CC BY
32
2006
Известия ТИНРО
Том 147
УДК 551.46(265.54)
В.А. Лучин, В.В. Плотников, Е.П. Варлатый, М.Ю. Черанев (ТОИ ДВО РАН, г. Владивосток)
ОКЕАНОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И ИХ СИНОПТИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ В СЛАВЯНСКОМ ЗАЛИВЕ (ЯПОНСКОЕ МОРЕ) В АВГУСТЕ 2005 Г.
По данным наблюдений в августе 2005 г. на акватории Славянского залива высокоточной аппаратурой и подробным пространственным разрешением представлены особенности пространственно-временного распределения температуры и солености. Отмечается большое влияние материкового стока и изменчивости метеорологических процессов на океанологический режим залива. На основе профилей вертикального распределения характеристик в толще вод залива выделены следующие основные элементы структуры вод: верхний квазиоднородный слой и сезонный термоклин, который по значениям вертикальных градиентов можно разделить на две части — верхнюю с максимальными значениями характеристик и нижнюю, более протяженную, с менее выраженными градиентами. По данным двух съемок, выполненных до и после резкого изменения метеорологических условий над акваторией залива, была оценена синоптическая изменчивость температуры и солености в толще вод Славянского залива.
Luchin V.A., Plotnikov V.V., Varlatyy E.P., Cheranev M.Yu. Oceano-graphic conditions in the Slavyansky Bay (Japan Sea) and their synoptic variability in August 2005 // Izv. TINRO. — 2006. — Vol. 147. — P. 224-240.
High-precision data on water temperature and salinity obtained at 63 points in the Slavyansky Bay on August 17 and 20, 2005 are analyzed. The following elements of vertical structure are distinguished: i) upper quasi-homogeneous layer of the thickness from 2-3 to 7 m; ii) seasonal thermo-halocline below. The gradients of temperature and salinity were very high (in average 3-8 °C/m, 1.5-3.0 psu/m) in the upper part of the cline; the highest gradients of salinity were observed in the top of the Bay (5.0-7.5 psu/m) and in the south-western part of the secondary Severnaya Bay (up to 13 psu/m). The lower part of the thermo-halocline had lower gradients (0.3-0.7 "C/m, 0.03-0.7 psu/m). Taking into account the spatial distribution of water temperature and salinity, we suggest a cyclonic circulation in the Bay.
The measurements have been conducted before and after an abrupt change of meteorological conditions, so synoptic variability of water temperature and salinity is assessed. The air temperature decreasing and wind strengthening caused a dropping of water temperature in the upper layer by more than 2 оС but the temperature increased by 2-5 оС in the layer from 3-8 m to the bottom. On the contrary, water salinity increased in the upper layer by 2.5-4.0 psu but decreased by 2.5-3.5 psu in the layer from 3-7 m to the bottom.
Славянский залив вдается в южную часть северо-западного берега Амурского залива между мысом Брюса и южной скалистой оконечностью п-ова Янковского. В южный высокий берег залива вдаются бухты Круглая, Нерпа и Славян-
ка. В северо-западной части Славянского залива расположена бухта Северная. Западный берег залива и берег вершины бухты Северной образованы низкой равниной, по которой протекает р. Брусья. Северо-восточный берег залива образован гористым п-вом Янковского, который соединяется с материком низким перешейком. С востока Славянский залив прикрыт о-вами Сидорова и Герасимова, которые разделяет прол. Стенина с глубинами 4,0-6,5 м (Лоция ..., 1996).
Средние многолетние месячные значения температуры воздуха на побережье Японского моря имеют минимум в январе и максимум в августе. Однако в отдельные годы эти экстремумы могут смещаться в ту или иную сторону. В целом за имеющийся период инструментальных наблюдений в 18 % случаев июль был теплее августа либо температура в эти месяцы была практически одинаковая (Климат Владивостока, 1978; Дашко, Варламов, 2003).
К настоящему времени в базе исторических наблюдений Славянского залива имеется 735 океанографических станций, выполненных с 1960 по 2003 г. Однако имеющиеся наблюдения распределены существенно неоднородно во времени и пространстве. Традиционно для акваторий, на которых зимой образуется ледовый покров, максимальное количество наблюдений приходится на летний период. Но, как видно на рис. 1, на акватории Славянского залива в августе за весь период наблюдений выполнено всего 103 станции (как правило, в конкретном году выполнялось не более 8-12 станций). Более того, их распределение существенно неоднородно по акватории залива. Преобладающее число океанографических станций получено на трех—четырех станциях Общегосударственной службы наблюдений. Хотя работы на них должны выполняться ежемесячно, как правило, этого не происходит, и имеющиеся ряды наблюдений отличаются существенной нерегулярностью во времени. Все это затрудняет оценку пространственного распределения океанологических характеристик даже при среднем многолетнем обобщении всей доступной информации. Имеющиеся данные исторических наблюдений получены на стандартных горизонтах, что не позволяет достаточно корректно исследовать вертикальную структуру параметров вод.
