CC BY
32
2002
Известия Тихоокеанского научно-исследовательского рыбохозяйственного центра
Том 131
А.А.Никитин, А.М.Харченко
ТИПИЗАЦИЯ И ИЗМЕНЧИВОСТЬ ТЕРМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ЯПОНСКОГО МОРЯ
Изучение структуры вод относится к одной из основных задач океанографии Японского моря и имеет большое значение при экосистемных исследованиях. Традиционные представления о циркуляции в северной части Японского моря сводятся к трем циклоническим круговоротам, которые представлены на рис. 1 (а, б) (Uda, 1934; Яричин, 1980). Их северо-западные периферии формируют холодные течения в прибрежных шельфовых зонах - Лиманское (Шренка), Приморское и СевероКорейское. В южной части моря выделяется две устойчивые ветви теплого Цусимского течения, одна из которых следует вдоль побережья Японии, а другая, называемая Восточно-Корейским течением, распространяется вдоль Корейского полуострова и затем поворачивает на восток по 38-39° с.ш. Еще одна, менее устойчивая ветвь, не показанная на рис. 1, но выделяемая многими исследователями как вторая ветвь Цусимского течения, направлена прямо на север от Корейского пролива (Kawabe, 1982a, b; Kim, Legeckis, 1986). В соответствии с основными течениями распределение температуры в Японском море таково, что изотермы в общем случае направлены с юго-запада на северо-восток. Фронты, согласно этим схемам, формируются на перифериях течений (рис. 1, в) и направлены с юго-запада на северо-восток.
С появлением спутниковой информации взгляд на пространственную структуру вод Японского моря изменился (Huh, Shim, 1987; Никитин, Харченко, 1990; Isoda et al., 1992; Sugimoto, Tameishi, 1992). В последние годы представления о строении субарктического фронта дополнены новыми сведениями (Isoda et al., 1991). Выделена северо-западная ветвь субарктического фронта (Danchenkov et al., 1997). Исследуется межгодовая изменчивость положения субарктического (Полярного) фронта в северо-западной части Японского моря (Zuenko et al., 1997; Зуенко, 2000; Дьяков, Никитин, 2001). Проведены некоторые исследования вихрей синоптического масштаба в области субарктического фронта (Ichiye, Takano, 1988; Никитин, Харченко, 1990; Goncharenko, 1994; Ostrovskii, Hiroe, 1994; Никитин, Дьяков, 1995) и севернее зоны фронта (Danchenkov et al., 1997; Lobanov et al., 1997; Никитин, Дьяков, 1998). На рис. 2 представлен фрагмент ИК-снимка участка Японского моря и результат его дешифрирования: положение термических фронтов, вихрей и основных течений отражает известные из литературы основные черты динамики вод Японского моря. В то же время общая структура термических фронтов, течений и вихрей, выявленная по материалам спутниковой информации (или совместно со спутниковой), намного сложнее, чем это отмечалось до спутниковых исследований. Такая сложная картина (а чаще еще более слож-
22
120- 130" 140° 132° 136° 139° 132" 136' 139"
Рис. 1. Схема течений Японского моря: а - по Уда (Uda, 1934), б - по В.Г.Яричину (1980) с добавлением элементов из схемы по Уда, в -соответствующее этим схемам положение фронтальных зон
Fig. 1. Scheme of currents of the Japan Sea: a - on M.Uda (1934), б - on Yarichin (Яричин, 1980) with attachment of members from the scheme on M.Uda, в - rule, applicable to this schemes, of frontal zones
ная), что показана на рис. 2, отмечается на всех космических снимках за последние 20 с лишним лет. Для решения многих задач (в том числе таких важных для промысловой океанографии, как изменчивость океанологических условий, их прогнозирование) необходимо систематизировать эти данные, выделить характерные ситуации. В связи с этим в настоящей работе делается попытка определить характерные условия для определения типов термической структуры поверхности моря (ТСПМ) и на фоне этих типичных ситуаций рассмотреть основные черты межгодовой и сезонной изменчивости океанологических условий.
Рис. 2. Инфракрасное изображение Японского моря, полученное со спутника НОАА-7 5 ноября 1984 г. и результат дешифрирования этого снимка: ВЦТ -воды Цусимского течения; ТСВ - теплые субтропические воды; ХСВ - холодные субтропические воды; ВКТ - Восточно-Корейское течение; ТВФ - теплые воды фронта; ХТВ - холодные трансформированные воды; Т - теплые воды; ВПТ - воды Приморского течения; Х - холодные воды; А - антициклонические вихри; —» - теплые потоки; ■*■ - холодные потоки; — - резкие (четкие) контрасты температуры; --- - слабые (нечеткие) контрасты температуры
Fig. 2. Infrared images of the Japan Sea obtained with a satellite NOAA-7 of November, 5, 1984 and outcome of a decoding of this image: TsCu - waters Tsusima current; TSbW - warm subtropical waters; CSbW - cold subtropical waters; WKC - the Warm East-Korean Current; TWF - warm waters of front; CTrW - cold transformed waters; W - warm waters; WPrC - water of Primorye Current; С - cold waters; К, A - anticyclonic eddies; —» - Warm flows; -
cold flows; — - sharp (legible) contrasts of temperature;---- gentle (not
legible) contrasts of temperature
Для решения поставленных задач в работе использовался массив карт положения термических фронтов и вихрей в Японском море за период с 1975 по 2001 г., построенных по результатам океанологического дешифрирования ТВ- и ИК-изображений, получаемых со спутников NOAA по системе АРТ и по системе передачи изображения высокого разрешения (HRRT). Пространственное разрешение таких изображений соответственно 4 и 1 км. С 1997 г. лаборатория получает снимки высокого разрешения из Института автоматики и процессов управления (ИАПУ, г. Владивосток).
