CC BY
125
Вестник ДВО РАН. 2013. № 6
УДК 551.46.06.2.5 Н.И. ГРИГОРЬЕВА
Изменчивость температуры воды в бухте Миноносок залива Посьета (залив Петра Великого): результаты многолетних
Исследована межгодовая и сезонная изменчивость термических условий в бухте Миноносок зал. Посьета (зал. Петра Великого, Японское море). Материалом послужили результаты наблюдений 1970-2009 гг. у поверхности воды, в средних горизонтах и у дна в течение весенне-летне-осеннего периода. Обсуждаются особенности распределения температуры в мелководной западной части залива. Выявлены значительные межгодовые и сезонные колебания температуры воды в поверхностных и придонных горизонтах.
Ключевые слова: зал. Петра Великого, зал. Посьета, бухта Миноносок, температура воды, изменчивость.
Variability of water temperature in the Minonosok Inlet of the Posyet Bay (Peter the Great Bay): results of long-term observations. N.I. GRIGORYEVA (A.V. Zhirmunsky Institute of Marine Biology, FEB RAS, Vladivostok).
Interannual and seasonal variability of thermal conditions is studied in the Minonosok Inlet of the Posyet Bay (Peter the Great Bay, the Sea of Japan). This study is based on data of hydrological observations 1970-2009 at the water surface, in the mean level and near the bottom in spring-summer-autumn term. Spatial temperature distribution is discussed. Considerable temperature variations in the surface and the near-bottom layers are detected.
Key words: Peter the Great Bay, Posyet Bay, Minonosok Inlet, temperature, variability.
Бухта Миноносок - это небольшая бухта полузакрытого типа, расположенная в западном районе зал. Посьета, в северной части бухты Рейд Паллада, с глубинами от 1516 м у входных мысов до 5-7 м в вершинной части (рис. 1). Площадь ее составляет 106 м2, средняя глубина - 8,6 м [5]. Это акватория со скалистыми берегами при ширине входа 0,8 км вдается в п-ов Краббе на 1,6 км и, постепенно сужаясь до 220 м, образует узость, которая затем, расширяясь до 0,8 км, переходит в неглубокую кутовую часть с пологими берегами в вершинной части бухты.
Первые гидрологические наблюдения в мелководных бухтах зал. Посьета стали проводиться с конца 1960-х годов, а с 1970 г. начались непрерывные съемки. К настоящему времени вышло множество статей, описывающих гидрологические и гидрохимические условия среды в этом районе [1-5, 8, 15, 17, 18]. Накопленный многолетний материал позволил нам описать и представить основные гидрологические и гидрохимические характеристики вод в бухте Миноносок [6, 7, 12]. Цель данной работы - дать характеристику изменчивости температурных условий бухты по данным за многолетний период наблюдений - с 1970 по 2009 г.
Материалом для обзора послужили результаты исследований в течение 40 лет - это данные ТИНРО за 1970-1973 гг., сотрудников базы марикультуры за 1974-1978 гг., автора за 1979-1996 гг. и Т. и В. Регулевых (ДВБФ) за 1994-2009 гг. Представленный в работе ряд наблюдений дополнен архивными материалами ДВНИГМИ.
ГРИГОРЬЕВА Нина Ивановна - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник (Институт биологии моря им. А.В. Жирмунского ДВО РАН, Владивосток). E-mail: grigoryeva04@mail.ru
наблюдений
Рис. 1. Карта-схема зал. Петра Великого. На нижней врезке бухта Миноносок; треугольниками обозначены станции измерений температуры
Все гидрологические работы в акватории бухты проводили по стандартным методикам. Температуру воды измеряли глубоководными термометрами (ТГ) с точностью 0,02°С. Мониторинг сезонных наблюдений осуществлялся преимущественно на двух станциях - ближе к центру бухты и в узости бухты в вершинной части (рис. 1). Взятие проб и измерения на них проводили с периодичностью 1 раз в 3-5 сут в течение летнего периода в одно и то же дневное время (10-12 ч). Статистические расчеты приведены для этих станций. В представлении площадных распределений учитывались результаты фоновых съемок по сетке станций, охватывающих всю акваторию бухты, которые осуществляли 1-6 раз в месяц.
