CC BY
27
2002
Известия Тихоокеанского научно-исследовательского рыбохозяйственного центра
Том 130
Г.В.Хен, А.Л.Фигуркин, И.А.Жигалов
ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ЮЖНОЙ ГЛУБОКОВОДНОЙ ЧАСТИ ОХОТСКОГО МОРЯ В ОКТЯБРЕ-НОЯБРЕ 2000 Г.
Южная часть Охотского моря представляет собой глубоководный (более 1000 м) бассейн, расчлененный подводными впадинами и возвышенностями. В его юго-западной периферии в пределах Курильской котловины глубины превышают 2000 м. Гидрологические условия здесь складываются в процессе интенсивного взаимодействия вод различного происхождения: тихоокеанских, североохотоморских, восточносахалинс-ких, зал. Терпения и течения Соя. Обширный квазистационарный антициклон над Курильской котловиной (Wakatsuchi and Martin, 1991) и вихревые образования вдоль Курильской гряды (Дарницкий, Булатов, 1997) способствуют усиленному вертикальному перемешиванию вод.
Несмотря на сложившиеся в настоящее время представления о гидрологии данного района, осенние условия до сих пор остаются малоисследованными. Последние имеют важное экологическое значение, поскольку осенью (октябрь-ноябрь) происходит интенсивный скат молоди лососевых и их откорм в открытых водах Охотского моря в процессе миграции в Тихий океан. Часть молоди остается в южной части моря до глубокой осени и даже зимует в ее суровых условиях (Жигалов, 1992; Шунтов, 1994).
В настоящей работе проводится анализ осенних гидрологических условий в деятельном слое южной части Охотского моря по данным съемки НИС "Профессор Кагановский", проведенной 20.10-05.11.2000 г. (рис. 1, а). Всего было выполнено 35 станций до глубины 1100 м автоматическим зондом ICTD-3000 фирмы "Falmouth Scientific, Inc.". Состояние моря оценивалось для поверхности моря, глубины 200 м и холодного подповерхностного слоя. Динамические карты строились от уровня 1000 дбар.
По существующим в настоящее время представлениям, осреднен-ная схема течений в пределах глубоководного бассейна Охотского моря складывается из циклонической циркуляции, доминирующей севернее 49о с.ш., и антициклонического круговорота над глубоководной Курильской котловиной. Циклоническая циркуляция составлена из теплого Западно-Камчатского течения, его срединной ветви (срединное течение) и холодных Восточно-Сахалинского и Северо-Восточного течений (Чернявский, 1981). Последнее между северными широтами 48 и 50о огибает антициклон Курильской котловины и далее следует на восток и северо-восток. Неоднородность рельефа дна (подводные возвышенности, глубоководные впадины и желоба), приливные волны, а также разноглубинность проливов Курильской гряды, через которые происходит водообмен с океаном, усложняют общую картину течений, здесь постоянно формируются вихри разных знаков и масштабов.
__,_^ _,_,_
144 146 148 150 152 154 156
144 146 148 150 152
Рис. 1. Положения CTD станций 20.10-5.11.2000 г., НИС "Профессор Кагановский" (а), динамическая топография относительно 1000 дбар (б) и распределение температуры (в) и солености (г) на поверхности моря
Fig. 1. Location of CTD stations 20.10-5.11.2000, R/V "Professor Kaganovskiy" (a), dynamic topography relatively 1000 dbar (б) and distribution of temperature (в), salinity (г) at the sea surface
В октябре-ноябре 2000 г. схема течений имела свои особенности: во-первых, не было замкнутости антициклонического круговорота над Курильской котловиной (рис. 1, б), во-вторых, вблизи прол. Буссоль наблюдался мезомасштабный антициклонический вихрь, который можно представить как восточное ядро антициклонического круговорота, отмеченное в августе в 100 милях западнее (Ванин, наст. сб.). Об этом свидетельствует совпадение топографии обоих вихрей, оконтуренных с внешней стороны изолинией 120 ед. Предположительно осенью произошло смещение антициклонического круговорота на восток, что могло привести к разрушению его южной части и ликвидации юго-западного течения вдоль охотоморской стороны Курильских островов. С другой стороны, мезомасштабный вихрь мог образоваться в результате усиления затока тихоокеанских вод через прол. Буссоль, вероятность которого будет рассмотрена ниже.
