CC BY
154
ТЕОРИЯ И МЕТОДОЛОГИЯ
УДК 556.54:551.468
В.Н. Михайлов1, С.Л. Горин2, М.В. Михайлова3
НОВЫЙ ПОДХОД К ОПРЕДЕЛЕНИЮ И ТИПИЗАЦИИ ЭСТУАРИЕВ4
Критически проанализированы современные представления об эстуариях. На основе классического определения эстуария, принадлежащего Д. Притчарду, сделана попытка интеграции этого понятия в отечественную концепцию устьевой области реки. Приведены сведения о наиболее известных классификациях эстуариев, отражающих важнейшие свойства этих объектов. Предложена новая гидролого-морфологическая типизация эстуариев, пригодная для комплексной оценки природных ресурсов неизученных объектов.
Ключевые слова: устья рек, эстуарии, дельты, лагуны, лиманы, водные массы, смешение вод.
Введение. Эстуарии — это общее название особых полузамкнутых водных объектов, являющихся частями устьевых областей рек и характеризующихся активными процессами смешения речных и морских вод. Эстуарии типичны для береговой зоны многих регионов земного шара, они встречаются на равнинных и горных, аккумулятивных и абразионных, расчлененных и выровненных морских берегах. Благодаря своему положению между рекой и морем эстуарии обладают специфическими морфологическими, гидрологическими и экологическими свойствами, отличающими их от других водных объектов Земли, поэтому вопросы их изучения представляют большой интерес для многих наук (гидрология устьев рек, геоморфология морских берегов, экология, гидробиология и др.).
В наши задачи входило уточнение определения эстуария как особого природного объекта, установление соотношения между понятиями "эстуарий" и "устьевая область реки", а также разработка новой гидролого-морфологической типизации эстуариев, пригодной для комплексной оценки природных ресурсов неизученных объектов.
При написании статьи учтен личный опыт авторов в изучении устьев рек арктического и дальневосточного побережий России [1, 6], а также эстуариев стран ближнего [6, 36] и дальнего зарубежья [8—11]. Кроме того, использованы опубликованные материалы по эстуариям рек России и сопредельных стран [2—4, 14, 16, 17, 19, 23].
Происхождение и разные трактовки термина "эстуарий". Наименование "эстуарий" происходит от латинских слов аезШз — кипение, волнение, прилив или аезШв — кипеть, бурлить. Согласно [16], термин "эстуарий" впервые стали применять рим-
ляне, видевшие бурное приливное течение в устьях рек Галлии и Британских островов.
Термин "эстуарий" давно используется в научном обиходе, но до сих пор нет единства в его понимании. Существующие в современной географии определения этого термина условно разделяются на две группы. К первой относятся те из них, в которых главным признаком эстуария является его форма, в плане напоминающая раструб или воронку (при этом всегда, прямо или косвенно, указывается на принадлежность эстуария к устью реки). В определениях второй группы под эстуарием понимают полузамкнутый водоем в береговой зоне, сообщающийся с морем и характеризующийся смешением пресных вод суши и соленых (или солоноватых) вод моря. Первая интерпретация термина "эстуарий" больше распространена в отечественной литературе, вторая — в зарубежной.
Классическое определение эстуария. Трактовку термина "эстуарий", наиболее близкую к принятой большинством современных исследователей, впервые предложил в 1951 г. Б.Х. Кетчам: "Эстуарий — это водоем, в котором речная вода смешивается с морской и до некоторой степени ее разбавляет" [33, 34]. Это определение оказалось слишком широким и позволяло относить к эстуариям любые объекты, в которых морская вода разбавляется пресной. Так, подобный подход позволил Дж. Талли и Ф. Барберу посчитать эстуарием даже северную часть Тихого океана (цит. по [41]). Тенденция распространения понятия "эстуарий" на любые водные объекты, где смешиваются разные по характеристикам водные массы, проявилась и тогда, когда Ч. Хендердорф предложил называть эстуариями заливы в Великих озерах [28], что было справедли-
1 Кафедра гидрологии суши географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, профессор, e-mail: [email protected]
2 Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии, науч. сотр., e-mail: [email protected]
3 Институт водных проблем РАН, ст. науч. сотр., e-mail: [email protected]
4 Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (гранты № 07-05-00406 и 08-05-00305), а также по гранту Президента РФ для поддержки ведущих научных школ НШ-4964.2008.5.
во раскритиковано Дж. Шубелом и Д. Притчардом [41], которые поставили под сомнение целесообразность пересмотра определения эстуария, данного ранее в работах [24, 38—40] и получившего широкое признание. Это определение, предложенное Д. Притчардом еще в середине 1950-х гг. и позже ставшее классическим, таково: "Эстуарий — это полузамкнутый прибрежный водоем, имеющий свободную связь с открытым морем и в котором морская вода заметно разбавляется пресной водой, поступающей вследствие дренажа суши" [29, 30, 38—41], русский перевод в [5, 12, 17]). Впоследствии Дж. Дай [25] предложил учесть в определении эстуария возможность непостоянной (периодической) связи эстуария с открытым морем.