Если изображения представлены в ложных тонах, то это позволяет определить относительную (истинную) температуру с разрешением 1 °С. На изображениях этого типа могут быть более уверенно выделены мезо-масштабные (менее 10 км) гидрологические образования, чем на АРТ-
24
изображениях. Эти изображения имеют меньшую обзорность, чем снимки, принятые в системе APT, и поэтому на них эффект естественной генерализации проявляется в меньшей степени. Методика выделения термических образований описана ранее (Рекомендации ..., 1984). Под термином термический фронт, или фронтальная зона, подразумеваются районы со значительными горизонтальными градиентами температуры воды (Федоров, 1983), которые выделяются на инфракрасных снимках как зоны со значительными контрастами яркости. Гидрологические сезоны в Японском море приняты по классификации Г.И.Юрасова (1977) с учётом изменчивости вертикальной термической структуры вод. К зиме относятся январь-март, к весне апрель-июнь, к лету июль-сентябрь и к осени октябрь-декабрь. Для выделения типов основных структур (фронтов, вихрей, меандров, теплых и холодных затоков и т.д.) в Японском море привлечено более 1000 карт ТСПМ. Все карты термических структур (фронтов, вихрей, меандров, стриммеров, теплых и холодных затоков и т.д.) разделены по сезонам. Несмотря на многообразие термических структур в Японском море, важно было выделить определенные особенности, типичные ситуации для сезона. Так, для конкретного сезона была выбрана наиболее часто встречаемая (подобная) карта термических структур. На эту карту дополнительно наносились элементы термических структур, которые наблюдались на других картах. Дополнительно к спутниковой информации привлекались контактные данные судовых измерений на разрезах по 132° в.д., проводимых в ТИНРО-центре и на разрезе Владивосток-Цуруга (МР-10), выполняемом японскими судами, а также данные гидрологических съемок. С учетом всех этих сведений составлялись композиционные карты термических образований Японского моря за определенный сезон. Всего составлено 104 сезонные композиционные карты с 1977 по 2000 г. В дальнейшем предполагается на полученные карты нанести промысловые объекты, что также должно усилить их значимость.
Прежде чем перейти к обсуждению полученных результатов, остановимся на факторах, обусловливающих термический режим того или иного сезона. В холодную половину года (зима, весна) в море наблюдается многообразие вихревых образований различных знаков и различных масштабов. Термическая структура моря в этот период хорошо прослеживается. Основное влияние на структуру оказывает адвекция вод. Поэтому различные элементы структуры (фронты, вихри, струи течений) прослеживаются на ИК-снимках довольно четко. В теплую половину года (лето и осень) за счет радиационного прогрева поверхностного слоя моря градиенты температуры воды сглаживаются и на ИК-снимках прослеживаются слабо. При наличии вихревых образований фронты могут наблюдаться и под сезонным термоклином (Никитин, Дьяков, 1998). Также достаточно, чтобы существовали различные подповерхностные водные массы - это возможно как при завихренном, так и при "гладком" фронте, если он разделяет не только поверхностные, но и подповерхностные воды (Зуенко, Юрасов, 1995; Зуенко, 1998). Несмотря на это, все-таки по отдельным снимкам можно проследить некоторые особенности термических структур и отнести их к выделенным нами типам.
Анализ карт ТСПМ показал, что в Японском море отмечается ме-андрирование Цусимского течения. Из вершин антициклонических меандров формируются ветви Цусимского течения: первая - западная ветвь (Восточно-Корейское течение), вторая - центральная и третья - восточная (собственно Цусимское течение). Все эти ветви имеют вихревую
структуру. Между теплыми ветвями Цусимского течения отмечаются затоки субарктических холодных вод. Положение и интенсивность ветвей Цусимского и Приморского течений, а также наличие, интенсивность и размеры вихрей в Японском море играют важную роль в межгодовой изменчивости океанологических условий. Основные пути адвекции субтропических вод в северо-западную часть Японского моря связаны с Восточно-Корейским течением и вихревыми цепочками, расположенными к востоку от 130° в.д. Многолетние наблюдения показали, что наибольшие отклонения в межгодовой изменчивости приходятся на Восточно-Корейское течение. В отдельные годы это течение достигает 42° с.ш., а в некоторые - не далее 37-38° с.ш. Как следствие, воды Приморского течения при слабом развитии Восточно-Корейского течения и отклонении его струи на восток проникают на юг между побережьем и Восточно-Корейским течением вплоть до 37-38° с.ш., а при значительном развитии - только до 40-42° с.ш. В последнем случае теплые воды проникают в северо-западную часть моря по вихревым дорожкам, расположенным вдоль 131 и 133-134° в.д.
Используемая нами спутниковая информация позволяет судить об основных динамических образованиях по увеличенным контрастам яркости (на ИК-снимках - это контрасты температуры поверхности моря), которые интерпретируются как термические фронты. Основной гидрологический фронт в Японском море - субарктический, в литературе часто называемый "Полярный". Этот фронт разделяет Японское море на относительно холодную северную, северо-западную часть с субарктическими водами Приморского течения и южную, юго-восточную теплую с субтропическими водами системы Цусимского течения. Положение этого фронта в центральной и восточной частях моря относительно стабильно от года к году и от сезона к сезону. В центральной части моря фронт расположен примерно вдоль 40° с.ш., а в восточной он отклоняется к северу примерно на 137° с.ш. и проходит вдоль берегов Японии на расстоянии 60-80 миль от них. В западной части моря отмечаются значительные колебания его положения (Никитин, Харчен-ко, 1990; ^а, 1994).