На фоне общего северо-восточного потока к северу от Курильской котловины выделялись два антициклонических меандра, ориентированных с юга на север: первый - вдоль 148о, второй - вдоль 152о в.д. Между ними над возвышенностью Академии Наук СССР был расположен мезомасштабный циклонический вихрь. Западный меандр показан на средней многолетней карте и на схемах течений в августе 1997 и 2000 гг. (Ванин, наст. сб.), т.е. это квазистационарное динамическое образование, тогда как восточный меандр скорее всего формируется эпизодически.
За исключением меандров, меридиональные компоненты течений были выражены слабо, но некоторые звенья макроциркуляционного круговорота над глубоководным бассейном, хоть и не в явном виде, просматривались. Так, вдоль восточного Сахалина одна из ветвей Восточно-Сахалинского течения прослеживалась на юг до 47о с.ш., другая на широте 51о с.ш. вливалась в общий северо-восточный поток. Между 150 и 152о в.д. часть северо-восточного потока отклонялась на север и сливалась с Западно-Камчатским течением, а часть его была направлена в сторону средних проливов Курильской гряды.
Поля температуры и солености на поверхности, с общей ориентацией изолиний с юго-запада на северо-восток (рис. 1, в, г), в целом соответствовали динамической топографии. Самые низкие значения температуры (менее 3,5 оС) и солености (менее 32,5 епс) наблюдались вдоль восточного побережья Сахалина в зоне холодного Восточно-Сахалинского течения. К Курильским островам более заметным было влияние вод Тихого океана: вблизи островов температура и соленость составили соответственно 5,0-5,5 оС и 32,7-32,8 епс. Самый теплый (более 6 оС) и соленый (более 32,9 епс) участок съемки отмечен в зоне влияния течения Соя вдоль о. Уруп вплоть до прол. Буссоль.
Расчеты, проведенные относительно средних многолетних данных, показали, что на поверхности южной части Охотского моря в октябре-ноябре 2000 г. преобладали отрицательные аномалии температуры и положительные аномалии солености, составившие соответственно минус 2; минус 4 оС и 0,1-0,2 епс. Таким образом, относительно августа (Ванин, наст. сб.) произошла смена знака аномалии температуры, свидетельствовавшая об ускоренных темпах осенних процессов. Этому в немалой степени способствовала повышенная циклоническая активность над морем в октябре (Глебова, Хен, наст. сб.), сопровождавшаяся сильным ветровым перемешиванием. В итоге в течение двух недель октября температура воды на поверхности понизилась на 6-7 оС, а соленость повысилась на 0,2-0,5 епс (рис. 2). Для сравнения, относительно августа температура воды понизилась на 8-10 оС, а соленость повысилась на 0,2-0,5 епс, т.е. основные сезонные изменения в гидросфере произошли во второй половине октября в ходе перестройки атмосферных процессов.
Рис. 2. Изменения температуры (1) и солености (2) в слое 0-250 м в координатах 50о00' с.ш. 146о 15' в.д. (а) с 13 по 29 октября и 51о00' с.ш. 151о10' в.д. с 12 октября по 1 ноября (б)
Fig. 2. Temperature (1) and salinity (2) changes in the lay 0-250 m in the points 50о00' N 146о 15' E from 13 to 29, October (a) and 51о00' N 151о10' E from 12, October to 1, November (б)
Ветровое перемешивание достигало значительной глубины, о чем свидетельствуют изменения температуры и солености в верхнем отделе ХПС во второй половине октября (рис. 2). Так, в слое 30-80 м температура повысилась на 2-4 оС, соленость понизилась на 0,1-0,3 епс.
135
Наглядным показателем интенсивности ветрового перемешивания является толщина верхнего квазиоднородного слоя (ВКС), определяемая по величине вертикального градиента температуры > 0,1о С/м. На севере съемки ВКС составил 60-80 м, на юге - 40-60 м (рис. 3, а), что на 20-30 м больше, чем в 1999 г. (рис. 3, б), когда циклоническая активность над морем была умеренной.
144 146 148 150 152 154 156 144 146 148 150
Рис. 3. Толщина верхнего квазиоднородного слоя: а - 2000 г., б - 1999 г.
Fig. 3. Upper homogeneous lay thickness: а - 2000, б - 1999
Помимо ветрового воздействия ВКС испытывает влияние различных динамических образований. Так, в антициклонических вихрях толщина ВКС на 20-30 м больше, чем в циклонических. Благодаря конвергирующим свойствам в пределах антициклонов наблюдается накопление и заглубление теплых поверхностных вод. На многих станциях, расположенных в антициклонических вихрях, вода с температурой более 3 °С опускается до 75 и даже 100 м, создаются предпосылки для длительного сохранения повышенного теплосодержания, благоприятного для осеннего нагула и зимовки молоди лосося.
