ОКЕАНОЛОГИЯ, 2014, том 54, № 5, с. 715-720
= ИНФОРМАЦИЯ :
УДК 551.465,551.463.8,579.68(268.45),581.132
КОМПЛЕКСНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ КАСПИЙСКОГО МОРЯ В 41-М РЕЙСЕ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО СУДНА "РИФТ"
© 2014 г. А. К. Амбросимов1, А. А. Клювиткин1, К. В. Артамонова2, В. И. Баранов 3, Н. В. Козина1, М. Д. Кравчишина1, Н. В. Либина1, В. В. Полькин4,
Н. И. Торгунова2, А. С. Филиппов1
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва 2Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии, Москва 3Атлантическое отделение Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Калининград 4Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, Томск e-mail: ambrosimov@ocean.ru Поступила в редакцию 26.06.2013 г.
DOI: 10.7868/S0030157414040017
С 05 октября по 04 ноября 2012 г. в соответствии с Программой фундаментальных исследований президиума РАН № 23, тема 10.1 "Трансев-ропейский меридиональный морской эколого-гео-химический разрез" была проведена комплексная экспедиция на НИС "Рифт" (41-й рейс), целью которой было исследование системы Каспийского моря. На 36-ти станциях и 43-х разрезах были выполнены гидрофизические, гидрооптические, гидрохимические, биогеохимические и геолого-геофизические исследования морской воды и атмосферы (рис. 1).
Исследования 41-го рейса НИС "Рифт" включали: зондирование водной толщи CTD-зондами Idronaut Ocean 316 и SBE19+, измерение течений во всей толще воды акустическими профилогра-фами течений ADCP WHS-300 в режиме буксировки и ADCP WHS-150 в режиме зондирований. На ходу судна в течение всего рейса проводилось измерение гидрооптических характеристик проточным флуориметром и изучение атмосферных аэрозолей. На станциях осуществлялся отбор воды для гидрохимических и биогеохимических исследований. На борту судна проводились определения гидрохимических параметров (концентрации кислорода, кремния, фосфатов и нитритов), пигментов фитопланктона (хлорофилла "а" и феофитина "а") с использованием флуориметра Trilogy (Turner Design), концентрации взвеси с помощью вакуумной фильтрации. Отбор донных осадков проводился дночерпателем и мультико-рером. Были подняты притопленные буйковые станции (ПБС) с седиментационными ловушками и измерителями течений "Поток-М" и допле-ровским измерителем течений Sontec, поставленные в 39-м рейсе НИС "Рифт" [2, 4].
ГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Основное внимание в гидрофизических исследованиях 41-го рейса было уделено локальной изменчивости течений в глубоководной части Среднего Каспия.
Вертикальные разрезы поля течений и гидрохимических характеристик показали, что подводные течения у восточного побережья в районе Песчано-Мысского поднятия (ПМП) по всей глубине (ниже термоклина) огибают ПМП практически по изобатам. При этом часть потока натекает на ПМП, поднимая глубинные воды на поверхность моря.
На разрезах (по данным буксируемого измерителя течений АОСР ^Н8_300) выполненных в восточной половине Среднего Каспия присутствуют ранее неизвестные мощные струйные течения южных румбов, направленные против восточной ветви циклонического круговорота.
Осенним течениям над котоловинами Каспийского моря характерны существенные перестройки. Так, по транскаспийскому разрезу в Дербентской котловине придонные течения развернулись в восточном направлении, а в котловине Южного Каспия вблизи Апшеронского порога наблюдалось закручивание по циклонической спирали и опускание в глубину моря холодных вод, пришедших с севера. В северной части котловины течение северного направления в верхнем слое монотонно поворачивалось с глубиной по часовой стрелке на юго-восток (до глубины 300 м), затем с глубины 300 м течение начало разворот в обратном направлении и у дна (820 м) имело западное направление. В центре котловины до 300 м течение имело северное направление и далее до
с.ш.
47° 48° 49° 50° 51° 52° 53° 54° в.д.
Рис. 1. Карта станций и схема расположения опорных разрезов в Каспийском море: сплошная линия — транскаспийский осевой разрез; пунктирная линия — песчанномысский разрез.
КОМПЛЕКСНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ КАСПИЙСКОГО МОРЯ
717
(а) (б)
Сероводород (H2S), мл/л 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
I-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1 I-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1
Кислород (О2), мл/л
012345678 012345678
Температура (Т), °С
I_I_I_I_I_I I_I_I_I_I_I
11.0 11.2 11.4 11.6 11.8 12.0 11.0 11.2 11.4 11.6 11.8 12.0
Соленость (¿), епс
I_I_I_I_I I_I_I_I_I
6789 10 6789 10
Условная плотность (ст), кг/м3
I_I_I_I_I_I I_I_I_I_I_I
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Концентрация взвеси, мг/л
Рис. 2. Вертикальное распределение температуры, солености, условной плотности, концентрации взвеси, сероводорода и кислорода (а) в Дербентской котловине на ст. 4104 и (б) в Южной котловине на ст. 4113.
дна (1003 м) — восточное направление. Скорости течений составляли, в основном, около 10 см/с.
