CC BY
72
А. А. Бобков, П. П. Стрелков, А. Н. Ильина
ПРИЛИВНАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ОКЕАНОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ СУБЛИТОРАЛИ ГУБЫ ИВАНОВСКОЙ*
Введение. Несмотря на всеохваченность изучения территорий и акваторий, доступных благодаря внедрению дистанционных методов исследования Земли, насчитывается достаточное число мест, имеющих обособленный режим формирования биогидроценозов в силу их физико-географического положения, недоступных спутниковому сканированию. К таким уголкам малоизвестной части суши и воды смело можно причислить губу Ивановскую, расположенную на севере Кольского полуострова, где в период с 3 по 15 июля 2008 г. выполнялись комплексные гидробиологические и океанографические исследования (рис. 1). Целью этих работ была оценка вклада приливных компонентов в изменчивость океанологических условий (уровня моря и температуры воды), влияющих на состояние акватории и распределение морских организмов в верхнем слое моря.
Район исследования. Гидрологический режим юга Баренцева моря, к которому принадлежит губа Ивановская, определяется его географическим положением, характером водообмена с соседними морями и рельефом дна. В прибрежных районах, кроме того, важную роль в формировании режима играют приливные явления, береговой сток и сильная изрезанность береговой линии.
Относительная мелководность моря и сложный рельеф дна с многочисленными впадинами и банками оказывают большое влияние на довольно устойчивую систему постоянных теплых и холодных течений, на распространение приливной волны и характер приливных течений, на условия прогрева и охлаждения водных масс, а также на процессы льдообразования и состояние водно-ледовых ландшафтов.
Согласно сложившимся представлениям [1], приливо-отливные явления (колебания уровня моря и приливные течения), имеют в южной части Баренцева моря полусуточный (иногда — неправильный полусуточный) характер и во многом определяют стратификацию вод, способствуя перераспределению по его акватории водных масс, участвующих в водообмене между Баренцевым морем и внутренними водоемами (бухтами, губами).
Приливная волна приходит в Баренцево море из Атлантического океана и распространяется на восток. На ее распространение, особенно в прибрежной полосе, влияют местные условия, значительно трансформирующие приливной поток в отдельных акваториях и определяющие их океанологический и гидробиологический режимы.
Приливо-отливные колебания уровня моря сильнее всего ощущаются в прибрежной зоне и в проливах, где величина колебаний уровня иногда достигает более 4 м, а скорость приливных течений может превышать 4 узла. Средняя величина квадратурного прилива колеблется от 0,3 до 2,5 м, а сизигийного — от 0,7 до 4,6 м. Величина прилива
* Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) по грантам №08-05-01037а и №07-04-01734а, и Всемирного фонда охраны дикой природы (WWF).
© А. А. Бобков, П. П. Стрелков, А. Н. Ильина, 2010
Рис. 1. Гидрография региона и положение пунктов мареографных измерений в губе Ивановской
в некоторых пунктах Мурманского берега приведена в табл. 1.
Таблица 1. Характер и величина прилива в некоторых пунктах на Мурманском берегу [1]
Пункт Координаты Характер прилива Средняя величина прилива в квадратуру, м Средняя величина прилива в сизигию, м
Широта, сев. Долгота, вост.
Мурманск 68° 58' тґ о о СО СО Полусуточный 1,7 3,3
Губа Восточная Лица 68° 38' 37° 48' Полусуточный 2,2 3,9
Река Крынка со о 00 СО 4^ 4^ О 00 Полусуточный 1,4 2,6
Приливы усложняются влиянием мелководья, чаще всего проявляющимися в изменении времени роста и падения уровня моря при полусуточных приливах, в связи с чем время роста уровня моря может отличаться от времени падения на 2,5-3 часа и более.
На изменения уровня моря влияют ветры, атмосферное давление, наличие ледяного покрова и речной сток.
