Прибрежный стоковый фронт в Печорском море Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 551.465.45

ХОМЕНКО Григорий Дмитриевич, научный сотрудник Северо-Западного отделения Института океанологии имени П.П. Ширшова Российской академии наук (г. Архангельск). Автор 6 научных публикаций

ЛЕЩЁВ Андрей Владимирович, научный сотрудник Северо-Западного отделения Института океанологии имени П.П. Ширшова Российской академии наук (г. Архангельск). Автор 7 научных публикаций

ПРИБРЕЖНЫЙ СТОКОВЫЙ ФРОНТ В ПЕЧОРСКОМ МОРЕ

В статье показано, что в прибрежной части Печорского моря в весенне-летний период формируется гидрологический фронт, вызванный стоком материковых вод. Наличие гидрологического фронта приводит к существованию процессов, аналогичных происходящим в устьевых областях рек и связанных с перераспределением растворенных и взвешенных форм микроэлементов, изменением гидрохимических характеристик.

Печорское море, фронтальная зона, геобарьерная зона, температура воды, соленость

Прибрежные мелководные районы морей до настоящего времени остаются недостаточно изученными. Связано это прежде всего с трудностью мореплаванья в мелких прибрежных водах. А между тем прибрежные воды имеют большое значение в научном плане. Небольшие глубины, наличие береговой линии, влияние речного стока приводят к существенному отличию динамики вод и гидрологических условий района от таковых в глубоководных районах.

Дно, находящееся на относительно небольшой глубине, налагает более существенные ограничения на движение воды, чем в глубоководных районах. Течения вблизи дна, как правило, довольно сильны, и придонное трение, которое в открытом океане играет незначительную роль, становится здесь существенным [1].

Присутствие береговой линии создает ограничение для движения воды, приводит к отклонению течений и заставляет их ориентироваться вдоль берега. Ограничение на движение воды к берегу ведет к возникновению наклона

© Хоменко Г.Д., Лещёв А.В., 2010

уровня, а это, в свою очередь, вызывает изменения в динамике вод.

Прибрежные районы испытывают существенное влияние речного стока, который приводит к образованию вдольбереговых зон с малыми, по сравнению с характерными для открытых районов моря, значениями солености и, следовательно, плотности морской воды. Мелководные области вблизи берега испытывают большие вариации температуры, чем глубоководные районы, поэтому прибрежные воды обычно представляют собой районы с относительно большими горизонтальными градиентами солености, температуры и плотности, которые часто служат причиной изменения характера течений.

Прибрежные воды имеют также особое значение с точки зрения экономики и охраны окружающей среды. Так, в береговой зоне возводятся портовые сооружения. Во многих районах не последнюю роль играет и использование берега в рекреационных целях. В шельфо-

вой зоне и в окраинных морях производится вылов рыбы; физические условия имеют большое значение для рыболовства. В настоящее время постоянно растет добыча твердых полезных ископаемых, нефти и газа на шельфе.

В 1994 году академиком А.П. Лисицыным было введено понятие «маргинального фильтра» [2], который характерен для районов смешения «река-море». Маргинальный фильтр является частью геобарьерной зоны (ГБЗ) «материк-океан». Процессы, происходящие в маргинальном фильтре, определяются характеристиками поступающих в море речных вод, такими как минерализация, ионный состав, содержания растворенного и взвешенного органического вещества, минеральной взвеси и др. Таким образом, для каждого водотока, впадающего в море, характерен свой тип маргинального фильтра. Устья крупных рек в основном располагаются на значительном расстоянии друг от друга и не имеют общего маргинального фильтра. При анализе впадающих в море малых рек и ручьев зачастую отмечается наложение стоковых вод и, как следствие, слияние маргинального фильтра. Особенностью такого маргинального фильтра является общая для данных рек и ручьев морская граница и отдельная, характерная для каждого водотока речная граница. Для существования подобного маргинального фильтра, непрерывно простирающегося вдоль береговой черты, необходимы: во-первых, достаточный объем стоковых вод и, во-вторых, достаточная густота речной сети.

Рассмотрим относительно небольшой участок побережья Печорского моря от мыса Горелка до р. Песчанки. Количество материковых вод, поступающих в море, определяется площадью водосбора, которая для данного участка побережья составляет около 9700 км2. Известно, что среднегодовой слой стока для данного участка составляет 350 мм [3]. За год через береговую черту в море поступает

3,4 км3 воды. Учитывая, что на данном участке отсутствуют крупные реки, материковый сток поступает в море равномерно по всему побережью со стоком многочисленных малых рек и ручьев. Длина участка побережья составляет 129 км. Таким образом, через 1 км

побережья в море ежегодно поступает около 26 тыс. м3 поверхностных вод.

Согласно гидрологическому районированию, данная территория относится к тундровому району. Реки этого района характеризуются отчетливо выраженной сезонной неравномерностью распределения стока. Доля весеннего стока составляет 75-85%, а зимнего - 1,5-2,5% [3]. Водный режим водотоков района характеризуется высоким весенним половодьем и низкой зимней меженью. В летне-осенний период проходят дождевые паводки, особенно частые осенью, благодаря чему водность рек в данный период значительно больше, чем в зимний сезон. Зимняя межень начинается обычно в конце октября с первыми ледовыми явлениями, сопровождается перемерзанием малых рек и ручьев, в результате чего сток уменьшается практически до нуля. Длится зимняя межень около 6-7 месяцев. Таким образом, рассчитанный выше объем стока проходит через границу суша-море в течение 5-6 месяцев весны, лета и осени.