Анализ вертикальных профилей температуры, солености, плотности и кислорода (рис. 2), полученных в глубоководных районах Среднего Каспия, показывает, что в осенний период (как и в весенний) в толще моря на глубинах 200—300 м присутствуют возмущения Т-8 и 02 характеристик. При этом на профилях плотности таких возмущений нет. Это позволяет утверждать, что холодные соле- и взвесенасыщенные воды Волги и рек Северного Кавказа, обогащенные кислородом, погружаются на западном свале глубин в толщу моря, нарушая структуру вод. В котловине Южного Каспия также наблюдаются возмущения 02 на глубинах 200—400 м, связанные с опусканием холодных вод, пришедших через
Апшеронский порог с севера, либо с выбросом вод грязевыми вулканами Южного Каспия.
Над Апшеронским порогом наблюдается повышенная изменчивость характеристик водной толщи, при этом наблюдается двухслойное распределение солености — в верхнем слое до 36 м соленость составляет 11.44 епс, а ниже до дна — 11.3 епс. Течение (по данным зондирований измерителем течений ADCP WHS_150) в верхнем слое над восточной частью порога направлено на восток, а во всей толще от термоклина до дна — в северном направлении.
РАССЕЯННОЕ ОСАДОЧНОЕ ВЕЩЕСТВО
Исследование атмосферных аэрозолей. Концентрация аэрозолей, собранных сетевым методом в приводном слое атмосферы Каспийского
моря, составила 2.51 мкг/м3, а поток вещества из атмосферы на поверхность моря, рассчитанный исходя из средней скорости осаждения частиц в прибрежных районах морей и океанов 2 см/с [7], составил 4.35 мг/м2/сут. Такие величины характерны для осеннего сезона в Каспийском регионе [6]. Анализ обратных траекторий воздушных масс показал, что основным регионом-источником аэрозолей для приводного слоя атмосферы Каспия в октябре 2012 г. служили аридные районы Центральной Азии и Казахстана, а также пустыни Аравийского полуострова.
Изучение счетной концентрации и функции распределения частиц по размерам в приводном слое атмосферы с помощью автоматизированного мобильного аэрозольного комплекса показало, что вариации средних значений аэрозольных параметров в основном были связаны со сменой направления и величиной скорости ветра, волнением морской поверхности, прохождением атмосферных фронтов и выносом терригенного аэрозоля с континента.
Сравнение объемных распределений, полученных в экспедиции, с данными 29-го рейса НИС "Рифт" (ноябрь 2008 г.), выполненного в условиях мощных, заметных визуально выносов пылевого аэрозоля из пустынь Туркмении, показало, что все значения, полученные в настоящей экспедиции, как в субмикронном, так и грубо-дисперсном диапазонах ниже полученных в 29-м рейсе НИС "Рифт" [9].
Исследование водной взвеси. Маргинальный фильтр р. Волги. Систематическое исследование маргинального фильтра (МФ) р. Волги проводится авторами с 2008 г. [5]. В 41-м рейсе НИС "Рифт" на разрезе река—море выполнено 12 станций в интервале солености от 0.22 до 10.6 епс (горизонт 0— 2 м) и 1 недельная станция в судоходном канале Волга—Каспий близ о-ва Искусственный с отбором проб с горизонтов 0, 3 и 7 м, отбором проб с поверхности на отстаивание и постановкой седи-ментационных ловушек сроком на 1 сутки на горизонты 3 и 7 м. В период исследований (12—19 октября) максимальные значения концентрации взвеси в пресных водах достигали 30 мг/л. При увеличении солености до 4 епс концентрация взвеси на первой (гравитационной) ступени МФ уменьшалась в пять раз (6 мг/л), возрастала до 16 мг/л при солености 8 епс и далее уменьшалась до 0.8 мг/л в открытом море при солености 10.6 епс. Подобное бимодальное распределение взвеси в МФ характерно для осеннего сезона и наблюдалось нами также в ноябре 2008 г. (29-й рейс НИС "Рифт" [8]) и сентябре 2009 г. (32-й рейс НИС "Рифт" [3]).
Поверхностный горизонт (0—2 м). В поверхностных водах Среднего и Южного Каспия концентрация взвеси варьирует от 0.4 до 0.83 мг/л, достигая своего максимума в районе ПМП, возможно под влиянием сезонного (с мая по октябрь) апвеллинга, расположенного вдоль восточного побережья от п-ва Тюб-Караган до Красноводского п-ва с холодной температурной аномалией у берега.
Водная толща. В водной толще выделяются три зоны, описанные нами ранее [1]. Верхняя зона — от поверхности до 40—60 м в зависимости от глубины моря и положения термоклина с четкой стратификацией вод по температуре и наиболее высокими концентрациями взвеси (до 0.81 мг/л). На осевом разрезе выделяется приповерхностный слой повышенных концентраций взвеси на горизонте 10—20 м (рис. 3). В верхней зоне значения концентраций в октябре были ниже величин, полученных в июне этого же года, то есть, вероятно, наблюдается осеннее «затухание» биологической активности. При этом пространственное распределение взвеси более ровное, чем в июне. Промежуточная зона, от 40—60 м до дна, практически однородна по всем изученным параметрам, концентрации взвеси минимальны (0.1 мг/л). Придонная зона выделяется практически по всему морю, здесь формируется нефелоидный слой, слабый в центральных частях обеих впадин и мощный на склонах этих впадин. В районе ПМП концентрации взвеси достигали 1.2 мг/л.
Концентрации взвеси хорошо согласуются с данными гидрооптического зондирования водной толщи. К
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.