Несмотря на то что верхний отдел холодного промежуточного слоя (ХПС) начал подвергаться ветровому перемешиванию, в его ядре, расположенном ниже 80 м (рис. 4, а), т.е. глубже максимальной глубины ветрового перемешивания, сохранялись зимние температуры (рис. 4, б). Карты температуры и солености (рис. 4, б, в) наглядно демонстрируют движение зимних вод со стороны юго-восточного побережья о. Сахалин, включая зал. Терпения, и из североохотского мелководья. Температура воды в них была отрицательная; минимальные значения температуры (минус 1,2 оС) и солености (менее 32,9 епс), как и в августе (Ванин, наст. сб.), зафиксированы вблизи о. Сахалин, в зоне Восточно-Сахалинского течения.
Между этими потоками наблюдалась большая область относительно теплых (более 0 °С) и соленых (более 33 епс) вод, вытянутая от средних Курильских островов далеко на северо-запад. С августа по октябрь в этой области температура воды повысилась на 0,5-2,0 оС, а соленость на 0,05-0,15 епс, что, по всей вероятности, связано с усилением притока тихоокеанских вод. Об этом свидетельствуют и положительные аномалии температуры (рис. 4, г), выделяемые на общем отрицательном фоне, сформированном в условиях холодной зимы Охотского моря (Устинова и др., наст. сб.). Основную роль в притоке тихоокеанских вод скорее всего играл прол. Буссоль, о чем свидетельствуют характерные изгибы изолиний равных температур и солености.
54-1
144 146 148 150 152 154 156 144 146 148 150
144 146 148 150 152 1
Рис. 4. Глубина (а), температура (б), соленость (в), ано-50 малии температуры (г) и плотность (д) ядра ХПС
Fig. 4. Depth (a), tempera-48 ture (б), salinity (в), temperature anomaly (г) and density (д) of the cold intermediate lay (CIL) core
В области распространения тихоокеанских вод ядро ХПС было заглублено до 120-200 м. Вблизи Курильских островов, в результате интенсивного приливного перемешивания, ХПС сильно разрушен, ядро минимальной температуры наблюдалось на глубине 250-300 м, а у прол. Буссоль на глубине 320-340 м. Характеристики температуры (1,2-1,4 оС) и солености (более 33,2 епс) не соответствуют водам осенне-зимней плот-ностной конвекции. Скорее всего на этих глубинах залегают трансформированные высокоплотные воды, формирующиеся в полыньях северной части Охотского моря и двигающиеся вдоль изопикнических поверхностей в сторону Тихого океана, где участвуют в формировании тихоокеанских промежуточных вод пониженной солености (Та11еу, 1991). Значения плотности 26,6-26,75 ед. (рис. 4, д) соответствуют нижнему пределу этих вод.
Заметный провал ядра ХПС (до 40 м) отмечался в пределах западного меандра, с чем связаны повышенная соленость и относительно высокая плотность в его центральной части. В центре циклонического вихря отмечена изолированная область высокой солености (33,0-33,2 епс) и повышенной температуры (более 1,4 оС), соответствующая по океанологическим характеристикам прол. Буссоль.
Вокруг тихоокеанских вод, поступающих через прол. Буссоль, вполне мог сформироваться мезомасштабный антициклонический вихрь, упомянутый выше. Таким образом, оба выдвинутые предположения о причинах возникновения вихря с охотоморской стороны прол. Буссоль имеют свои основания, подтверждаемые фактическими данными. Скорее всего здесь наблюдалось взаимодействие обоих механизмов, что могло привести к углублению вихря.
На глубине 200 м воздействие ветрового перемешивания практически не наблюдается, и его принимают за нижнюю границу деятельного слоя (Лучин и др., 1998); здесь и ниже сезонные изменения больше связаны с плотностной конвекцией и горизонтальной адвекцией. Первая наблюдается в процессе осенне-зимнего охлаждения в более поздние сроки, поэтому обнаруженные изменения гидрологических характеристик в октябре относительно августа (Ванин, наст. сб.) вызваны, вероятнее всего, адвективными причинами.
В зоне совпадения двух съемок, что на юго-западе моря, включающего Курильскую котловину, как температура, так и соленость осенью в целом повысились. Наиболее заметные изменения произошли вблизи средних Курильских островов, где тихоокеанские воды, как и в ядре ХПС, образовали обширный теплый язык, выступающий далеко на северо-запад: температура воды увеличилась на 0,2-0,5 оС, а соленость - на 0,1-0,3 епс (рис. 5, а, б). Изменения этих характеристик в сторону увеличения наблюдались и в пределах западного антициклонического меандра, заметного на динамической топографии для 200 м (рис. 5, в), в целом сходной с поверхностной картиной.