Ветры обусловливают сгонно-нагонные колебания уровня моря, и при этом сгон, как правило, по величине меньше нагона (в 1,4—1,8 раза), но более продолжителен. Нагоны у Мурманского берега обусловлены ветрами, дующими от запада до севера. Средние амплитуды величин сгон-нагон составляют 0,8 м в случае сгона и 1,4 м в случае нагона относительно среднего уровня моря.
Колебания уровня, вызванные изменениями атмосферного давления, составляют в среднем 0,5 м относительно среднего уровня; повышение атмосферного давления сопровождается падением уровня, и наоборот (срабатывает принцип «обратного барометра» ).
Величина колебаний уровня в устьевых участках рек уменьшается, а средний уровень моря подвержен сезонным колебаниям за счет изменчивости речного стока.
Приливные течения в большей части Баренцева моря — полусуточные, лишь к востоку от о-ва Колгуев на отдельных участках акватории — суточные. Средняя скорость приливных течений в открытом море обычно не превышает 0,5 уз; в юго-восточной части она составляет 0,6—0,8 уз, а в западной 0,6—1 уз. В прибрежной зоне скорость приливных течений в среднем 1—1,5 уз, однако, в проливах и узкостях она может превышать 4 уз (у Мурманского берега и в Чешской губе).
В прибрежной зоне приливные течения реверсивные. Приливное течение направлено с запада на восток, а отливное — наоборот, но на отдельных участках наблюдаются отклонения от этих направлений. Смена течений, как правило, происходит через каждые 6 час, что наиболее четко выражено в прибрежных районах моря. Вдоль Мурманского берега смена течений происходит между 2 и 1 часоми до 4 и 5 часами после момента полной воды в Екатерининской гавани, а в Чешской губе — между 4 и 3 часами до 2 и 3 часов после того же момента.
Свежие западные ветры увеличивают скорость и продолжительность приливного, а восточные — отливного течения.
Температура воды в юго-западной части моря положительная в течение всего года, а в остальных частях — преимущественно — с июня по октябрь-ноябрь. Соленость воды в открытом море близка к средней океанической (до 330/оо ). В прибрежной зоне, особенно в юго-восточной части моря, она существенно снижается за счет речного стока и находится на уровне 20—280/оо, в устьях рек еще ниже.
Материалы. В основу публикации положены экспедиционные данные, собранные в 2008 г. по губе Ивановской, которые включали метеорологические, океанологические и гидробиологические наблюдения. Все измерения были привязаны к астрономическому календарю.
Океанографические наблюдения. Для оценки изменчивости океанологических условий были использованы два автономных мареографа марки «Прилив-2Д», выставленных в 3-м и 4-м ковшах губы Ивановской на глубине порядка 5 м (см. рис. 1).
Мареограф «Прилив-2Д» широко используется в практике морских исследований и работает на принципе измерения гидростатического давления чувствительным датчиком с определенной периодичностью, соотнося показания с колебаниями уровня моря. Результаты записываются в оперативную память микросхемы с последующей передачей массива данных на персональный компьютер при помощи специальной программы для обработки [2]. Уровенные измерения сопровождаются регистрацией температуры воды в месте заглубления прибора. Чувствительность прибора позволяет считывать значения колебаний уровня с точностью до 1—2 см каждые 10 секунд; точность измерения температуры воды 0,1° С. В наших исследованиях мы ограничились осреднением данных по времени с дискретностью в 1 час, полагая, что они вполне репрезентативны.
Результаты регистрации уровня моря и температуры воды показаны на рис. 2(а, б). Вклад составляющих приливо-отливных гармонических колебаний уровня был оценен по способу ААНИИ, изложенному в [3, 4]. Алгоритм вычислительной программы был подготовлен Р. И. Маем.
