CC BY
32
2007
Известия ТИНРО
Том 150
УДК 551.463.6:639.053.1(265.53, 265.546)
О.В. Шершнева, Г.В. Шевченко, Е.Г. Новиненко (СахНИРО, г. Южно-Сахалинск)
ТЕМПЕРАТУРНЫЕ УСЛОВИЯ В РАЙОНАХ ВЫПУСКА МОЛОДИ С ЛОСОСЕВЫХ РЫБОРАЗВОДНЫХ ЗАВОДОВ ИЗ УСТЬЕВ РЕК
САХАЛИНА И О. ИТУРУП
Для двенадцати прибрежных районов, прилегающих к устьям рек южной части о. Сахалин и о. Итуруп, на которых находятся лососевые рыборазводные заводы, сформированы ряды средних за декаду значений температуры поверхности океана (ТПО) в весенний период (апрель—июнь) продолжительностью 10 лет (1997-2006 гг.). Для каждого района определены скорости роста температуры и рассчитаны средние многолетние даты наступления комфортных условий для выпуска молоди лососей (6-7 °С). Проанализированы две ситуации, когда возникала необходимость задержки выпуска молоди с ЛРЗ из-за существенных отрицательных аномалий температуры поверхности океана. Первая из них (конец мая — начало июня 2000 г.) была связана с прохождением глубокого циклона, вызвавшего понижение температуры поверхности океана в результате ветрового перемешивания в трех прибрежных районах. Вторая (май 2005 г.) была обусловлена необычным характером поля атмосферного давления и связанной с ним атмосферной циркуляцией, что послужило причиной выноса аномально большого для данного периода времени количества льда к юго-восточным берегам Сахалина, а также, вероятно, вызвало задержку Цусимского течения.
Shershneva O.V., Shevchenko G.V., Novinenko E.G. Thermal conditions monitoring in the areas of fry salmon release from hatcheries in river mouths of Sakhalin and Iturup Islands // Izv. TINRO. — 2007. — Vol. 150. — P. 217-225.
Ten-day mean sea surface temperature (SST) series are collected for 12 near-shore areas adjacent to the river mouths at the south Sakhalin Island and Iturup Island for spring (April—June) periods of 1997-2006. Salmon hatcheries are located at each river mouth, and fry salmon is released annually. Mean rate of SST rise and mean date of optimal conditions (6-7 °С) for fry salmon releasing are determined for each area. Delay of the release was recommended in cases of significant negative SST anomalies. Two these events are analyzed. The reason for the first one in May—June, 2000 was a deep cyclone that caused SST lowering in 3 areas due to wind-induced mixing. The second event in May, 2005 was caused by abnormal features of atmospheric circulation that generated drift of a great bulk of sea ice to the southeastern coast of Sakhalin Island (in the Okhotsk Sea) and, supposedly, delayed spring strengthening of the Tsushima Warm Current (in the Japan Sea).
Изменчивость температуры воды на шельфе южной части о. Сахалин, где расположено несколько лососевых рыборазводных заводов (ЛРЗ), в весенний период весьма значительна (Веселова, 1963а, б). Она определяется, помимо радиационного прогрева, влиянием адвекции: для охотоморского побережья в этот период характерен транспорт Восточно-Сахалинским течением с северо-восточного шельфа острова холодных вод, иногда с остатками дрейфующих льдов, для
япономорского — влияние теплого Цусимского течения. Определенную роль играют также ветровые условия, состояние облачности и некоторые другие метеорологические факторы. Поэтому постоянное наблюдение за температурными условиями в районах устьев рек и определение момента, когда они становятся достаточно комфортными для молоди лососевых рыб (6-7 °С), являются важной задачей. Ранее Сахалинское управление по гидрометеорологии и мониторингу среды проводило специальные исследования, включавшие прямые измерения температуры морской воды на береговых станциях и постах, судовые наблюдения и материалы авиатемпературных съемок. В последние несколько лет подобные работы не выполняются, в связи с чем мониторинг температурных условий в акваториях, прилегающих к районам устьев рек, на которых расположены ЛРЗ (Коряковцев, 2001), осуществляет СахНИРО на основе данных о температуре поверхности океана (ТПО), оперативно получаемых при помощи спутниковой станции TeraScan, информация о состоянии вод доводится до управления Саха-линрыбвод, контролирующего деятельность государственных ЛРЗ в Сахалинской области.
