CC BY
206
ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 551.579(268.45)
ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ В ГУБЕ ДОЛГОЙ БАРЕНЦЕВА МОРЯ Д.В. Моисеев, М.С. Громов
Мурманский морской биологический институт КНЦ РАН
Аннотация
На основе исследований ММБИ КНЦ РАН, проведенных в 2008-2009 гг., и литературных данных дано описание гидрометеорологических условий губы Долгой Баренцева моря. Показаны основные черты метеорологического и гидрологического режимов губы Долгой в связи с планируемым строительством в ней приливной электростанции.
Ключевые слова:
губа Долгая, гидрометеорологические условия, температура, соленость, ветер.
Губа Долгая (69° 13’ N, 34° 59’ E) вдается в Мурманский берег Баренцевоморского побережья Кольского п-ова к востоку от о-ва Кильдин (рис. 1). Длина губы составляет примерно 5.7 км, а максимальная ширина - около 1 км (в северной и средней частях губы). Площадь губы чуть более 6 км2. В 5 км на восток от губы Долгой расположена губа Териберская [1]. Изучение гидрометеорологических условий губы Долгой представляет особый интерес в связи с планируемым строительством в ней приливной электростанции (ПЭС) [2, 3]. Поэтому в 2008-2009 гг. ММБИ КНЦ РАН проводились комплексные экосистемные исследования данной губы, важной составляющей которых были гидрометеорологические наблюдения. Первые результаты опубликованы нами в 2010 г. [4]. Позже по этой же тематике вышла работа [5]. В настоящей публикации авторы обобщают известные гидрометеорологические сведения и более подробно рассматривают результаты исследований 2008, 2009 гг.
Рис. 1. Местоположение губы Долгая
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 1/2015(20)
65
Д.В. Моисеев, М.С. Громов
Метеорологические условия
Метеорологические условия в губе Долгой отличны от открытого моря и во многом определяются влиянием суши, систематические метеонаблюдения не проводятся. Для описания использованы данные ближайшего к губе Долгой пункта регулярных гидрометеорологических наблюдений: ГУ «Мурманское УГМС» для ГМС «Териберка (в 5 км от губы). Среднемесячная многолетняя динамика температуры воздуха, влажности, повторяемости и средней скорости ветра с 1936 по 2007 гг. показана на рис. 2.
Порядковый номер месяца / сезон года
S 80 т « 70 -§ 60-И 50-О 4030 -20 --
О
оа
S ,0 +
0
■ среднемесячное количество осадков, мм
■ среднесезонное количество осадков, мм
*---т
I II III IV V VI VII VIII IX X XI
Зима Весна Лето Осень
ч
о
XII
а
б
Порядковый номер месяца / сезон года
С
Повторяемость штилевых дней - 1%
в
Рис. 2. Среднемесячная многолетняя динамика температуры воздуха (а), влажности (б), повторяемости и средней скорости ветра (в)
Средняя минимальная температура воздуха наиболее холодного месяца (февраль), по данным наблюдений, составляет -11.2 °С, средняя максимальная температура воздуха
66
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 1/2015(20)
Гидрометеорологические условия в губе Долгой Баренцева моря...
наиболее жаркого месяца (июль) - 15.3 °С. Средняя продолжительность периода
с температурой воздуха >0 °С - 181 день. Теплым сезоном является лето (среднесезонная температура составляет 9.9 °С), холодным - зима (-7.2 °С). Осень значительно теплее весны (на 3.6 °С), среднесезонная температура весной составляет 1.6 °С, а осенью - -2.0 °С).
Максимальное количество осадков, по данным 70-летних наблюдений на ГМС «Териберка», приходится на лето и осень (52 мм в сезон), а минимальное - на календарную весну (24 мм). За год выпадает около 474 мм, а годовое среднемесячное значение составляет 40 мм.
Губа Долгая открыта ветрам северных направлений, которые преобладают здесь с мая по август; повторяемость их 45 %. С сентября по апрель господствуют ветры от южного до югозападного; суммарная повторяемость их достигает 65 %. Средняя скорость ветра в течение года -4.4-9.1 м/с, наибольшая - 40 м/с [1].
Максимальный порыв ветра по флюгеру на ГМС «Териберка» превысил 45 м/с в январе 1972 г., а максимальный по анеморумбометру составил 43 м/с в феврале 1993 г. Скорость ветра, вероятность превышения которой составляет 5 %, равна 15 м/с.
В целом в течение года максимальная повторяемость наблюдается у ветров, воздействующих на территорию губы Долгая с южных направлений (юго-западное, южное и юго-восточное) - 52 %, минимальная с восточных - 23 %.
