научная статья по теме КОМПЛЕКСНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ КАСПИЙСКОГО МОРЯ ВО 2-М РЕЙСЕ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО СУДНА “НИКИФОР ШУРЕКОВ” Геофизика

Текст научной статьи на тему «КОМПЛЕКСНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ КАСПИЙСКОГО МОРЯ ВО 2-М РЕЙСЕ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО СУДНА “НИКИФОР ШУРЕКОВ”»

ОКЕАНОЛОГИЯ, 2015, том 55, № 2, с. 344-347

= ИНФОРМАЦИЯ :

УДК 551.465,551.463.8,579.68(268.45),581.132

КОМПЛЕКСНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ КАСПИЙСКОГО МОРЯ ВО 2-М РЕЙСЕ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО СУДНА "НИКИФОР ШУРЕКОВ"

© 2015 г. А. А. Клювиткин1, А. К. Амбросимов1, М. Д. Кравчишина1, Л. А. Духова2, Н. В. Козина1, А. О. Корж3, Е. А. Серебренникова2, Д. Ф. Будько1

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

e-mail: klyuvitkin@ocean.ru Поступила в редакцию 16.04.2014 г.

DOI: 10.7868/S0030157415020070

С 21 августа по 9 сентября 2013 г. в соответствии с Программой фундаментальных исследований президиума РАН № 23, тема 10.1 "Трансев-ропейский меридиональный морской эколого-геохимический разрез" проведена комплексная экспедиция на НИС "Никифор Шуреков", целью которой было исследование седиментацион-ной системы Каспийского моря (рис. 1а).

На ходу судна в режиме буксировки проводились измерения течений во всей толще моря про-филографом течений ADCP WHS-150 (Teledyne RDI). На комплексных станциях выполнено 29 зондирований водной толщи мультипараметри-ческим CTD-зондом SBE-25, 26 из них параллельно с CTD-зондом Idronaut Ocean 316. На борту судна проводились определения гидрохимических параметров (биогенные элементы, O2, H2S), хлорофилла "а" (хл "а") с использованием флуо-риметра Trilogy (Turner Design), концентрации и гранулометрического состава взвеси с помощью вакуумной фильтрации и анализатора частиц Ко-ултера (Multisizer 3, Beckman Coulter Co.). Отбор донных осадков проводился бокскорером Экма-на-400 (KC-Denmark).

Были подняты 3 из 5 поставленных в 41-м рейсе НИС "Рифт" [1] притопленных буйковых станций (ПБС) с седиментационными ловушками "Лотос-3" (ОКБ ОТ РАН) и МСЛ-110 (ИО РАН) и измерителями течений Поток-2М (ОКБ ОТ РАН) и профилографом ADCP Argonaut-MD (Sontek).

ГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Результаты CTD-зондирований показали характерную для изучаемого сезона термохалинную структуру вод: верхний перемешанный слой имеет мощность от 15—23 м в Среднем Каспии до 25—

31 м в Южном Каспии, температура слоя 22.8— 27.3°С, соленость 10.2—11.5 епс (рис. 2). Термоклин распространяется до глубины 40—50 м, где температура уменьшается до 7.8°С в Среднем и до 10.8°С в Южном Каспии, соленость практически не меняется. Под термоклином идет постепенное понижение температуры ко дну до 5.12°С в Дербентской впадине и до 6.05°С — в Южно-Каспийской.

Анализ данных измерителей течений, отработавших в составе ПБС 1311 ("Рифт"-4118) у подножия Песчаномысского поднятия, показал, что на горизонте 70 м течения характеризуются значительной изменчивостью (скорость от 0 до 40.4 см/с, в среднем 10.1 см/с). Результирующий перенос водных масс за период наблюдений (25 октября 2012—03 июля 2013 г.) соответствовал классической циклонической схеме течений и составил более 600 км в северо-западном направлении. На этом горизонте отмечено погружение водной массы со средней скоростью 0.9 см/с. В придонном слое (295 м) обнаружено стационарное придонное контурное вдольсклоновое течение [2] юго-западного направления. Средняя скорость течения — 8.3 см/с, максимальная — 44 см/с. Перемещение воды через точку наблюдений с 25 октября 2012 г. по 17 апреля 2013 г. составило более 1000 км (рис. 1б). Ранее контурное течение отмечалось авторами в других районах моря [3].

