CC BY
23
2002
Известия Тихоокеанского научно-исследовательского рыбохозяйственного центра
Том 130
Е.В.Самко, Ю.В.Новиков
МЕЖГОДОВАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ЦИРКУЛЯЦИИ
И ТЕРМОХАЛИННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВОД ПРИКУРИЛЬСКОГО РАЙОНА В ЛЕТНИЙ ПЕРИОД
1989-1999 ГГ.
Циркуляция вод играет исключительно важную роль в формировании океанологических условий в любой части Мирового океана. А в таком динамически активном районе Тихого океана, как прикурильский, ее значение трудно переоценить. Взаимодействие вод различного происхождения, результатом чего являются выраженные фронтальные зоны, вихреобразование и вертикальные движения вод, приливное перемешивание и водообмен с Охотским морем через проливы Курильской гряды, - вот основной ансамбль динамических факторов, определяющих гидрологический режим рассматриваемого района.
Во второй половине 90-х гг. появился ряд публикаций, обобщающих результаты океанологических исследований вод прикурильского района Тихого океана (The Okhotsk Sea ..., 1995; Истоки Ойясио, 1997; Океанографический атлас ..., 1998), в которых сформировано современное представление о гидрологии исследуемого региона.
В то же время вопросам межгодовой изменчивости гидрологических условий в прикурильском районе в этих работах уделено, на наш взгляд, недостаточное внимание.
Основной целью представленной работы является исследование межгодовой изменчивости гидрологических условий прикурильского района Тихого океана в летний период 1989-1999 гг.
В качестве исходного океанологического материала использовались данные рейсов России и Японии, находящиеся в архиве ТИНРО-центра, за летний период (июль-сентябрь) 1989-1999 гг. с тихоокеанской стороны Курильских островов и восточной Камчатки с общими координатами 40-52°N 142-162°E.
Вся имеющаяся информация была проверена, отфильтрована и приведена к одному формату. Общее число станций составило около 5500.
Данные станций осреднялись и интерполировались в узлы одноградусных квадратов и далее по полученным в репрезентативных квадратах значениям температуры и солености для каждого года строились карты их распределения на поверхности, а также рассчитывались и строились карты динамической топографии 0/500 дбар, где нивелировка глубин на мелководных станциях проводилась по методу Сомова.
По картам распределения температуры и солености проводились границы основных водных масс. Для водных масс рассчитывались средние значения температуры и солености, а также аномалии этих характеристик относительно среднемноголетних значений за 1961-1999 гг. Выде-
124
ление и идентификация водных масс проводились методом диаграмм рассеивания (Мамаев, 1987).
Для анализа изменчивости термохалинных характеристик, исходя из обеспеченности данными, а также из сложившихся представлений о динамике вод прикурильского района, исследуемая акватория была разделена на два района: 1 - юго-западнее прол. Буссоль (зона влияния течения Ойясио), 2 - северо-восточнее прол. Буссоль (зона влияния Курильского течения), по которым были рассчитаны средние значения температуры и солености и их ежегодные аномалии (рис. 1).
Рис. 1. Район проведения исследований и положение разрезов: 1, 2 -Курильское течение; 3, 4 -Ойясио; 5 - Субарктическое; 6 - северо-восточная ветвь Куросио
Fig. 1. Region of investigation and location of the sections: 1, 2 - Kuril Current; 3, 4 - Oyashio; 5 -Subarctic; 6 - north-eastern branch of Kuroshio
По картам динамической топографии построены схемы основных геострофических течений района и по выбранным разрезам рассчитаны их скорости и расходы.
Межгодовая изменчивость характеристик основных геострофических течений
Анализ геострофической циркуляции в прикурильском районе Тихого океана позволил выделить следующие составные части динамики вод на исследуемой акватории: Курильское течение (поток вод вдоль о-вов Курильской гряды до прол. Буссоль); течение Ойясио (продолжение Курильского течения, поток вод от прол. Буссоль вдоль о-вов Курильской гряды и Хоккайдо); Субарктическое течение (продолжение течения Ойясио от о. Хоккайдо в восточном направлении); северо-восточная ветвь течения Куросио (занимает южную часть исследуемого района, вероятно, поэтому практически всегда идентифицируется не как один поток, а как ряд антициклонических вихревых образований); различные вихревые образования, наблюдающиеся на рассматриваемой акватории.