Независимо от сезона туманы чаще всего наблюдаются в гребнях повышенного давления, заключительных антициклонах и седловинах. В зимнее время туманы возникают еще и в зонах теплых фронтов. Для зимних туманов характерен пониженный, по сравнению с летним, фон давления. Туманы в губе Долгой наиболее часты с июня по август; зимой они редки, а в отдельные годы их совсем не бывает [1].
Баренцево море относится к району слабой грозовой активности. На акватории губы Долгой грозы возможны в течение всего года. Среднее число дней с грозовой деятельностью в году составляет 5-6 суток [6].
Гидрологический режим. Ветровое волнение
Штормовое волнение - один из основных факторов среды, создающих угрозу аварийных ситуаций в безледный период года и затрудняющих борьбу с их последствиями. В Баренцевом море, в отличие от других арктических морей, в течение всего года сохраняются обширные свободные ото льда пространства, что в сочетании с активной циклонической деятельностью приводит к высокой повторяемости штормового волнения. Волнение в губе наблюдается только при северных ветрах, в частности при северо-восточном, однако в вершине губы оно значительно слабее, чем в других ее частях. Среднемесячное число дней со штормом зимой -10-12, летом - 2-3 [1].
Уровень моря
Уровенный режим Баренцева моря формируется под действием приливообразующих сил, метеорологических и ледово-гидрологических факторов. Наиболее общие его закономерности -преобладание приливной составляющей и возрастание колебаний уровня у побережий по сравнению с открытыми районами моря.
Сезонные колебания уровня обусловлены годовым ходом циркуляционных процессов в море и атмосфере, а также плотности морской воды. В Баренцевом море они выражены слабо [7].
Реальный размах колебаний уровня в приливном цикле в рассматриваемом районе побережья (без учета непериодической составляющей) характеризуется величиной приливов (табл. 1) [6; 8].
Средняя величина прилива в губе - 2.5 м. Скорость сизигийных приливных течений в губе не превышает 0.3 узла.
Непериодические колебания уровня в прибрежье Мурмана, в свою очередь, складываются из сгонно-нагонных, сезонных и межгодовых. Штормовые нагоны связаны
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 1/2015(20)
67
Д.В. Моисеев, М.С. Громов
с прохождением глубоких циклонов, преимущественно с запада на восток или по «ныряющей» траектории с Баренцева моря на материк. Сгоны обычно вызываются воздействием барических полей мощных антициклонов. Максимальная повторяемость нагонов приходится на осень и зиму, сгонов - на месяцы с марта по май. Величина сгонно-нагонных колебаний уровня для побережья Мурмана, увеличивается с запада на восток: средний нагон в пределах 30-60 см, максимальный 90-115 см; средний сгон 25-35 см, максимальный 60-80 см. Продолжительность отклонений уровня соответствующего знака от его средних значений в приливном цикле составляет для нагонов: средняя - 70-75 ч, максимальная - 170-180 ч; для сгонов: средняя - 110120 ч, максимальная - 270-300 ч [9].
Сезонные колебания уровня в губе Долгой обусловлены годовым ходом циркуляционных процессов в море и атмосфере, а также плотности морской воды. В Баренцевом море они выражены слабо - до 10 см в открытых районах и 20-25 см - на побережье Кольского п-ова. Минимальные значения при помесячном осреднении отмечаются в апреле-мае, максимальные -в октябре. Вклад межгодовых изменений, не превышающих 10 см за весь период наблюдений, еще меньше [6].
Таблица 1
Величина приливов для губы Долгая Баренцева моря, см
Характеристика прилива Максимально возможный по астрономическим причинам
Квадратурный Средний Сизигийный
178-267 250-347 312-471 374-565
Наиболее важной в практическом отношении характеристикой уровенного режима являются экстремальные значения уровня, обусловленные однонаправленным действием астрономических и атмосферных факторов. Для Баренцевоморского побережья Кольского п-ова максимальные зарегистрированные подъемы уровня по отношению к среднему многолетнему значению составляют 250-300 см, понижения - 250-270 см (табл. 1). Близкие к этому значения получены расчетным путем для колебаний уровня редкой повторяемости, возможных 1 раз в 10 лет; 100-летние максимумы и минимумы отличаются от 10-летних в среднем на 20 см [9].
Термохалинные условия
В поверхностном слое губы Долгой максимум прогрева и распреснения наблюдается в августе-сентябре, наибольшее выхолаживание в марте-апреле. С глубиной летние экстремумы смещаются на более поздние месяцы. В придонном слое рассматриваемые параметры в течение года меняются мало.
