CC BY
70
2011
Известия ТИНРО
Том 164
УДК 551.465.5(265.54)
Г.И. Юрасов1, Н.С. Ванин2, Н.И. Рудых1*
1 Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН, 690041, г. Владивосток, ул. Балтийская, 43;
2 Тихоокеанский научно-исследовательский рыбохозяйственный центр, 690091, г. Владивосток, пер. Шевченко, 4
КЛИМАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕЧЕНИЙ ЯПОНСКОГО МОРЯ ПО ДАННЫМ РАСЧЕТОВ ДИНАМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
Представлены результаты расчетов течений в Японском море для теплого (август) и холодного (февраль) периодов года на основе динамического метода относительно поверхности 500 дбар. Расчет производился по полуградусной сетке. В теплое время года выделены все основные течения холодного сектора моря — Северо-Корейское, Приморское, Шренка — и теплого — Цусимское, Восточно-Корейское. В то же время на зимних картах холодные течения не проявляются. Отмечено усиление течений в августе. Наиболее высокие скорости потока субтропических вод приурочены к области Сангарского пролива. Выделяется крупномасштабный циклонический круговорот в северной части моря, который в августе занимает большее пространство, чем в феврале, а его западная граница в это время определена хорошо выраженными течениями холодного сектора (Приморским и Северо-Корейским). Выявлены отличия полученных схем от традиционных в прибрежной зоне, обсуждаются причины их возникновения.
Ключевые слова: Японское море, циркуляция вод, Северо-Корейское течение, Восточно-Корейское течение, Цусимское течение, Приморское течение, геострофические течения.
Yurasov G.I., Vanin N.S., Rudykh N.I. Climatic characteristics of geostrophic currents in the Japan Sea // Izv. TINRO. — 2011. — Vol. 164. — P. 340-347.
Geostrophic currents in the Japan Sea are calculated for warm (August) and cold (February) seasons on the base of climatic data on water temperature and salinity with ^-degree grid relative to the reference surface 500 db. In the northern part of the Sea, all the main currents (Shrenk or Liman, Primorye, North-Korean) are simulated in the warm season only, but are not recognized in winter. Stream velocities are higher in summer. The highest velocity occurs at the Tsugaru Strait. Large cyclonic gyre is observed in the northern part of the Sea with the Primorye and North-Korean Currents in its western boundary; it is more extended in August. Some differences of the new scheme from traditional ones are revealed for coastal areas, their reasons are discussed.
Key words: Japan Sea, water circulation, North-Korean Current, East-Korean Current, Tsushima Current, Primorye Current, geostrophic current.
* Юрасов Геннадий Иванович, кандидат географических наук, заведующий лабораторией, e-mail: yug@poi.dvo.ru; Ванин Николай Сергеевич, кандидат географических наук, ведущий научный сотрудник, e-mail: vanin@tinro.ru; Рудых Наталья Ивановна, кандидат географических наук, научный сотрудник, e-mail: rudykh@poi.dvo.ru.
Введение
В настоящее время расчет течений динамическим методом (Зубов, Мамаев, 1956), как и ранее, является наиболее распространенным при исследовании циркуляции вод как в глубоководных, так и в мелководных районах. Динамический метод косвенно учитывает влияние господствующих ветров и градиентных течений в той степени, в которой они вызывают неоднородность плотности по горизонтали. Этот метод дает основную часть установившегося течения и не учитывает лишь составляющие приливных, кратковременных ветровых и других течений, к которым не успевает приспособиться поле плотности.
Целью работы является анализ климатической циркуляции вод Японского моря, рассчитанной на основе динамического метода по наиболее полной базе данных многолетних океанографических наблюдений в зимний (февраль) и летний (август) месяцы, для последующей оценки ее сезонной и межгодовой изменчивости.