Годовой ход температуры воды в зал. Посьета, по данным ГМС «Посьет» для бухты Новгородская, имеет минимум в январе-феврале и максимум в августе [13]. Прогрев воды в бухтах начинается в марте, наиболее интенсивное увеличение температуры наблюдается в апреле-мае. В бухте Миноносок весной, по нашим данным, температура повышается в поверхностных слоях с 3-5 до 8-10 °С, в придонных - с 1-3 до 5-7 °С (рис. 2). Выше 15°С температура устанавливается в июне, выше 20°С - в июле. В августе температурный фон в поверхностных горизонтах колеблется в пределах 17-26 °С, в придонных горизонтах -в пределах 11-22 °С, достигая своего абсолютного максимума. Охлаждение воды в бухте начинается с конца августа, из-за интенсивного перемешивания воды часто отмечается го-мотермия. В сентябре температура воды в среднем повсеместно уменьшается до 11-20 °С, в октябре - до 5-7 °С, в ноябре - до 2-5 °С.
Вертикальное распределение температуры воды в бухте Миноносок (рис. 3) типично для мелководных районов. Небольшая глубина бухты обусловливает резкие кратковременные колебания температуры как в поверхностных, так и в придонных горизонтах. Амплитуда колебаний, по нашим данным, может достигать 5-7 °С. В июне-августе иногда при отсутствии ветров устанавливается резкая стратификация по всей водной толще. Тог -да величина градиента температуры может составлять 0,8-2,4 °С /м [4, 8].
Нами выявлено, что во всей акватории бухты с начала весны и до начала осеннего перемешивания формируются два слоя воды: верхний - с большими вертикальными градиентами температуры и нижний, придонный, - с относительно холодной водой (рис. 4).
Рис. 2. Распределение температуры воды у поверхности (слева) и у дна (справа) в бухте Миноносок в весен-не-летне-осенний период (за исключением месяцев, в которые наблюдается гомотермия)
Рис. 3. Вертикальное распределение температуры воды в бухте Миноносок в весенне-летне-осенний период
Первый слой в бухте Миноносок располагается от поверхности до горизонтов примерно 10-15 м (на рис. 4 для сравнения показаны профили температуры воды в бухте Миноносок и открытой части залива).
Межгодовая изменчивость температуры воды в бухте оценена по рядам наблюдений с мая по ноябрь. Анализ межгодовой изменчивости предусматривает общую оценку средних величин, дисперсий, амплитуд и размаха колебаний годового хода. Выявлено, что средние показатели температуры воды в теплый сезон год от года варьируют от 14,9 до 17,2 °С у поверхности воды, от 11,5 до 16,3 °С в средних горизонтах и от 10,6 до 14,4 °С у дна, дисперсии - от 1,0 до 7,5, от 2,1 до 9,2 и от 1,5 до 9,5, соответственно. Размах
Температура, °С
5 10 15 20 25 10 15 20 25
колебаний также имеет высокие значения и варьирует между годами в пределах 6-9 °С у поверхности воды, увеличиваясь к нижним горизонтам до 10,3°С, т.е. межсезонные температурные контрасты между годами в придонных горизонтах выше, чем у поверхности. Следует отметить, что межгодовая изменчивость имеет максимальные проявления не только весной, но и в летние месяцы - в июне и июле.
Таким образом, настоящее исследование показывает, что в придонных горизонтах в бухте Миноносок наблюдается увеличение межгодовой и сезонной изменчивости температуры воды (для залива в целом - это подповерхностные горизонты). Это одна из особенностей мелководных зон зал. Петра Великого, выявленная многолетними наблюдениями.