Астрономические наблюдения. Из теории приливов известно, что характер и интенсивность приливо-отливных движений тесно связаны с астрономическими услови-
Дата, время
11.07.08 00:00
11.07.08 08:00
11.07.08 16:00
12.07.08 00:00
12.07.08 08:00
12.07.08 16:00
13.07.08 00:00
13.07.08 08:00
13.07.08 16:00
14.07.08 00:00
14.07.08 08:00
14.07.08 16:00
15.07.08 00:00
15.07.08 08:00
15.07.08 16:00
Температура, °С
03.07.08
04.07.08
04.07.08
04.07.08
05.07.08
05.07.08
05.07.08
06.07.08
06.07.08
06.07.08
07.07.08
07.07.08
07.07.08
08.07.08
08.07.08
08.07.08
09.07.08
09.07.08
09.07.08
10.07.08
10.07.08
10.07.08
16:00
00:00
08:00
16:00
00:00
08:00
16:00
00:00
08:00
16:00
00:00
08:00
16:00
00:00
08:00
16:00
00:00
08:00
16:00
00:00
08:00
16:00
9,00
Уровень, см
о
о
Рис. 2. Изменчивость уровня моря и температуры воды в третьем (а) и четвертом (б) ковшах губы Ивановской
ями, главным образом — с изменением фаз и склонений Луны. При наибольших северных или южных склонениях Луны должны быть максимальными суточные составляющие приливо-отливных течений (тропический прилив), тогда как при полнолунии или новолунии доминируют полусуточные составляющие (сизигийный прилив). Характер приливо-отливных колебаний на Мурманском берегу преимущественно — полусуточный.
Для привязки полученных уровенных данных к астрономическим ситуациям, влияющим на внутримесячную изменчивость океанологических условий, были использованы даты наступления фаз и склонений Луны, заимствованные из Астрономического календаря за 2008 год, опубликованного А. В. Кузнецовым [5]. Эта информация на период измерений приведена на рис. 3.
Обращаясь к календарю астрономических ситуаций, можно отметить, что измерения уровня моря в обоих ковшах были выполнены в моменты с новолуния до полнолуния между максимальными северным (2 июля) и близким к максимальному южным (15 июля) склонениями Луны. В таком случае в приливном потоке в начале и в конце измерений должны доминировать как суточная, так и полусуточная компоненты, менее выраженные в середине периода наблюдений.
Океанографические особенности губы Ивановской. Океанографические особенности Ивановской губы определяются ее размерами, морфологией береговой черты и рельефом дна. Согласно В. Н. Семенову [6, 7], конфигурация водоемов типа губы Ивановской, относится к разряду фиардов — разновидности фиордов, которые характерны для норвежского побережья. Отличительным признаком таких образований является один или несколько ковшей и порогов на входе в них. В противоположность норвежским фиордам, фиарды имеют меньшие размеры и глубины, и свойственны низкогорным по-
бережьям с ледниково-эрозионными формами рельефа, которые как раз наблюдаются на севере Мурманского берега.
Гидрография акватории. Губа Ивановская расположена в северо-восточной части Кольского полуострова (см. рис. 1). Губа узкая и длинная, прикрытая со стороны моря и северных ветров о-вом Нокуев, является продолжением Восточного Нокуевского залива и простирается в северо-западном направлении параллельно Мурманскому берегу к юго-западу от линии, соединяющей восточную оконечность о-ва Нокуев с северной оконечностью п-ва Ивановский. Средние координаты ее положения — 68° с.ш., 38-39° в.д. Длина губы 22 км, наибольшая ширина 1,5 км [8, 9]. Берега часто приглубы и на значительном протяжении образованы высокими, круто спускающимися к воде скалами, сложенными, в основном, гранитами. В верхней части губы преобладающий скалистый рельеф замещается обширными илисто-песчаными и каменистыми пляжами [10].
Северо-восточный берег губы Ивановской — высокий и обрывистый; у мыса Ивановский, западной оконечности п-ва Ивановский, берег полого спускается к воде. Югозападный берег губы отлогий и небольшом расстоянии от береговой линии покрыт тундровой растительностью. В берега губы вдаются осыхающие бухточки и две реки — Ивановская и Черная, впадающие в нее в верхней части.
Губа Ивановская имеет весьма необычную форму и фактически представляет собой несколько относительно широких и глубоких ванн — ковшей, которые соединяются друг с другом узкими и мелководными проливами — порогами.