Материалы и методы
В данной работе расчет течений производился на полуградусной сетке по данным температуры и солености на стандартных горизонтах. Плотность и динамические высоты рассчитывались после предварительного контроля качества данных на выбросы по одноградусным квадратам, после чего производилась интерполяция на расчетную сетку. Приведение динамических высот для точек на мелководье осуществлялось по известному методу (Сомов, 1937) последовательным прибавлением поправок динамических высот, вычисляемых относительно ближайшей более глубокой расчетной точки. Этот метод заложен в основу наиболее распространенной в настоящее время программы обработки данных океанографических наблюдений и визуализации — Ocean Data View (http://odv. awi.de/en/software), которая и использовалась в настоящей работе.
Рассчитанное нами среднемноголетнее поле плотности является исходным для построения схем течений при выборе отсчетной (нулевой) поверхности 500 дбар. Обоснование выбора такой нулевой поверхности для Японского моря изложено ранее (Сизова, 1961; Юрасов, Яричин, 1991), его можно принять также и по результатам работы В.А. Лучина и А.Н. Манько (1999).
Результаты и их обсуждение
Как следует из карт динамических высот на горизонтах 0, 50, 100 и 200 м, в феврале (рис. 1) основные особенности интегрального переноса вод отчетливо сохраняются от поверхности до 100 м. На этих схемах легко выделяются два основных течения теплой части моря — Цусимское и Восточно-Корейское. Первое из них, оконтуренное на поверхности изолинией 0,55 дин. м, распространяется вдоль западного побережья о. Хонсю в виде завихренного потока. Второе, оконтуренное изолинией 0,425, входит в море через Корейский пролив и распространяется в северном направлении. На широте 38° с.ш. от Восточно-Корейского течения отделяется ветвь, которая поворачивает назад к Корейскому проливу, где после взаимодействия с вихревым образованием у о-вов Оки сливается с Цусимским течением. Основная же ветвь течения продолжает движение в северном направлении и на 38° с.ш. плавно поворачивает на восток и далее продолжает движение вдоль 40° с.ш. вплоть до 137,5 °в.д. По достижении этой точки и резкого поворота на север Восточно-Корейское течение примыкает к Цусимскому вблизи Сангарского пролива. Далее к северу это суммарное течение распространяется до 44° с.ш., не достигая прол. Лаперуза. На зимних картах динамических высот невозможно выделить течения холодного сектора моря.
Вместе с тем на всех картах динамических высот (рис. 1) в области, примыкающей к южному побережью о. Сахалин и к северному берегу о. Хок-
Рис. 1. Динамические высоты относительно 500 дбар в феврале на горизонтах 0 (а), 50 (б), 100 (в) и 200 м (г)
Fig. 1. Dynamic heights at the depths 0 (a), 50 (б), 100 (в), 200 (г) m relative to 500 db in February
кайдо, восточнее 140° в.д., отмечается образование циклонического типа, о котором ни в одном из выполненных ранее исследований не упоминалось и существование которого попытаемся объяснить после анализа карт векторов скорости течений.
На глубинах 50 и 100 м отмеченные для поверхности особенности переноса вод сохраняются на фоне уменьшения как абсолютных значений динамических высот, так и диапазона их изменчивости в пределах моря, что свидетельствует об уменьшении скорости течений. На этих глубинах и глубине 200 м отчетливо выражены вихревые образования вдоль побережья о. Хонсю. Также сохраняет свое положение и вихревое образование у прол. Лаперуза.
В августе (рис. 2) картина циркуляции существенно отличается от февральской. Скорости течений на поверхности заметно усиливаются, что нетрудно оценить при сравнении диапазонов изменчивости динамических высот в эти месяцы. На поверхности моря (рис. 2) можно также выделить Цусимское и Восточно-Корейское течения, положение которых в основном совпадает с февральскими.
