ОКЕАНОЛОГИЯ, 2009, том 49, № 1, с. 155-158
== ИНФОРМАЦИЯ
УДК 551.465
ГИДРОЛОГО-ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В 53-Й РОССИЙСКОЙ АНТАРКТИЧЕСКОЙ ЭКСПЕДИЦИИ НА НАУЧНО-ЭКСПЕДИЦИОННОМ СУДНЕ "АКАДЕМИК ФЕДОРОВ"
© 2009 г. Н. Н. Антипов1, К. В. Батрак2, Л. А. Духова2, В. Л. Кузнецов1, 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 22.05.2008 г.
В рамках Международного полярного года (МПГ) в 53-й Российской антарктической экспедиции (РАЭ) на НЭС "Академик Федоров" (январь-март 2008 г.) проводились океанографические работы по исследованию структуры и циркуляции вод Южного океана, определению положения и параметров основных фронтов, а так же по изучению структуры вод в областях шельфа и материкового склона в море Амундсена (тихоокеанский сектор Южного океана).
Океанологические работы включали в себя изучение как гидрологических, так и гидрохимических характеристик вод Южного океана. Определение гидрохимических параметров вод как основных показателей биологической продуктивности очень важно для высокоширотных районов (шельф и склон), поскольку это участки максимальной концентрации жизни на всех уровнях антарктической трофической цепи. Кроме того, некоторые из гидрохимических характеристик могут служить дополнительными показателями распространения водных масс и их региональных модификаций и помочь при определении положения фронтов в Южном океане. С этими целями решались задачи по определению содержания биогенных элементов на разрезах, а также их содержания в поверхностном слое по пути следования судна в антарктических водах.
В рамках программы по исследованию термической структуры вод и фронтов Южного океана были выполнены ХВТ - разрезы: Австралия - Антарктида и Африка - Антарктида. 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.
На разрезе ХВТ Австралия - Антарктида с 17 по 21 января 2008 г. было проведено 69 зондирований
в диапазоне широт от 45° до 63°39' ю.ш. и диапазоне долгот от 140° до 156°35' в.д. от поверхности до глубин 460-760 м. Разрез от Антарктиды до Африки был выполнен в период с 28 февраля по 5 марта 2008 г. и состоял из 111 зондирований от поверхности до глубины 760 метров. Этот разрез является российским вкладом в кластерный проект МПГ 2007/08 No 132 "Климат Антарктики и Южного океана" (Climate of the Antarctic and Southern Ocean -CASO), направленным, в частности, на решение задач, поставленных как в международных программах CLIVAR ("Климатические изменения") и CLIC ("Криосфера и климат"), так и в национальной подпрограмме "Изучение и исследования Антарктики".
Одновременно с ХВТ-зондированием через каждые 20-35 миль бралась вода с поверхности для гидрохимического анализа. Всего на разрезе Австралия - Антарктида были отобраны образцы воды в 27 точках, на разрезе Африка - Антарктида - в 38 точках. В каждой из них определялось содержание минерального фосфора, растворенного кремния, нитратного и нитритного азота.
Полученные данные ХВТ зондирования могут быть использованы для определения потоков океанического тепла, в частности через районы межбассейнового обмена, а также для определения теплосодержания верхнего слоя океана. Кроме того, используя соотношение между температурой верхнего слоя океана и динамическими высотами можно сделать выводы о скоростях течений.
CTD - разрез был выполнен в тихоокеанском секторе Антарктики, в море Амундсена (район 105° з.д., залив Пайн-Айленд) с 14 по 16 февраля 2008 г. Этот разрез является российской частью кластерного проекта МПГ 2007/08 № 8 "Взаимодействие вод антарктического склона и шельфа" (Synoptic Antarctic Shelf Slope Interaction Study - SASSI). Он состоял из 19 станций, из которых 4 - ХВТ и 15 - CTD (рис. 1). Общая длина разреза составила 370 км. На материковом склоне было выполнено 10 станций.
ю.ш. 70.0°
76.0'
110° 109 108 107 106 105 104 103 102 101 100 99 98°
з.д.
Рис. 1. Положение станций разреза в море Амудсена. 1 - станции СТО, 2 - станции ХВТ.
Поскольку горизонтальная протяженность склона составляла всего около 40 км, расстояния между станциями были от 1.7 до 7.5 км.