В качестве основных геострофических потоков приняты первые четыре. Кроме того, следует отметить, что на рассматриваемой схеме на траверзе прол. Креницына от Курильского течения отделяется поток, следующий в южном и юго-восточном направлении и сливающийся с Субарктическим течением, названный нами восточной ветвью Курильского течения.
На рис. 2 приведены сезонные схемы геострофических течений на поверхности с 1989 по 1999 г., построенные по картам динамической топографии 0/500 дбар. При анализе представленных схем в первую очередь остановимся на наличии либо отсутствии характерных черт циркуляции вод, присущих исследуемому району. К характерным чертам (табл. 1) мы относим существование первой (прибрежной) - четвертой ветвей Ойясио, а также наличие восточной ветви Курильского течения.
Из данных табл. 1 следует, что 1-я ветвь течения Ойясио отмечается в 1989-1998 гг., причем в 1994 и 1997 гг. выражена слабо, а в 1999 г. практически впервые наблюдается ее отсутствие; 2-я ветвь отсутствует в 1989, 1991 и 1997 гг.; 3-я ветвь не выделяется в 1995-1997 и 1999 гг.; 4-я ветвь отсутствует приблизительно в половине случаев. Попытка связать наличие либо отсутствие ветвей с ослаблением или усилением течений, а также с полученными данными по водообмену через проливы оказалась практически безрезультатной.
Из семи лет, которые обеспечены данными по северной части Курильской гряды (1991-1996, 1999 гг.), восточная ветвь Курильского течения не отмечалась лишь в 1996 г. (табл. 1).
Помимо характерных черт некоторым рассматриваемым годам присущи свои особенности. Так, в 1991 г. Курильское течение в районе о-вов Матуа, Симушир смещено в океан и сливается с потоком вод, идущим из прол. Буссоль, лишь в районе о. Уруп. В самой южной части наблюдаемого смешения от потока отделяется ветвь, поворачивающая на юго-восток и сливающаяся с Субарктическим течением.
В 1994 г. от Курильского течения на траверзе северной оконечности о. Симушир также отделяется ветвь, следующая в юго-восточном направлении и сливающаяся с Субарктическим течением. Аналогичная картина наблюдалась и в 1997 г. Упоминаний о наличии этой ветви в доступной нам литературе мы не встречали.
На выбранных разрезах, перекрывающих стрежни рассматриваемых основных потоков, были рассчитаны их средние в верхнем 200-метровом слое скорости и переносы (табл. 2). Отметим, что выбранные разрезы не перекрывали весь поток, который они характеризуют. Поэтому нельзя идентифицировать полученные на них величины переноса вод с расходами всего течения. Однако разрезы выбирались таким образом, чтобы они проходили через стрежень потока, причем длина каждого оставалась величиной неизменной. Следовательно, были получены сравнимые между собой для каждого из рассматриваемых течений сезонные характеристики геострофических потоков, дающие представление о скорости течения и интенсивности переноса в стрежне потока. Положение разрезов приведено на рис. 1.
Отметим также, что для описания потока Ойясио в основном использовался разрез № 3, южнее о. Итуруп. По данным табл. 2 построен рис. 3. Остановимся подробнее на этих характеристиках.
Изменчивость средней скорости в слое 200 м и переносов практически полностью совпадает для всех течений (рис. 3).