50" N
45 °N
40'N
50'N
45'N
40°N
35°N
130'E 135"E 140"E
35'N
130'E 135'E 140'E
130'E 135'E 140"E 130°E 135'E 140"E
Рис. 2. Динамические высоты относительно 500 дбар в августе на горизонтах 0 (а), 50 (б), 100 (в) и 200 м (г)
Fig. 2. Dynamic heights at the depths 0 (а), 50 (б), 100 (в), 200 (г) m relative to 500 db in August
Но в августе эти течения достигают прол. Лаперуза и в виде течения Сойя покидают Японское море, следуя в южную часть Охотского моря. Такая схема характерна и для течений на глубине 50 м, а на горизонте 100 м сток вод в Охотское море уже не происходит из-за меньшей глубины пролива. Так же как и в феврале, у северной оконечности о. Хоккайдо существует локальное цикло-
ническое образование, хотя его размеры много меньше. Как и в феврале, привлекает внимание факт присутствия локальных вихревых образований вдоль побережья о. Хонсю.
Вместе с тем на летней схеме по конфигурации изолиний динамического рельефа на глубинах 0-100 м можно заметить в прибрежных районах Приморья и п-ова Корея в направлении с севера на юг всем известные течения холодного сектора моря: Шренка, Приморское, Северо-Корейское.
Для более детальной характеристики течений и особенностей их распределения на акватории моря приводятся карты векторов геострофических течений на различных глубинах (рис. 3, 4).
Рис. 3. Геострофические течения Японского моря на различных глубинах в феврале на горизонтах 0, 50, 100 и 200 м (соответственно а—г)
Fig. 3. Geostrophic currents at the depths 0, 50, 100, and 200 m (а—г, respectively) in February
20 см/с 10
128 130 132 134 136 138 140 142
52
50
48
46
44
42
40
38
36
34
52"
50
48
46
44
42
40
38
36
. „ ^ -- . 100 м
34" I ^ I ^ I ' <I ^ ' I
128 130 132 134 136 138 140 142
20 см/с 10
52
50
48
46
44
42
40
38
36
34 52
50
48
46
44
42
40
38
36
34
128 130 132 134 136 138 140 142
Рис. 4. Геострофические течения Японского моря на различных глубинах в августе на горизонтах 0, 50, 100 и 200 м (соответственно а—г)
Fig. 4. Geostrophic currents at the depths 0, 50, 100, and 200 m (а—г, respectively) in August
На карте поверхностных течений (рис. 3) в феврале максимальные скорости течений (до 25 см/с) приурочены к южной части моря, где, как отмечено выше, находятся субтропические воды Цусимского и Восточно-Корейского течений. Ветвь, отделяющаяся от Восточно-Корейского течения на 38° с.ш. и распространяющаяся к югу, образует антициклонический вихрь с центром в координатах 37° с.ш. 131° в.д.
Вторая ветвь этого течения с более низкими скоростями (10-20 см/с) образует антициклонический меандр, далее распространяется на восток вдоль 40° с.ш. и на 138° в.д. соединяется с Цусимским течением. Теплые воды этого меандра распространяются вплоть до 43° с.ш. и восточной своей стороной окон-
туривают циклонический круговорот северной части моря. Суммарный поток субтропических течений достигает широты 43° с.ш., образуя циклонический меандр, который генетически связан с отмеченным выше крупным циклоническим круговоротом, расположенным к северу от 40° с.ш. и хорошо известным из предшествующих исследований (Яричин, 1980).
К северу от 40° с.ш. субтропические воды течений южного сектора моря, постепенно теряя свою скорость, распространяются вплоть до 48° с.ш. К западу от этого потока в диапазоне 40-43° с.ш. 131,5-138,5° в.д. отмечаются два циклонических круговорота с низкими скоростями течений. К северу от них регистрируется разнонаправленное движение вод с незначительными скоростями. Приморское течение отчетливо прослеживается у западного побережья моря к югу от 45° с.ш.
На глубинах 50 и 100 м основные особенности, отмеченные для поверхности, сохраняются на фоне пониженных скоростей течений. На горизонте 200 м четко прослеживается циклонический меандр к западу от прол. Лаперуза и о. Хоккайдо. Образование этого меандра уже намечалось на глубине 100 м и связано с особенностями рельефа дна и незначительной глубиной (80 м) прол. Лаперуза.