С океанологической точки зрения акватория Славянского залива к настоящему времени исследована довольно слабо. Имеющиеся средние многолетние распределения температуры и солености, которые основаны на обобщении всей доступной океанографической информации по Амурскому заливу (Григорьев, Зуенко, 2005) и по зал. Петра Великого (Лучин и др., 2005), слишком схематичны для исследуемого региона и не позволяют представить детальное пространственное распределение характеристик. В работе Н.Ф. Подорвановой с соавторами (Основные черты ..., 1989), основанной на летних наблюдениях 1976 и 1978 гг., представлены достаточно подробные распределения температуры и солености воды в Славянском заливе. Следует отметить, что информация, на основе которой авторами представлены пространственные распределения характеристик, была получена за период с июля по сентябрь и только на поверхности и в придонном горизонте.
Целью настоящей работы является исследование океанологических условий и их синоптической изменчивости в Славянском заливе на момент максимального прогрева толщи вод (август). При этом необходимо было реализовать следующие задачи:
— выполнить океанологические съемки акватории при различных типах развития метеорологических процессов высокоточной аппаратурой и с достаточно подробным пространственным разрешением;
— выделить основные элементы структуры в толще вод и оценить пространственную изменчивость характеристик;
— оценить масштаб синоптических изменений океанологических параметров в толще вод исследуемого региона.
Рис. 1. Пространственно-временное распределение всей доступной исторической океанологической информации, полученной на акватории Славянского залива в августе (всего 103 станции). Точками показано положение океанографических станций
Fig. 1. Spatial and temporal distribution of all available oceanographic data obtained for the Slavyansky Bay in August (overall, 103 stations). Points show location of oceano-graphic stations
Использованные материалы наблюдений
Для исследования особенностей распределения океанологических параметров вод в Славянском заливе были использованы наблюдения на 63 станциях, данные которых получены 17 и 20 августа 2005 г. Основной массив, состоящий из 38 океанологических станций, достаточно подробно освещающих исследуемую акваторию, был получен 17 августа 2005 г. (рис. 2, а). Наблюдения 20 августа (25 станций, рис. 2, б) были выполнены после существенного изменения метеорологических условий (значительное понижение температуры воздуха и увеличение скорости ветра 18 августа).
Океанологические работы выполнялись на лодке "Казанка" с подвесным мотором. Положение океанологических станций определялось с помощью спутникового навигационного приемника Глобальной системы местоположения (GPS) Etrex компании GARMIN. По данным этого прибора, ошибка местоположения станций не превышала 5-11 м.
Основные измерения температуры, солености воды и глубины погружения прибора на рассматриваемой акватории в августе 2005 г. были выполнены СТД-зондом, разработанным в ТОЙ ДВО РАН. Метрологическая аттестация всех
датчиков СТД-зонда проведена в НПО "Аквастандарт", г. Санкт-Петербург, 11.02.2005 г. Погрешность измерения температуры составляет 0,001 0С, электрической проводимости — 2,5 ' 10-5 относительных единиц и гидростатического давления — 0,02 МПа.
Рис. 2. Схема океанологических станций, выполненных в Славянском заливе: а — 17 августа 2005 г., б — 20 августа 2005 г.
Fig. 2. Location of oceanological stations in the Slavyansky Bay: a — 17 August, 2005; б — 20 August, 2005
Дополнительно на всех станциях на поверхностном горизонте температура воды измерялась глубоководными опрокидывающимися термометрами. Обработка данных (введение инструментальных и редукционных поправок) проводилась на берегу согласно методике (Руководство по гидрологическим работам ..., 1967). Сравнительный анализ (по данным наблюдений 17 августа 2005 г.) показал, что на 27 станциях различия в показаниях зонда и термометров не превышали 0,030,05 0С. На 7 станциях разность значений температуры, полученных различными приборами, увеличивалась до 0,08 0С, а на 4 станциях она достигала 0,110,19 0С. Следует отметить, что повышенная разница в показаниях приборов наблюдалась либо в прибрежных распресненных районах, либо на станциях с резким изменением погодных условий (порывистыми усилениями ветра). В этих случаях даже небольшие различия в глубине погружения могут дать существенную разницу в показаниях приборов.
На 6 станциях (19, 21, 27, 29, 37, 38) для контроля работы датчика солености были отобраны пробы на соленость в поверхностном слое. Соленость морской воды определялась в лаборатории на берегу австралийским солемером CSIRO Model MK-III. По сертификату солемера декларируемая точность определений солености должна быть около 0,005 %%. Однако проведенные ранее эксперименты (Лучин, Сагалаев, 2005) показали, что погрешность определения солености прибором составляет 0,01-0,02 %%. В результате выполненных исследований было определено, что различия между значениями солености, полученными различными методами, не превышали 0,08-0,12 %%. При этом максимальные различия также получены в прибрежных мелководных районах, на режим которых существенное влияние оказывает речной сток, где даже небольшие изменения в глубине погружения прибора могут дать существенные различия в значениях определяемой солености.
