябрь 2007 г.) в Карское море. В этом рейсе на основе использования широкого арсенала технических средств, обеспечивающих: а) непрерывную регистрацию гидрофизических характеристик вод приповерхностного слоя на ходу судна; б) сканирование водной толщи 150—200 м на ходу судна с измерением вертикального профиля скорости течения; в) получение вертикальных профилей гидрофизических и биооптических характеристик на станциях; г) прием спутниковых снимков (температура поверхности моря, содержание хлорофилла "а", яркость восходящего излучения), был собран уникальный по пространственно-временному разрешению и объему данных научный материал, позволивший получить важные сведения о динамике и гидрологической структуре в юго-западной части Карского моря. Было показано, что основными элементами общей циркуляции вод на обследованной акватории моря являются Ямальское течение, Восточное Новозе-мельское течение, течение в центральном отроге желоба Святой Анны, а также течение, связанное с линзой опресненных речным стоком вод [5]. Первые три из вышеперечисленных течений являются топографически привязанными, т.е. они следуют изобатам, распространяясь вдоль склона
дна. Ямальское течение зарождается у пролива Карские Ворота и следует в циклоническом направлении по изобате 100 м вдоль побережья Ямала. Было обнаружено, что Восточное Новозе-мельское течение, приуроченное к западному склону Новоземельской впадины, вопреки существующим представлениям [16], направлено не на юго-запад, а на северо-восток. Вблизи северной оконечности Новой Земли в области перешейка, разделяющего центральный отрог желоба Святой Анны и Новоземельскую впадину, оно сталкивается с контурным течением в отроге желоба, отрывается от берега и распространяется далее практически на восток. При взаимодействии этих течений образуется резкий фронт, разделяющий относительно теплые и соленые воды контурного течения и более холодные и опресненные воды западной части Карского моря. На основании проведенных наблюдений был сделан вывод, что этот перешеек, над которым глубина моря не превышает 100—150 м, является барьером, ограничивающим проникновение трансформированных атлантических вод Арктического бассейна через желоб Святой Анны в западную часть Карского моря [5].
В данной работе на основе анализа данных, собранных в 59-м рейсе НИС "Академик Мстислав Келдыш" в сентябре—октябре 2011г., ранее полученные представления уточняются и дополняются. В частности, проводится сравнение динамики
55 60 65 70 75 80 °в.д.
Рис. 1. Районы исследований в Карском море в сентябре—октябре 2011 г.
и структуры вод в двух отрогах желоба Святой Анны — центральном и восточном. Уточняется вопрос о влиянии топографически привязанных динамических фронтов в отрогах желоба на распространение вод поверхностного опресненного слоя (ПОС, [3]) у побережья Новой Земли. Приводятся измерения профилей скорости течения, а также температуры, солености и плотности воды над перешейком, разделяющим центральный отрог желоба Святой Анны и Новоземельскую впадину с помощью заякоренного автономного зон-да-профилографа "Аквалог" [8, 9, 13]. Также проверяется наличие над западным склоном впадины Восточного Новоземельского течения и уточняется его направление.
РАЙОНЫ ИССЛЕДОВАНИЙ,
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА НАБЛЮДЕНИЯ
Карта района описываемых исследований с выполненными разрезами гидрофизическим буксируемым сканирующим зондом (БСЗ) "Рыбка", океанологическими станциями с СТD-зондиро-ваниями и буксируемым ADCP приведена на рис. 1.
Исследования 2011 г. проводились с применением приблизительно того же аппаратурного комплекса, что и в 54-м рейсе НИС "Академик Мстислав Келдыш" в 2007 г., подробно описанного в [3, 5]. В настоящей работе использовались данные: а) вертикальных распределений гидрофизических и биооптических характеристик, полученных на океанологических станциях СГО-зон-дом SBE-19plus, оснащенным дополнительными
датчиками прозрачности и флуоресценции; б) сканирования водной толщи по вертикали на ходу судна буксируемым гидрофизическим CTD-зондом Idronaut (БСЗ "Рыбка"); в) скорости течения, измеренной на ходу судна буксируемым акустическим доплеровским измерителем течений ADCP RDI (300 кГц) в обтекаемой гондоле в режиме "bottom tracking"; г) скорости течения, температуры, солености и плотности, измеренных автономным зондом-профилогра-фом "Аквалог" на заякоренной станции [8, 9, 13].