Понятие "эстуарий" в том виде, в котором его определил американский ученый Д. Притчард, оказалось очень удачным, так как объединило целый класс водных объектов береговой зоны, в которых вследствие смешения пресных речных и соленых (или солоноватых) морских вод формируются экосистемы со специфическими сообществами гидро-бионтов. Поэтому такая трактовка термина была принята крупнейшими зарубежными экологами (например, Ю. Одумом [12]), благодаря чему она широко распространилась в научной среде (ведь интерес к экологическим исследованиям, особенно крупным, у специалистов различных областей знаний всегда высок).
Недавно появилась тенденция называть эстуарием любой прибрежный водоем, в котором соленость воды заметно отличается от солености воды в смежном открытом море [29]. Это определение позволяет относить к эстуариям не только прибрежные водные объекты, в которые поступают пресные речные воды, но и любые морские заливы или лагуны, вовсе не получающие речное водное питание и служащие испарителями морской воды. Такое толкование термина "эстуарий" полностью противоречит классическому определению эстуария и, по нашему мнению, неверно.
Соотношение понятий "эстуарий" и "устьевая область реки". В большинстве работ, посвященных эстуариям и происходящим в них гидрологическим и морфологическим процессам, указывается на то, что эстуарии — это районы (зоны) взаимодействия рек и морей [12, 17, 33—35, 37, 39 и др.]. С одной стороны, как заметили Дж. Шубел и Д. При-тчард [41], такое взаимодействие не ограничивается границами собственно эстуария и распространяется за его пределы в реку. Так, они указали, что выше вершины эстуария может находиться участок затопленной речной долины или часть самой реки, подверженные влиянию приливных колебаний уровня ("приливная река" (tidal river), по их определению). С другой стороны, за пределами эстуария как полузамкнутого водного объекта находится подверженная опресняющему влиянию речного стока прибрежная зона открытого моря. Хотя эта зона
уже не является эстуарием, в ней также происходят процессы динамического взаимодействия и смешения речных и морских вод.
В современной отечественной гидрологической литературе всю область активного динамического взаимодействия и смешения речных и морских вод (включая "приливную реку" и опресняемую рекой часть прибрежной зоны моря) принято называть устьевой областью реки (УОР) [5—7, 13—16, 22, 23]. Следовательно, эстуарий — это лишь часть УОР, современное определение которой было дано в работах одного из авторов статьи [5—7]. В сокращенном виде это определение выглядит следующим образом: устьевая область реки — это особый географический объект, охватывающий район впадения реки в приемный водоем (океан, море, озеро), обладающий специфическими строением, ландшафтом и режимом и формирующийся под воздействием устьевых процессов (динамического взаимодействия и смешения вод реки и приемного водоема, отложения и переотложения речных и частично морских наносов, приводящих к образованию устьевого конуса выноса, а нередко и дельты).
В этом определении устьевые процессы рассматриваются как системообразующие, пределами действия которых УОР ограничивается в пространстве. Согласно [5—7], внешние границы УОР определяются по проявлениям тех современных устьевых процессов — гидрологических или морфологических, — которые действуют на большее расстояние от своего источника (реки или моря). Так, за нижнюю (морскую) границу УОР принимается либо граница зоны заметного опреснения морских вод, либо внешний край современного устьевого конуса выноса (об этом писал еще И.В. Самойлов [16]). Верхняя (речная) граница УОР определяется либо по максимальной дальности проникновения в реку приливных или нагонных колебаний уровня воды, либо за такую границу принимается вершина современной дельты или речная граница эстуария.
УОР обычно подразделяют на две части: устьевой участок реки, где преобладает речной гидрологический режим, но активно влияют морские факторы, и устьевое взморье, где преобладает морской гидрологический режим, но активно влияет речной сток [5—7, 13—15]. Найти место эстуарию в такой схеме районирования УОР сложно, поскольку в большинстве случаев его нельзя отождествить ни с устьевым участком реки (как это сделано в [4]), ни с устьевым взморьем (даже полузамкнутым, как было предложено в [5, 7, 13]). Так, эстуарий в виде устьевой лагуны или лимана вряд ли можно считать входящей в УОР частью реки или моря. Кроме того, при делении УОР на две упомянутые части не очень понятно и место дельты — устьевым взморьем она не является по определению, а устьевым участком реки не может считаться хотя бы потому, что включает как сложную систему водотоков с отличным от речного гидро-
логическим режимом, так и водоемы, некоторые из них даже не имеют постоянной связи с рукавами дельты. Учитывая вышесказанное, мы предлагаем пересмотреть двухчленную схему деления УОР и выделять между устьевым участком реки и устьевым взморьем промежуточные объекты — эстуарий, дельту — или их комплексы. Таким образом, в УОР может входить до четырех основных частей: устьевой участок реки, дельта, эстуарий и устьевое взморье.
И.С. Щукин [21] делил УОР на три типа: простые, дельты и эстуарии. По нашему мнению, такой подход нуждается в уточнении. Так, эстуарий и дельта — лишь части УОР, поэтому сами по себе не могут быть ее типами. Соответственно устьевые области рек, в которых есть либо одно либо другое, целесообразно называть эстуарными или дельтовыми. Наряду с этим во многих устьях рек одновременно находятся и дельта и эстуарий; здесь они образуют сложные комплексы, в которых главным морфологическим элементом может быть как первый, так и второй объект. Такие УОР предлагается подразделять на дельтово-эстуарные (в них главный элемент — эстуарий, а уже в нем формируется дельта) и эстуарно-дельтовые — если главный элемент в УОР дельта, а эстуарий (или несколько эстуариев) сформировался в ее водотоках или проточных водоемах. Что касается тех УОР, в которых нет ни дельты, ни эстуария, то их, вслед за И.С. Щукиным, следует называть простыми.