В 1,7 мили к ЮВ от южной оконечности о. Нокуев находится мелководная узкость (Первые пороги), образованная небольшими островками и осыхающими камнями, которая отбивает южную границу первого ковша. Глубины у входа в Ивановскую губу — 25-37 м, а в средней, наиболее широкой ее части, достигают 55 м [1]. Грунт — камень и ил. Далее к ЮВ глубины вначале резко уменьшаются до 10 м, а затем увеличиваются до 14-17 м; грунт — песок и ракушка. Следует заметить, что более значительные глубины в Ивановской губе до узкости Первые Пороги находятся ближе к берегу п-ва Ивановский. В узкости перемычки Первые Пороги глубины 1,9—2,1 м. За узкостью глубины увеличиваются до 7 м, а затем уменьшаются по направлению к осыхающей банке, расположенной в 6 кбт к ЮВ от узкости. К востоку от осыхающей банки начинается второй ковш; глубины в нем увеличиваются до 30 м. У входа в бухточку, вдающейся в северный берег бассейна, глубины около 20 м, а в ее средней части 5-7 м.
Наиболее протяженным является третий ковш, глубины в котором повышаются до 50 м. Последний порог, отбивающий границу четвертого ковша, является осушаемым, т. е. лежит выше среднего уровня моря и заливается по высокой воде [6].
Специфика водообмена. Мелководные пороги на входе и внутри как фиордов, так и фиардов существенно ограничивают их водообмен с материнским морем, что способствует определенной гидрологической изоляции водоемов, создавая в них локальные водные экосистемы с соответствующим набором гидробионтов. В океанологическом отношении, в результате изоляции уменьшается амплитуда приливо-отливных явлений (течений и уровня моря), возникает сезонная (летняя, за счет увеличения инсоляции) и квазипостоянная стратификация вод по температуре и солености, а в ряде случаев — происходит загрязнение донных отложений и появление в глубинных и придонных водах ковшей сероводородного слоя. Губа Ивановская в этом отношении не является исключением.
Наличие в ней цепочки водоемов из четырех ковшей способствует нарастанию гидрологической изоляции от устья к вершине. Так, уже во втором ковше высота прилива в сизигию составляет 3,3-3,5 м, в третьем — всего 0,4-0,6 м против 4,4-4,6 м в первом
ковше и, соответственно, в море. Амплитуда колебаний в четвертом ковше неизвестна.
Приведенные на рис. 4 графики временного хода колебаний уровня в разных частях губы позволяют проиллюстрировать и другие особенности приливо-отливных колебаний в первых трех ковшах. Во-первых, долгопериодная (полумесячная) составляющая приливных колебаний в третьем ковше по амплитуде преобладает над полусуточной гармоникой (рис. 4, а). Это означает, что в этой части губы чередуются длительные (порядка недели) периоды осушения и затопления большей части литорали. Средний горизонт литорали в традиционном понимании, как «ежедневно заливаемая и осушаемая
Рис. 4. Изменчивость уровня моря в третьем (а), втором (б) и первом (в) ковшах губы Ивановской по данным Семенова [6]
зона», отсутствует. Во-вторых, приливы являются «неправильными» — длительность фазы отлива превышает продолжительность прилива. В третьем ковше асимметрия составляет примерно 1:2, а во втором — 5:7 против 1:1 в первом из них. В-третьих, моменты наступления максимальных отливов и приливов смещены по времени: в третьем ковше — приблизительно на 4,5 часа относительно первого, и на 2 часа относительно второго ковша [10]. В-четвертых, в первом и втором ковшах вертикальная стратификация вод в летний период выражена слабо; температура воды везде положительна, а соленость близка к средней океанической (табл. 2).
В-пятых, в третьем ковше в летний период поверхностные воды прогреты и опреснены, а на глубинах от 15 м и до дна располагаются охлажденные до отрицательной температуры в (—)0,1—(—)0,7°С воды со значениями солености порядка 300/оо, свойственной прилегающим баренцевоморским водам.