Для контроля точности работы датчика давления на всех станциях глубина погружения зонда контролировалась по заранее размеченному тросу. Сравнительный анализ показал, что датчик глубины погружения зонда во всем диапазоне глубин (от 1-2 до 25 м) работал устойчиво. Разница в определениях глубины погружения прибора на придонных горизонтах не превышала 0,1-0,2 м.
Результаты и обсуждение
Распределение глубин в районе исследований по данным наших наблюдений представлено на рис. 3. Минимальные глубины (2-6 м) наблюдаются в вершинах бухт Северная и Славянка. Переходные значения глубин (до 10-14 м) характерны для преобладающей части прибрежных районов Славянского залива. Максимальные глубины (18-26 м) выделяются на входе в Славянский залив, а также в его центральной части.
42.96
42.94
42.92
42.90
42.88
42.86
Рис. 3. Распределение глубин в районе исследования, м
Fig. 3. Distribution of depths in the survey area, m
131.38 1 31.40 131.42 131.44 1 31.46
131.48
Термохалинная структура
Как видно на рис. 4, по особенностям вертикального распределения температуры и солености в августе 2005 г. на исследуемой акватории выделялись верхний квазиоднородный слой и слой сезонного термоклина. Защищенность исследуемой акватории от открытых вод зал. Петра Великого, а также сток рек и ручьев приводит к тому, что верхний квазиоднородный слой в Славянском заливе на период максимального прогрева поверхностных вод не распространяется глубже 4-6 м. Характерной чертой океанологического режима вод Славянского залива является то, что слой сезонного термоклина, по вертикальным градиентам океанологических характеристик, уверенно подразделяется на два структурных элемента. Для его верхней части характерны максимальные значения градиентов характеристик. Более того, как правило, его толщина ограничивается 2-4 м. Нижняя часть сезонного термо- и галоклина имеет более значительную вертикальную протяженность и существенно меньшие значения вертикальных градиентов характеристик.
С учетом региональных особенностей вертикального распределения океанологических характеристик дальнейший анализ пространственной структуры вод выполняется в пределах отдельных структурных элементов. Это связано с тем, что традиционное распределение параметров вод на отдельных горизонтах исследуемой акватории не совсем корректно, так как распределение температуры и солености на любом горизонте может включать в себя как характеристики верхнего квазиоднородного слоя, так и данные различных частей сезонного термо- и галоклина. Следует отметить еще одно обстоятельство вертикального распределения температуры и солености: на акватории Славянского залива границы выделенных структурных элементов на вертикальных профилях температуры и солености конкретных станций не всегда располагаются на одних и тех же горизонтах, поэтому особенности распределения температуры и солености будут рассмотрены отдельно.
Температура, °С
12 14 16 18 20 22 24 26
2 4 6 8
м
£ 10
! 12 ч
14 16 18 20 22
-St.#14
—St.#25 ■
■ - St.#17 ' - St.#35
St.#22 -St.#38
Соленость, psu
22 24 26 28 30 32 34
0 2 4 6 8
м
на, 10
4L 12
л
14 16 18 20 22
-St.#14 - - -
—St.#25 ■
- St.#17 ■
- St.#35 •
St.#22 St.#38
Рис. 4. Вертикальные профили температуры и солености на отдельных станциях Славянского залива, выполненных 17 августа 2005 г.
Fig. 4. Vertical profiles of water temperature and salinity measured in the Slavyansky Bay on 17 August, 2005
Параметры верхнего квазиоднородного слоя (ВКС), выделенные по вертикальным профилям температуры воды на каждой станции, представлены на рис. 5. Нижняя граница ВКС находилась наиболее близко к поверхности (2-4 м) в вершине бухты Северной, в западной части залива, а также вблизи прол. Стенина. Эту акваторию можно условно ограничить изолинией 4 м. Максимальные значения положения нижней границы ВКС (до 5-7 м) характерны для входа в залив и для северо-восточной части залива (рис. 5, а). Основываясь на представленной схеме распределения глубины залегания нижней границы ВКС, можно предположить, что в заливе существует циклоническая схема движения вод. Это также подтверждается пространственным распределением температуры воды ВКС (рис. 5, б), из которого следует, что поступающие в залив воды имели пониженную температуру (менее 24,0 0С). В то же время воды мелководной бухты Северной и большей части бухты Славянка имели температуру более 24,0 0С.
Параметры ВКС, выделенные по вертикальным профилям солености воды на каждой станции, представлены на рис. 6. Видно, что распределения существенно отличаются от данных, полученных по вертикальным профилям температуры воды (рис. 5). Дополнительно к особенностям, представленным на рис. 5, выделяется обширная область с минимальным заглублением ВКС, которая расположена в восточной части исследуемой акватории, прилегающей к бухте Табунной. Здесь, а также в вершине бухты Северной и в западной части залива нижняя граница ВКС располагалась на глубине не более 2-3 м от поверхности. В мористых районах залива ВКС заглублен до 3,5-6,0 м (рис. 6, а).