Новое определение эстуария. По нашему мнению, в целом удачное определение Д. Притчарда требует некоторых уточнений, что связано с необходимостью вписать понятие "эстуарий" в отечественную концепцию УОР и формирующих ее устьевых процессов. В связи с этим для корректировки определения эстуария предлагается:
1) указать в нем на принадлежность эстуария к УОР, а также на его положение в ее пределах;
2) заменить "прибрежный водоем" на "систему водных объектов" (в случае принятия первого предложения слово "прибрежный" становится лишним — все объекты УОР являются прибрежными; "водоем" заменяется на "систему водных объектов", поскольку в составе эстуария может быть несколько водоемов, связанных между собой водотоками, и в этом смысле предлагаемая формулировка точнее отражает суть явления);
3) исключить упоминание о "заметном изменении солености воды" (с одной стороны, "замет-ность" — весьма неопределенный критерий, с другой стороны, в определении должно быть прямо указано на процесс смешения речных и морских вод, изменение же солености воды в зоне смешения — лишь одно из проявлений этого процесса);
4) использовать термин "водные массы", который вносит в определение эстуария завершенность и ясность. Так, некоторое изменение солености морской воды, обусловленное влиянием речного стока,
может наблюдаться и в открытом море (например, в Карском), однако это не означает, что по этой причине море (или его часть) теряет свой статус и становится "прибрежным водным объектом" — эстуарием.
С учетом высказанных предложений новое определение эстуария выглядит следующим образом: эстуарий — это полузамкнутая система водных объектов в пределах устьевой области реки, которая хотя бы периодически сообщается с морем и в которой действуют общие для всей системы процессы смешения речных и морских водных масс.
Границы эстуария. Нижнюю (морскую) границу эстуария в большинстве случаев определить несложно. В зависимости от морфологического строения конкретного объекта она проходит либо по концам береговых аккумулятивных форм (кос, пересыпей), отделяющих эстуарий от открытого моря, либо по мористому концу эстуарного расширения, либо в самом узком месте пролива, соединяющего эстуарий с открытым морем.
Верхняя (речная) граница эстуария проходит по устьевому створу впадающей в эстуарий реки. Однако в тех случаях, когда верхняя, наиболее удаленная от моря часть эстуария постепенно сужается в сторону реки, определить верхнюю границу эстуария по морфологическим признакам бывает сложно (например, в эстуариях Жиронды, Сены, Колумбии [9—11]). В этом случае верхнюю границу эстуария можно выделять по предельному положению зоны смешения речных и морских вод. В этом вопросе у исследователей пока нет единого мнения — не ясно, в какие фазы гидрологического режима реки и приливов следует определять эту границу и какая соленость воды (2, 1 или 0,5%с) должна при этом ограничивать верхнюю границу зоны смешения. По нашему мнению, наиболее целесообразно принять в качестве репрезентативной изогалину 1% (переход от пресной к солоноватой воде и олигогалинной среде) и определять ее положение у дна в межень (например, при минимальном годовом речном расходе воды 90%-ой обеспеченности) в приливную фазу сизигийного прилива (или при нагоне 10%-ой обеспеченности).
Классификации эстуариев. В научной литературе существует множество разнообразных классификаций эстуариев, основанных на разных принципах и нередко противоречивых. Обычно используют пять принципов подразделения эстуариев на классы или типы [5]: 1) по морфологическим признакам (форме и происхождению эстуария); 2) по характеру продольного изменения солености воды; 3) по характеру вертикального распределения солености воды;
4) по величине приливных колебаний уровня воды;
5) по характеру циркуляции вод.
Морфологические классификации эстуариев рассматривались в [12, 17, 18, 34, 37, 39] и наиболее
просты. Обобщение этих классификаций позволяет выделить следующие классы эстуариев:
1) затопленные речные долины, или эстуарии береговых равнин (drowned river valleys, coastal plain estuaries; в отечественной литературе этому классу эстуариев соответствует понятие "лиман" [21, 22]). Эстуарии этого класса возникли в результате затопления нижних участков речных долин во время последней (голоценовой) морской трансгрессии;
2) лагуны-эстуарии (bar-built estuaries, lagoons) — эстуарии, которые образуются в прибрежных водоемах, отчлененных от моря морскими аккумулятивными формами волнового происхождения (пересыпями, косами, береговыми барами и т.п.). Следует только иметь в виду, что термин "эстуарий" применим лишь к тем лагунам, в которые впадают реки;
3) фьорды — затопленные глубокие долины ледникового происхождения, которые считаются эстуариями только при наличии впадающей в них реки;
4) риасы — затопленные речные долины неледникового происхождения в гористых районах;
5) русла рек и дельтовых рукавов, куда проникают морские водные массы.