В водной толще восточного и северного сектора Среднего Каспия зафиксированы практически синхронные аномальные повышения температуры (рис. 1в). На ст. 1344 ("Рифт"-4118) 20 ноября 2012 г. температура резко начала повышаться от минимального значения 8.7°С и 04 декабря 2012 г. достигла своего максимума 14.5°С. Через 11 суток было зафиксировано повышение температуры от 7.1 до 11.4°С на горизонте 70 м ст. 1311 ("Рифт"-

Рис. 1. Карта станций и схема расположения опорных разрезов в Каспийском море (а), накопленные прогрессивные векторные диаграммы перемещений на горизонтах 70 и 295 м ст. 1311 (б) и температурные аномалии, зарегистрированные на глубоководных горизонтах в северном, ст. 1344 ("Рифт"-4136), и северо-восточном, ст. 1311 ("Рифт"-4118), секторах Среднего Каспия зимой 2012—2013 гг.

1 — комплексные океанологические станции; 2 — поднятые ПБС; 3 — неподнятые ПБС; 4 — поставленные ПБС; 5 — маршрут судна; 6 — схема расположения станций на осевом разрезе.

4136). На горизонте 295 м ст. 1311 повышение температуры зафиксировано только через полтора месяца — 12 января 2013 г. в гораздо меньших интервалах (от 5.6 до 6.9°С).

ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

В Среднем и в Южном Каспии продолжается отмеченное в начале 2000-х гг. обострение гипоксии. Концентрация растворенного кислорода в Дербентской впадине (ст. 1326), начиная с глубины 400 м, составляла менее 0.75 мл/л. С горизонта 630—640 м отмечено появление сероводорода, концентрация которого увеличивалась ко дну от 0.02 до 0.36 мл/л [4]. В Южно-Каспийской впадине (ст. 1329) на глубине 500 м концентрация растворенного кислорода составляла 0.66 мл/л, а се-

роводородный слой начинался с 800—820 м. Концентрация сероводорода в придонном горизонте (990 м) составила 0.32 мл/л. Низкое содержание кислорода в глубинных слоях Каспийского моря привело к формированию четко выраженного промежуточного максимума нитратов. С появлением в придонных слоях сероводорода идущие в этих условиях процессы нитрат-редукции вызвали уменьшение концентрации нитратов практически до нуля и резкое возрастание концентрации аммонийного азота [4].

ФИЗИКО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование водной взвеси и пигментов фитопланктона. Наиболее высокие значения концен-

346

КЛЮВИТКИН и др.

(а)

2 50

яГ Я

и

ю ч

|_ч100

150

1.0

0.8

о о <ч

0.6 2 «

и

я

0.4 п н Я о Я 0.2 §

К

200

400

Ргсстояние, км (б)

600

2 50

яГ н и б

Я

^100

150

25

20

О

Г

15 а

е

я

м е

10Т

200

400

Расстояние, км

600

Рис. 2. Распределение концентрации взвеси, мг/л (а) и температуры, °С (б) в верхнем слое Каспийского моря на осевом разрезе. Точками показаны горизонты определений. Схема разреза дана на рис. 1а.

0

0

0

0

5

0

траций взвеси и хл "а" обнаружены в поверхностных водах маргинального фильтра (МФ) р. Волги в пределах изохалин 2—7 епс: до 14.8 мг/л и 30.8 мкг/л, соответственно, при солености воды 4.5 епс. Мористее (соленость 9.5 епс) концентрация хл "а" уменьшается примерно в три раза.