Губа находится в зоне прибрежных мурманских вод [6, 10-13].
В зимний период в губе вследствие развития конвективного перемешивания распределение температуры и солености по вертикали практически однородно [14]. Летом формируется прогретый и более или менее распресненный верхний квазиоднородный слой. Он подстилается слоем резкого изменения температуры и солености - сезонным термо- и галоклином.
Термохалинные условия в губе Долгой подвержены воздействию приливо-отливных течений, речного стока, процессов образования и таяния льда, сгонных и нагонных явлений.
68
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 1/2015(20)
Гидрометеорологические условия в губе Долгой Баренцева моря...
Океанографические фронты в районе исследований
Положение и характеристики океанографических фронтальных зон имеют важное самостоятельное значение при описании фонового состояния природной среды. Значительное (на порядок и более) увеличение в этих зонах горизонтальных градиентов температуры, солености и плотности воды является причиной повышенной динамической активности, горизонтальных струйных течений и т.д. В связи с этим, с фронтами часто связаны районы высокой биологической продуктивности. Здесь же могут происходить накопление и интенсивные горизонтальные и вертикальные переносы загрязняющих веществ [15-17].
В губе Долгой возникают локальные прибрежные фронты, обостряющиеся и практически вертикальные в летний период, когда в результате сочетания усиления пресного стока с суши и приливного перемешивания на мелководьях повышенные градиенты гидрофизических параметров наблюдаются во всей толще вод от поверхности до дна. Такие микрофронты были обнаружены в период исследований 25-26 июля 2008 г.
Ледовые условия
В умеренные и суровые зимы в январе-апреле во внутренней части губы образуется неустойчивый ледяной покров.
Исследования ММБИ КНЦ РАН
В 2008 и 2009 гг. ММБИ КНЦ РАН проведены две экспедиции в губу Долгую - обе на НИС «Дальние Зеленцы» (рис. 3). В ходе экспедиционных исследований 25-26 июля 2008 г. в губе Долгой было выполнено 6 СТД-зондирований водной толщи от поверхности до дна. С 29 мая по 1 июня 2009 г. на акватории губы выполнялись СТД-зондирования водной толщи на 40 гидрологических станциях, 9 из них - с борта судна и 31 станция на мелководных участках - с катера «F500».
Все океанографические станции сопровождались попутными метеонаблюдениями, состоявшими из регистрации температуры приводного слоя воздуха, атмосферного давления, направления и силы ветра с помощью автоматической метеостанции AWS 2700. Видимость, высота волнения, облачность, атмосферные явления погоды оценивались визуально. Для определения степени прозрачности воды использовался диск белого цвета диаметром 30 см (диск Секки). Прозрачность определялась глубиной, до которой сохранялась видимость диска при погружении в воду на ручном лоте.
Организация палубных океанографических работ проводилась с помощью стандартных общепринятых методов, описанных в руководствах, методических рекомендациях и справочных пособиях [18-22]. Океанографические условия исследовались путем СТД-профилирования водной толщи от поверхности до дна зондом SEACAT SBE 19plus, оснащенным датчиками температуры, электропроводимости и давления. Полученные данные обрабатывались при помощи программного обеспечения от фирмы-производителя зонда в соответствии с руководством [23]. Датчики СТД-зонда были откалиброваны в лабораториях Ломоносовского отделения ВНИИМ им. Д.И. Менделеева в 2008 г.
Метеорологические наблюдения в губе Долгой 25-26 июля 2008 г.
В ходе наблюдений температура воздуха изменялась в диапазоне от 8.6 (ст. 9) до 10.5 °С (ст. 5), при среднем значении 9.5 °С. Атмосферное давление практически не менялось, находясь в пределах 1019-1020 мб. Преобладал ветер северо-восточного направления. Средняя скорость ветра составила 4.9 м/с, максимальная - 10 м/с, минимальная - 1.2 м/с. Облачность была в основном сплошная слоистых форм. Преобладало ветровое волнение, направление которого совпадало с направлением ветра. Высота волн изменялась от 0.1 м до 1.5 м. Дальность видимости менялась от 4 до 22 км.
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 1/2015(20)
69
Д.В. Моисеев, М.С. Громов
В период исследований в губе Долгой наблюдалась двухслойная структура вод (рис. 4). Глубина верхней границы слоя скачка плотности изменялась от 1 до 1.5 м. За пределами губы (на станции 10) слоя скачка плотности не наблюдалось.