Начиная с работ Д. Притчарда [38, 39] многие исследователи выделяют две группы эстуариев по характеру продольного изменения солености воды [5, 25—27]: "положительные" и "отрицательные" ("обратные"). В "положительном" ("нормальном", "классическом") эстуарии поступление пресной речной воды и атмосферных осадков превышает потери воды на испарение. В этих эстуариях соленость воды меньше солености в смежном районе моря; вдоль эстуария величина солености монотонно уменьшается от его устья к вершине. В эстуариях этой группы часто (особенно в объектах с умеренной или сильной стратификацией вод) под влиянием горизонтальных градиентов давления возникает так называемая эстуарная циркуляция, при которой результирующий (осредненный за приливный цикл) поток в поверхностном слое направлен в сторону моря, а в придонном слое — в сторону реки. Большинство эстуариев на Земле "положительные". В "отрицательном" ("обратном", гиперсоленом) эстуарии, наоборот, потери воды на испарение превышают суммарный объем речного стока и осадков; в этих эстуариях соленость воды может оказаться значительно больше солености морской воды. В таких случаях в эстуарии формируется зона максимальной солености, которая становится барьером на пути пресных речных вод в море. В ряде эстуариев рек Австралии и Африки в периоды сильной засухи соленость воды в "обратных" эстуариях может повышаться до 100%с и более, а зона максимальной солености воды распространяться в реку на сотни километров [7, 8].
В большинстве работ [5, 7, 12, 26, 27, 31, 32, 34, 37—39] все эстуарии по степени вертикального перемешивания и стратификации подразделяются на: 1) эстуарии со слабым перемешиванием по верти-
кали, с "клином" осолоненных вод; 2) эстуарии с частичным (умеренным) перемешиванием, с умеренной стратификацией; 3) эстуарии с сильным перемешиванием, со слабой стратификацией. Здесь отметим три важных обстоятельства, касающихся этой классификации: во-первых, разные авторы дают весьма различные названия для упомянутых типов, хотя на описание сути процесса это обычно не влияет; во-вторых, нельзя говорить о безусловном отнесении того или иного эстуария к упомянутым типам, можно лишь отметить преобладание какого-либо конкретного типа в данном эстуарии (типы перемешивания и стратификации могут изменяться как вдоль эстуария, так и во времени — от половодья к межени, в зависимости от фазы прилива и цикла сизигия—квадратура); в-третьих, для количественного выделения того или иного типа перемешивания и стратификации применяют разнообразные гидрофизические критерии [31] — плотностное число Фруда, число Ричардсона и его различные вариации, эстуарное число и др. Наиболее просто определяется так называемый параметр стратификации п = А£/£ср, где ДБ = ¿дно — ¿пов,
¿ср = 0,5(^дНо + ¿Лов^ ¿дно и ¿пов — соленость в°ды у дна и на поверхности соответственно. Согласно [31, 32], случаю хорошего перемешивания по вертикали отвечает условие п <0,1; случаю частичного перемешивания — 0,1 < п <1,0; случаю слабого перемешивания ("клин" осолоненных вод) — условие п >1,0.
По величине приливных колебаний уровня воды [27] все эстуарии можно подразделить на микроприливные (величина прилива (АН) до 2 м), мезо-приливные (АН от 2 до 4 м), макроприливные (АН > 4 м). Иногда среди макроприливных эстуариев выделяют гиперприливные с АН > 6 м. Важно заключение К. Дайера [27] о том, что величина прилива определяет характер перемешивания и стратификации — микроприливным эстуариям обычно свойственно наличие "клина" осолоненных вод, мезоприливным — частичное перемешивание и умеренная стратификация, макроприлив-ным эстуариям — сильное перемешивание и слабая стратификация. На связь формы и ширины устья реки с величиной прилива указано в [4].
Согласно [37], наилучшим образом характер циркуляции вод в эстуариях может быть описан с помощью так называемых стратификационно-циркуляционных диаграмм, предложенных Д. Хансеном и М. Раттри [32]. Эти диаграммы построены на сравнении величин упомянутого выше параметра стратификации п и отношения результирующей (осредненной за приливный цикл) поверхностной скорости течения к осредненной по поперечному сечению эстуария результирующей скорости течения, обусловленной речным стоком. С помощью таких диаграмм можно оценить влияние приливов и речного стока на циркуляцию вод. Для аналогичной цели применяют также так называемый
приливный параметр X. Симмонса: а = 0%/Р г, где От — объем речной воды, поступившей в эстуарий за период т прилива (О — средний за это время расход воды реки); р — объем приливной призмы, т.е. воды, входящей в эстуарий в период от малой воды при отливе до полной воды при приливе. Согласно [31, 37], степень воздействия приливов на процессы в эстуарии велика, когда а < 0,1; случаю "клина" осолоненных вод отвечает а >1; частичному перемешиванию — 0,1 < а <1,0; хорошему перемешиванию а <0,1.