Эта особенность позволила нам выделить три типа термических условий Японского моря: холодный тип (Х) - с развитым Приморским течением, теплый (Т) - с развитым Восточно-Корейским течением и третий тип - промежуточный (Пр), когда воды и Приморского течения, и Восточно-Корейского течения проникают примерно до 40° с.ш. Схематично положение основных фронтов при этих типах показано на рис. 3. Условно можно считать, что при первом типе в районе северо-западной части моря, у южного Приморья складываются условия по типу "холодных" лет, при втором - "теплых", а при третьем - промежуточных. Мы говорим "условно", поскольку выделенные типы свидетельствуют лишь о преобладании адвекции либо субтропических вод к северу, либо субарктических к югу. Абсолютные значения температуры поверхности моря при этом могут быть выше или ниже среднемноголетних, и при "теплом" типе по нашей типизации в северо-западной части моря могут отмечаться отрицательные аномалии температуры или, наоборот, при "холодном" типе - положительные.
Кроме выделенных основных трех типов было дополнительно выделено два подтипа: холодный (Ха), когда при сильной адвекции холодного Приморского течения на юг вдоль берегов п-ова Корея и южного Приморья может формироваться теплая область; и теплый (Та), когда
при значительном развитии Восточно-Корейского течения и, как результат, значительной адвекции тепла на север, вдоль берегов п-ова Корея отмечается узкая, относительно холодная зона.
Рис. 3. Схема положения субарктического (Полярного) фронта в Японском море: а - южное положение фронта по типу "холодных" лет, б - северное положение по типу " теплых" лет, в - промежуточное положение фронта ("промежуточный" тип лет)
Fig. 3. The Scheme of a rule of subarctic (Polar) front in the Japan Sea: a -southern rule of front for the type of "cold" years, б - northern rule for the type of "warm" years, в - intermediate rule of front ("intermediate" type of years)
Естественно, что в "чистом" виде эти типы в природе не наблюдаются. О бщая картина усложняется вихревой структурой ветвей течений, их меандрированием, а также сезонной и межгодовой изменчивостью условий. В значительной степени он определяется муссонным климатом. Большое влияние на формирование типа оказывают рельеф дна и характер водообмена через три основных пролива. Поэтому конкретная ситуация гидрологических структур в Японском море в значительной степени отличается от предложенной схемы. Однако для решения некоторых задач (изучение изменчивости условий, их прогнозирование, выделение года-аналога, задачи промысловой океанографии, связанные с биологическими объектами) такая типизация необходима.
Рассмотрим термическую структуру Японского моря для отдельных сезонов.
ЗИМА
"Холодный" тип (X). Этот тип термической структуры наблюдается в Японском море в зимний период при увеличенной адвекции относительно холодных вод к югу (рис. 4). При этом типе Восточно-Корейское течение не развито, причем оно может отсутствовать в течение всего года (Kim, Legeckis, 1986; Никитин, Дьяков, 1995). Входя через Корейский пролив, тихоокеанские воды распространяются в Японском море с первой и второй ветвями Цусимского течения. В северо-западную часть моря теплые воды поступают из второй ветви Цусимского течения через цепочку из 3-5 вихрей по 131° в.д. и могут достигать 41°30' с.ш. Средний диаметр таких вихрей составляет 30-50 миль. Во второй ветви Цусимского течения может прослеживаться крупный антициклонический вихрь Y в районе поднятия Кита-Ямато. На востоке моря в районе широт 43-44° с.ш. (район мыса Камои) часть вод Цусимского течения отклоняется на запад, юго-запад (в сторону берегов Приморья),
27
однако они не достигают побережья. В то же время на широте 43-45° с.ш. может формироваться ряд вихревых образований различных знаков и масштабов.
Рис. 4. Структура фронтов и вихрей в Японском море по типу "холодных" лет (тип X) в зимний сезон: ХПВ - холодные прибрежные воды, К2, У, Д,
C, В - антициклонические вихри, ТВ - трансформированные воды, II!;!:!; - генерализованное положение субарктического (Полярного) фронта
Fig. 4. Structure of fronts and eddies in the Japan Sea for the type of "cold" years (type T) by a winter season: GinshW -cold inshore waters, K2, Y,
D, C, B - anticyclonic eddies, TW - warm transformed water, - generalized position of the subarctic "polar" front
Воды Приморского течения занимают обширный район в северозападной части моря и распространяются широкой полосой вдоль всего южного побережья Приморья и п-ова Корея вплоть до 36° с.ш. Здесь оно отклоняется на восток и распространяется узкой полосой шириной 1030 миль вдоль южного фронта вплоть до 134° в.д. Другая часть Приморского течения проникает на юг между 132 и 133° в.д., а также по 136° в.д. до 40-39° с.ш.
В пределах северо-западной части Японского моря наблюдаются субарктический (Полярный) фронт и фронт Приморского течения. Наиболее выражен субарктический фронт в центральной и восточной частях моря. В южной части хорошо прослеживается фронт Цусимского течения (южный фронт).
"Холодный" подтип (Xa). В отличие от предыдущего типа, при Xa вдоль берегов п-ова Корея и южного Приморья формируется теплая область. Одной из причин, вызывающих такое распределение, могут быть опускание поверхностных вод справа от течения (даунвеллинг) и нагон теплых поверхностных вод к берегу (к северу, северо-западу) при летнем муссоне. Адвекция холодного Приморского течения при этом подтипе (Ха), в отличие от холодного типа (X), прослеживается примерно между 131-133° в.д., достигая 37-38° с.ш., т.е. наблюдается крупномасштабное проникновение холодных вод на юг (рис. 5). Адвекция теплых вод вдоль вихревой дорожки по 131° в.д. слабая и может достигать 4041° с.ш. Незначительное проникновение тепла наблюдается в северозападном направлении от второй ветви Цусимского течения. Отмечается слаборазвитая вихревая структура. Диаметр вихрей составляет 3050 миль. В основном преобладают струйные потоки шириной 5-20 миль. Основная масса вод Цусимского течения направлена в восточную часть Японского моря. В этой части субарктического фронта повышены кон-
28
трасты температуры воды. В западной части фронт явно не выражен, однако на отдельных участках он прослеживается.