150 152 154 156
144 146 148 150 152
Рис. 5. Температура (а), соленость(б)и динамическая топография относительно 1000 дбар (в) на глубине 200 м
Fig. 5. Temperature (a), salinity (б) and dynamic topography relatively 1000 dbar (в) in the depth 200 m
150 152 154 156
Незначительное понижение температуры (на 0,2 0С) на юге съемки объясняется выносом холодных зимних вод из зал. Терпения, обычным для этого района (Wakatsuchi and Martin, 1990). Изгиб изолиний указывает на движение этих вод в сторону прол. Буссоль.
138
В результате проведенного анализа гидрологических условий мы пришли к следующим выводам.
Осенью 2000 г. в южной части Охотского моря произошло изменение динамического поля, предположительно связанное со смещением на восток антициклонического круговорота над Курильской котловиной и усилением затока тихоокеанских вод через прол. Буссоль. В результате над Курильской котловиной сохранилась только северная часть антициклонического круговорота, а с охотоморской стороны прол. Буссоль располагался мезомасштабный антициклонический вихрь.
Во второй половине октября усилилось ветровое перемешивание, что привело к резкому понижению температуры воды на поверхности моря на 6-7 °С и повышению солености на 0,2-0,5 епс. Произошла смена знаков аномалий температуры и солености соответственно с положительных и отрицательных величин на противоположные.
В ядре ХПС в целом сохранялись зимние условия с отрицательными аномалиями температуры. Однако на месте поступления тихоокеанских вод была образована относительно теплая область, вытянутая от прол. Буссоль на северо-запад, где аномалии температуры были положительными.
Вблизи Курильских островов в ядре минимальной температуры плотность составила 26,6-26,7 ед., что соответствует высокоплотным водам прибрежной полыньи Охотского моря и нижней границе промежуточных вод низкой солености в северной части Тихого океана.
На глубине 200 м температура и соленость к осени в целом повысились, в особенности вблизи Курильских о-вов, в связи с усилением притока тихоокеанских вод.
Литература
Ванин Н.С. Сравнительный анализ динамики вод и прогрева верхнего слоя в сахалино-курильском районе в 1997 и 2000 гг. // Наст. сб.
Глебова С.Ю., Хен Г.В. Особенности синоптической обстановки над Охотским морем в 1997 и 2000 гг. // Наст. сб.
Дарницкий В.Б., Булатов Н.В. Охотские вихри прикурильского района // Комплексные исследования экосистемы Охотского моря. - М.: ВНИРО, 1997. - С. 36-39.
Жигалов И.А. Океанологические условия обитания тихоокеанских лососей в зимний период в Охотском море // Океанологические основы биологической продуктивности северо-западной части Тихого океана. - Владивосток: ТИНРО, 1992. - С. 46-56.
Лучин В.А., Лаврентьев В.М., Яричин В.Г. Гидрологический режим // Проект "Моря". Гидрометеорология и гидрохимия морей. - 1998. - Т. 9: Охотское море, вып. 1: Гидрометеорологические условия. - С. 92-175.
Устинова Е.И., Сорокин Ю.Д, Хен Г.В. Межгодовая изменчивость термических условий Охотского моря // Наст. сб.
Чернявский В.И. Циркуляционные системы Охотского моря // Изв. ТИНРО. - 1981. - Т. 105. - С. 10-13.
Шунтов В.П. Новые данные о морском периоде жизни азиатской горбуши // Изв. ТИНРО. - 1994. - Т. 116. - С. 3-41.
Talley L.D. An Okhotsk Sea water anomaly: implications for venyilation in the North Pacific // Deep-Sea Research. - 1991. - Vol. 38. - P. 171-190.
Wakatsuchi M., and Martin S. Water condition in the Kuril Basin of the sea of Okhotsk and its relation to eddy formation // The 4th Symp. on Okhotsk Sea and sea ice: Abstracts. - Mombetsu, Japan, 1990. - P. 102-106.
Wakatsuchi M., and Martin S. Water circulation of the Kuril Basin of the Okhotsk Sea its relation to eddy formation // J. Oceonagr. Soc. Japan. -1991. - Vol. 47. - P. 152-168.
Поступила в редакцию 15.05.02 г.
139