Минимальная соленость в ВКС (от 22,5 до 25,5 %) характерна для периферийных мелководных районов залива (рис. 6, б). Данное распределение со-
лености формируется под влиянием притока распресненных вод из бухты Табунной, стока р. Брусья, а также более мелких ручьев и материкового стока. На поддержание представленного распределения солености, вероятно, оказывает влияние циклоническое движение вод залива, перемещающее распреснен-ные воды вдоль прибрежных мелководий. Как видно на рис. 6 (б), источник повышенных значений солености в ВКС Славянского залива находился за его пределами. Это подтверждается максимальными значениями солености в ВКС летом 2005 г. (26-28 %%), которые выделены на входе в Славянский залив и в районе с максимальными глубинами (см. рис. 3).
Рис. 5. Параметры верхнего квазиоднородного слоя в Славянском заливе по данным наблюдений 17 августа 2005 г.: а — нижняя граница, м; б — температура воды, 0С Fig. 5. Characteristics of upper quasi-homogenous layer in the Slavyansky Bay as observed on 17 August, 2005: a — lower boundary, m; б — water temperature, 0С
Рис. 6. Параметры верхнего квазиоднородного слоя в Славянском заливе по данным наблюдений 17 августа 2005 г.: а — нижняя граница, м; б — соленость воды, % Fig. 6. Characteristics of upper quasi-homogenous layer in the Slavyansky Bay as observed on 17 August, 2005: a — lower boundary, m; б — water salinity, %
Верхняя часть сезонного термоклина летом 2005 г. имела незначительную вертикальную протяженность (от 0,5-1,0 до 2,5-4,5 м). Минимальную толщину (до 2,0 м), как видно на рис. 7 (а), она имела в прибрежных мелководных районах, где поверхностные воды более распреснены (см. рис. 6, б), а также в центральной части залива. Этот слой был максимально распространен (до 3,0-4,5 м) на входе в залив, что свидетельствует о меньшей термической стратификации вод за пределами исследуемой акватории.
230
Максимальные значения вертикальных градиентов температуры в верхней части термоклина, достигающие 3-8 0С/м, характерны для прибрежных районов бухт Северная и Славянка (см. рис. 7, б). В бухте Северной это связано с сильной стратификацией верхнего слоя вод, определяемой речным стоком. Наблюдаемый экстремум в вершине бухты Славянка, возможно, связан с коммунальными и промышленными стоками. Минимальные значения вертикальных градиентов температуры воды в верхней части сезонного термоклина (не превышающие 1,0-2,5 0С/м), как видно на рис. 7 (б), характерны для входа в Славянский залив, а также для глубоководных районов исследуемой акватории, находящихся под доминирующим влиянием вод, которые поступают из Амурского залива. Таким образом, параметры верхней части сезонного термоклина в Славянском заливе косвенно свидетельствуют о меньшей термической стратификации вод за пределами исследуемой акватории.
Рис. 7. Параметры верхней части сезонного термоклина в Славянском заливе по данным наблюдений 17 августа 2005 г.: а — толщина, м; б — вертикальный градиент температуры воды, 0С/м
Fig. 7. Characteristics of upper part of seasonal thermocline in the Slavyansky Bay as observed on 17 August, 2005: a — thickness, m; б — vertical gradient of water temperature, 0C/m
Распределение параметров верхней части сезонного галоклина летом 2005 г. представлено на рис. 8. Видно, что они существенно отличались от параметров верхней части термоклина (см. рис. 7). Так, максимальную вертикальную протяженность (4-7 м) верхняя часть сезонного галоклина имела на входе в Славянский залив, что свидетельствует о меньшей соленостной стратификации вод за пределами исследуемой акватории. По мере распространения вод Амурского залива по исследуемой акватории толщина этого слоя уменьшалась. Минимальное вертикальное распространение (до 1,5-2,0 м) верхняя часть сезонного галоклина имела в прибрежных мелководных районах бухт Северная и Славянка, где поверхностные воды более распреснены (см. рис. 8, а).
На преобладающей части исследуемой акватории вертикальные градиенты солености в верхней части сезонного галоклина имели значения от 1,5 до 3,0 %0/м. На входе в Славянский залив они уменьшались до 1,0 %о/м, что еще раз свидетельствует о меньшей соленостной стратификации вод за пределами исследуемой акватории. Низкие значения градиентов наблюдались также в северо-восточной части залива, режим которого формируется в результате адвекции трансформированных вод из Амурского залива. Максимальные значения вертикальных градиентов в верхней части сезонного галоклина характерны для двух районов (рис. 8, б): вершины бухты Славянка, где они достигали 5,0-7,5 %о/ м, и юго-западной части бухты Северной — до 13,0 %о/ м.