В целом в районе исследований температура воды изменялась от 2.86 °С в придонном слое на станции 7 до 10.02 °С в поверхностном слое на станции 5 в куту губы, соленость воды варьировала от 15.99 %о в поверхностном слое на станции 5 до 34.27 %о в глубинных слоях на станциях 6-8 (рис. 4).
Рис. 3. Карта-схема расположения гидрологических станций, выполненных в губе Долгая в 2008 и 2009 гг.
70
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 1/2015(20)
Гидрометеорологические условия в губе Долгой Баренцева моря...
До глубины примерно 50 м в губе Долгой наблюдался слой относительно прогретых вод, под которым находились холодные, сформированные в период осенне-зимней конвекции воды. Следует отметить, что водообмен этих вод с открытым морем затруднен из-за наличия на входе в губу подводного порога. Поэтому обновление придонных вод происходит преимущественно в результате вертикального конвективного перемешивания. На входе в губу, в районе подводного порога, в слое 15-35 м отмечены значительные горизонтальные градиенты температуры. В этом слое температурный микрофронт разделяет относительно холодные воды губы и теплые из-за хорошего перемешивания воды открытого моря. Значения градиента температуры воды доходят в микрофронте почти до 2 °С / км (рис. 4а).
С т а н ц и и
п№ 5 № 6 № 7 № 8 № 9 № 10
10-
^ 20с 30-
I 4°-
506070800 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 Р а с с т о я н и е, км
Рис. 4. Распределение температуры воды (°С) и солености (%) на разрезе, выполненном вдоль губы Долгая 25-26 июля 2008 г.
Летом 2008 г. более всего был прогрет верхний 10-метровый слой (температура 9-10 °С). В нем вертикальный градиент температуры составил -0.81 °С. В промежутке от 10 до 30 м наблюдалось достаточно резкое падение температуры до 4.73 °С, в слое от 30 до 50 м падение теплосодержания вод было незначительным. Температура воды в этом слое уменьшалась примерно на 1 °С, от 50 м до дна - практически не изменялась (рис. 4а, табл. 2).
Для вертикального распределения солености воды было характерно наличие верхнего сильно распресненного слоя, наиболее хорошо выраженного в кутовой части губы и обусловленного пресным стоком реки Долгой. Ниже 25-35 м в губе залегают воды соленостью более 34 %о, сформированные в период осеннее-зимней конвекции. На границе губы и открытого моря над подводным порогом в слое 20-0 м зарегистрирован соленостный микрофронт, разделяющий имеющие разную соленость воды губы и открытого моря. В слое 20-30 м соленость вод в открытом море меньше из-за более сильного вертикального перемешивания с вышележащими водами, чем в губе Долгой, где процессы вертикального перемешивания
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 1/2015(20)
71
Д.В. Моисеев, М.С. Громов
затруднены наличием слоя пикноклина. Значения градиента в соленостном микрофронте достигали почти 0.5 %о / км (рис. 4б).
Таблица 2
Средние значения температуры (°С) и солености воды (%), а также их градиенты по слоям на станциях, расположенных на акватории губы Долгая (ст. 5, 6-9) летом 2008 г.
Горизонт, м Ср. Т, °С Ср. S, %% Слой, м Градиент* Т, °С Градиент* S, %о
1 9.53 25.55 1-3 -0.69 6.72
3 8.85 32.28 3-5 -0.11 0.37
5 8.74 32.65 5-10 -0.01 0.32
10 8.73 32.97 1-10 -0.81 7.41
20 6.22 33.79 10-20 -2.51 0.83
30 4.00 34.17 20-30 -2.22 0.38
40 3.15 34.25 30-40 -0.85 0.08
50 2.95 34.27 40-50 -0.20 0.02
60 2.91 34.27 50-60 -0.05 0.00
70 2.89 34.27 60-70 -0.02 0.00
80 2.88 34.27 70-80 -0.01 0.00
Дно 3.57 34.24 1-дно -5.96 8.68
* Отрицательное значение градиента показывает уменьшение, положительное - рост.
Максимальный вертикальный градиент солености наблюдался в верхнем 10-метровом слое и составил 7.41 %. В слое 10-50 м значения содержания соли в воде изменялись незначительно -примерно на 1.31 %. От 50 м до дна солёность не менялась и составляла 34.27 %. Стоит отдельно отметить, что самые большие градиенты температуры и солености из расчета на 1 м глубины наблюдались в поверхностном 3-метровом слое,
по теплосодержанию - 0.35 °С/м, по содержанию соли - 3.36 %.