Рис. 5. Структура фронтов и вихрей в Японском море по типу "холодных" лет (подтип Xa) в зимний сезон. Обозначения как на рис. 4
Fig. 5. Structure of fronts and eddies in the Japan Sea for the type of "cold" years (subtype Xa) by a winter season. See identifications in a fig. 4
"Промежуточный" тип (Пр). При этом типе субарктический (Полярный) фронт к востоку от 135° в.д. в среднем проходит по 40° с.ш. (рис. 6). К западу от 135° в.д. он поднимается только до 41° с.ш. (мыс Б олтина), а восточнее 138° в.д. отклоняется на северо-восток, север. В западной части моря наблюдаются повышенные градиенты температуры (фронт обострен). Эта часть фронта связана с вихревыми образованиями. Юго-западная ветвь фронта в среднем располагается между 39° и 40° с.ш. Южный фронт хорошо отражен в юго-западной части моря и расположен между 36 и 37° с.ш. Фронт Приморского течения наблюдается в 10-20 милях от побережья.
Воды западной ветви Приморского течения занимают значительный район и при движении на юг могут достигать 38° с.ш. К востоку адвекция субарктических вод на юг незначительна. Цусимское течение широкой полосой распространяется вдоль Японских островов. Прослеживается вторая ветвь течения. На севере этой ветви (район возвышенности Ямато) отмечаются антициклонические вихри Y и F 30-50 миль в диаметре. Восточно-Корейское течение в результате перераспределения вод распространяется в северо-западном направлении и создает один мелкий и один крупный антициклонические вихри. У берегов п-ова Корея формируется холодная область, которая распространяется на восток вдоль южного фронта. На востоке моря от мыса Камои часть теплых вод отклоняется в сторону среднего Приморья.
"Теплый" тип (Т). При этом типе Восточно-Корейское течение распространяется широкой полосой (40-60 миль) вдоль берегов п-ова Корея (рис. 7). В водах этого течения формируется два антициклонических вихря: К1 в районе 39° с.ш. 129°20' в.д. и К2 - 37° с.ш. 131°30' в.д. Диаметры этих вихрей составляют около 60 миль. От вихря К2 отделяется цепочка вихрей и прослеживается по 131° в.д. вплоть до 42° в.д. В этой цепочке может насчитываться до четырех антициклонических вихрей (A, B, C, D). Другая цепь вихрей (Y, E и F) наблюдается по 134° в.д. вплоть до 41°30' с.ш. и проходит через вихрь Y, расположенный в райо-
Рис. 6. Структура фронтов и вихрей в Японском море в "промежуточные" типы лет в зимний сезон: F - антициклонический вихрь. Остальные обозначения как на рис. 4
Fig. 6. Structure of fronts and eddies in the Japan Sea in "intermediate" types of years by a winter season: F - anticyclonic eddies. See identifications in a fig. 4
Рис. 7. Структура фронтов и вихрей в Японском море по типу "теплых" лет (подтип Ta) в зимний сезон: Е - антициклонический вихрь, ОХ - относительно холодные воды. Остальные обозначения как на рис. 6
Fig. 7. Structure of fronts and eddies in the Japan Sea for the type of "warm" years (subtype Ta) by a winter season: Е - an-ticyclonic eddies, CC - concerning cold water. See identifications in a fig. 6
не возвышенности Кита-Ямато, диаметр которого около 60 миль. Таким образом, поступление теплых вод в северо-западную часть Японского моря происходит из Восточно-Корейского и второй ветви Цусимского течений через цепочки вихрей, расположенных к востоку от 130° в.д. В центральной части Японского моря субарктический фронт в среднем проходит по 40° с.ш. В западной части моря он поднимается до 42° с.ш., а в восточной - по 138° в.д. на северо-запад, северо-восток, север, достигая 47-48° с.ш. Юго-западная ветвь фронта располагается между 39°30' и 40° с.ш. Южный фронт проходит в среднем по 37° с.ш. Фронт При-
30
морского течения наблюдается в 15-20 милях от приморского побережья, причем на отдельных участках фронт прерывается. Это может быть связано с тем, что в восточной части моря часть вод Цусимского течения на широте 42-45° отклоняется на запад и в районе 44-45° с.ш. подходит к побережью Приморья.
Воды Приморского течения примерно на меридиане 132° в.д. отклоняются на юг, юго-восток и тем самым формируют циклонический круговорот к югу от зал. Петра Великого. Эпизодически в этом районе фронта формируются вихревые образования, меандры, теплые и холодные затоки. Здесь наблюдаются наибольшие контрасты температуры воды, область которых может распространяться и в восточную часть моря. Во фронтальной зоне между теплыми потоками северной ориентации отмечаются затоки относительно холодных вод южного направления по 130° в.д., между 132 и 133° в.д. и по 135° в.д. В восточном потоке (собственно Цусимское течение) на северной его периферии могут наблюдаться два меандра северо-западной ориентации, между которыми могут проникать холодные воды.
Можно сказать, что при этом типе хорошо развита вихревая структура. Диаметр вихрей составляет 30-60 миль.
"Теплый" подтип (Та). При этом типе наблюдается значительное развитие Восточно-Корейского течения и, как результат, адвекция тепла на север, а вдоль берегов п-ова Корея отмечается узкая относительно холодная зона (рис. 8). Образование этой холодной области может происходить по разным причинам. Преимущественно она образуется за счет подъема более холодных промежуточных и глубинных вод слева от течения (апвеллинг), а также за счет сгона вод от берега при зимнем муссоне или преобладающих ветрах северных румбов в теплую половину года. Прослеживается мощное развитие вихревой дорожки по 131° в.д., причем поддержание этой дорожки происходит как из Восточно-Корейского течения, так и из второй ветви Цусимского течения. Значительное проникновение вод Цусимского течения также наблюдается в центральной и восточной частях моря. Можно сказать, что во фронтальной зоне, особенно в западной части, относительно развита вихревая структура. Субарктический фронт обострен на всем своем протяжении. К западу от 134° в.д. он разделяется на две ветви - северо-западную и юго-западную.
