ОКЕАНОЛОГИЯ, 2011, том 51, № 5, с. 958-960
= ИНФОРМАЦИЯ =
УДК 551.465
ГИДРОЛОГО-ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ (7 ДЕКАБРЯ 2009 г.-16 ФЕВРАЛЯ 2010 г.) В 55-Й РОССИЙСКОЙ АНТАРКТИЧЕСКОЙ ЭКСПЕДИЦИИ НА НАУЧНО-ЭКСПЕДИЦИОННОМ СУДНЕ
"АКАДЕМИК ФЕДОРОВ" © 2011 г. Н. Н. Антипов1, К. В. Батрак2, В. В. Масленников2
Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт, Санкт-Петербург 2Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии, Москва
e-mail: marecol@vniro.ru Поступила в редакцию 06.07.2010 г.
В рамках ФЦП "Мировой океан" и подпрограммы "Изучение и исследование Антарктики" в летний период (7 декабря 2009 г.—16 февраля 2010 г.) в 55-й Российской антарктической экспедиции (РАЭ) на НЭС "Академик Федоров" проводились океанографические работы, цель которых заключалась в изучении гидролого-гидрохимической структуры и циркуляции вод Южного океана с акцентом на районы шельфа и материкового склона западного побережья Антарктического полуострова (тихоокеанский сектор Южного океана), а также в исследовании положения и параметров основных фронтов Антарктики. Эти работы продолжают и развивают исследования, выполненные в период Международного полярного года 2007/2008. Кроме того, они направлены на решение задач, поставленных в международных программах CLIVAR ("Климатические изменения") и CLIC ("Криосфера и климат").
Регион "шельф — материковый склон" играет важную роль в формировании режима вод и льдов не только Южного, но и Мирового океана. На антарктическом шельфе и материковом склоне формируются и достигают абиссальных глубин наиболее холодные и плотные антарктические донные воды (АДВ), оказывающие существенное влияние на глобальную структуру и меридиональную циркуляцию вод Мирового океана. Однако не во всех областях материкового склона Антарктиды эти процессы наблюдаются. Хотя данные океанологических наблюдений для районов шельфа и склона тихоокеанского сектора Южного океана к востоку от моря Росса практически отсутствуют [1], выполненные исследования показывают, что в этом регионе опускания холодных вод по материковому склону не происходит. Поэтому получение информации о характеристиках и структуре вод этого региона, в том числе о параметрах Антарктического склонового фронта, крайне важно для понимания
общего режима Южного океана и его влияния на климат.
В рамках программы по исследованию термической структуры вод и фронтов Южного океана с 14 по 18 февраля 2010 г. был выполнен ХВТ — разрез (Африка—Антарктида), который состоял из 78 зондирований от поверхности до глубины 760 метров (рисунок). Зондирования проводились с помощью теряемых батитермографов (expendable bathythermograph, XBT). Результаты зондирования выдавались в виде таблицы, в которой значения температуры приводились с шагом по глубине 0.7 метра с точностью определения 0.01°С. Расстояния между точками зондирования составляли от 15 до 20 минут широты. Одновременно с ХВТ-зондированием через каждые 20—35 миль бралась вода с поверхности для гидрохимического анализа. Всего на разрезе Африка—Антарктида были отобраны образцы воды в 21 точке. Кроме того, на всем протяжении циркумполярного маршрута судна в 252 точках проводился поверхностный отбор проб морской воды на гидрохимический анализ (рисунок). В каждой из них определялось содержание минерального фосфора, растворенного кремния, нитратного и нит-ритного азота.
CTD — разрез был выполнен со 2 по 3 февраля 2010 г. в тихоокеанском секторе Антарктики, в районе западного побережья Антарктического полуострова. Разрез состоял из 16 станций, из них на материковом склоне было выполнено 8 станций. Общая длина разреза была 170 км, при этом длина его шель-фовой части составляла около 100 км (рисунок).
Для выполнения CTD — разреза использовался зондирующий океанографический комплекс "Sea-Bird 911", дающий возможность получить непрерывный профиль температуры, солености и давления до глубин более 6000 м. Для отбора проб воды на заданных глубинах комплекс снабжен системой для крепления 24 батометров. Пробы морской воды отбирались на горизонтах 0, 50, 100, 200, 500, 750,
о
И
Ю.Ш.
о й 30° -
о
м
К 40° -
м
н о 50° -
К
60° -
? 70° -
м о 80° -
180° 160° 140° 120° 100° 80° 60° 40° 20° з.д 0° в.д. 20°
ю.ш 62° -
40°
63°
64°
65°
66°
✓
■ 15|, • V 1
ар к. Пал [мерг^ /) 'о 1 А щ Л
А ггарк л таче^ ЗШ п 1 ОБ I 1 (б)
67° 66° 65° 64° 63° 62° 61° 60° 59° 58°з.д
60е 30°
35°
40°
45°
50°
55°
60°
65°
70°
80°
100° 120° 140° 160° 180°
№ V-! и ** \ 11 Я иптаун.-
Ш ■ ъ. V'-</ : Ш!
я / т М
/ IV) ( ? )
•у У, . о С' / & Сг ; ■ЩА
Л .. □ р / 7/ к-
Г - <5 0 , /\г
:- л ■ : (В)
20° 10° 0° 10° 20° 30°
Схема станций 55-й РАЭ на НЭС "Академик Федоров": (а) — отбора поверхностных проб воды на гидрохимических анализ; (б) — СЛТ)-разреза; (в) —ХВТ-разреза.