Сравнение термохалинных свойств водных масс с литературными данными [6, 10, 11] позволяет считать, что в губе Долгой наблюдались прибрежные мурманские воды.
Метеорологические наблюдения в губе Долгой c 29 мая по 1 июня 2009 г.
Синоптическая обстановка в прибрежной зоне Кольского п-ова в это время обусловливалась влиянием циклонической деятельности. В конце мая на метеоусловия оказывали влияние два циклона. Центр одного из них, более глубокого (атмосферное давление в центре - 980 гПа), на 28 мая 2009 г. находился над Кольским п-овом. Циклон смещался на восток через центральную часть Баренцева моря со скоростью 60-70 км/ч. Второй циклон перемещался из Северной Атлантики на юго-восток Баренцева моря со скоростью 40-50 км/ч и находился в стадии заполнения (давление в центре - 1010 гПа). К концу наблюдений (начало июня) синоптическая ситуация принципиально не изменилась и определялась этими же двумя циклонами.
Активная циклоническая деятельность в основном сопровождалась пасмурной погодой (повторяемость - 80 % синоптических сроков), сильным ветром, осадками в виде дождя и снега. Максимальная повторяемость была характерна для ветров северо-западного (40 %) и северного (21 %) направлений, что характерно для этого сезона года (см. разд. Метеорологические условия). У входа в губу скорость северо-западного ветра достигала 22 м/с, северного -15 м/с. В южной части губы скорость ветра не превышала 7 м/с. Высокая повторяемость и скорость северо-западных ветров способствовали образованию волн, высота которых в районе выхода из губы доходила до 2.5 м, а в южной части губы в это время высота волн не превышала
72
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 1/2015(20)
Гидрометеорологические условия в губе Долгой Баренцева моря...
1.0 м. Атмосферное давление в течение 4 дней варьировало в значительном интервале от 987 до 1025 мб и в среднем составило 1014 мб. Температура воздуха изменялась от 2 до 17 °С, а среднее значение составило 7 °С.
Гидрологические станции выполнялись на всей акватории губы на глубинах от 3 до 79 м (см. рис. 3). Анализ горизонтального распределения температуры в поверхностном слое воды показал, что атмосферный прогрев в конце мая - начале июня выражен относительно слабо. Термохалинное состояние вод у берега в основном определялось воздействием поверхностного стока талых вод, стекавших в губу через малые водотоки, а также стоком ручьёв, расположенных в юго-восточной части акватории, и стоком реки Долгой (в юго-западной части). Температура воды у берега составляла около 5 °С (от 4.5 до 5.6 °С) и только в юго-восточной части (у стока ручья) около 4 °С (от 3.2 до 4.5 °С) (рис. 5а).
Рис. 5. Распределение поверхностной и придонной температур, °С (а, в), солености, %% (б, г) с 29 мая по 1 июня 2009 г.
Вероятное объяснение в том, что устье полноводного в весенний период ручья проходило через значительное количество лежавшего на сопках таявшего снега и вода не успевала прогреваться до входа в губу. Вдоль осевой линии исследуемой акватории температура воды была на 0.5 °С ниже, чем у берегов. Из-за большого количества водотоков, стекающих со скал, восточная периферия губы характеризовалась более низкой соленостью воды (около 16 %о), чем западная (около 25 %) (рис. 5б). Содержание соли в метровом слое увеличивалось с юга на север (с 13 до 31 %). Южную часть губы сильно опреснял сток ручья и р. Долгой, поэтому значения солености в кутовой части и на выходе из губы различались почти на 18 %.
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 1/2015(20)
73
Д.В. Моисеев, М.С. Громов
Значения температуры в придонном слое изменялись от 2.3 до 4.5 °С (рис. 5в), при этом на прибрежных мелководных участках (до 20 м) этот показатель составлял 3.5-4.5 °C, на более глубоководных (от 20 до 79 м) - 2.5-3.0 °С. Значения солености у дна варьировали от 28.8 до 34.3 %о, при этом максимальные значения (около 34.3 %о) в основном регистрировались в глубоководных частях губы и на выходе из нее. У берегов, на мелководье (до 15 м), величина, как правило, не превышала 33.0 %о (рис. 5г).
Разрез, построенный вдоль осевой линии губы с юга на север (станции 6, 8, 10, 12-14, рис. 3), показывает вертикальное распределение гидрологических характеристик от поверхности до дна (рис. 6).