Далее будем рассматривать лишь ситуации, связанные с "экстремальными" типами (X и Т), а промежуточный тип и подтипы (Ха и Та) будут показаны в таблице при обсуждении межгодовой изменчивости.
ВЕСНА
"Холодный" тип (X). Восточно-Корейское течение ослаблено, в водах видно два слабовыраженных антициклонических вихря К1 и К2 (рис. 9). Цепь вихрей К2, D и С явно не прослеживается. Расстояние между ними составляет 100 миль и более, что замедляет межфронтальный обмен. Воды субарктической структуры (в традиционном понимании) занимают обширный район в северо-западной части Японского моря. Наблюдается крупномасштабное продвижение вод этой структуры в юго-западную часть (район к западу от 132° в.д.) вплоть до 38°-38°30' с.ш. При этом в водах этой структуры между 41 и 42° с.ш. может отслеживаться слабое теплое пятно (ТВ) диаметром до 60 миль. Центральный поток фактически не отображается по спутниковым данным. В результате перераспределения вод Цусимского течения (первая ветвь)
31
45 Рис. 8. Структура
фронтов и вихрей в Японском море по типу "теплых" лет (тип T) в зимний сезон: ОТ - относительно теплые воды. Остальные обозначения как на рис. 6, 7
Fig. 8. Structure of 40° fronts and eddies in the Japan Sea for the type of "warm" years (type T) by a winter season: CW - concerning warm water. See identifications in a fig. 6, 7
Рис. 9. Структура фронтов и вихрей в Японском море по типу "холодных" лет в весенний сезон: M - антициклонический вихрь. Остальные обозначения как на рис. 6, 7
Fig. 9. Structure of fronts and eddies in the Japan Sea for the type of "cold" years by a springl season: M - anticyclonic eddies. See identifications in a fig. 6, 7
часть их распространяется в северо-западном направлении от п-ова Ното и питает крупный вихрь Y в районе возвышенности Кита-Ямато. Еще одна цепь вихрей М и N прослеживается от п-ова Ното в направлении на север вплоть до 40°30' с.ш. Наибольшие контрасты температуры на поверхности могут наблюдаться в центральной и восточной частях моря. Субарктический фронт здесь проходит между 40 и 40°30' с.ш., а к западу от 134° в.д. в среднем по 39°20' с.ш. Южный фронт фиксируется между 36 и 36°30' с.ш., а восточный - между 138 и 139° в.д. При этом типе в
32
межфронтальной зоне вихревые структуры явно не прослеживаются. В восточном потоке может формироваться один антициклонический вихрь А3 и один вихрь-меандр. В этой части моря отслеживаются и циклонические образования, в основном они приурочены к южной части моря.
"Теплый" тип (Т). При этом типе Восточно-Корейское течение распространяется полосой (20-40 миль) в непосредственной близости от берегов п-ова Корея (рис. 10). В водах этого течения формируются два крупных антициклонических вихря: К1 в районе 38о20' с.ш. 130°30' в.д. и К2 с координатами 36о40' с.ш. 130о30' в.д. Диаметр этих вихрей составляет соответственно около 80 и 60 миль. Во второй ветви также формируются два крупных вихря G и Y. Первая ветвь (собственно Цусимское течение) слабо развита. Таким образом, теплые воды переносятся в северо-западную часть моря непосредственно Восточно-Корейским течением и второй ветвью Цусимского течения через вихревые дорожки по 131 и 134° в.д. и достигают 42о30' с.ш. (Дьяков, Никитин, 2000). Подпитка этих дорожек может происходить от вихря К1 Восточно-Корейского течения и вихря Y, расположенного над возвышенностью Кита-Ямато. В этих цепочках может находиться от 3 до 5 вихрей, средний диаметр которых составляет 30-50 миль. У мыса Болтина и в прилегающих к нему районах формируется узкая полоса холодных вод (1020 миль). Проникновение холодных трансформированных потоков также прослеживается по 133° в.д. и между 135 и 136° в.д. вплоть до границы Цусимского течения. Приморское течение на траверсе мыса Поворотного отклоняется на юго-восток. Субарктический фронт в центральной части моря в среднем проходит по 40°40' с.ш. В западной части северо-западная ветвь фронта поднимается к зал. Посьета (42°25' с.ш.). Юго-западная ветвь фронта располагается с северной стороны Восточно-Корейского течения и затем в районе 133° в.д. сливается с северозападной ветвью фронта. В восточной части моря фронт проходит по 40° с.ш. Южный фронт в среднем проходит по широте 36°30' с.ш. В межфронтальной зоне отмечается множество вихревых структур, которые хорошо прослеживаются на ИК-снимках.