В нашей работе изложены результаты анализа имеющегося ряда наблюдений (1997-2006 гг.), а также подробно рассмотрены условия весны 2005 г., которые были совершенно необычными — отличались значительными отрицательными аномалиями температуры в мае и существенными положительными во второй половине июня.
Материалы и методы
В СахНИРО регулярные наблюдения за температурой поверхности Охотского моря и прилегающих акваторий ведутся с 1997 г. при помощи спутниковой станции TeraScan. Одним из основных видов информации являются декадные распределения ТПО, при построении которых используются значения в ячейках с пространственным разрешением около 2 км. Декадное осреднение по времени проводилось с целью получения непрерывных рядов, так как в базе среднесуточных значений имеются существенные пропуски, обусловленные влиянием облачности. По 10-летнему ряду данных для каждой декады и пространственной ячейки были рассчитаны средние многолетние значения (нормы) и аномалии ТПО. Эти данные используются при оценке состояния температурных условий в районах устьев рек, на которых расположены ЛРЗ.
Исследуемая акватория была разбита на 12 участков (рис. 1). Пять из них расположены на юго-восточном побережье Сахалина, два — в зал. Анива, в его восточной и северо-западной частях, два — на юго-западном побережье, а три — на охотоморском побережье о. Итуруп. В указанных районах были выбраны по нескольку ячеек, для каждой из которых из имеющейся базы среднедекадных значений ТПО были отобраны ряды за период с апреля по июнь. Использование нескольких ячеек в каждой области осуществлялось с целью дополнительного контроля, чтобы избежать ошибок прогноза в результате возможных случайных сбоев в поступающей спутниковой информации. По рядам среднедекадных значений ТПО для каждой области определялась средняя дата, когда ТПО достигала значения 6-7 °С. В принципе идея мониторинга очень проста — для текущего сезона в каждом районе определяются отклонения рассчитанных для данной декады температур от средних многолетних значений (норм). Исходя из величины и знака наблюдаемой аномалии, делается вывод о необходимости задержки выпуска молоди с ЛРЗ или, наоборот, о возможности осуществить его в более ранние сроки. Поскольку измерения при помощи спутника отражают температуру тонкого поверхностного слоя, при принятии решения о возможности выпуска молоди лососевых рыб желательно, вероятно, добавлять к полученному сроку 23 дня для того, чтобы в результате перемешивания эта температура наблюдалась в слое воды толщиной несколько метров.
Fig. 1. Scheme of the pixels with SST measurements in the areas adjacent to the rivers where salmon hatcheries are located
Рис. 1. Схема расположения пространственных ячеек с определением ТПО по районам, прилегающим к устьям рек, на которых расположены ЛРЗ
140
Помимо спутниковой информации о температуре поверхности моря использованы также данные о выносе льда в прибрежные районы юго-восточного Сахалина с сайта Японского метеорологического агентства (http://homepage3. nifty.com/aurora4/seaice_indexe.html). Для учета характера метеорологической обстановки использованы сведения об атмосферном давлении на уровне моря из массива данных, сформированного в NOAA/NCEP. На основе исходной информации, представлявшей собой четырехсрочные значения в серединах одноградусных квадратов, были построены распределения давления с полумесячным осреднением для весенних месяцев 1997-2006 гг.