№ 14 № 6
С т а н ц и и № 13 № 8
№ 12 № 10
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 Р а с с т о я н и е, км
Рис. 6. Распределение температуры воды (°С) и солености (%) на разрезе, выполненном вдоль губы Долгая 29 мая - 1 июня 2009 г.
Температура в поверхностном 1-метровом слое росла на 0.6 °С (с 4.1 до 4.7 °С), а соленость - на 11.4 %о (от 16.7 до 28.1 %о) от кутовой к мористой части губы. В придонном слое, в зависимости от глубины места различия по температуре составляли 1.2 °С (от 2.30 до 3.54 °С) по солености 0.8 %о (от 33.48 до 34.30 %о), при этом максимальная температура (3.54 °С)
74
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 1/2015(20)
Гидрометеорологические условия в губе Долгой Баренцева моря...
и минимальная соленость (33.48 %о) у дна наблюдались на мелководной 10-й станции (глубина 18 м), расположенной у входа в губу.
Среднее значение поверхностной температуры в метровом слое воды по разрезу составило около 4.0 °С, а солености - 24.5 %.
В период исследований с 29 мая по 1 июня 2009 г. в губе Долгой наблюдалась двухслойная структура вод. Глубина верхней границы слоя скачка плотности составила около 2-3 м. В верхнем слое (1-3 м) наблюдались максимальные изменения гидрологических характеристик с глубиной (вертикальные градиенты). За пределами губы на станции 10 слой скачка плотности почти отсутствовал.
Анализ СТД-профилей гидрологических станций и построенные по ним вертикальные и горизонтальные разрезы показали, что в губе Долгой в начале июня 2009 г. термоклин в отличие от галоклина был плохо выражен, что говорит о слабом прогреве и большом опреснении. Особенно ярко это наблюдалось у берегов, где происходил сток береговых вод. Средняя температура воды в поверхностном 1-метровом слое (по 40 станциям) составила около 5.0 °С, соленость - 20.8 %, у дна 3.2 °С и 33.6 % соответственно. Ниже 20 м в губе наблюдались воды соленостью более 34 %, которые были сформированы в период зимне-весенней конвекции.
Как отмечалось ранее, наибольшие вертикальные градиенты (из расчета на 1 м глубины) наблюдались в поверхностном 3-метровом слое, по температуре - 0.13 °С/м, по солености -5.08 %/м.
Таблица 3
Средние значения температуры воды (°С) и солености (%), а также их градиенты по слоям на станциях разреза (кроме ст. 10, выходящей за пределы губы), весна 2009 г.
Горизонт, м Ср. Т, °С Ср. S, % Слой, м Градиент* Т, °С Градиент* S, %
1 3.97 22.52 1-3 -0.25 10.15
3 3.72 32.67 3-5 -0.11 0.59
5 3.61 33.26 5-10 -0.20 0.40
10 3.41 33.66 1-10 -0.56 11.14
20 3.08 33.98 10-20 -0.33 0.32
30 2.66 34.19 20-30 -0.42 0.21
40 2.51 34.27 30-40 -0.15 0.08
50 2.59 34.29 40-50 0.08 0.02
60 2.59 34.30 50-60 0.00 0.01
70 2.59 34.30 60-70 0.00 0.00
80 2.59 34.30 70-80 0.00 0.00
Дно 2.51 34.28 0 - дно -1.46 11.76
* Отрицательное значение градиента показывает уменьшение, положительное - рост.
В верхнем 10-метровом слое градиент температуры составил -0.56 °С, солености --11.14 %. В промежутке от 10 до 50 м падение температуры и рост солености были незначительны - всего около 1 °С и 0.6 % соответственно, от 50 м до дна (80 м) значения температуры и солености практически не изменялись и составили 2.59 °С и 34.30 % соответственно. Таким образом, от поверхности до дна температура воды в среднем уменьшалась на 1.46 °С, а соленость возрастала на 11.76 % (рис. 6, табл. 3).
Прозрачность воды в губе Долгой определялась на 9 станциях (5, 6, 8, 9, 10-14) с борта судна, в зависимости от облачности ее значения варьировались в диапазоне 4-7 м.
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 1/2015(20)
75
Д.В. Моисеев, М.С. Громов
Минимальная прозрачность (4 м) наблюдалась при 10-балльной кучевой (Cu) и кучево-дождевой облачности (Cb), максимальная (7 м) - при безоблачном небе. В среднем прозрачность воды составила 5 м.