Следует упомянуть, что океанологические сведения о последнем четвертом ковше крайне скудны и лишь известно, что на поверхности его воды также прогреты летом, но сильно опреснены (до 100/оо на поверхности и до 220/оо на горизонте 5 м), а глубже 15 м — отравлены сероводородом.
К сожалению, подробные исследования над стратификацией вод в губе Ивановской проводились единожды, только в летний период, и коснулись поверхностного слоя моря
Таблица 2. Температура и соленость верхних слоев в губах Ивановская и Дроздовка
в июле-августе 1985 г. ([10])
Глубина, м Губа Дроздовка, 1-й ковш губы Ивановской 2-й ковш губы Ивановской 3-й ковш губы Ивановской
Температура (°С) Соленость (%о) Температура (°С) Соленость (%о) Температура (°С) Соленость (%о)
0 6,5±0,2 27,9±1,0 8,4±0,1 26,9±0,9 9,8±1,5 29,0±2,0
0,5 6,6±0,2 28,0±1,0 8,4±0,1 27,1±1,0 9,3±1,9 29,4±3,4
1,5 6,8±0,5 28,2±1,1 8,2±0,2 27,1±0,1 8,4±2,3 29,5±3,5
2,5 5,5±0,9 28,1±1,1 7,5±0,8 27,1±0,1 7,6±0,9 29,5±3,5
5,0 5,3±0,4 28,1±1,1 6,6±0,2 27,1±0,1 6,6±0,2 29,6±3,6
лишь первых трех ковшей [10].
Сравнивая океанологические условия губы Ивановской с другими акваториями, омывающими берега Кольского полуострова, следует назвать три главные особенности.
Во-первых, третий ковш губы по своим гидрологическим параметрам напоминает Белое море, для которого в летний период года характерна двухслойная стратификация — распресненные и прогретые воды занимают поверхностный слой, который подстилается более солеными и постоянно холодными глубинными водами.
Во-вторых, четвертый ковш губы Ивановской близок к условиям, наблюдаемым в оз. Могильном, находящемся на о. Кильдин. Согласно В. Н. Семенову [6, 7], других таких аналогов, кроме четвертого ковша Ивановской губы, на Мурмане нет.
В-третьих, единственным отличием между двумя вышеназванными гидрологическими изо-лятами является механизм водообмена с соседними морскими акваториями: просачивание (инфильтрация) воды через рыхлые породы, слагающие 70-метровую перемычку, разделяющую оз. Могильное и Баренцево море, и явление переливания воды через осушаемый порог, наблюдаемое перед четвертым ковшом.
О существовании на Мурмане аналогов третьего ковша как водоема с постоянно охлажденными до отрицательных значений температур глубинными водами, сведений нет.
Приливная изменчивость. Акватория Ивановской губы также относится к районам, в которых развиты приливо-отливные явления. Приливное течение в Ивановской губе идет на ЮЗ, а затем на ЮВ; отливное течение следует в противоположном направлении [1]. Скорость приливного течения 0,7 узла, а отливного 1,2 узла. Смена течений происходит спустя примерно 30 мин после моментов наступления полной и малой вод.
Визуальные наблюдения над состоянием водной поверхности губы Ивановской свидетельствуют о наличии в ней фронтальных зон вдоль границ ее прибрежной полосы и особенно на порогах. К подобным местам следует отнести те участки, которые образуются по периферии областей локального приливного перемешивания в узкостях или над отдельными банками и подводными возвышенностями. Существенно то, что все характеристики приливных течений должны претерпевать изменения в прибрежной фронтальной зоне.
Динамические (под действием прилива) фронты проявляются в виде скачкообразного изменения характеристик приливного потока и индексов водных масс (температуры и солености), связанных с морфометрическими особенностями региона. В открытых морях такие зоны, как правило, отличаются и исключительно высокой биологической и промысловой продуктивностью.
Приливные явления в ковшах и узкостях развиваются на фоне сложной динамической и термохалинной структуры средних (невозмущенных) полей, подверженных внутригодовой изменчивости.
