ТРАНСФОРМАЦИЯ АТЛАНТИЧЕСКИХ ВОДНЫХ МАСС В БАРЕНЦЕВОМ, КАРСКОМ И МОРЕ ЛАПТЕВЫХ ПО ДАННЫМ НАБЛЮДЕНИЙ В СЕНТЯБРЕ 2014 ГОДА

Аверкиев А.С.

ORCID 0000-0001-5614-3711, доктор географических наук, доцент, Российский государственный гидрометеорологический университет,

ТРАНСФОРМАЦИЯ АТЛАНТИЧЕСКИХ ВОДНЫХ МАСС В БАРЕНЦЕВОМ, КАРСКОМ И МОРЕ ЛАПТЕВЫХ ПО ДАННЫМ НАБЛЮДЕНИЙ В СЕНТЯБРЕ 2014 ГОДА

Аннотация

Рассмотрен вопрос о  трансформации атлантических водных масс в Баренцевом, Карском и море Лаптевых. Приведены результаты океанографических наблюдений в сентябре 2014г, выполненных  в рейсе ОИС «Адмирал Владимирский» во время следования Северным морским путем. Показано, что выделенные ранее производные модификации атлантической водной массы - баренцевоморская,  фрамовская и шельфовая, претерпевая незначительные изменения, отчетливо прослеживаются на разрезах в шельфовой и склоновой зоне арктических морей и являются основными компонентами термохалинной структуры арктического бассейна.

Ключевые слова: водные массы,  температура, соленость, перемешивание, атлантическая водная масса, Арктический бассейн.

Averkiev A.S.

ORCID 0000-0001-5614-3711, PhD in Geography, Associate Professor, Russian State Hydrometeorological University

TRANSFORMATION OF ATLANTIC WATER MASSES IN THE BARENTS, KARA AND LAPTEV SEA BY OBSERVATION DATA IN SEPTEMBER 2014 YEAR

Abstract

The issue of Atlantic water masses transformation in the Barents, Kara and Laptev seas is considered. The results of oceanographic observations conducted in September 2014 performed during the voyage of the “Admiral Vladimirsky” during the Northern Sea Route are provided. It is shown that earlier performed modifications of the Atlantic water masses – the Barents Sea, Fram and shelf, undergoing minor changes, are clearly traced in shelf sections and slope zones of the Arctic seas and are the main components of the thermohaline structure of the Arctic basin.

Keywords: water masses, temperature, salinity, mixing, Atlantic water mass, Arctic basin.

Введение. Атлантические воды, попадая в Северный Ледовитый океан, оказывают решающее влияние на  тепловой и ледовый режим Арктики. Несмотря на многочисленные работы, посвященные водным массам Арктического бассейна, в последнее время появляются новые взгляды, касающиеся их трансформации и движения в арктических морях,  оценок изменения их характеристик, переноса  свойств, степени их перемешивания. Так в работах последних лет,  прослеживая трансформацию атлантической водной массы в Арктическом бассейне [1], выделяют шельфовую атлантическую воду (ШАВ)  помимо баренцевоморской атлантической воды (БАВ) и фрамовской атлантической воды (ФАВ), которые поступают в моря Северного Ледовитого океана соответственно через Баренцево море и пролив Фрама. Эта водная масса, образующаяся на шельфе архипелагов Новая Земля и Северная Земля, также играет определенную роль в формировании термохалинного режима Арктического бассейна. В настоящей работе представлены результаты наблюдений, выполненных в сентябре 2014г во время рейса океанографического исследовательского судна (ОИС) «Адмирал Владимирский» по Северному морскому пути [2]. Разрезы и станции, выполненные в Баренцевом, Карском и море Лаптевых на маршруте следования (рис. 1), позволили отчетливо проследить трансформацию баренцевоморской атлантической водной массы и формирование шельфовой водной массы восточнее мыса Желания в Карском море и на шельфе архипелага Северная Земля в море Лаптевых.

 

Рис. 1 – Положение станций и разрезов в Баренцевом, Карском и море Лаптевых в сентябре 2014г, выполненных в рейсе ОИС «Адмирал Владимирский»

 

Материалы и результаты наблюдений.  Баренцевоморская атлантическая водная масса (БАВ) формируется в центральной и восточной части моря по мере продвижения атлантической соленой и теплой воды в Мурманском и Новоземельском течениях. Далее через пролив между Новой Землей и Землей Франца Иосифа она поступает в северную часть Карского моря, куда по мнению авторов [1], [3] поступает и  шельфовая водная масса (ШАВ), сформированная на севере Баренцева и Карского морей.