Заключение
Летом 2008 г. и весной 2009 г. преобладали ветра северных румбов, скорость которых достигала 10 и 22 м/с соответственно. Несмотря на большую скорость ветра (в мае 2009 г.) и высокую высоту волны (до 2.5 м) на входе в губу, в южной части акватории было достаточно спокойно. Высота волн не превышала 1 м, что говорит о достаточно быстром ее затухании за счет многократного отражения от берегов. Средняя температура воздуха в конце июля 2008 г. составила 9.5 °С, в конце мая 2009 г. - 7.0 °С, что свойственно этому участку побережья Кольского п-ова [6].
Средняя температура верхнего слоя вод в июле 2008 г. почти в 2-2.4 раза была выше за счет летнего прогрева и притока более прогретых, нежели весной речных вод. В целом можно сказать, что значения температуры в слое 0-50 м летом 2008 г. были примерно в два раза выше, чем в конце весны 2009 г. Глубже 50 м, независимо от сезона, находились холодные, сформированные в период осеннее-зимней конвекции воды, которые летом незначительно (на 0.3 °С) были теплее, чем весной.
В конце июля 2008 г. сильное распреснение верхнего двух-трехметрового слоя в основном наблюдалось в южной части губы, в районе устья р. Долгой. В мае 2009 г. кроме увеличенного под воздействием талых вод стока р. Долгой большой вклад вносили водотоки ручьев, образовавшиеся из тающего снега, которые стекали в губу с окружающих ее берегов. Вследствие этого соленость поверхностного слоя весной на разрезе в среднем была на 3 %о ниже, чем летом. В слое от 3 до 20 м соленость весной в среднем была на 0.5 % выше, чем летом, а ниже 20 м разница по солености между 2008 и 2009 гг. практически отсутствовала. Прозрачность воды в губе Долгой в конце весны и середине лета составляла в среднем 7 м.
Касаясь вопросов оценки зоны влияния проектируемой ПЭС и предварительного прогноза возможных изменений окружающей среды, можно сказать, что относительно достоверно спрогнозировать влияние ПЭС на экосистему губы Долгой можно будет только после проведения подробных инженерно-экологических изысканий для каждого сезона. При этом следует учитывать, что губа Долгая не является абсолютно нетронутым человеком природным объектом, так как на ее берегах ранее существовала развитая военная инфраструктура. Учитывая опыт, накопленный в ходе мониторинга в губе Кислой с эксплуатируемой там Кислогубской ПЭС [24], можно предположить, что при неправильной эксплуатации плотина ПЭС повлияет на важнейшие абиотические условия существования экосистемы губы. Так, плотина нарушит циркуляцию водных масс и нормальный водообмен с открытым морем, что, в свою очередь, вызовет опреснение и создаст условия для формирования анаэробных условий в придонном слое. В долгосрочной перспективе такое изменение факторов среды может привести к полной или частичной деструкции существующей там сейчас экосистемы. Зона влияния ПЭС распространится на всю площадь губы. Негативное влияние будет велико только при неправильной эксплуатации технологического комплекса ПЭС, отвечающего за водообмен губы с открытым морем. Поэтому для контроля гидрометеорологических условий на всех этапах строительства и эксплуатации ПЭС необходимо проводить комплекс метеорологических и гидрологических наблюдений. Для этого соответствующие измерения нужно проводить на всех станциях отбора проб во время инженерно-экологических изысканий. Также следует установить в губе как минимум одну автономную буйковую станцию (АБС) для круглогодичного мониторинга гидрометеорологических условий в губе. Минимальный набор измеряемых АБС параметров должен включать следующие характеристики: температура, соленость воды, содержание растворённого кислорода, мутность, скорость и направление течений на нескольких горизонтах (0, 2, 5, 50 м, дно), колебания уровня воды в губе, температура и влажность воздуха,
76
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 1/2015(20)
Гидрометеорологические условия в губе Долгой Баренцева моря...
скорость и направление ветра, количество осадков [25]. Кроме этого, аналогичные датчики следует установить на плотине ПЭС.
Авторы выражают благодарность Е.А. Гарбулю и А.А. Шумилову за помощь в проведении площадной съемки губы Долгой весной 2009 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Лоция Баренцева моря. Ч. II: От реки Ворьема до пролива Карские Ворота и Западные берега островов Новая Земля / ГУНиО МО. СПб., 2006. 496 с. 2. Прогнозируемые экологические и социально-экологические последствия строительства Северной и Мезенской ПЭС / В.Н. Безносов и др. // Малая энергетика. 2008. № 4. С. 62-70.
3. Северная приливная электростанция / Ю.Б. Шполянский и др. // Малая энергетика. 2011. № 1-2. С. 10-26.