Новая типизация эстуариев. Как показано выше, существующие классификации эстуариев отражают какое-либо одно из важных свойств этих объектов — либо их морфологическое строение, либо
особенности перемешивания или циркуляции вод, либо величину приливных колебаний уровня воды. Эти классификации очень полезны при исследовании отдельных процессов в эстуариях, но они мало пригодны для комплексной оценки эстуарных природных ресурсов и их нельзя применять в отношении неизученных объектов (за исключением морфологической классификации). Между тем изученность эстуариев России значительно хуже, чем в странах Европы и Северной Америки (обзор исследований см. в [5]), поэтому для нашей страны очень важно использовать косвенные методы оценок (по космическим снимкам, картам и т.п.). Ниже предлагается новая типизация эстуариев, в которой мы попытались избавиться от указанных не-
Гидролого-морфологическая типизация эстуариев (с примерами)
Гидролого-морфологические Величины приливов (АН) в устье эстуария и преобладающий тип стратификации вод в эстуариях
типы эстуариев подтипы эстуариев типы УОР неприливные и микроприливные (АН < 2 м); сильно стратифицированные мезооприливные (АН от 2 до 4 м); умеренно стратифицированные макроприливные (АН > 4 м); слабо стратифицированные
Речные (РЭ) Лиманные неблоки-рованные (ЛиНБЭ) Э, ДЭ Обь-Тазовская губа, Енисейский залив, Хатангский залив, Бугский лиман
Лиманные частично блокированные (ЛиБЭ) Э, ДЭ Днестровский лиман, Днеп-ровско-Бугский лиман, заливы Чесапикский, Делавэр, Мобил (США)
Русловые без устьевого расширения (РуЭ)
а) нижние части русел рек Э Даугава
б) нижние части рукавов дельт ЭД Сев. Двина, Яна, Дунай, Миссисипи
Русловые с устьевым расширением (РуУРЭ)
а) нижние части русел рек Э Амур, Эльба, Везер, Колумбия Мезень, Гижига, Жиронда, Сена, Темза, Северн
б) нижние части рукавов дельт ЭД Янцзы, Меконг, Нигер, Амазонка Ганг и Брахмапутра, Иравади
Лагунные (ЛаЭ) Собственно лагунные (СЛаЭ) Э, ДЭ Печорская губа, Куршский залив, залив Памлико (США) Лагуна Байкал (Сахалин), устья Веллер (Индия), Роноик (США)
Озерно-лагунные (ОзЛаЭ) Э, ДЭ Большой Вилюй (Камчатка), Анана (Корякия), Тунайча (Сахалин)
Руслово-лагунные (РуЛаЭ) Э, ДЭ Большая и Камчатка (Камчатка), Сенегал
Морские (МЭ) Собственно морские (СМЭ) Э, ДЭ Анадырский лиман, Калифорнийский залив Пенжинская губа, Удская губа, Бристольский залив
Фьордовые (ФЭ) Э, ДЭ Залив Лаврентия (Чукотка), бухта Вилючинская (Камчатка), губа Долгая (Кольский п-ов), Милфорд (Нов. Зеландия), Согне-Фьорд (Норвегия)
Риасовые (РиЭ) Э, ДЭ Ла-Корунья, Виго (Испания)
Примечание: Э — эстуарная; ЭД — эстуарно-дельтовая; ДЭ — дельтово-эстуарная УОР.
достатков. Новая типизация базируется на сведениях об эстуариях России, но также учитывает мировой опыт изучения этих объектов.
В основу типизации положено выделение групп эстуариев по нескольким взаимосвязанным признакам или свойствам: 1) по морфологическому строению эстуариев и их происхождению; 2) по месту эстуариев в УОР; 3) по характеру циркуляции, вертикального перемешивания и стратификации вод; 4) по величине приливных колебаний уровня воды. По нашему мнению, совокупность сведений об этих признаках дает полное представление об особенностях гидролого-морфологических и гидролого-экологических процессов в конкретном эстуарии, а потому достаточна для характеристики эстуария как природного объекта. Предлагаемая типизация касается лишь наиболее распространенных на планете "положительных" эстуариев, "обратные" эстуарии в нее не включены.
В соответствии с главным признаком — морфологическим и генетическим — эстуарии подразделены на три типа: речные, лагунные и морские. В соответствии с особенностями протекающих в эстуариях гидролого-морфологических процессов в каждом типе выделено несколько подтипов (примеры см. в таблице).
Эстуарии речного типа. Происхождение, морфологическое строение и гидрологический режим таких эстуариев связаны с деятельностью потоков (речных или речных и приливных). Речные эстуарии чаще всего формируются в устьях средних и больших рек; имеют вытянутую вдоль оси речной долины или дельтового рукава форму и поэтому обычно перпендикулярны к береговой линии моря. В предлагаемой типизации в речной тип эстуариев включены четыре подтипа: лиманные эстуарии с неблокированной приморской частью, лиманные эстуарии с частично блокированной аккумулятивными формами (пересыпями, косами) приморской частью, русловые эстуарии без устьевого расширения и русловые эстуарии с устьевым расширением. Лиманные эстуарии выделяются в тех случаях, когда речные и морские воды смешиваются в затопленных речных долинах, а русловые эстуарии выделяются, если этот процесс происходит в рукавах дельт или в нижних частях русел самих рек.
Специфика гидролого-морфологических процессов в лиманных эстуариях (как частично блокированных, так и неблокированных) связана с двумя их особенностями: во-первых, все процессы в них протекают в условиях обширных мелководных водоемов, подверженных сильному ветровому волнению, а во-вторых, в водном режиме таких эстуариев определяющая роль принадлежит речному стоку. Последнее во многом объясняется тем, что лиманные эстуарии часто формируются в неприливных устьях средних и больших рек. Из морских факторов на гидрологический режим этих эстуариев наибольшее влияние оказывают сгонно-на-
гонные явления. В лиманных эстуариях соленость воды постепенно увеличивается по направлению от реки к морю; по вертикали воды обычно хорошо или умеренно перемешаны ветром. В таких эстуариях оседает подавляющая часть приносимых речными водами наносов. Частично блокированные лиманные эстуарии соединяются с открытым морем через узкие проливы, что затрудняет их водообмен с открытым устьевым взморьем, а также ограничивает воздействие морских факторов на гидролого-морфологические процессы внутри этих эстуариев. По морфологическому строению и особенностям гидролого-морфологических процессов частично блокированные лиманные эстуарии близки к лагунным. В некотором приближении лиманные эстуарии можно уподобить сильнопроточным долинным водохранилищам.