Разрез вдоль центрального отрога желоба Святой Анны. На данном разрезе, на переходе в отрог желоба с юга на север, выполнялась буксировка БСЗ "Рыбка" и ADCP (до изобаты примерно 200 м), а на пути обратно с севера на юг — комплексные океанологические станции с CTD-зондировани-ем. Разрезы в полях температуры и солености, построенные по данным БСЗ "Рыбка", приведены на рис. 2а и 2б.
Обращает на себя внимание ярко выраженный "надвиг" с юго-востока опресненных (22—26 psu) и прогретых (более 6°C) поверхностных вод в тонком 10-15-метровом слое, который маркируется фронтальным разделом, выходящим на поверхность у ст. 5044 (см. ниже).
Рассчитанные по данным БСЗ "Рыбка" геострофические скорости течения на разрезе вдоль центрального отрога желоба Святая Анна вместе с ^¿-соотношениями для разрезов вдоль обоих отрогов желоба представлены на рис. 2в и 2г. За отсчетный горизонт нулевых скоростей здесь и далее принималась глубина места. Обоснованность такого выбора нулевого горизонта подтверждается данными прямых измерений скоростей течений на отдельных (реперных) участках района работ, полученных с помощью ADCP. Эти измерения, выполненные на протяжении как минимум нескольких приливных циклов, показали, что в период проведения работ придонные течения со скоростью более 5 см/с определялись, по существу, баротропной компонентой прилива.
Наиболее интенсивная струя северо-восточного переноса на 76.7°—76.8° с.ш. (рис. 2в) принадлежит контурному течению центрального отрога желоба Святой Анны. Оно хорошо идентифицируется на разрезе в поле температуры (рис. 2а), где над склоном располагается более чем стометровый слой более теплой воды (2.0—4.0°C), тогда как фоновые значения температуры на этих глу-
бинах как минимум на 1°С ниже. Течение, геострофическая скорость в стрежне которого у поверхности доходит до 35 см/с, располагается над крутым склоном над глубинами 170—320 м, причем оно, по-видимому, проникает до самого дна. Другая область течения северо-восточного направления на 76.3°—76.4° с.ш. над глубинами 120—130 м ограничивается, за исключением верхнего 20-30-м слоя, почти вертикальной стенкой холодных вод (рис. 2а), которые обладают отрицательной температурой и являются "собственными" водами Карского моря. По данным 54-го рейса НИС "Академик Мстислав Келдыш", в сентябре 2007 г. именно в этом районе был выявлен хорошо выраженный фронтальный раздел, связанный с зоной конвергенции между контурным течением в центральном отроге желоба Святой Анны и Восточным Новоземельским течением, переносящим опресненные воды [5]. Для условий наблюдений в 2011 г. это течение, скорее всего, не индуцировано фронтальной зоной ПОС, а существует независимо, поскольку толщина слоя, охваченного ярко выраженным северо-восточным переносом, значительно превышает 20 м (примерную толщину ПОС), а его скорость на поверхности достигает 25 см/с (рис. 2в). Вместе с тем оно ограничивает распространение опресненной воды в поверхностном слое дальше на север. Поэтому, возможно, это течение является продолжением отрывающегося от северо-восточного берега Новой Земли Восточного Новозе-мельского течения. И если это так, тогда в 2011 г., в отличие от 2007 г., оно не контактировало с контурным течением центрального отрога желоба Святой Анны, а было отделено от него юго-западным противотечением (рис. 2в). Последнее проникало достаточно глубоко (до 150 м) и имело на поверхности скорость до 20 см/с.
Природа этого противотечения не вполне ясна. Возможно, оно не является стационарным, а связано с вариациями интенсивности контурного течения в желобе. Представим себе, что течение в желобе усиливается, поднимается вверх по склону и даже выходит на порог, разделяющий центральный отрог желоба Святой Анны и Новозе-мельскую впадину. Тогда из закона сохранения потенциальной завихренности следует, что вокруг поднятия должна возникать антициклоническая циркуляция — течение юго-западного направления, что и наблюдается на рис. 2в. Не исключено также, что наличие юго-западного
Рис. 2. Разрез вдоль центрального отрога желоба Святой Анны по данны
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.