Летом термическая структура характеризуется неглубоким и довольно резким тер-моклинном, меняющим в каждом из четырех ковшей глубину своего залегания и форму. Максимальных вертикальных градиентов температуры следует ожидать в верхнем 5-метровом слое, причем в центральной части бассейнов. По направлению к берегу термоклин должен заглубляться до характерной прибрежной изобаты, т. е. приблизительно до 10-метрового горизонта.
Дальневосточный опыт работы одного из авторов говорит о том, что в соединяющих ковши узкостях, как и в самих ковшовых системах губы Ивановской, в летне-осенний период должны выделить две существенно различные водные массы, разделенные хорошо выраженным термохалинным фронтом с горизонтальным градиентом температуры до 1-3° на милю и градиентом солености до 0,25- 0,50/ 00. При этом в юго-западной части бассейнов в верхнем слое должны находиться более теплые и более соленые, хорошо стратифицированные воды баренцевоморского происхождения, направленные в устье губы, тогда как в северо-восточной половине акваторий — более холодные и менее соленые (распресненные) стратифицированные воды, распространяющиеся в сторону открытого моря. Подобная перестройка и трансформация вертикальной и горизонтальной структур океанологических характеристик под действием приливо-отливных течений и внутренних приливных волн свойственна, в частности, всем Курильским проливам ([11]).
При этом в западной части проливов при приливе значительно ослабляется, сужается и уменьшается вертикальная мощность потока из Баренцева моря в губу. В отлив — наоборот, пространство, занимаемое «Ивановскими» водами, должно увеличиваться как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. Благодаря устойчивой стратификации в юго-западной части бассейна вне зависимости от фазы прилива, по крайней мере в верхнем слое, интенсивного приливного перемешивания может не наблюдаться, и генерируемые внутренние приливные волны могут не иметь значительных амплитуд.
В восточной части ковшей и, особенно при подходе к узкостям (порогам) приливная изменчивость океанологических характеристик должна быть сложнее. Причиной тому может служить слабоустойчивая стратификации вод, способствующая интенсивному приливному перемешиванию. Здесь следует ожидать, что пик приливного перемешивания может отмечаться не при максимальном приливном или отливном течении, а в период смены фаз прилива. Последнее объясняется тем, что приливное перемешивание в основном осуществляется не за счет вертикального сдвига скоростей в приливном течении и не из-за динамической неустойчивости внутренних приливных волн, а в результате горизонтального сдвига скоростей в приливном потоке, связанного с разно-фазностью приливных течений в различных частях акваторий.
Интенсивное приливное перемешивание приурочено, обычно, к границам раздела разнонаправленных приливных течений или к границе вторжения сильного приливного потока на акваторию пролива. Такие границы хорошо отбиваются линиями сулоев, что действительно периодически, но не синхронно, имеет место на берегах Первых Порогов в устье Ивановской губы.
Анализ приливных колебаний уровня и температуры воды. Исследования Ньютона и Лапласа дали основу для разработки метода гармонического анализа приливов, который оказался весьма плодотворным, поскольку он позволял выделять периодические составляющие измеряемых параметров из общего спектра колебаний и оценивать их вклад в изменчивость уровня моря. Этот подход не потерял своей значимости и по сей день (несмотря на то, что сейчас в практике выделения составляю-
щих широко используется метод вейвлет-анализа для массовых предвычислений приливов и других приливных явлений). Использование этих выводов самим Лапласом ограничилось тем, что полученные по статической теории лунные и солнечные приливы рассматривались им в форме ряда простых колебаний, амплитуды и фазы, которые уточнялись эмпирическими коэффициентами и поправками для учета местных условий.
В настоящее время разложение статических приливов в ряд гармонических колебаний выполняется с учетом расстояния между Землей, Луной и Солнцем, а также склонения и часовых углов Луны и Солнца. В общую формулу высоты прилива, помимо астрономической амплитуды и фазы составляющих волн, полученных в результате разложения приливообразующих сил, включена часть, зависящая от физико-географических условий и положения места.