Гидролого-морфологические процессы в русловых эстуариях без устьевого расширения протекают в русле реки (или в руслах дельтовых водотоков) преимущественно под влиянием речного стока. Большинство эстуариев этого подтипа микроприливные, влияние моря в них обычно ограничивается сгонно-нагонными явлениями. Благодаря нагонам и "эффекту вовлечения" в русловых эстуариях без устьевого расширения часто возникает эстуарная циркуляция вод, при которой в поверхностных слоях речная вода движется к морю, а у дна морская вода движется к реке. Стратификация в таких эстуариях устойчивая, смешение между водными массами слабое и происходит только на поверхности раздела между ними. По сути русловые эстуарии без устьевого расширения — это транзитные водотоки, в которых пресные речные воды движутся к морю над слоем ("клином") осолоненных вод. В русловых эстуариях с устьевым расширением все гидролого-морфологические процессы определяются характеристиками морских приливов, величина которых в большинстве объектов больше 4 м. Главный морфологический процесс в этих эстуариях — эрозия их дна и берегов стоково-отливны-ми и приливными потоками. Интенсивность эрозии в эстуариях этого подтипа увеличивается от реки к морю, поэтому они очень часто имеют классический воронкообразный вид (ширина и площадь сечения этих эстуариев возрастает от их вершины к устью по закону, близкому к экспоненциальному). При этом величина притока морских вод в фазу прилива может в десятки и сотни раз превышать величину притока речных вод. В русловых эстуариях с устьевым расширением воды активно смешиваются благодаря сильным течениям, поэтому вертикальная стратификация в этих объектах обычно слабая.
Эстуарии лагунного типа. Происхождение и форма таких эстуариев связаны преимущественно с волнением и движением наносов на устьевом взморье, благодаря которым в устьях некоторых рек формируются морские аккумулятивные образования (пе-
ресыпи, косы, береговые бары). На равнинных берегах лагунные эстуарии выглядят как вытянутые вдоль морского побережья водоемы, а иногда и как текущие вдоль моря водотоки, "прижатые" пересыпями к материку; на гористых берегах лагунные эстуарии часто похожи на небольшие озера. Большинство лагунных эстуариев находится в устьях малых и средних рек, и в них обычно ощущается влияние морских приливов. Основное отличие лагунных эстуариев от эстуариев других типов состоит в том, что гидролого-морфологические процессы в них так или иначе связаны с динамикой аккумулятивных форм, отделяющих эти объекты от моря. В предлагаемой типизации выделены три подтипа лагунных эстуариев: руслово-лагунные, озерно-лагунные и собственно лагунные.
В руслово-лагунных эстуариях зона непосредственного контакта речных и морских вод локализована в эстуарных водотоках, между собой водные массы смешиваются слабо. Руслово-лагунные эстуарии отличаются высокой интенсивностью обновления вод и преобладающим влиянием речных факторов (речной воды за приливный цикл в них поступает больше, чем морской). Другая особенность руслово-лагунных эстуариев — высокая динамичность аккумулятивных форм, отделяющих эти объекты от моря. Вследствие этого явления гидрологический режим эстуариев и их отдельных частей может сильно изменяться — постепенно по мере удлинения аккумулятивных форм и резко после их прорыва.
В озерно-лагунных эстуариях речные и морские воды взаимодействуют в относительно глубоких котловинах, заполненных вторичными солоноватыми или солеными водными массами. Для эстуариев этого подтипа характерны замедленное водообновление и преобладающее влияние морских факторов (морской воды за приливный цикл в них поступает больше, чем речной). В котловинах этих эстуариев обычно есть устойчивая стратификация вод, а гидрологические условия в них подобны ме-ромиктическим озерам. Особенность озерно-лагун-ных эстуариев — периодическое (до нескольких раз в год) полное перекрытие их устьев морскими отложениями.
В собственно лагунных эстуариях взаимодействие водных масс происходит в мелких обширных водоемах, хорошо перемешиваемых ветровым волнением и относительно свободно сообщающихся с открытым морем через короткие и широкие протоки (в США эти протоки называют приливными проливами (tidal inlets), а на Черном и Азовском морях — гирлами). Эстуарии этого подтипа заполнены осолоненными водами, характеристики которых имеют выраженную сезонную и приливную изменчивость.
Эстуарии морского типа. К эстуариям этого типа относятся морские заливы, в которые впадают реки (эстуариями следует считать лишь привершин-
ные части заливов, в которых под влиянием речного стока формируется зона смешения речных и морских водных масс [30]). Отличительная особенность морских эстуариев — их тесная связь с морем и относительно слабое влияние на них речного стока. Морские эстуарии России изучены недостаточно, поэтому в предлагаемой типизации они описаны в самых общих чертах. Морские эстуарии можно условно разделить на три подтипа: собственно морские (обычно в устьях средних и больших рек), фьордовые и риасовые (в устьях малых рек).