На рис. 2 представлены графики средних декадных значений в апреле— июне для различных районов. Рассмотрим район устья р. Поронай в вершине зал. Терпения. Благодаря своему географическому положению — закрытости от северных ветров сгонного характера, а также тому, что сюда обычно не заносятся льды — он характеризуется сравнительно быстрым прогревом вод в весенний период. Средняя дата наступления здесь температуры 7 °С — середина третьей декады мая (26-26 мая) (см. таблицу). Районы Н—У находятся в сходных физико-географических условиях, и характер изменения температурных условий в весенний период в них в целом идентичен (рис. 2): коэффициенты скорости роста температуры и даты наступления комфортных условий для молоди лососевых рыб различаются незначительно (см. таблицу). В районах У1—У11, где реки Игривая и Островка (в северо-западной части) и Лютога и Таранай (в северовосточной части) впадают в зал. Анива, ситуация схожа. Скорость роста ТПО в обоих районах примерно одинакова и составляет 1,5 °С. Сроки, когда температура воды достигает 7 °С, различаются незначительно. На юго-западном побережье Сахалина, в устьях рек Калинка и Ясноморка (район УШ), температура воды значительно выше, чем в других рассматриваемых зонах, что объясняется влиянием теплого Цусимского течения. До 7 °С вода прогревается в конце второй декады мая — это самый ранний срок для всех рассматриваемых районов. В районе IX, в устьях рек Черная и Заветинка, также впадающих в Татарский пролив, температурные условия несколько отличаются от рассмотренных в предыдущем случае. В начале анализируемого временного промежутка, т.е. в первой декаде апреля, средние значения ТПО заметно ниже, чем в районе УШ, около 1 °С, но к концу июня они становятся такими же, как и в устьях рек Калинка и Ясноморка, за счет более высокой скорости роста ТПО (см. таблицу). Соответственно благоприятные условия для выпуска молоди лососевых рыб на-
район I (р. Поронай)
Декада
район II (р. Пугачевка, р. Лазовая)
1/04 11/04 111/04 1/05 11/05 111/05 1/06 11/06 111/06 Декада
район III (р. Долинка, р. Найба)
район IV (р. Бахура, р. Очепуха)
1/04 11/04 NI/04 1/05 11/05 111/05 1/06 11/06 111/06 Декада
район V (зал. Мордвинова)
1/04 11/04 111/04 1/05 11/05 111/05 1/06 11/06 111/06 Декада
район VI (р. Игривая, р. Островка)
район VII (р. Лютога, р. Таранай)
1/04 11/04 111/04 1/05 11/05 NI/05 1/06 11/06 111/06 Декада
район VIII (р. Калинка, р. Ясноморка)
-»-2005 —■- норма
1/04 11/04 111/04 1/05 11/05 111/05 1/06 11/06 111/06 Декада
район IX (р. Черная, р. Заветинка)
район X (р. Куйбышевка)
Рис. 2. Графики средних декадных значений ТПО в весенний период
Fig. 2. Ten-day mean SST values in spring
14 10 6 2 -2
14
я 10
Q. p-
s. 6
a>
I 2
I/04 II/04 IN/04 I/05 II/05 IN/05 I/06 II/06 Ill/Об Декада
район XI (p. Курилка)
—♦—2005 -» норма
I/04 N/04 IN/04 I/05
N/05 Декада
IN/05 I/06 Ii/Об Ill/Об
район XII (р. Удобная)
—♦—2005 -» норма
__^
^--^
I/04 N/04 IN/04 I/05
N/05 Декада
IN/05 I/06 II/06 Ill/Об
ступают здесь позднее, к концу третьей декады мая. Районы, прилегающие к устьям рек Куйбышевка и Курилка (X-XI), также находятся в сходных условиях. Основное различие заключается в том, что Курилка впадает в сравнительно мелководный и закрытый Курильский залив, за счет этого скорости роста температур здесь выше, и комфортные условия для выпуска молоди наступают раньше. В районе XII, в устье р. Удобной, впадающей в зал. Простор, ситуация аналогичная, различия в скорости прогрева вод и наступлении комфортных условий для молоди лососей невелики, хотя принято считать, что разделяющий районы XI и XII п-ов Чирип является границей отепляющего влияния течения Соя. По-видимому влияние адвекции теплых вод весной проявляется в этих районах слабо.
Среднемноголетние коэффициенты скорости роста температуры поверхности моря
("С за декаду) и средние даты наступления комфортных условий для молоди лососевых рыб в прибрежных районах о. Сахалин и о. Итуруп в весенний период Mean rate of SST increase in the nearshore areas of Sakhalin and Iturup Island in spring (grad./l0 days) and mean dates of the conditions beginning comfortable for the salmon young fry in the coastal areas of Sakhalin and Iturup in spring
Номер района I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Коэффициент 1,52 1,42 1,27 1,33 1,18 1,49 1,59 1,14 1,52 1,03 1,15 1,11
Средняя дата
достижения
ТПО 7 "С 30.05 1.06 29.05 3.06 2.06 22.05 23.05 17.05 28.05 19.06 14.06 17.06
В целом проведенный анализ показал, что за 10-летний период наблюдений за прибрежными районами Сахалина сроки наступления термических условий, комфортных для молоди лососевых рыб, как правило, незначительно отличались от средних многолетних значений. Отмечено только два случая, когда возникла необходимость в задержке выпуска молоди с ЛРЗ, в 2000 и 2005 гг. В первом случае отклонения от нормы носили локальный характер и коснулись 3 из 12 рассматриваемых районов, второй имел более общий характер и поэтому требует специального анализа.