Пространственные особенности вертикальной протяженности нижней части сезонного термоклина в Славянском заливе (рис. 9) находятся в хорошем соответствии с распределением глубин (см. рис. 3). Максимальные значения наблюдались на входе в залив и в его центральной части. По мере приближения к берегам залива происходило существенное уменьшение толщины нижней части сезонного термоклина. В то же время вертикальные градиенты температуры воды в этой части термоклина на преобладающей части Славянского залива находились в довольно узких пределах 0,30-0,45 0С/м. Только в бухтах Славянка и Северная значения градиентов возрастали до 0,55-0,65 0С/м. Следует также отметить, что вертикальные градиенты в этой части сезонного термоклина примерно в 5-7 раз ниже, чем в верхней части сезонного термоклина (см. рис. 7, б).
Рис. 8. Параметры верхней части сезонного галоклина в Славянском заливе по данным наблюдений 17 августа 2005 г.: а — толщина, м; б — вертикальный градиент солености воды, %о/м
Fig. 8. Characteristics of upper part of seasonal halocline in the Slavyansky Bay as observed on 17 August, 2005: a — thickness, m; б — vertical gradient of water salinity, %/m
Рис. 9. Параметры нижней части сезонного термоклина в Славянском заливе по данным наблюдений 17 августа 2005 г.: а — толщина, м; б — вертикальный градиент температуры воды, 0С/м
Fig. 9. Characteristics of lower part of seasonal thermocline in the Slavyansky Bay as observed on 17 August, 2005: a — thickness, m; б — vertical gradient of water temperature, 0C/m
Вертикальная протяженность нижней части сезонного галоклина (рис. 10), как и термоклина (см. рис. 9), в Славянском заливе находится в хорошем соот-
232
ветствии с распределением глубин (см. рис. 3). Максимальные значения наблюдались на входе в залив и в его центральной части, а по мере приближения к берегам залива происходило существенное уменьшение толщины нижней части сезонного термоклина.
Рис. 10. Параметры нижней части сезонного галоклина в Славянском заливе по данным наблюдений 17 августа 2005 г.: а — толщина, м; б — вертикальный градиент солености воды, %о /м
Fig. 10. Characteristics of lower part of seasonal halocline in the Slavyansky Bay as observed on 17 August, 2005: a — thickness, m; б — vertical gradient of water salinity, %/m
Распределение вертикальных градиентов в нижней части сезонного галоклина, в отличие от этой же части термоклина, имеет более значительную пространственную неоднородность (см. рис. 9, б, 10, б). Так, минимальные значения вертикальных градиентов (0,03-0,15 %%/м) были характерны для входа в залив, а также для его глубоководной части. Этот факт еще раз подтверждает более слабую стратификацию подповерхностных вод в Амурском заливе (по сравнению с параметрами толщи вод исследуемой акватории). По мере выхода на мелководье и приближения к берегам, где на режим солености большое влияние оказывает речной сток, происходило существенное увеличение градиентов (до 0,20-0,35 %/м в районах со средними глубинами и до 0,400,70 %/м в западной и северной частях бухты Северной).
Следует отметить, что аналогичные параметры ВКС и сезонного термоклина (их незначительная вертикальная протяженность и большие значения вертикальных градиентов температуры и солености) характерны, как правило, только для арктических регионов Мирового океана (Егоров, 1974; Степанов, 1974).
При проведении экспедиционных наблюдений летом 2005 г. океанологические параметры фиксировались на расстоянии не более 0,2-0,3 м от дна, поэтому имеется возможность (без использования различных гипотез и допущений) представить распределение температуры и солености в Славянском заливе на придонном горизонте. Как видно на рис. 11, их пространственное распределение хорошо соответствует распределению глубин в этом регионе (см. рис. 3). Минимальная температура (13-14 0С) и максимальная соленость (около 33,3 %) наблюдались на входе в Славянский залив. По мере приближения к берегам исследуемой акватории температура возрастала до 15-16 0С, а соленость понижалась до 32 %. Максимальные значения температуры и минимальные значения солености (достигающие соответственно 22-25 0С и 2429 %) были характерны для мелководных районов бухты Северной и вершины бухты Славянка (рис. 11).
Рис. 11. Распределение океанологических характеристик на придонном горизонте в Славянском заливе по данным наблюдений 17 августа 2005 г.: а — температура воды, 0С; б — соленость, %
Fig. 11. Near-bottom distribution of oceanological characteristics in the Slavyansky Bay as observed on 17 August, 2005: a — water temperature, 0С; б — water salinity, %
Синоптическая изменчивость
Синоптическая изменчивость в океане характеризуется периодами от нескольких суток до месяцев. Эти колебания характеристик, как правило, являются следствием изменений в структуре течений исследуемых регионов, а также метеорологических процессов (Монин и др., 1974).
В связи с этим рассмотрим метеорологические процессы, которые определяли погодные условия в августе 2005 г. над территорией южной части Приморского края. По данным Приморского УГМС (http://primpogoda.ru), август был умеренно теплым и сухим на преобладающей части территории края. Средняя температура воздуха на юге Приморского края была примерно одинаковой — около 20-22 0С — и близкой к норме. Например, во Владивостоке август оказался на 3,0-4,0 0С теплее июля и даже на 0,4 0С теплее августа 2004 г. Наиболее высокая температура (29,3 0С) отмечалась во Владивостоке днем 14 августа, а самая низкая (13,3 0С) — в ночь на 18 августа. На рис. 12 представлены временные изменения средних суточных значений температуры воздуха в августе 2005 г. на морских станциях зал. Петра Великого. Как видно из представленных графиков, резкое падение температуры воздуха 18 августа (на 8-10 0С) наблюдалось на всех морских станциях зал. Петра Великого. По данным срочных наблюдений, период резкого похолодания, который продолжался от 24 до 30 ч, наблюдался также на материковых станциях южного Приморья.