По данным некоторых исследователей [14], в зал. Петра Великого в горизонтах 5-10 м размах сезонных колебаний температуры достаточно высок - 19-20 °С. Слой сезонного термоклина наиболее выражен в горизонтах 20-30 м, а минимальные сезонные колебания наблюдаются только с глубины 50 м, оставаясь заметными до 200-300 м [10].
Известно, что для северо-западной части Японского моря наибольшее значение в климатических изменениях имеют скрытый теплообмен (обусловленный в основном скоростью ветра и относительной влажностью воздуха), коротковолновая радиация (зависящая от времени года и облачности) и горизонтальная адвекция. Поскольку в зал. Петра Великого адвективные процессы преобладают [16], наблюдаемая горизонтальная адвекция вод и тепла определяет максимум сезонных колебаний температуры воды в поверхностных и подповерхностных слоях [10]. Это влияние, вероятно, сказывается на температурных условиях зал. Посьета, поэтому статистические показатели температуры имеют наибольшее варьирование в бухте Миноносок именно в придонных горизонтах.
Следующая изученная нами интересная особенность - это апвеллинги и их влияние на мелководную зону зал. Посьета. Апвеллинги наблюдаются в течение всего весенне-лет-не-осеннего периода, постоянно проявляются у мысов и островов, например у мыса Де-гера, о-вов Гаккеля, о-ва Фуругельма [4, 5]. Они отчетливо видны у поверхности из-за сильной разницы цвета и прозрачности воды. Это заметно также по градиентам температуры, солености, содержанию гидрохимических элементов [4, 5, 8]. А в мелководную зону происходит подток холодных придонных вод, которые проникают в систему внутренних бухт, по нашим наблюдениям, преимущественно вдоль северного берега залива.
Нами выявлено, что заход холодных вод в бухту Миноносок в течение всего весен-не-летне-осеннего периода наблюдается примерно 4-8 раз (рис. 5). Летом подтоки холодных вод более заметны и величины градиентов температуры подповерхностного и придонного слоев воды становятся сопоставимы с градиентами поверхностного слоя. Весной апвеллинги не так видны из-за незначительного перепада температур. Однако у дна в бухте Миноносок содержание растворенного кислорода выше на 0,9-1,1 мл/л (10-11 % насыщения), т.е. весной его концентрации в придонных горизонтах выше, чем у поверхности воды. Осенью проявление апвеллингов затушевывается из-за сильного перемешивания вод в мелководной зоне по причине усиления сгонно-нагонных процессов, которые зафиксированы в зал. Петра Великого практически с самого начала изучения залива [9, 11].
Важно подчеркнуть, что заход холодных придонных вод в западную мелководную часть залива происходит не только при сгонных ветрах, но и при относительно спокойной погоде. При сильных западных ветрах влияние апвеллингов на водообмен многократно увеличивается.
Таким образом, согласно анализу многолетних данных, бухта Миноносок зал. Посьета характеризуется как акватория с особым термическим режимом, подверженная значительным сезонным и межгодовым колебаниям температуры воды. Как и в остальной части залива, значительные сезонные колебания вызваны летним прогревом и зимним охлаждением вод, снижающим температуру воды до точки замерзания. В летний период - с июня по сентябрь - в бухте наблюдается сезонный термоклин со значительными градиентами, в зимний - с ноября по март - гомотермия.
А А А А А А А
Рис. 5. Временной ход температуры воды в бухте Миноносок на станции у выхода из бухты по глубинам от поверхности воды до дна в разные годы; треугольниками отмечено время подтока холодных придонных вод
Подводя итог, важно подчеркнуть, что в настоящее время зал. Посьета является основным центром по воспроизводству беспозвоночных, уникальным питомником моллюсков в масштабах всего Приморья, в таких акваториях мониторинг экологических условий должен проводиться постоянно, с наибольшим числом контролируемых параметров, с выявлением устойчивых тенденций климатических изменений. Исследование температурных условий в бухте Миноносок вносит значительный вклад в общий банк данных по зал. Петра Великого.