Рис. 10. Структура фронтов и вихрей в Японском море по типу "теплых" лет в весенний сезон: ХВФ - холодные воды фронта, G -антициклонический вихрь. Остальные обозначения как на рис. 6, 7 Fig. 10. Structure of fronts and eddies in the Japan Sea for the type of "warm" years by a spring season: CWF -cold water of front, G -anticyclonic addy. See identifications in a fig. 6, 7
ЛЕТО
"Холодный" тип (X). При этом типе Восточно-Корейское течение распространяется прямо на север, северо-восток и примерно на 3839° с.ш. поворачивает на восток. Приморское течение особенно хорошо прослеживается между 43 и 45° с.ш. (рис. 11). Трансформированные воды этой структуры прослеживаются по движению вод в район к западу от 131° в.д. и между 132 и 134° в.д. вплоть до 40° с.ш. Между этими относительно холодными областями наблюдается вихревая дорожка по 131° в.д. от 39 вплоть до 41° с.ш., где могут отмечаться два антициклонических вихря А и В. Наиболее четко прослеживается вихрь А в районе 40°40' с.ш. 131°30' в.д. Вихревая дорожка по 135° в.д. четко не прослеживается. Относительно холодные воды также проникают по 138° в.д. вплоть до 38° с.ш. Меандрируя, южный фронт в среднем проходит по 36°20' с.ш. Цусимское течение не развито, однако севернее п-ова Ното отслеживается крупный вихрь-меандр М. В юго-восточной части на поверхности моря отмечается повышение градиентов температуры. Фронт в районе Сангарского пролива также обострен и очень близко подходит к проливу. У мыса Камои воды Цусимского течения фактически не ответвляются на запад, а продолжают продвигаться на север в район прол. Лаперуза, где их часть образует течение Соя. Субарктический фронт фактически на всем протяжении слабо выражен и располагается между 40 и 41° с.ш.
45°
Рис. 11. Структура фронтов и вихрей в Японском море по типу "холодных" лет в летний сезон. Обозначения как на рис. 10
4Q0 Fig. 11. Structure of fronts and eddies in the Japan Sea for the type of "cold" years by a summer season. See identifications in a fig. 10
130° 135° 140°
"Теплый" тип (Т). Субарктический фронт в центральной и восточной частях Японского моря проходит между 40°40' и 41° с.ш. (рис. 12). К западу от 134° в.д. он разделяется на две ветви - северо- и юго-западную. На протяжение всей линии фронта с южной стороны наблюдаются антициклонические вихри диаметром около 30-50 миль. Прослеживается цепь вихрей по 131 и 133° в.д.
При этом типе может наблюдаться цепь вихрей, простирающаяся от п-ова Ното до зал. Посьета (Danchenkov е! а1., 1997). В такой цепочке может фиксироваться 3-5 вихрей. Южный фронт в среднем проходит
34
по 37°30' с.ш. Развито Восточно-Корейское течение, в вершине которого (район Корейского залива) формируется антициклонический вихрь диаметром около 50-60 миль. На востоке моря от мыса Камои (район 43° с.ш.) отклоняется на запад часть вод Цусимского течения. На широте 46° отклоняется еще одна часть теплых вод течения. Все они достигают побережья Приморья. Приморское течение не развито и прослеживается только на отдельных участках. Относительно холодная область наблюдается у берегов п-ова Корея, но наиболее холодные и обширные участки просматриваются в районе 41°40' с.ш. 133° в.д. Эта область распространяется и заглубляется вдоль северо-западной ветви фронта.
45°
Рис. 12. Структура фронтов и вихрей в Японском море по типу "теплых" лет в летний сезон: L - антициклонический вихрь. Остальные обозначения как на рис. 10
Fig. 12. Structure of 40° fronts and eddies in the Japan Sea for the type of "warm" years by a summer season: L ~ anticyclonic addy. See identifications in a fig. 10
ОСЕНЬ
"Холодный" тип (X). При этом типе воды Приморского течения распространяются вдоль побережья Приморья широкой полосой (рис. 13). К югу от зал. Петра Великого течение разделяется на прибрежную ветвь и восточную. Прибрежная ветвь проходит вдоль побережья южного Приморья и п-ова Корея, а восточная - на долготе 132° в.д. отклоняется на юг, юго-восток и доходит до 39-39°30' с.ш. Восточно-Корейское течение на 37°30' с.ш. поворачивает на северо-восток и в районе 39° с.ш. 131° в.д. формирует антициклонический вихрь К2. Далее эта ветвь отслеживается по цепочке вихрей на 131° в.д. и состоит из 2-3 вихревых образований. Другая цепь вихрей, Y, F, прослеживается от вихря в районе банки Кита-Ямато и состоит из двух вихрей. Субарктический фронт ослаблен и расположен между 39 и 41° с.ш. Южный фронт наблюдается на широте 36°30' с.ш. Таким образом, активизация Приморского течения выражается в увеличении площади вод субарктической структуры. На востоке поток вод Цусимского течения ослаблен и значительно оттеснен к западному побережью Японии.
35
40°
fronts and eddies in the Japan Sea for the type of "cold" years by an autumnal season. See identifications in a fig. 12
фронтов и вихрей в Японском море по типу "холодных" лет в осенний сезон. Обозначения как на рис.
12
Рис. 13. Структура
Fig. 13. Structure of
"Теплый" тип (Т). Несмотря на то что в октябре значения температуры воды еще остаются высокими, на снимках прослеживаются осенние процессы. Восточно-Корейское течение в это время распространяется узкой полосой вдоль побережья п-ова Корея (рис. 14). В водах этого течения формируются два антициклонических вихря диаметром 50-60 миль. В районе южного и среднего Приморья Приморское течение ослабленно. Приморский фронт в этих районах располагается в 10-30 милях от побережья, вдоль которого эпизодически появляется ряд мезомасштабных вихрей. К северу от 44° с.ш. зона влияния Приморского течения расширяется. На юге зал. Петра Великого прослеживается антициклонический вихрь диаметром 25-40 миль, который подпитыва-ется через цепочку вихрей по 131° в.д., отходящую от первой ветви Цусимского течения (район п-ова Ното) и проходящую через возвышенность Кита-Ямато. Так как вихрь в районе этой возвышенности стационарен, он питает другую цепочку вихрей по 134° в.д., которая также связана с этим вихрем. От мыса Камои часть вод Цусимского течения поворачивает на запад к берегам Приморья и очень близко подходит к побережью. В результате в районе 42°30' с.ш. 134°30' в.д. формируется вихрь диаметром до 30 миль. Далее на севере, примерно между 46 и 47° с.ш., также отмечается отклонение теплых вод на запад в район северного побережья Приморья. Субарктический фронт к западу от 136° в.д. разделяется на северо-западную ветвь и юго-западную, а к востоку фронт расположен между 40 и 41° с.ш. Наиболее обостренная часть фронта приходится на северо-западную ветвь. Южный фронт проходит в среднем по 36°30' с.ш.