Анализ условий весны 2005 г.
Рассмотрим более детально гидрометеорологические условия, сложившиеся весной 2005 г., когда были отмечены самые значительные отрицательные аномалии температуры воды в прибрежных районах южной части Сахалина. На рис. 3 представлены карты распределения льда различной сплоченности за 26 апреля, 3 и 13 мая 2005 г. Льды высокой сплоченности (8—10 баллов) в конце апреля занимали всю северо-западную часть Охотского моря и широкой полосой были вытянуты вдоль северо-восточного побережья. Огибая мыс Терпения, полоса льда протянулась вдоль свала глубин в сторону зал. Мордвинова — по данным спутниковой альтиметрии, именно так ориентирована основная струя Восточно-Сахалинского течения в холодный период года, — несколько расширяясь в прибрежной области. В принципе, транспорт льда в данный район не является чем-то экстраординарным, необычным является его высокая сплоченность и, следовательно, весьма значительная масса. Отметим также, что ледовитость Охотского моря в 2005 г. не была очень высокой, так что рассматриваемое явление не могло быть связано с ней. За рассматриваемый 10-летний период это был единственный такой случай — как правило, в последней декаде апреля акватория, прилегающая к юго-восточному побережью Сахалина, полностью свободна ото льдов.
В начале мая в северо-западной части моря размеры области, покрытой льдом, существенно сократились, сузилась также полоса льда на северо-восточном шельфе Сахалина, но у юго-восточного побережья ледяной массив распространился вдоль берега как в северном направлении, приблизительно до
пос. Вахрушев, так и в южном, до мыса Анива, а небольшая его часть, обогнув этот мыс, попала в юго-восточную часть зал. Анива. Образовавшаяся полоса льда отличалась высокой сплоченностью (9-10 баллов) и местами достигала ширины 40-50 км. Даже в период максимального развития ледового покрова во второй половине февраля не часто можно наблюдать такое количество льда у юго-восточного побережья Сахалина, тем более необычно оно выглядело в мае.
сплоченность льда (в баллах)
9-Ю □□ 7-8 □□ 4-й EES 1-3 EZ <1
г температура поверхности моря (°С)
Рис. 3. Карты распространения льда различной сплоченности в западной части Охотского моря, взятые с сайта Японского метеорологического агентства за 26 апреля (А), 3 (Б) и 13 мая (В) 2005 г.
Fig. 3. Sea ice concentration in the western Okhotsk Sea in April, 26 (A), May, 3 (Б) and May, 13 (В), 2005 obtained from the Japan Meteorological Agency website
К середине мая произошло разрушение сформировавшегося массива льдов, его остатки сохранялись только в зал. Мордвинова и несколько к северу от него, в районе устья р. Найба. Довольно большое количество льда отмечено на открытой границе зал. Анива. Хотя в данном районе лед не представлял собой единого массива с высокой сплоченностью, но его таяние, по-видимому, сопровождалось понижением температуры воды в поверхностном слое. Отметим также полосу сплоченного льда, протянувшегося с северо-восточного шельфа острова внутрь зал. Терпения.
Таким образом, значительные отрицательные аномалии ТПО в апреле—мае 2005 г. у юго-восточного побережья Сахалина были обусловлены выносом необычно большого объема льда Восточно-Сахалинским течением с северо-восточного шельфа острова.
Рассмотрим юго-западный шельф острова. Естественно, здесь влияние дрейфующих льдов никак не проявлялось, однако значения ТПО на исследуемых участках, как видно на рис. 3, колебались в пределах 2-4 "С, что гораздо ниже
223
обычного (см. рис. 2). Весьма сложно однозначно определить причины такой слабой интенсивности Цусимского течения — одной из них может быть характер атмосферной циркуляции. Направление воздушных потоков над рассматриваемым районом обусловлено полем приземного атмосферного давления. В первой половине апреля 2005 г. наблюдалась традиционная для холодного периода года структура поля атмосферного давления, которая определялась двумя центрами действия атмосферы — Алеутской депрессией и Сибирским антициклоном. При этом для района о. Сахалин были характерны ветры северных румбов. В середине месяца произошла перестройка поля приземного атмосферного давления, и изобары приняли почти зональную ориентацию (рис. 4). Область высокого давления располагалась к северу от Охотского моря, а над северо-западной частью Тихого океана и над Азией наблюдались зоны низкого давления. Такой ориентации изобар соответствуют ветра восточных и северо-восточных румбов, что не характерно для мая: обычно с середины апреля над южной частью Охотского моря преобладают ветра южного сектора (Като и др., 2001). В первой половине мая картина не претерпела существенных изменений, и только во второй половине месяца изобары приняли типичную для летнего муссона меридиональную направленность с высоким давлением над океаном и низким над восточной частью азиатского континента.