й 43
о й О "Ч
0
1
Й Й 43
о
X
Л
и
О *
И
О
Ё о
а
>
Я
чо О)
чо
960
АНТИПОВ и др.
1000, 2000, 3000, дно и на горизонтах, выбранных по наличию экстремумов на Т8-кривых для определения содержания растворенного кислорода, растворенного кремния, минерального фосфора, нитратного, нитритного, аммонийного азота, органических форм азота и фосфора. Периодически для контроля работы датчика зондирующего комплекса в этих пробах измерялась также соленость. При определении всех исследуемых гидрохимических элементов использовались стандартные реактивы и методические рекомендации, описанные в "Руководстве по химическому анализу морских и пресных вод..." [2]. Для определения содержания кислорода применялась автоматическая бюретка "8о-1агаз" на 20 мл. Для определения концентрации фосфатов, нитратов, нитритов, аммиака, растворенного кремния использовался фотоколориметр КФК-3.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Разрез ХВТ практически полностью пересекал все основные зоны Южного океана, достигая на севере области субтропического круговорота. Южная оконечность разреза находилась во внутренней области крупномасштабного круговорота Уэдделла. Наиболее ярко зоны повышенных градиентов температуры были выражены для субтропического и субантарктического фронтов. Эти фронты прослеживаются в пределах всего исследуемого слоя. Полярный и Южный фронты, а также южная граница АЦТ тоже выделяются по распределению горизонтальных градиентов температуры, однако менее ярко и с разной степенью выраженности по глубине.
Наиболее ярким гидрохимическим показателем пространственной океанографической структуры антарктических вод можно считать содержание кремния. Это объясняется как довольно широким диапазоном, так и достаточно заметной контрастностью величин, свойственных разным типам вод. Так, на разрезе (Африка-Антарктида) концентрации растворенного кремния в зоне Южного фронта АЦТ уменьшались с 60 цМ (в водах Круговорота Уэдделла) до 38 цМ (в водах АЦТ). Севернее, при пересечении Южного Полярного фронта содержание кремния изменялось с 25 до 10 цМ.
Район западного побережья Антарктического п-ова представляет исключительный интерес в настоящее время в связи с его реакцией на глобальную тенденцию к потеплению за последние примерно 50 лет. Данный район отмечен в Антарктике, как, пожалуй, наиболее чувствительный к климатическим колебаниям. На рисунке представлена карта района исследований и положение разреза. Отметим, что разрезы с таким плотным расположением станций (на шельфе расстояние между станциями
от 10 до 2 миль, в области материкового склона — от 1 до 3 миль, в области ложа океана — до 10 миль) редки в практике океанологических исследований, а для данного района они просто отсутствуют.
Распределение гидролого-гидрохимических характеристик вод на разрезе определялось присутствием двух основных водных масс Антарктики — Антарктической поверхностной (АПВ) и Циркумполярной глубинной (ЦГВ). При этом поверхностная вода была представлена двумя слоями — собственно АПВ (летней модификации) и антарктической зимней водой (АЗВ). АПВ (летней модификации) характеризовался достаточно низким для февраля содержанием растворенного кислорода, процент насыщения которого нигде не достигал 100% и высокими концентрациями растворенного кремния, минерального фосфора и нитратного азота (50-55 цМ, 1.8-1.9 цМ и 26-28 цМ, соответственно). АЗВ — слой Тмин, характеризовался достаточно широким диапазоном температуры для относительно короткого разреза — от —1.6° до 0.2°С. Ниже слоя Тмин как на шельфе, так и на материковом склоне до дна океана распространялась ЦГВ — наиболее объемная водная масса Южного океана, поставляющая тепло и соль в субполярную область. Эта водная масса была представлена верхней ЦГВ (ВЦГВ), а наличие глубинного максимума солености на станциях с глубинами более 1000 метров говорит о присутствии и нижней ЦГВ (НЦГВ).
Относительно мелкие глубины залегания ВЦГВ в районе бровки шельфа в сочетании с глубоким континентальным шельфом создают условия для проникновения ВЦГВ на шельф в практически немоди-фицированном или слабомодифицированном виде. Это очень важный результат с точки зрения отмеченных выше гидрологических условий шельфовой области Антарктического полуострова. Проникновение ВЦГВ на шельф проявляется в наличии слоя Тмах (отмечающего верхнюю границу ВЦГВ), располагающегося на глубинах 200—400 метров с температурой в диапазоне 1.2—1.6°С. Этот слой характеризуется пониженным содержанием растворенного кислорода и наличием придонных максимумов содержания фосфатов и нитратов (4—4.25 мл/л и 2.5— 2.55 цМ, 32—35 цМ, соответственно).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Антипов Н.Н., Клепиков А.В. Крупномасштабная структура циркуляции вод круговорота Росса // Тр. ААНИИ. 2007. Т. 447. С. 115—125.
2. Руководство по химическому анализу морских и пресных вод при экологическом мониторинге ры-бохозяйственных водоемов и перспективных для промысла районов Мирового Океана. М.: ВНИРО, 2003. 202 с.
ОКЕАНОЛОГИЯ том 51 № 5 2011
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.