Поступление стоковых пресных вод приводит к образованию в весенне-летний период гидрологического фронта вдоль береговой черты. Его существование подтверждается наблюдениями, проведенными на полигоне в районе о. Ва-рандей в осенний период 2003 и 2007 годов.

На рис. 1 показано распределение температуры и солености в поверхностном слое полигона, а на рис. 2 - распределение этих характеристик на одном из вертикальных разрезов полигона, направленных от берега в сторону открытого моря. В пределах полигона хорошо различимы две водные массы: прибрежная водная масса с пониженной температурой (5,2-

5,5 0С) и соленостью (23-25%о); морская водная масса с повышенными значениями температуры (6,4 0С) и солености (31-32%). Прибрежная водная масса сформирована водами, стекающими с прилегающих материковых территорий. Доказательством этому служит повышенное содержание растворенного в воде кремния (рис. 3), который служит индикатором материкового происхождения вод.

Низкие значения температуры прибрежной водной массы вызваны более быстрым по

Рис. 1. Распределение: а - температуры (0С); б - солености (%о) в поверхностном слое на полигоне «Варандей» в октябре 2003 года; • - расположение станций полигона

11

.27.0 ^ ^ /

5- /

>" _ /'

? 10

\ ,/

С

- "

_а)

___ у \\\\Ч^ \ X

N \ \ \\\ \ \ \

\ “\ 1 \ \ \ *. Ъ

/ 'Ч \ / 1 1 ' \ \ / £ / \ \ \ \

сс \ / /

,я; ш Ч—XV /■?

р \ : \

*—•—>. : .\ 11 н

15 \ 4—\—\ \

20 'чЗ Ч

Рис. 2. Распределение: а - солености (%о); б - температуры (0С) воды на вертикальном разрезе полигона «Варандей» в октябре 2003 года

/. —ьл-х

' Г ^

гц \ \_ У / /// \ -—■ /

X -г \ /// \ / 7 —\ 1— ^

'о \ о_ X - \ / / \ / /—/—\^

- '—- ^

. 15- - ■ - ■

' ■—■— -—-V.

го- — 1

Рис. 3. Концентрация кремния (мг/дм3) в воде на вертикальном разрезе полигона «Варандей» в октябре 2003 года

сравнению с морем осенним выхолаживанием поверхностных вод суши. В летний период, когда воды суши прогреты сильнее морских, температура прибрежных вод будет выше.

В результате поступления материковых вод образуется вдольбереговая геобарьерная зона (ГБЗ), которая представляет собой естественный природный фильтр. Наличие плотностных градиентов препятствует переносу различных ЗВ в открытую часть моря. Это приводит к существованию процессов, аналогичных происходящим в устьевых областях рек и связанных с перераспределением растворенных и взвешенных форм микроэлементов, изменением гидрохимических характеристик. Значительная часть веществ поступающих в море с территории суши оседает на дно со взвесью. На рис. 4 представлено распределение концентраций меди, цинка и свинца в донных отложениях Варандейского полигона. Хорошо видно, что концентрации этих элементов в донных отложениях последовательно убывают от берега в сторону открытого моря.

Устойчивость вдольбереговой геобарьерной зоны определяется рядом факторов. Во-первых, величина берегового стока определяет размер и протяженность геобарьерной зоны, таким образом, наиболее устойчивой ГБЗ является в период весеннего паводка. Во-вторых, наличие штормовых и нагонных явлений приводит к значительному перемешиванию прибрежных вод и, как следствие, к размыванию границ ГБЗ, а иногда и к полному ее уничтожению.

Рис. 4. Распределение: а - меди (мг/кг сух. гр.); б - свинца (мг/кг сух. гр.); в - цинка (мкг/кг сух. гр.) в донных отложениях на полигоне «Варандей» в сентябре 2007 года

Список литературы

1. Боуден К. Физическая океанография прибрежных вод. М., 1988.

2. Лисицын А.П. Маргинальный фильтр океанов // Океанология. 1994. Т. 34. N° 5. С. 735-747.

3. Ресурсы поверхностных вод СССР. Т. 3. Северный край. Л., 1970.

Khomenko Grigory, Leshchyov Andrey

RUNOFF COASTAL FRONT IN THE PECHORA SEA

The article shows that hydrological front associated with the continental waters runoff into the sea is formed in spring and summer in the coastal part of the Pechora Sea. This hydrological front accounts for processes similar to those taking place in the estuarine areas of rivers and associated with the redistribution of dissolved and suspended forms of trace elements, and changing hydrochemical characteristics.

Контактная информация: Хоменко Григорий Дмитриевич e-mail: grigory_kh@inbox.ru Лещёв Андрей Владимирович e-mail: ineplome@inbox.ru

Рецензент - Коробов В.Б., доктор географических наук, директор Центра развития и координации инновационной деятельности Поморского государственного университета имени М.В. Ломоносова