По устному сообщению главного специалиста отдела долгосрочных прогнозов погоды ДВНИГМИ Л.И. Мезенцевой, погодные условия 15-20 августа 2005 г. на юго-западном побережье Приморского края определялись малоподвижным фронтальным разделом (атмосферным фронтом умеренных широт), ориентированным с юго-запада на северо-восток. Глубоких циклонов не отмечалось, однако прослеживалось множество волновых циклонов с давлением в центре 1002-1006 гПа. Забайкалье, верхнее и среднее течение Амура, северо-восточные провинции Китая были заняты обширным антициклоном, площадь и глубина которого были несколько необычны для данного времени года (18 августа давление в центре антициклона превышало 1020 гПа). 16-17 августа территория Приморского края в целом и его юго-западная часть в частности находились в зоне фронтов. Отмечалась пасмурная погода с дождями, однако температура воздуха в нижней и средней тропосфере (в том числе в приземном слое) оставалась высокой. В ночь на 18 августа фронтальные разделы прогнулись на акваторию
Японского моря, но оставались в непосредственной близости с побережьем, обеспечивая пасмурную дождливую погоду. На исследуемую акваторию произошло вторжение холодного воздуха. Средние суточные температуры понизились на 7-9 0С. Ветер переменился на северный, северо-восточный, незначительно усилился.
Рис. 12. Изменения средних суточных значений температуры воздуха в августе 2005 г. на морских станциях зал. Петра Великого
Fig. 12. Variations of daily average air temperature according to observations in Peter the Great Bay in August, 2005
Синоптические изменения профилей вертикального распределения температуры и солености воды в отдельных точках Славянского залива представлены на рис. 13 и 14 (номера и положение станций показаны на рис. 2). Видно, что в мелководных районах залива произошло значительное (более 2 0С) уменьшение температуры воды от поверхности до придонных горизонтов. В глубоководных районах залива изменения профилей вертикального распределения температуры воды носили более сложный характер. Так, в пределах ВКС и примерно посередине верхней части сезонного термоклина температура воды также понизилась, причем в пределах ВКС это снижение составило около 2 0С. Затем, начиная с горизонтов 3-8 м и до дна, произошло увеличение температуры воды. На этих участках профилей рост температуры воды на отдельных горизонтах составлял от 2 до 5 0С (см. рис. 13).
Как видно на рис. 14, синоптические изменения профилей солености прямо не связаны с резким понижением температуры воздуха. Особенно ярко это проявляется в мелководных районах Славянского залива. Здесь (по наблюдениям до и после резкого похолодания) выделяется практически однородное распределение солености от поверхности до придонных горизонтов. Причем по данным наблюдений 20 августа значения солености на мелководьях увеличились на 2,54,0 %. Вертикальное распределение солености по данным наблюдений, выполненных 20 августа 2005 г., свидетельствует о том, что в мелководных районах залива произошло замещение распресненных вод (за счет ветрового сгона) более солеными водами, которые находились на нижележащих горизонтах более мористых акваторий. В глубоководных районах залива изменения профилей вертикального распределения солености (как и температуры) носили более сложный характер. Как правило, в пределах ВКС и примерно посередине верхней части сезонного галоклина значения солености (как и на мелководных участках залива) увеличились. На входе в залив и в его глубоководной части рост солености не превышал 0,5-1,0 %, а в глубоководной части бухты Северной соленость поверхностных вод от 17 к 20 августа возросла примерно на 2,5-3,0 %%. В то же время в сезонном термоклине, начиная с горизонтов 3-7 м и до дна, произошло повсеместное снижение значений солености, которое на отдельных горизонтах составляло от 2,5 до 3,5 % (рис. 14).
Представленные на рис. 13 и 14 синоптические изменения профилей вертикального распределения температуры и солености морской воды на акватории Славянского залива свидетельствуют о том, что (помимо отдачи тепла верхним
10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Число
-Посьет
Гамов
-Барабаш —в—Владивосток
квазиоднородным слоем) происходили перераспределение тепла и соли от поверхности до дна, а также разнонаправленные адвективные перемещения масс воды в ВКС и в сезонном термо- и галоклине. Подтверждением этому является следующее.