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 [2], выполненные исследования показывают, что в этом регионе опускания холодных вод по материковому склону не происходит [5, 6], 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.
Для выполнения разреза использовался зондирующий океанографический комплекс "8еаВШ 911", дающий возможность получить непрерывный профиль температуры, солености и давления до глубин более 6000 м. Для отбора проб воды на заданных
ГИДРОЛОГО-ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
157
глубинах комплекс снабжен системой для крепления 24 батометров.
Пробы морской воды отбирались на горизонтах 0, 50, 100, 200, 500, 750, 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, мочевины и железа. 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..." [4]. Для определения содержания кислорода использовалась автоматическая бюретка "Дженконса" на 20 мл с ценой деления 0.02 мл. Для определения концентрации фосфатов, нитратов, нитритов, аммиака, растворенного кремния, железа и мочевины применялся фотоколориметр КФК-3.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Разрезы ХВТ практически полностью пересекают все основные зоны Южного океана, достигая на севере области субтропического круговорота. Южная оконечность разрезов находится вблизи основания материкового склона. Как известно, фронты являются областями обострения горизонтальных градиентов свойств. Наиболее ярко зоны повышенных градиентов температуры выражены для субтропического и субантарктического фронтов. Эти фронты прослеживаются в пределах всего исследуемого слоя. Полярный и Южный фронты, а так же южная граница АЦТ выделяются в распределении горизонтальных градиентов температуры. Наиболее ярко Южный фронт выделяется по градиенту растворенного кремния в поверхностном слое, так, содержание его на поверхности увеличивалось с 30.8 мкг-ат/л до 62.8 мкг-ат/л (на разрезе Австралия-Антарктида) и с 55.6 мкг-ат/л до 75.3 мкг-ат/л (на разрезе Антарктида - Африка). Этот скачок также наблюдался и в распределении минерального фосфора и нитратного азота, хотя их проявления и не так ярко выражены, как у кремния.
Как отмечалось выше, разрез в море Амундсена выполнен в практически неисследованном районе. В целом, на разрезе присутствуют две основные водные массы - антарктическая поверхностная (АПВ) и циркумполярная глубинная вода (ЦГВ). При этом поверхностная вода на большинстве стаций представлена двумя слоями - относительно тонким (обычно около 20 метров) хорошо перемешанным слоем с температурой в среднем около
-1.5°С, и подстилающим его достаточно мощным слоем антарктической зимней воды (АЗВ) с температурой около -1.8°С (слой минимума температуры (Тмин)). Ниже слоя Тмин как на шельфе, так и на материковом склоне до дна океана распространяется ЦГВ - наиболее объемная водная масса Южного океана, поставляющая тепло и соли в субполярную область. Верхняя граница ЦГВ (ВЦГВ) выделяется по Глубинному максимуму температуры (Тмакс), который на разрезе в море Амудсена залегал на глубинах 300-500 м и температура которого находилась в диапазоне 1.3-1.8°С (рис. 2а). Соленость этого слоя изменялась от 34.69 до 34.71%е. А в слое максимальной солености, являющемся ядром ЦГВ, соленость достигала максимальных значений 34.73%е (при глубине залегания 600-800 метров (рис. 26). Для области антарктического материкового склона это весьма высокие значения характеристик ЦГВ. В частности, в этом заключается одно из принципиальных отличий структуры вод на шельфе и материковом склоне в море Амундсена от таковой у берегов восточной Антарктиды, практически от моря Уэдделла до моря Росса включительно [1, 3].
Другим принципиальным отличием является отсутствие на шельфе моря Амундсена Антарктической шельфовой воды, обнаруженной на шельфах всей указанной выше области. Практически в пределах всего выполненного разреза слой от Тмин до дна занимает ЦГВ с характеристиками близкими к таковым для глубоководной части разреза (области материкового склона). В частности, над материковым склоном слой Тмакс расположен несколько ближе к поверхности океана (на глубинах 300-400 м), теплее (1.7-1.8°С) и имеет более высокую соленость (34.70- 34.71%е), чем слой Тмакс расположенный на шельфе (ближе к 400 м, 1.1-1.5°С, 34.69-34.70%е, соответственно) (рис 2а, 26).
Распределение гидрохимических показателей соответствует гидрологической структуре и распространению водных ма
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.