Обращает на себя внимание совпадение в ходе кривых межгодовой изменчивости скорости и переносов Курильского течения и Ойясио. Можно предположить, что оба течения имеют двухвершинные графики изменчивости с максимумами в 1991 и 1995 гг. и минимумами - в 1993 и 1997 гг. Однако амплитуда изменчивости скоростей и переносов у Ойясио несколько выше, чем у Курильского течения. Также двухвершинный график изменчивости имеет и северо-восточная ветвь течения Куросио, минимумы здесь отмечаются в 1993 и 1995 гг., а максимумы в 1991 и 1996 гг. Диапазон межгодовой изменчивости скоростей в этом
Таблица 1 Характерные черты циркуляции вод прикурильского района Тихого океана
Table 1
Water circulation peculiarities in Kuril region of Pacific ocean
Год Ветви Ойясио Вост. ветвь
1-я 2-я 3-я 4-я Курильского течения
1989 Есть Нет Есть Нет -
1990 a Есть а -
1991 a Нет а Есть
1992 a Есть а Есть
1993 a а
1994 a а Нет
1995 a Нет Есть
1996 a Нет " Нет
1997 a Нет Нет Нет -
1998 a Есть Есть Есть -
1999 Нет Нет Нет Есть
1960-
1998 Есть Есть
течении самый большой из всех четырех рассматриваемых течений и составляет 8,3 см/с. Однако учитывая, что рассматриваемое течение прослеживается лишь частично (так как находится на самом юге исследуемого района), нужно достаточно осторожно относиться к полученным результатам.
Таблица 2
Межгодовая изменчивость основных геострофических течений прикурильского района Тихого океана в летний сезон
Table 2
Year to year variability of the main geostrophic streams in Kuril region of Pacific ocean in summer
Курильское Ойясио Субаркти- Сев-вост. ветвь
Год 1 2 3 4 ческое 5 Куросио 6
1989 - - 2,3 1,5 5,1 -
- - 1,37 0,70 2,07 -
1990 - - 1,2 - 8,8 4,1
- - 0,51 - 3,62 1,27
1991 7,2 5,3 - - 6,5 11,1
3,09 2,36 - - 2,59 3,40
1992 5,8 - 3,5 5,1 -
2,56 - 1,57 - 2,24 -
1993 5,1 2,6 2,9 2,4 2,1 2,7
2,20 1,33 1,26 1,10 0,86 0,82
1994 - 2,8 3,2 - 4,6 -
- 1,46 1,43 - 1,99 -
1995 4,6 5,4 4,5 3,2 3,5 2,7
2,17 2,55 1,96 1,48 1,53 0,77
1996 - 5,2 4,2 3,3 1,5 9,4
- 2,43 1,82 1,55 0,63 2,97
1997 - - 2,5 3,2 4,8 6,0
- - 1,23 1,36 2,13 2,03
1998 - 5,1 3,1 3,2 3,0 5,7
- 2,15 1,36 1,42 1,22 1,85
1999 - 4,9 1,8 - 7,6 3,6
- 2,18 1,00 - 3,12 1,13
Ср. многолет. 2,6 3,8 1,3 0,8 4,3 9,1
1960-1999 гг. 1,09 1,66 0,48 0,23 1,99 3,70
Примечания. Первая строка - разрезы. - скорость, см/ /с; вторая - перенос, Св.
Отметим, что с 1995 по 1999 г. скорости и переносы Ойясио и Курильского течения, а северо-восточной ветви Куросио с 1996 г. постепенно снижались, Субарктического, наоборот, возросли.
Максимальные скорости и перенос вод в Субарктическом течении наблюдались в 1990 и 1999 гг. Величина переноса равнялась 3,62 Св, что является абсолютным максимумом для всех рассмотренных течений. В 1993 и 1996 гг. перенос вод и скорости были минимальны.
Межгодовая изменчивость температуры вод
В рассматриваемом районе выделяются следующие основные водные массы (Самко, Новиков, 2001): Курильского течения (КТ); течения Ойясио (Ойясио); субарктические поверхностные и подповерхностные (СА); трансформированные субтропические поверхностные и подповерхностные (ТСТ); субтропические (СТ).