ЛИТЕРАТУРА
1. Винокурова Т.Т., Скокленева Н.М. Внутримесячная изменчивость гидрометеорологических характеристик прибрежных районов залива Посьета // Изв. ТИНРО. 1981. Т. 105. С. 26-33.
2. Винокурова Т.Т., Скокленева Н.М. Временная изменчивость гидрологических явлений в заливе Посьета // Изв. ТИНРО. 1980. Т. 104. С. 29-36.
3. Вышкварцев Д.И. Физико-географическая и гидрохимическая характеристики мелководных бухт залива Посьета // Гидробиологические исследования заливов и бухт Приморья. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1984. С. 4-11.
4. Григорьева Н.И., Кучерявенко А.В., Федосеев В.Я. Гидрометеорологическая характеристика залива Посьета как района культивирования гидробионтов // Вопр. рыболовства. 2002. Т. 3, № 4 (12). С. 578-604.
5. Григорьева Н.И., Кучерявенко А. В. Краткая гидрологическая характеристика залива Посьета. Владивосток, 1995. 35 с. Деп. в ВИНИТИ 21.08.1995 г., № 2466-В95.
6. Григорьева Н.И. Физико-географическая, гидрохимическая и гидрологическая характеристики бухты Миноносок // Дальневосточный морской биосферный заповедник. Исследования. Владивосток: Дальнаука, 2004. Т. 1. С. 332-342.
7. Григорьева Н.И. Экологические условия воспроизводства промысловых моллюсков в бухтах Миноносок и Халовей (залив Посьета, Японское море) // Бюл. Дальневост. малакол. о-ва. 2005. Вып. 9. С. 197-221.
8. Григорьева Н.И. Эколого-гидрологическая характеристика зал. Посьета как района культивирования моллюсков: автореф. дис. ... канд. биол. наук / ИБМ ДВО РАН. Владивосток, 1999. 27 с.
9. Жабин И.А., Грамм-Осипова О.Л., Юрасов Г.И. Ветровой апвеллинг у северо-западного побережья Японского моря // Метеорология и гидрология. 1993. № 10. С. 82-86.
10. Зуенко Ю.И. Сезонная и межгодовая изменчивость температуры воды в северо-западной части Японского моря // Изв. ТИНРО. 2002. Т. 131. С. 3-21.
11. Зуенко Ю.И. Типы термической стратификации вод на шельфе Приморья // Комплексные исследования морских гидробионтов и условий их обитания. Владивосток: ТИНРО, 1994. С. 20-39.
12. Кучерявенко А.В., Григорьева Н.И., Лебедев Е.Б., Вышкварцев Д.И. Абиотические условия 30-летнего функционирования хозяйства марикультуры в Приморье // Изв. ТИНРО. 2002. Т. 131. С. 359-372.
13. Ластовецкий Е.И., Якунин Л.П. Гидрометеорологическая характеристика Дальневосточного государственного морского заповедника // Цветковые растения островов Дальневосточного морского заповедника. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1981. С. 18-33.
14. Лучин В.А., Тихомирова Е.А., Круц А. А. Океанографический режим вод залива Петра Великого // Изв. ТИНРО. 2005. Т. 140. С. 130-169.
15. Подорванова Н.Ф., Ивашинникова Т.С., Петренко В.С., Хомичук Л.С. Основные черты гидрохимии залива Петра Великого (Японское море). Владивосток: ДВО АН СССР, 1989. 201 с.
16. Покудов В.В., Власов Н.А. Температурный режим прибрежных вод Приморья и о. Сахалин по данным ГМС // Тр. ДВНИИ. 1981. Вып. 86. С. 109-118.
17. Скокленева Н.М., Щербак В.А. Влияние режимоформирующих факторов на гидрохимические условия бухт залива Посьета // Тр. ДВНИГМИ. 1980. № 91. С. 71-77.
18. Скокленева Н.М. Гидрохимические условия северо-западной части залива Посьета // Изв. ТИНРО. 1979. Т. 103. С. 137-140.