На схеме поверхностных течений в августе (рис. 4, а) течения южной части моря (Цусимское и Восточно-Корейское) выделяются гораздо ярче, чем в феврале. Их интегральный поток прослеживается до северной границы расчетной сетки, расположенной на 48° с.ш. Наиболее высокие скорости субтропических вод приурочены к области Сангарского пролива, где потоки двух течений соединяются. Крупномасштабный циклонический круговорот северной части моря в поле скоростей выражен не очень отчетливо, но занимает большее пространство, чем в феврале, а его западная граница в это время определена хорошо выраженными течениями холодного сектора (Приморским и Северо-Корейским).
Вместе с тем антициклонический меандр в юго-западной части моря, связанный с ветвлением Восточно-Корейского течения, более выражен, чем в феврале. Заметно также повышение скорости течений на границах циклонического образования в районе 45° с.ш. у материкового побережья. Как можно судить из схемы, это образование связано с ветвью теплых вод, отделяющихся от субтропического потока на этих широтах.
На глубине 50 м (рис. 4, б) все отмеченные для поверхности особенности динамического поля сохраняются на фоне общего уменьшения скорости течений. На глубине 100 м (рис. 4, в) наряду с общим сохранением особенностей динамики вышележащих слоев следует отметить образование из южного меандра Восточно-Корейского течения изолированного антициклонического вихря с центром в точке с координатами 37,5° с.ш. 131° в.д.
На глубине 200 м картина течений (рис. 4, г) более существенно отличается от охарактеризованных выше. Холодные течения северной части моря не выражены; воды субтропического потока вод заметны в восточной части моря только до 45° с.ш.; развито образование циклонического типа у прол. Лаперуза, ранее отмечавшееся для февраля. Антициклонический вихрь юго-западной части моря охватывает более значительное пространство. Скорости течений закономерно уменьшаются на всей акватории моря и только в крайней восточной его части, у Сангарского пролива, их величины составляют 10 см/с.
В поверхностном слое (до глубины порога пролива) наблюдается общепринятая схема течений, так как субтропические воды спокойно покидают Японское море через пролив. Но уже на больших глубинах образуется циклонический меандр в районе к западу от прол. Лаперуза и о. Хоккайдо.
Как показывают проведенные динамическим методом расчеты, для остальных месяцев года ситуация, аналогичная февральской, прослеживается с ноября до апреля. Августовская ситуация характерна для теплого периода с мая по октябрь.
Заключение
В результате выполненных исследований получены схемы геострофических течений Японского моря, которые могут быть использованы как нормы при изучении временной изменчивости циркуляции вод. Представленные в данной работе схемы течений отличаются от общепринятых значительной подробностью и детальными оценками скоростей течений.
Список литературы
Зубов H.H., Мамаев О.И. Динамический метод вычисления элементов морских течений : монография. — Л. : Гидрометеоиздат, 1956. — 156 с.
Лучин В.А., Манько A.H. Сезонные изменения температуры и солености в деятельном слое вод Японского моря // Тем. вып. ДВНИГМИ № 2. — Владивосток : Дальнаука, 1999. — C. 71-83.
Сизова Ю.В. Циркуляция вод Японского моря // Основные черты геологии и гидрологии Японского моря. — М. : АН СССР, 1961. — С. 146-154.
Сомов М.М. Вычисление скоростей течения динамическим методом между гидрологическими станциями различной глубины // Метеорол. и гидрол. — 1937. — № 8. — С. 111-114.
Юрасов Г.И., Яричин В.Г. Течения Японского моря : монография. — Владивосток : ДВНЦ АН СССР, 1991. — 174 с.
Яричин В.Г. Состояние изученности циркуляции вод Японского моря // Тр. ДВНИГ-МИ. — 1980. — Вып. 80. — С. 46-61.
Поступила в редакцию 21.12.10 г.