128
Рис. 3. Скорость, (А) и расход (Б) воды в стрежне основных геострофических течений в прикурильском районе в летний период: 1 - Курильское (разрез № 2), 2 - Ой-ясио (разрез № 3),
3 - Субарктическое,
4 - северо-восточная ветвь Куросио
Fig. 3. Velocity (A) and volume transport (Б) of the main geostrophic streams in Kuril region in summer: 1 - Kuril Current (section N° 2), 2 - Oyashio (section № 3), 3 - Subarctic, 4 - north-eastern branch of Kuroshio
Кроме вышеперечисленных, в прибрежье Курильских островов и о. Хоккайдо наблюдались охотоморские воды и воды течения Соя, проникающие из Охотского моря через Курильские проливы.
Следует отметить, что воды Ойясио и КТ прослеживались только в поверхностном слое и лишь в поле температуры, весной-осенью отделяясь от СА вод термическим фронтом, зимой они полностью замещали поверхностные воды СА.
Воды КТ не имеют четких границ раздела (фронтов) с водами Ойя-сио, хотя их термохалинные характеристики несколько различаются, поэтому, исходя из сложившихся представлений об истоках течения Ойясио (Истоки Ойясио, 1997; Океанографический атлас ..., 1998), для расчетов было принято считать водные массы севернее прол. Буссоль водами КТ, а южнее - Ойясио.
Рассчитанные за летний сезон 1989-1999 гг. аномалии температуры как для каждой из рассматриваемых водных масс, так и по районам сведены в табл. 3 и для наглядности представлены в виде графиков (рис. 4). Ряд аномалий вод СТ оказался разорванным и неполным и не анализировался.
В целом как по всем водным массам, так и по районам наблюдаются одинаковые тенденции в изменчивости аномалий (рис. 4). Так, с 1989 по 1993 г. отмечена общая тенденция снижения температуры водных масс и районов, причем в водах СА и ТСТ обнаружено уменьшение положительных аномалий, а в водах КТ и Ойясио - увеличение отрицательных, соответственно и в районах 1 и 2. В 1994-1999 гг. во всех водных массах и по районам отмечались устойчивые положительные или близкие к нулю аномалии температуры, т.е. этот период с уверенностью можно назвать теплым для всего прикурильского района.
129
Таблица 3
Аномалии температуры водных масс и районов в летний сезон на поверхности океана, °С
Table 3
Surface temperature anomalies of water masses and regions in summer, оС
Водная масса, район 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999
Ойясио -0,4 2,4 -1,2 -1,0 -0,6 1,5 0,9 1,4 0 0,8 0,1
СА 1,6 2,1 0,9 1,5 -0,6 1,6 1,4 1,5 1,2 2,0 1,1
ТСТ 1,5 1,4 1,6 1,3 0,2 3,3 2,2 3,4 1,2 2,6 2,9
КТ - 1,4 -2,0 -0,6 -1,0 1,1 0,1 1,0 - 0,5 0,2
Р-н 1 2,1 1,6 0,1 1,2 -0,6 2,8 1,1 1,3 0,7 1,6 2,0
Р-н 2 - - 0,4 -0,2 -0,3 1,9 -0,3 2,0 - 0,9 1,2
Рис. 4. Аномалии температуры поверхностных водных масс (А) и по районам (Б) в летний сезон
Fig. 4. Surface temperature anomalies of the water masses (А) and the regions (Б) in summer
Обращает на себя внимание почти синхронная изменчивость аномалий в близких по характеристикам и районам распределения водных массах: КТ и Ойясио, СА и ТСТ. Амплитуда изменчивости аномалий во всех водных массах и в районе 1 оказалась практически одинаковой, около 3 °С, в районе 2 несколько меньше. Максимальная отрицательная аномалия наблюдалась в водах КТ (-2,0 °С) в 1991 г., максимальная положительная - в водах ТСТ в 1994, 1996 гг. (3,4 °С), по районам отмечена только в районе 1: максимальная отрицательная в 1993 г. (-0,7 °С), а положительная - в 1994 г. (2,7 °С).
Межгодовая изменчивость солености вод
Значения аномалий солености водных масс и по районам приводятся в табл. 4, а графики изменчивости представлены на рис. 5.