Изменчивость уровня моря. Гармонический анализ одиннадцати циклов уровенных измерений суточной продолжительности, в результате которого получены амплитуды и фазы полусуточных и суточных составляющих прилива показано на рис. 5, а, б:
Амплитуда а
уровня моря, см
зо
25 20 15 10 5 0
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 июля
2008 г.
Амплитуда -
уровня моря, см
5
4 3 2 1
° 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 июля
2008 г.
_______________ Нелинейная полусуточная амплитуда
_______________Нелинейная суточная амплитуда
_______________ Линейная полусуточная амплитуда
............... Линейная суточная амплитуда
Рис. 5. Изменчивость амплитуд уровня моря в третьем (а) и четвертом (б) ковшах губы Ивановской по результатам гармонического анализа за период с 4 по 15 июля 2008 г.
1) амплитуда полусуточной составляющей меняется в небольших пределах, от 6 см до 25 см в третьем ковше и от 0 см до 4,5 см — в четвертом;
2) амплитуда суточной составляющей меняется от 1,4 до 12,5 см в третьем ковше и от 0,5 до 4,5 см — в четвертом;
3) фаза полусуточной составляющей меняется от 90° до 340° в третьем ковше и от 93° до 310° — в четвертом;
4) фаза суточной составляющей меняется от 93° до 360° в третьем ковше и от 90° до 327° —в четвертом;
5) исследование временной изменчивости амплитуд и фаз суточных циклов показывает, что в третьем ковше в суточной составляющей достаточно выражен линейный тренд во временной изменчивости амплитуд, с хорошо проявляющейся тенденцией уменьшения амплитуды от сизигии к квадратуре и дальнейшее ее увеличение по мере возрастания Луны. В четвертом ковше в суточной составляющей выражен линейный тренд временной изменчивости амплитуд на фоне плохо выраженной тенденции уменьшения амплитуды от сизигии к квадратуре, имеющий три пика, которые не приходятся на полнолуние или новолуние;
6) в полусуточной составляющей выражен линейный тренд во временной изменчивости амплитуд. В третьем ковше он имеет выраженную тенденцию уменьшения амплитуды по времени, хотя максимумы не соответствуют значениям склонения Луны. В четвертом ковше тренд не имеет такой ярко выраженной тенденции, и в графике можно выделить несколько максимумов и минимумов, которые не совпадают с датами максимальных склонений Луны. Это можно объяснить сложными орографическими условиями региона и затрудненным водообменом с соседними ковшами.
Изменчивость температуры воды. Гармонический анализ данных по температуре воды на горизонте изменения колебаний уровня моря приведена на рис. 6, а, б:
Амплитуда
О/-* С1
температуры воды, С
// \х - ^ Ш & Л.
<г / 'Ал ч ' \
\ ^ / /
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 июля
2008 г.
Амплитуда температуры воды, °С
0,5 ------------------
° 5 6 7 8 9 ТО 1Ї П ІЗ И Циюля
2008 г.
Рис. 6. Изменчивость амплитуд температуры воды в третьем (а) и четвертом (б) ковшах губы Ивановской по результатам гармонического анализа за период с 4 по 15 июля 2008 г. (обозначения см. рис. 5).
1) амплитуда суточной и полусуточной составляющей температуры в обоих ковшах незначительна и меняется в пределах от 0° до 0,5°;
2) фаза полусуточной составляющей меняется от 94° до 360° в третьем ковше и от 98° до 360° — в четвертом;
3) фаза суточной составляющей меняется от 98° до 317° в третьем ковше и от 107° до 296° — в четвертом;
4) в четвертом ковше пики тренда полусуточной амплитуды температуры приходятся на максимальные значения амплитуд уровня (7-8 июля и 12 июля 2008 г.), хотя характер изменения суточной амплитуды температуры не соответствует тренду суточной амплитуды уровня;
5) в третьем ковше изменение направления тренда суточной амплитуды температуры приходится на точки изменения амплитуды уровня: 6 июля в тренде суточной амплитуды температуры наблюдается перегиб и в тренде суточного изменения амплитуды уровня тоже наблюдается перегиб. То же происходит 8, 10, 12 и 13 июля.