В отличие от собственно морских эстуариев — больших полузамкнутых морских заливов, — фьордовые и риасовые эстуарии сильно вытянуты вдоль своей оси. Кроме того, на морской границе фьордовых эстуариев обычно есть подводный порог, который отделяет их от основной части залива; у ри-асовых или собственно морских эстуариев такого порога чаще всего нет. В глубоких морских эстуариях тонкий поверхностный слой опресненных вод находится над значительно более мощным и малоподвижным слоем соленых морских вод, гидрологические характеристики которых в результате более или менее длительной внутримассовой трансформации могут отличаться от характеристик вод открытого устьевого взморья. Гидрологический режим эстуариев этого типа очень похож на морской — основная толща воды перемешивается благодаря конвекции, ветровое перемешивание захватывает только верхние слои воды.
Различия между речными, лагунными и морскими эстуариями очень велики, однако из-за сложности морфологического строения многих устьевых областей рек не всегда конкретный объект можно определенно отнести к тому или иному типу. Так, в границах некоторых УОР можно выделить объекты, которые будут относиться к эстуариям разных типов, например в вершине лиманного или лагунного эстуария очень часто находится дельта, в водотоки которой возможно проникновение морских вод (как в УОР Днепра или Печоры). То же самое можно сказать и в отношении лиманных эстуариев, частично блокированных пересыпями в приморской части и потому обладающих некоторыми чертами лагунных эстуариев (на это обратил внимание Ф. Шепард [20]). Кроме того, некоторые эстуарии находятся в пределах общих для нескольких рек устьевых областей (как в совместной УОР Днепра и Южного Буга или в Чесапикском заливе). Тем не менее в большинстве УОР, где есть эстуарии, можно выделить главный элемент, в отношении которого предлагаемая типизация будет применима. Различия между эстуариями смежных подтипов также значительны, но жестких границ между этими подтипами все-таки нет. Частично это связано с тем, что в процессе развития эстуарии могут переходить из одного подтипа в другой (например, лиманные эстуарии могут выполняться
дельтой и в некотором отдаленном будущем перейти в тип русловых эстуариев).
Предлагаемая типизация разработана для устьев рек, относительно слабо измененных хозяйственной деятельностью. При этом мы хорошо понимаем, что антропогенное воздействие может сильно изменить эстуарий. Например, строительство водохранилищ на Днепре привело к уменьшению доли речных вод в водном балансе Днепровского лимана с 60 до 53% и увеличению солености вод лимана с 3,6 до 5,6%с [6]. Во многих УОР проводятся дноуглубительные работы, вследствие которых морские воды проникают в эстуарии на значительно большее расстояние, чем в естественных условиях (УОР Яны, Эльбы, Луары и др.). Некоторые эстуарии отделены от моря гидротехническими сооружениями, которые сильно ограничивают их водообмен с открытыми устьевыми взморьями (например, приливная электростанция в губе Кислой и защитные дамбы в устьях Невы, Темзы, Рейна и Сенегала).
Заключение. В статье рассмотрены общие вопросы изучения эстуариев как особых географических объектов. В первой части статьи мы по-
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Горин С.Л. Гидролого-экологические условия эстуариев рек Камчатки в летний период // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2007. № 5. С. 38—44.
2. Днепровско-Бугская эстуарная экосистема. Киев: Наукова думка, 1989.
3. Коротаев В.Н. Эстуарно-дельтовые системы: морфология, эволюция и современная динамика // Геоморфология. 2008. № 3. С. 55—65.
4. Лупачев Ю.В. Динамическое взаимодействие морских и речных вод в приливных устьях рек // Тр. ГОИН. 1984. Вып. 172. С. 64—82.
5. Михаилов В.Н. Гидрологические процессы в устьях рек. М.: ГЕОС, 1997.
6. Михаилов В.Н. Устья рек России и сопредельных стран: прошлое, настоящее и будущее. М.: ГЕОС, 1997.
7. Михаилов В.Н. Гидрология устьев рек. М.: Изд-во МГУ, 1998.
8. Михаилов В.Н., Исупова М.В. Экстремальное осо-лонение эстуариев рек Западной Африки // Водн. ресурсы. 2008. Т. 35, № 4. С. 387—405.
9. Михайлова М.В. Гидролого-морфологические процессы в устьевой области р. Колумбии (США) и их изменения под воздействием крупномасштабных гидротехнических мероприятий //Там же. 2008. Т. 35, № 2. С. 147—165.
10. Михайлова М.В, Исупова М.В. Динамика вод и наносов в эстуарии и на устьевом участке р. Сены // Там же. 2007. Т. 34, № 1. С. 41—55.
11. Михайлова М.В, Исупова М.В. Циркуляция вод, динамика наносов и эрозионно-аккумулятивные процессы в эстуарии Жиронда (Франция) // Там же. 2006. Т. 33, № 1. С. 14—28.
12. Одум Ю. Основы экологии. М.: Мир, 1975.
13. Океанология. Термины и определения. ГОСТ 18451-73 — ГОСТ 18458-73. М.: Госстандарт, 1973.