В изменчивости аномалий солености прослеживаются определенные общие закономерности для некоторых водных масс и районов (рис. 5). Так, с 1989 по 1993 г. в водах КТ и СА, районов 1 и 2 наблюдаются положительные либо близкие к нулю аномалии, а с 1994 по 1999 г. - отрицательные. В водах ТСТ в течение всего периода наблюдений отмечаются отрицательные аномалии с устойчивой тенденцией уменьшения солености.
Во всех водных массах и районах амплитуда изменчивости была приблизительно одинакова и составила 0,4 %0, максимальное отрицательное значение наблюдалось в зоне вод ТСТ в 1998 г. (-0,45 %), положительное - в 1991 г. в зоне КТ (0,15 %). Соответственно по
130
районам: отрицательное - район 2 в 1996 г. (-0,28 %о), положительное -район 2 в 1991 г. (0,18 %).
Таблица 4
Аномалии солености водных масс и районов в летний сезон на поверхности океана, %
Table 4
Surface salinity anomalies of water masses and regions in summer, %o Водная
масса, 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999
район_
СА 0,07 -0,14 0,03 0,02 0,00 -0,19 -0,29 -0,40 -0,31 -0,25 -0,19 ТСТ -0,04 -0,26 -0,30 -0,26 -0,17 -0,37 -0,43 -0,22 -0,29 -0,45 -0,18
КТ --0,01 0,15 0,01 0,14 0,27 0,03 -0,27 -0,11 -0,22 -0,12
Р-н 1 0,15 -0,10 0,07 0,12 0,05 -0,03 -0,26 -0,23 -0,27 -0,20 -0,16 Р-н 2 - - 0,18 0,03 0,11 -0,19 0,05 -0,28 - -0,19 -0,11
Рис. 5. Аномалии солености поверхностных водных масс (А) и по районам (Б) в летний сезон
Fig. 5. Surface salinity anomalies of the water masses (А) and the regions (Б) in summer
Выводы
Анализ межгодовой изменчивости циркуляции вод в летний период 1989-1999 гг. позволил оценить характерные черты динамики вод исследуемого района.
Так, 1-я ветвь течения Ойясио в 1994 и 1997 гг. выражена слабо, а в 1999 г полностью отсутствует; 2-я ветвь отсутствует в 1989, 1991 и 1997 гг.; 3-я ветвь не выделяется в 1995-1997 и 1999 гг.; 4-я ветвь отсутствует в половине случаев. Попытка связать наличие либо отсутствие ветвей с ослаблением или усилением течений, а также с полученными данными по водообмену через проливы оказалась практически безрезультатной.
Из семи лет, которые обеспечены данными по северной части при-курильского района (1991-1996, 1999 гг.), восточная ветвь Курильского течения не отмечалась лишь в 1996 г.
Анализ межгодовой изменчивости характеристик циркуляции вод ярко выраженных общих закономерностей не выявил.
В изменчивости межгодовых летних аномалий термохалинных характеристик вод за период 1989-1999 гг. выявлено следующее.
Во всех водных массах и по районам с 1989 по 1993 гг. наблюдалось снижение температуры поверхности, причем в водах КТ и Ойясио
131
она была ниже нормы, а с 1994 по 1999 гг. - выше или равна норме, и этот период можно определить как теплый для всего прикурильского района.
На поверхности в водах КТ, СА и по районам в 1989-1993 гг. соленость была выше или близка к норме, а в 1994-1999 гг. - ниже нормы. В водах ТСТ в течение всего периода наблюдений она была ниже нормы и имела устойчивую тенденцию к понижению.
Литература
Истоки Ойясио. - СПб., 1997. - 248 с.
Мамаев О.И. Термохалинный анализ вод Мирового океана. - Л.: Гидро-метеоиздат, 1987. - 296 с.
Океанографический атлас Южно-Курильского района Тихого океана. - СПб., 1998. - 218 с.
Самко Е.В., Новиков Ю.В. Сезонная изменчивость термохалинных характеристик вод деятельного слоя Прикурильского района Тихого океана // Метеорология и гидрология. - 2001. - № 5. - С. 87-93.
The Okhotsk Sea and Oyashio Region // PICES Sci. Rep. - 1995. - № 2. - 227 p.
Поступила в редакцию 15.05.02 г.