Четкие границы фронтов, структура вихрей, меандров, стриммеров, их границы и т.д., наблюдаемые на спутниковых снимках, объясняются повышенной динамической активностью вод и особенно заметны в северо-западной части моря. Здесь наблюдается большое количество мезо-масштабных антициклонических вихрей, что указывает на повышенную динамическую активность района. Теплые воды в северо-западную часть Японского моря поступают в основном из второй ветви Цусимского
течения. Генератором передачи тепла можно считать вихрь, расположенный над банкой Яма-то. Поток вод Восточно-Корейского течения достигает Корейского залива, но все же остается ослабленным.
Рис. 14. Структура фронтов и вихрей в Японском море по типу "теплых" лет в осенний сезон. Обозначения как на рис. 9 Fig. 14. Structure of fronts and eddies in the Japan Sea for the type of "warm" years by an autumnal season. See identifications in a fig. 9
Межгодовая изменчивость термической структуры поверхности Японского моря
Исходя из предложенной типизации структур можно рассмотреть их межгодовую изменчивость. В таблице показаны преобладающие типы структур за период 1979-2001 гг. В целом 1979-1980 и 1989-2001 гг. можно отнести к "теплому" типу: отмечался сложный механизм трансфронтального обмена, особенно преобладавший в 90-е гг., когда во фронтальной зоне наблюдались вихри синоптического масштаба (50-80 миль в диаметре). В эти годы субарктический фронт располагался севернее среднемноголетнего положения. Одновременно с проникновением вод Цусимского течения во фронтальную зону наблюдалось проникновение холодных вод в субтропическую зону. В результате интенсивного взаимодействия вод субтропической и субарктической структур во фронтальной зоне происходит повышенное вихреобразование. Заметно обострение динамических процессов, особенно в северо-западной части моря. Годы с 1981 по 1988 относятся к "холодному" типу: характерно южное положение субарктического фронта (особенно для 80-х гг.) с одновременным формированием вихрей меньшего масштаба (30-50 миль в диаметре); на ИК-снимках эти вихри прослеживаются слабо. В период похолодания ширина межфронтальной зоны уменьшается, а в период потепления - увеличивается. Так, в холодные 1986-1988 гг. ширина межфронтальной зоны составляла 30-50 миль, а в теплые 90-е увеличивалась до 120 миль.
В сезонном аспекте термические условия, относящиеся к определенному типу лет, сохраняются в течение одного-двух сезонов, а в от-
37
дельные годы - в течение нескольких сезонов или даже в течение всего года. Например, в 1980 г. "теплый" тип прослеживался в течение одного-двух сезонов, а "холодный" (подтип Ха) в 1982 г. - в течение всего года.
Типизация термической структуры (фронтов, вихрей и меандров) в Японском море по спутниковой информации Typification of thermal structures (fronts, eddies and meanders) in the Japan Sea from the satellite information
Сезон Тип сезона Годы
X 1981, 1983, 1984, 1986, 1988
Ха 1982, 1987
Зима Пр 1991
Т 1985, 1990, 1992, 1993, 1995, 1996, 1997, 1998, 1999
Та 1979, 1980, 1989, 1994, 2000, 2001
X 1977, 1981, 1983, 1985, 1987, 1988
Ха 1982
Весна Пр 1978, 1991
Т 1990, 1995, 1996, 1997, 1998, 1999
Та 1979, 1980, 1984, 1986, 1989, 1992, 1993, 1994, 2000
X 1986, 1985, 1987
Ха 1982, 1983
Лето Пр 1990, 1991
Т 1980, 1988
Та 1981, 1984, 1989, 1992, 1993, 1994, 1995, 1996, 1997,
1998 , 1999 , 2000
X 1985
Ха 1982, 1983, 1984, 1987, 2000
Осень Пр 1980, 1981, 1986, 1992
Т 1988, 1989, 1990, 1994, 1995, 1996, 1997, 1998, 1999
Та 1979, 1991, 1993
Примечание. X - холодный тип; Т - теплый тип; Пр - промежуточный тип; Ха - холодный тип (подтип Ха); Та - теплый тип (подтип Та).
Выделенные типы межфронтального обмена связываются с волнами Цусимского течения длиной около 180 миль и периодами до 12-15 сут, движущимися на восток (Nikitin, Dyakov, 1998). Поэтому в одном случае трансфронтальный обмен менее интенсивен и, по-видимому, связан с преобладанием широтных процессов в Японском море, а в другом - характерно преобладание меридиональных процессов.
Выводы
В результате исследования авторам удалось систематизировать данные спутниковых изображений Японского моря и предложить "типизацию" термической структуры вод. Условное деление на типы свидетельствует лишь о преобладании адвекции либо субтропических вод на север, либо субарктических к югу. Предложенная схема наиболее хорошо действует в зимний и весенний периоды, т.е. в периоды сильного влияния адвективных факторов. При преобладании радиационного прогрева и вследствие значительного прогрева поверхностных вод в летний и осенний периоды определение выделяемых типов затруднено, хотя в некоторых случаях типы выделяются вполне уверенно. Данная схема является перспективной для выявления механизма адвекции вод к бере-
38
гам зал. Петра Великого, так может быть связана с направлением и мощностью миграционных потоков пелагических рыб, обитающих зимой в южной части Японского моря.