4. Моисеев Д.В., Громов М.С. Гидрометеорологические условия в губе Долгая летом 2008 г. и весной 2009 г. //
Природа морской Арктики: современные вызовы и роль науки: тез. докл. междунар. науч. конф. (г. Мурманск, 1012 марта 2010 г.). Апатиты: КНЦ РАН, 2010. С. 158-160. 5. Демиденко Н.А. Гидрометеорологические условия района Северной ПВЭС в губе Долгая Баренцева моря // Малая энергетика. 2011. № 1-2. С. 39-54. 6. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т. 1: Баренцево море. Вып. 1: Гидрометеорологические условия. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 280 с. 7. Денисов В.В. Циркуляция вод Баренцева моря как реакция на перемещающиеся циклоны // Проблемы Арктики и Антарктики. Л.: Гидрометеоздат, 1985. Вып. 61. С. 36-42. 8. Гидрометеорологические условия шельфовой зоны морей СССР. Т. 6: Баренцево море. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. Вып. 1, 2. 263 с. 9. Денисов В.В., Потанин В.А., Турчанинов В.И. Численное моделирование приливов Баренцева моря // Тр. ААНИИ. 1987. Т. 410. С. 7-19. 10. Жизнь и условия ее существования в пелагиали Баренцева моря / под ред. Г.Г. Матишова. Апатиты: ММБИ АН СССР, 1985. 220 с. 11. Ожигин В.К., Ившин В.А. Водные массы Баренцева моря. Мурманск: ПИНРО, 1999. 48 с. 12. Климатические изменения морских экосистем Европейской Арктики / Г.Г. Матишов, С.Л. Дженюк, Д.В. Моисеев, А.П. Жичкин // Проблемы Арктики и Антарктики. 2010. № 3 (86). С. 7-21. 13. Matishov G.G., Matishov D.G., Moiseev D.V. Inflow of Atlantic - Origin waters to the Barents Sea along glacial troughs // Oceanologia. 2009. Vol. 51, № 3. P. 321-340. 14. Моисеев Д.В., Жичкин А.П. Термохалинные условия на Западном Мурмане в марте 2007 г. // Природа шельфа и архипелагов европейской Арктики: материалы междунар. науч. конф. (Мурманск, 9-11 ноября 2008 г.). М.: ГЕОС, 2008. Вып. 8. С. 257-260. 15. Федоров К.Н. Физическая природа и структура океанических фронтов. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 296 с. 16. Федоров К.Н., Гинзбург А.И. Приповерхностный слой океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 303 с. 17. Никифоров Е.Г., Шпайхер А.О. Закономерности формирования крупномасштабных колебаний гидрологического режима Северного Ледовитого океана. Л., 1980. 269 с. 18. Атлас облаков. СПб.:
Гидрометеоиздат, 2006. 249 с. 19. Бауман. И.А. Синоптическая метеорология для океанологов. Л.: ЛГИ, 1983. 228 с. 20. Методические указания по производству океанологических работ на судах Запрыбпромразведки. Калининград, 1977. 203 с. 21. Руководство по гидрологическим работам в океанах и морях. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 22. Учет специфики термохалинных градиентов при СТД-профилировании моря / Г.Г. Матишов, Д.Г. Матишов, Д.В. Моисеев, В.В. Кулыгин // Вестник Южного научного центра РАН. 2008. Т. 4, № 2. С. 34-45. 23. SBE 19plus SEACAT PROFILER: User Manual, Version 012. Bellevue, Washington, 2005. 24. Семенов В.Н. Изменения экосистемы под влиянием Кислогубской приливной электростанции на побережье Баренцева моря // Современное состояние и перспективы исследований экосистем Баренцева, Карского морей и моря Лаптевых: тез. докл. междунар. конф. Мурманск, 1995. С. 84-86. 25. Моисеев Д.В., Громов М.С. Дистанционный гидрометеорологический мониторинг прибрежья Баренцева моря // Природа морской Арктики: современные вызовы и роль науки: тез. докл. Междунар. науч. конф., г. Мурманск, 10-12 марта 2010 г. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 2010. С. 160-161.
Сведения об авторах
Моисеев Денис Витальевич - к.г.н., зам. директора по науке Мурманского морского биологического института КНЦ РАН; e-mail: [email protected]
Громов Михаил Станиславович - научный сотрудник лаборатории океанографии и радиоэкологии Мурманского морского биологического института КНЦ РАН; e-mail: [email protected]
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 1/2015(20)
77