22
Температура, °С
23 24 25
26
0
2 0,5
а
ю
у
Q
1
1,5 2
•T St.#38 - - - T St.#25
21
Температура, °С
22 23 24
25
0
s 1 а,
ю
у
Q
-T St.#29 - - - T St.#15
Температура, °С
20 22 24
-T St.#24 - - - T St.#12
Температура, °С
14 16 18 20 22 24
-T St.#22 - - - T St.#14
Температура, °С
13 15 17 19 21 23 25
-T St.#16 - - - T St.#09
Температура, °С
12 14 16 18 20 22 24
-T St.#10 - - - T St.#05
Рис. 13. Синоптические изменения профилей вертикального распределения температуры воды на станциях в Славянском заливе: 1 — наблюдения 17 августа 2005 г., 2 — 20 августа 2005 г.
Fig. 13. Synoptic variability of profiles of vertical distribution of water temperature in the Slavyansky Bay: 1 — 17 August, 2005, 2 — 20 August, 2005
Если предположить, что в Славянском заливе отсутствует горизонтальная циркуляция вод, то за счет теплоотдачи в атмосферу произошло бы повсеместное понижение средней взвешенной в толще вод температуры воды, а средние взвешенные значения солености на станциях остались бы неизменными. Однако это предположение не подтверждается синоптическими изменениями средних
взвешенных в толще вод значений температуры и солености, полученными по данным наблюдений 17 и 20 августа 2005 г. (рис. 15). Привлекает внимание следующая закономерность. После резкого падения температуры воздуха на мелководных участках залива (прибрежные районы бухты Северной, вершина бухты Славянка, район к западу от прол. Стенина) средняя взвешенная температура воды существенно понизилась. Так, на мелководных участках бухты Северной это понижение составило от 2,26 до 3,08 0С, а в районе к западу от прол. Стенина — около 1,0 0С (рис. 15, а).
Рис. 14. Синоптические изменения профилей вертикального распределения солености воды на станциях в Славянском заливе: 1 — наблюдения 17 августа 2005 г., 2 — 20 августа 2005 г.
Fig. 14. Synoptic variability of profiles of vertical distribution of water salinity in the Slavyansky Bay: 1 — 17 August, 2005, 2 — 20 August, 2005
Отмеченные понижения средних взвешенных значений температуры на мелководье не могут однозначно свидетельствовать только о теплоотдаче в атмосферу, так как не может быть исключен факт понижения температуры воды за счет
237
сгона теплого верхнего слоя вод и перемещения на его место более холодных вод с нижележащих горизонтов.
Рис. 15. Синоптическая изменчивость средних взвешенных значений температуры (а, 0С) и солености (б, %о) в толще вод Славянского залива: верхняя строка — по наблюдениям 17.08.2005 г., нижняя — по наблюдениям 20.08.2005 г.
Fig. 15. Synoptic variability of weighted average water temperature (a, 0С) and salinity (б, %o) in the Slavyansky Bay: upper line — 17 August, 2005, lower line — 20 August, 2005
Как видно на рис. 15 (а), в глубоководной части Славянского залива (от входа в залив до входа в бухту Северную) средняя взвешенная температура воды повысилась. Минимальные повышения характерны для периферийных участков глубоководной котловины залива. Так, на входе в бухту Северную они составляли 0,35-0,58 0С, а в районе к западу и к югу от о. Герасимова — возрастали до 0,72-0,78 0С. Максимальные повышения теплосодержания толщи вод произошли в центральной глубоководной части Славянского залива, где средняя взвешенная температура воды возросла на 1,96 0С.
Эти результаты также не могут быть объяснены только сгонно-нагонными явлениями в пределах глубоководной части залива, так как в этом случае средняя взвешенная температура воды в конкретных пунктах наблюдений должна была понизиться. Наиболее вероятно, что увеличение значений средней взвешенной температуры воды произошло в результате двух процессов: перераспределения тепла из поверхностного слоя на нижележащие горизонты (как следствие роста скорости ветра), а также адвекции вод из Амурского залива, в которых также произошла передача тепла с поверхностного слоя на нижележащие горизонты.
Совершенно противоположная синоптическим изменениям средней взвешенной температуры воды ситуация сложилась с изменениями солености в толще вод исследуемой акватории. После резкого падения температуры воздуха и роста скорости ветра на мелководных участках залива (прибрежные районы бухты Северной, вершина бухты Славянка, район к западу от прол. Стенина) средние взвешенные значения солености в пунктах наблюдений существенно повысились. Так, на мелководных участках бухты Северной эти увеличения составили от 2,8 до 5,6 %о, к западу от прол. Стенина — 1,1 %о, а в вершине бухты Славянка — около 0,7 %0 (рис. 15, б).
Отмеченный рост средних взвешенных значений солености на мелководных участках залива может быть объяснен только сгонными явлениями, когда на место распресненных поверхностных вод поступают более соленые воды с мористых регионов залива. Это утверждение не противоречит также изменениям теплосодержания вод мелководных участков залива (рис. 15, а).