пытались разобраться с противоречиями в многочисленных определениях эстуария как природного объекта и выявить то из них, которое можно было бы считать "классическим" (в качестве такового было принято определение Д. Притчарда). Во второй части статьи сделана попытка вписать понятие "эстуарий" в отечественное учение об устьях рек, основанное на представлениях об устьевой области реки и формирующих ее устьевых процессах. В связи с этим предложено новое определение эстуария, уточняющее классическое, показано место эстуария в устьевой области реки. Предложена также новая гидролого-морфологическая типизация эстуариев, которая в условиях существующего дефицита информации о конкретных объектах может помочь при оценке природных ресурсов эстуариев (в первую очередь неизученных), определении причин и характера их истощения и деградации, планировании мероприятий по хозяйственному использованию и охране этих ресурсов. Типизация разработана для эстуариев России и стран ближнего зарубежья, но может быть использована и для других объектов, находящихся в сходных физико-географических условиях.
14. Полонский В.Ф., Лупачев Ю.В., Скриптунов Н.А. Гидролого-морфологические процессы в устьях рек и методы их расчета (прогноза). СПб.: Гидрометеоиздат, 1992.
15. Руководство по гидрологическим исследованиям в прибрежной зоне морей и в устьях рек при инженерных изысканиях. М.: Гидрометеоиздат, 1972.
16. Самойлов И.В. Устья рек. М.: Географгиз, 1952.
17. Сафьянов Г.А. Эстуарии. М.: Мысль, 1987.
18. Сафьянов Г.А. Геоморфология морских берегов. М., 1996.
19. Тимченко В.М. Эколого-гидрологические исследования водоемов северо-западного Причерноморья. Киев: Наукова думка, 1990.
20. Шепард Ф.П. Морская геология. Л.: Недра, 1976.
21. Щукин И.С. Четырехъязычный энциклопедический словарь терминов по физической географии. М.: Советская энциклопедия, 1980.
22. Экологический энциклопедический словарь. М.: Ноосфера, 1999.
23. Эстуарно-дельтовые системы России и Китая: гидролого-морфологические процессы, геоморфология и прогноз развития. М.: ГЕОС, 2007.
24. Cameron W.M., Pritchard D.W. Estuaries // The Sea. N.Y.: A Wiley Interscience Publication, 1965. Vol. 2. P. 306—324.
25. Day J.H. The nature, origin and classification of estuaries // Estuarine ecology with particular reference to southern Africa. Rotterdam: A.A. Balkema, 1981. P. 1—6.
26. Dyer K.R. Estuaries: a physical introduction. L.: A Wiley Interscience Publication, 1973.
27. Dyer K.R. Coastal and estuarine sediment dynamics. N.Y.: A Wiley Interscience Publication, 1986.
28. Dyer K.R. The rich diversity of estuaries // Estuaries. 1990. Vol. 13, N 4. P. 504—505.
29. Estuaries (http: // www.es.flinders.edu.au)
30. Evans J., Prego R. Rias, estuaries and incised valleys: is a ria an estuary? // Marine geol. 2003. Vol. 196. P. 171-175.
31. Guidelines on the study of seawater intrusion into rivers // Stud. and Rep. in Hydrology. P.: UNESCO, 1991.
32. Hansen D.V., Rattray M. New dimensions in estuary classification // Limnol. and Oceanogr. 1966. Vol. 11, N 3. P. 319-326.
33. Ketchum B.H. The exchange of fresh and salt waters in tidal estuaries // J. of Marine Res. 1951. Vol. 10, N 1. P. 18-38.
34. Ketchum B.H. Estuarine characteristics // Estuaries and enclosed seas. Amsterdam, 1983. P. 1—14.
35. McDowell D.M., O'Connor B.A. Hydraulic behavior of estuaries. L.: Macmillan Press Ltd, 1977.
36. Mikhailov V.N, Mikhailova M.V. River mouths // The Black Sea Environment. Berlin, Heidelberg: SpringerVerlag, 2008. P. 93-133.
37. Officer Ch.B. Physical oceanography of estuaries (and associated coastal waters). N.Y.: A Wiley Interscience Publication, 1976.
38. Pritchard D.W. Estuarine hydrography // Adv. Ecop-hys. 1952. N 1. P. 243-280.
39. Pritchard D.W. What is an estuary: a physical view point // Estuaries. Publ. 83. Washington: Amer. Ass. of Advanced Science, 1967. P. 3—5.
40. Schubel J.R, Pritchard D.W. What is an estuary? // Estuarine environment. Washington: Amer. Ecol. Inst., 1971. P. 1—11.
41. Schubel J.R, Pritchard D.W. Great Lakes estuaries — phooey // Estuaries. 1990. Vol. 13, N 4. P. 508—509.
Поступила в редакцию 20.01.2009
V.N. Mikhailov, S.L. Gorin, M.V. Mikhailova
NEW APPROACH TO THE DEFINITION OF ESTUARIES AND TO THEIR TYPOLOGY
Current views on estuaries are critically analyzed. Basing on D. Pritchard's classical definition of estuary an attempt was made to integrate the notion of estuary into the Russian scientific concept of river's mouth area. The most common classifications of estuaries representing the principal features of these objects are described. New hydrological-morphological typology of estuaries is suggested which can be applied for the integrated assessment of natural resources for poor studied objects.
Key words: river mouths, estuaries, deltas, lagoons, firths, water masses, water mixing.