Литература
Дьяков Б.С., Никитин А.А. О гидрологических процессах в Японском море в весеннее время // Изв. ТИНРО. - 2000. - Т. 127. - С. 78-88.
Дьяков Б.С., Никитин А.А. Сезонная и межгодовая изменчивость структуры вод в зоне Полярного фронта Японского моря по данным судовой и спутниковой информации // Изв. ТИНРО. - 2001. - Т. 128. - С. 996-1019.
Зуенко Ю.И. Элементы структуры вод северо-западной части Японского моря // Изв. ТИНРО. - 1998. - Т. 123. - С. 262-290.
Зуенко Ю.И. Межгодовые изменения положения полярного фронта в северо-западной части Японского моря // Изв. ТИНРО. - 2000. - Т. 127. - С. 37-49.
Зуенко Ю.И., Юрасов Г.И. Водные массы северо-западной части Японского моря // Метеорология. - 1995. - № 8. - С. 50-57.
Никитин А.А., Дьяков Б.С. Эволюция антициклонического вихря в Японском море у берегов Кореи в системе вод Восточно-Корейского течения в 1991-1992 гг. (по данным спутниковой и судовой информации) // Исслед. Земли из космоса. - 1995. - Т. 6. - С. 90-98.
Никитин А.А., Дьяков Б.С. Структура фронтов и вихрей в западной части Японского моря // Изв. ТИНРО. - 1998. - Т. 124. - С. 714-733.
Никитин А.А., Харченко А.М. Изменчивость термических фронтов в Японском море по данным ИСЗ // Дистанционные исследования океана. -Владивосток: ТИНРО, 1990. - С. 45-54.
Рекомендации по использованию спутниковых ИК-изображе-ний в океанологических исследованиях. - Препр. - Владивосток: ТИН-РО, 1984. - 44 с.
Федоров К.Н. Физическая природа и структура океанических фронтов. -Л.: Гидрометеоиздат, 1983. - 296 с.
Юрасов Г.И. Сезонная изменчивость температуры воды Японского моря // Исслед. океанол. полей Тихого и Индийского океанов. - Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1977. - С. 62-69.
Яричин В.Г. Состояние изученности циркуляции вод Японского моря // Тр. ДВНИГМИ. - 1980. - Вып. 80. - С. 46-61.
Danchenkov M.A., Lobanov V.B., Nikitin A.A. Mesoscale eddies in the Japan sea, their role in circulation and heat transport // Proc. CREAMS'97 Int. Symp. - Fukuoka, Japan, 1997a. - P. 81-84.
Danchenkov M.A., Nikitin A.A., Volkov Y.N., Goncharenko I.A. Surface thermal fronts of the Japan Sea // Proc. CREAMS'97 Int. Symp. - Fukuoka, Japan, 1997b. - P. 75-80.
Huh O.K., Shim T. Satellite observations of surface temperatures and flow patterns, Sea of Japan and East China Sea, late March 1979 // Remote Sensing Envir. - 1987. - Vol. 22. - P. 379-393.
Ichiye T., Takano K. Mesoscale eddies in the Japan Sea // Umi to sora. -1988. - Vol. 26, № 2. - P. 69-75.
Isoda Y. Interannual SST variations to the north and south of the Polar front in the Japan Sea // Umi to sora. - 1994. - Vol. 32. - P. 285-294.
Isoda Y., Naganobu M., Watanabe H. Warm eddy above Yamato Rise // Mem. Fac. Engin. Ehime Univ. - 1992. - Vol. 12, № 3. - P. 103-112.
Isoda Y.S., Saiton S. and Mihara M. SST structure of the polar front in the Japan Sea // Oceanography of Asian Marginal Seas, Elsevier Oceanogr. -1991. - Ser. 54. - P. 103-112.
Kawabe M. Branching of the Tsushima Current in the Japan Sea. Part I. Data analysis // J. Oceanogr. Soc. Japan. - 1982a. - Vol. 38. - P. 95-107.
Kawabe M. Branching of the Tsushima Current in the Japan Sea. Part II. Numerical experiment // J. Oceanogr. Soc. Japan. - 1982b. - Vol. 38. - P. 183-192.
Kim K., Legeckis R. Branching of the Tsushima Currentin 1981-1983 // Prog. Oceanogr. - 1986. - Vol. 17. - P. 265-276.
Lobanov V.B., Nikitin A.A., Danchenkov M.A. Observation of mesos-cale eddies in the north-western Japan // East Sea. East Sea Oceanography Conf.: Abstr. - Pusan, Korea, 1997. - P. 12.
Nikitin A.A., Dyakov B.S. About the water mesoscale structure and dynamics in Japan sea by satellite and vessels // Intern. Symp. "Oceanic Front and Related Phenomena": Abstr. - Sankkt-Petersburg, 1998.
Ostrovskii A., Hiroe Y. The Japan Sea circulation as seen in satellite infrared imagery in Autumn 1993 // Proc. CREAMS'94 Int. Symp. - Fukuoka, Japan, 1994. - P. 75-88.
Sugimoto T., Tameishi H. Warm core rings, streamers and their role on the fishing ground formation around Japan // Deep-Sea Res. - 1992. - Vol. S39. -P. 183-201.
Uda M. The results of simultaneous oceanographical investigation in the Japan Sea and its adjacent waters in May and June 1932 // J. Imp. Fish. Exp. St. -1934. - № 5. - P. 57-190. (In Japanes)
Zuenko Yu., Glebova S., Nikitin A., Novikov Yu. Polar front meandering and variability in the north-western Japan Sea (East) Sea // Abstr. East Sea Oceanography Conf. - Pusan, 1997. - P. 5-6.
Поступила в редакцию 6.08.02 г.