Установлена тесная корреляционная зависимость между концентрацией взвеси и хл "а" в водной тоще Каспийского моря (г = 0.98, п = 85). В верхнем перемешанном слое в открытом море концентрация взвеси варьирует от 0.2 до 1.5 мг/л (в среднем 0.6 мг/л). Концентрация хл "а" варьирует от 0.2 до 1.1 мкг/л (в среднем 0.6 мкг/л). В слое термоклина (рис. 2б) колебания концентрации взвеси (рис. 2а) соизмеримы с колебаниями ее значений в верхнем перемешанном слое: от 0.2 до 1.6 мг/л (в среднем 0.6 мг/л). Максимум хл "а" (2.2—5.3 мкг/л) приурочен к верхней границе термоклина 17—19 м в области действующего апвел-линга у восточного побережья Среднего Каспия (станции 1341, 1311, 1342). Другая область повы-

шенных концентраций (до 2.1 мкг/л) расположена к северу от Апшеронского порога (ст. 1327) и тяготеет к подтермоклинным горизонтам (27 м). В глубинных водах концентрация взвеси варьирует от 0.04 до 0.9 мг/л, составляя в среднем 0.2 мг/л. В придонном слое почти повсеместно распространен нефелоидный слой мощностью до нескольких десятков метров и концентрацией взвеси 0.1-0.9 мг/л.

Исследование вертикальных потоков осадочного вещества. Предварительный анализ материала, собранного многостаканными седиментацион-ными ловушками "Лотос-3", показал наличие сезонного цикла осаждения осадочного материала. Максимальный поток приходится на весенне-летние месяцы, минимум зафиксирован зимой (январь-декабрь). Отмечается резкое увеличение вертикального потока в декабре на северном склоне Дербентской впадины (ст. 1344), что, по всей вероятности, связано с резкими изменениями в гидрофизической обстановке в районе по-

становки станции, в частности, с затоком теплых вод, зафиксированным измерителями течений и температуры на этой же ПБС (рис. 1в).

Анализ вертикального распределения потоков по данным интегральных ловушек МСЛ-110, установленных в толще вод с интервалом 10 м, показывает наличие выраженного придонного нефелоидного слоя с максимальным значением потока у дна. Наибольшие для всего моря вертикальные потоки осадочного вещества выявлены в районе Песчаномысского поднятия в области действия контурного течения.

Исследование донных осадков. В ходе экспедиции выполнено 25 станций с отбором донных осадков. На ст. 1302 (глубина 5 м) в речной зоне МФ осадок представлен тонким пелитовым илом серого цвета с характерным запахом сероводорода. Основная часть проб в МФ представлена ракуш-няком (станции 1306, 1310) и песком среднезерни-стым с примесью ракушняка (станции 1307, 1309).

В Дербентской впадине (ст. 1326) на глубине 780 м осадок на всем протяжении (горизонт 0— 32 см) имеет запах сероводорода. Наилок представлен пелитовым материалом, окрашенным в темно-зеленые, темно-серые цвета. Под наилком осадок представлен пелитовым илом светло-серого, серого, серо-зеленого цвета с микропрослоями и микроконкрециями гидротроилита.

В Южно-Каспийской впадине (станции 1330, 1331) осадок также имеет запах сероводорода. Материал представлен тонким пелитовым илом серого цвета с примазками, прослоями и микроконкрециями гидротроилита.

Вдоль восточного побережья Каспийского моря на глубинах от 80 до 190 м (станции 1333, 1336,

1338, 1341) обнаружены глины, залегающие близко к поверхности дна. На глубине менее 80 м вдоль восточного побережья (станции 1334, 1339, 1340) осадок представлен ракушняком. На ст. 1335 на глубине 50 м обнаружены оолитовые пески.

Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ № 14-05-00875-а и № 14-05-00769-а, Президента РФ № НШ-2493.2014.5, программы № 23 Президиума РАН, тема 10.1 "Транс-европейский меридиональный морской эколого-геохим

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Геофизика»