На основании последних данных можно выдвинуть гипотезу о приливной изменчивости температуры воды в данном районе, суть которой в следующем:
1) под действием горизонтальной приливной адвекции при наличии градиента температур имеет место приливной перенос масс;
2) действие внутренних приливных волн связано с конфигурацией ковшей;
3) приливная изменчивость температуры обусловлена приливным перемешиванием вод в третьем и четвертом ковшах Ивановской губы.
Выводы. В губе Ивановской и ее ковшах наблюдаются значительные отклонения амплитуд полусуточной и суточной составляющей от тех «чистых» астрономических приливов, которые в губе Ивановской должны были бы быть. Эти факторы во многом определяют специфику океанологического режима взаимодействующих в ее пределах водных масс, распределение которых должно иметь экологические последствие.
Результаты гармонического анализа подтверждают выраженную приливную изменчивость уровня и температуры воды, что соотносится с ранее полученными литературными данными.
Уменьшение амплитуды приливных колебаний в направлении вершины губы, наблюдаемые на рис. 2 и рис. 5-6, свидетельствует об ослаблении водообмена между третьим и четвертым ковшами, что подтверждает факт океанологической изоляции последнего от материнского бассейна.
Изменчивость уровня моря указывает на значительные отклонения амплитуд полусуточной и суточной составляющей от астрономических приливов. Объяснение этому факту в исследуемом районе с очень сложной орографией, вероятно, состоит в том, что приливные явления имеют нелинейный характер, за счет чего происходит нелинейное взаимодействие между различными приливными волнами, что способствует сложному взаимодействию приливных гармоник.
Сложное изменение по времени амплитуд и фаз температурных колебаний можно объяснить также тем, что на собственно приливную изменчивость температуры воды накладываются изменения температуры воды, связанные с суточным радиационным прогреванием водной толщи, а также то, что приливная адвекция носит существенно нелинейный характер.
Для более полного анализа результатов требуются более длительные и широкомасштабные эксперименты, в том числе, и над распределением гидробионтов, составляющих во многом особый эндемичный атрибут этого региона.
1. Лоция Баренцева моря. СПб., 2006. Ч. II.
2. Преобразователь гидростатического давления «Прилив-2Д». Руководство по эксплуатации. Гатчина, 2006.
3. Дмитриева А. А. Методы расчета и предвычисления приливных течений. Л., 1963.
4. Дуванин А. И. Приливы в море. Л., 1960.
5. Кузнецов А. В. Астрономический календарь 2008. Сер. «Астробиблиотека» // шшш.шов-cowaleks.narod.ru/galaxy140.html
6. Семенов В. Н. Систематика и экология морских бассейнов Севера на разных этапах изоляции. Апатиты, 1988.
7. Семенов В. Н. Классификация морских бассейнов бореально-арктической зоны: экологический подход. Апатиты, 1988.
8. Зырянов С. В. Губа Ивановская — перспективный объект прибрежной охраняемой территории. Современное состояние и перспективы исследований экосистем Баренцева, Карского морей и моря Лаптевых / Тезисы докл. Межд.конф. 10-15 окт. 1995. Мурманск, 1995.
9. Горячев Ю. М., Зырянов С. В. Губа Ивановская (Восточный Мурман) —перспективный объект прибрежной охранной территории // Изв. Русск. геогр. общ-ва. 1998. Вып. 5.
10. Погребов В. Б., Филиппов А. А. Распределение макробентоса на скалистой литорали в губах Баренцева моря при различной амплитуде приливных колебаний // Гидробиологические исследования в заливах и бухтах северных морей России. Апатиты, 1994.
11. Истоки Ойясио / Под ред. В. Р. Фукса и А. Н. Мичурина. СПб., 1997.
Статья поступила в редакцию 5 октября 2009 г.