В глубоководной части Славянского залива (от входа в залив до входа в бухту Северную) средняя взвешенная соленость воды с 17 по 20 августа 2005 г. понизилась. Минимальные изменения отмечались в северных и восточных периферийных участках глубоководной котловины залива. Так, на входе в бухту Северная они составили 0,41-0,54 %о, к югу от о. Герасимова — 0,29 %о, а в центральной части входа в Славянский залив понижение солености составило 0,97 %. Максимальное снижение средней взвешенной солености с 17 по 20 августа 2005 г. произошло в центральной глубоководной части Славянского залива, где значения изменились на 1,2% (рис. 15, б).
Представленные результаты также не могут быть объяснены только сгонно-нагонными явлениями в пределах глубоководной части залива, так как в этом случае средняя взвешенная соленость воды в конкретных пунктах наблюдений должна была увеличиться. Наиболее вероятно, что снижение значений средней взвешенной солености воды произошло в результате двух процессов: перемещения дефицита соли из поверхностного слоя на нижележащие горизонты (как следствие роста скорости ветра), а также адвекции вод из Амурского залива, где также произошло вертикальное перераспределение соли в толще вод.
Выводы
Впервые для акватории Славянского залива были выполнены океанологические съемки высокоточной аппаратурой с достаточно подробным пространственным разрешением и при различных типах развития метеорологических процессов.
Основываясь на профилях вертикального распределения характеристик, в толще вод залива можно выделить следующие основные элементы структуры вод:
— верхний квазиоднородный слой, вертикальная протяженность которого составляла от 2-3 до 7 м. Основываясь на пространственном распределении в нем температуры и солености, можно предположить существование в заливе циклонического движения вод;
— сезонный термоклин, который по значениям вертикальных градиентов можно разделить на две части. В верхней части термоклина (толщиной от 0,51,0 до 4,5-7,0 м) значения вертикальных градиентов достигают 3-8 0С. В этом слое на преобладающей части исследуемой акватории вертикальные градиенты солености имеют значения от 1,5 до 3,0 %/м, а максимальные значения градиентов характерны для двух районов: вершины бухты Славянка (где они достигают 5,0-7,5 %/м) и юго-западной части бухты Северной (до 13,0 %/м). В нижней части сезонного термо- и галоклина, вертикальная протяженность которых составляет от 2-4 до 15-16 м, значения вертикальных градиентов температуры варьировали от 0,3 до 0,7 0С, а солености — от 0,03 до 0,7 %/м.
По данным двух съемок, выполненных до и после резкого изменения метеорологических условий над акваторией залива, была оценена синоптическая изменчивость температуры и солености в толще вод. Полученные результаты показывают, что за счет резкого понижения температуры воздуха и отдачи водной толщей тепла в атмосферу в поверхностном слое вод произошло уменьшение температуры воды (более 2 0С). Начиная с горизонтов 3-8 м и до дна произошло увеличение температуры воды. Рост температуры воды на отдельных горизонтах составлял от 2 до 5 0С. По данным наблюдений 20 августа, значения солености в верхнем слое вод увеличились на 2,5-4,0 %, а начиная с горизонтов 3-7 м и до дна произошло повсеместное снижение значений солености, которое на отдельных горизонтах составляло от 2,5 до 3,5 %.
Авторы выражают благодарность ректору Далърыбвтуза Г.Н. Киму за организационную и финансовую поддержку при выполнении полевых исследований.
Литература
Григорьев Р.В., Зуенко Ю.И. Среднемноголетнее распределение температуры и солености в Амурском заливе Японского моря // Изв. ТИНРО. — 2005. — Т. 143. — С. 179-188.
Дашко H.A., Варламов С.М. Метеорология и климат // Гидрометеорология и гидрохимия морей. Т. 8: Японское море. Вып. 1: Гидрометеорологические условия. — СПб.: Гидрометеоиздат, 2003. — С. 18-102.
Егоров Н.И. Физическая океанография. — Л.: Гидрометеоиздат, 1974. — 455 с.
Климат Владивостока / Под ред. Ц.А. Швер. — Л.: Гидрометеоиздат, 1978. — 248 с.
Лоция северо-западного берега Японского моря. — СПб.: ГУНИО МО РФ, 1996. — 360 с.
Лучин В.А., Сагалаев С.Г. Океанологические условия в Амурском заливе (Японское море) зимой 2005 года // Изв. ТИНРО. — 2005. — Т. 143. — С. 203-218.
Лучин В.А., Тихомирова Е.А., Круц A.A. Океанографический режим вод залива Петра Великого (Японское море) // Изв. ТИНРО. — 2005. — Т. 140. — С. 130-169.
Монин A.C., Каменкович В.М., Корт В.Г. Изменчивость Мирового океана. — Л.: Гидрометеоиздат, 1974. — 262 с.
Основные черты гидрохимии залива Петра Великого (Японское море) / Н.Ф. Подорванова, Т.С. Ивашинникова, В.С. Петренко, Л.С. Хомичук. — Владивосток: ДВО АН СССР, 1989. — 201 с.
Руководство по гидрологическим работам в океанах и морях. — Л.: Гидро-метеоиздат, 1967. — 556 с.
Степанов В.Н. Мировой океан. — М.: Знание, 1974. — 256 с.
Поступила в редакцию 21.06.06 г.