Рис. 4. Поле приземного атмосферного давления в первой половине мая 2005 г. по данным NOAA/NCEP Fig. 4. Surface atmospheric pressure in the first half of May, 2005 from NOAA/NCEP data
140 150 160 170 180
Очевидно, такой необычный характер атмосферной циркуляции с преобладанием восточных ветров приблизительно в течение месяца и явился причиной активного транспорта льда к юго-восточным берегам Сахалина. Скорее всего, этот фактор явился также одной из причин ослабления Цусимского течения, что отразилось на формировании отрицательных аномалий у юго-западного побережья острова. Это вызвало уменьшение влияния теплого течения Соя, которое сказывается на температурных условиях охотоморского шельфа о. Итуруп к югу от п-ова Чирип, т.е. в районах X и XI, где также были отмечены отрицательные аномалии ТПО.
Ситуация весной 2000 г. была иной: резкое, но не очень продолжительное понижение температуры воды в прибрежной зоне юго-восточного Сахалина было вызвано выходом глубокого циклона. Фактически еще не сформировавшийся тонкий верхний прогретый слой был разрушен в результате интенсивного штор-
мового перемешивания. В целом прохождение циклонов над южными районами Сахалина во второй половине мая — начале июня происходит сравнительно редко (Земцова, 1968), о чем косвенно можно судить по интенсивности сгонно-нагонных колебаний уровня моря (Шевченко, 1997), вероятно, поэтому необходимость в задержке выпуска молоди лососевых рыб с ЛРЗ за анализируемый 10-летний период по этой причине возникла только один раз.
Проведенный анализ 10-летнего ряда средних за декаду спутниковых данных о температуре поверхности моря в районах, прилегающих к устьям рек, на которых находятся ЛРЗ, позволил рассчитать средние даты наступления комфортных условий для выпуска молоди лососевых рыб.
Несмотря на значительную изменчивость термических условий в прибрежных районах Сахалина в весенний период, за анализируемый период было отмечено всего два случая, когда возникала необходимость в задержке выпуска молоди с ЛРЗ. Первый из них (конец мая 2000 г.) был связан с прохождением глубокого циклона, вызвавшего локальное понижение температуры на юго-восточном побережье Сахалина (районы II—IV). Второй имел региональный масштаб и был связан с необычным характером атмосферной циркуляции во второй половине апреля — первой половине мая 2005 г., что обусловило вынос большого количества льда с северо-восточного шельфа Сахалина к его юго-восточным берегам, а также, вероятно, явилось причиной ослабления Цусимского течения и течения Соя.
Литература
Веселова Л.Е. Некоторые особенности температурного режима вод у юго-западного побережья о. Сахалин // Тр. ДВНИГМИ. — 1963а. — Вып. 13. — С. 42—63.
Веселова Л.Е. Особенности температурного режима вод заливов Анива и Терпения // Тр. ДВНИГМИ. — 1963б. — Вып. 13. — С. 3—41.
Земцова Л.В. Климат Сахалина. — Л.: Гидрометеоиздат, 1968. — 197 с.
Като Э., Савельев В.Ю., Шевченко Г.В. Режимные характеристики ветра для острова Сахалин, полученные на основе инструментальных данных // Динамические процессы на шельфе Сахалина и Курильских островов. — Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 2001. — С. 177—194.
Коряковцев Л.В. Эффективность работы горбушевых рыбоводных заводов Сахалина // Рыб. хоз-во. — 2001. — № 6. — С. 36—37.
Шевченко Г.В. Статистические характеристики штормовых нагонов в южной части о. Сахалин // Изв. РГО. — 1997. — Т. 129, № 3. — С. 94—107.
Поступила в редакцию 20.03.07 г.