Разрез 1, выполненный в Баренцевом море в сентябре 2014г [2] примерно соответствует зоне действия Новоземельского течения (рис. 1) и наглядно демонстрирует трансформацию атлантической воды (рис. 2) и формирование баренцевоморской водной массы (БАВ). Согласно [4], по мере продвижения на северо-восток от побережья Мурмана до северной оконечности арх. Новая Земля температура водной массы понижается от 3°C до -0.5°C, а соленость понижается незначительно от 3.90 -3.95‰  до 3.75-3.80‰. В нашем случае разрез 1 выполнен 1-4 сентября (арктическое «лето»), поэтому на поверхности моря температура изменяется от 9°C до 2.5°C, а на глубине 100м (ядро БАВ в этой акватории располагается приблизительно на такой глубине)  температура понижается с 4°C до -0.5°C (рис. 2). Соленость, как отмечалось в многочисленных источниках (см., например [3], [4]), на поверхности понижена из-за влияния пресноводного стока рек и таяния ледников, а на глубине 100м изменяется от 34.75 до 34.80‰, что соответствует параметрам ядра БАВ.

Рис. 2 – Распределение температуры на разрезе 1 в Баренцевом море 01-04.09. 2014г. Станция 24 (69° 57.6’ с.ш., 038° 55.0’ в.д.) – ст 42 (76° 34.8’ с.ш., 065° 46.3’ в.д.)

Характерные профили температуры и солености наблюдались на станциях 44 и 47 (рис 3) вблизи свала глубин к желобу Св. Анны. На глубине 100-130м отмечается минимальная температура за счет стока холодной шельфовой воды (еще более ярко выражен минимум температуры на ст. 48 в Карском море), а соленость шельфовой воды несколько ниже, чем в баренцевоморской АВ и составляет менее 34.5‰. Глубже, начиная со 170м -180м преобладает собственно БАВ с небольшими отрицательными температурами и собственной соленостью до 34.8‰. Как отмечается в [1], [3] шельфовые воды, обладая близкой с БАВ плотностью, смещаются на восток вдоль шельфа, частично смешиваясь БАВ, которая также продолжает движение в Арктический бассейн. Причем на акваториях с глубинами более 400м возможно проникновение ФАВ, что отмечено на нескольких станциях нашего рейса в пределах желоба Св. Анны. Об этом свидетельствует повышение температуры от значений -1°C до  0.0°C или небольших отрицательных значений  и повышение солености от 34.7-34.8‰, характерных для БАВ, до 34.95‰, характерных для ФАВ.

Рис. 3 – Вертикальные профили температуры (сплошная линия) и  солености (штриховая линия) на станции № 44 (черные линии) в Баренцевом море 76° 59.22’с.ш.,  069° 01.54’в.д. и на станции № 47 (серые линии) в Карском море 76° 56’с.ш, 068° 39’в.д

 

Чтобы проследить дальнейшую эволюцию водных масс, рассмотрим разрез 2, выполненный на шельфе архипелага Северная Земля  и материковом склоне в море Лаптевых. Здесь, по мнению специалистов ААНИИ [1], могут наблюдаться все три трансформированные атлантические воды (БАВ, ФАВ и ШАВ),  различающиеся по характеристикам, но довольно тонко.

Рис. 4 – Распределение температуры на разрезе 2 в море Лаптевых 12-13.09.2014. Ст. 57 (80° 03.1’ с.ш., 101° 29.3’ в.д.) – ст. 64 (77° 39.2’  с.ш., 106°22.2’ в.д.)

Рис. 5– Распределение солености на разрезе 2 в море Лаптевых. Ст. 57  (80° 03.1’ с.ш., 101° 29.3’ в.д.) – ст. 64 (77° 39.2’  с.ш., 106°22.2’ в.д.)

 

Отчетливо видно, что на шельфе и вблизи него (ст. 64-62) наблюдаются распресненная на поверхности за счет таяния ледников шельфовая вода. Эта вода, имея низкую зимнюю температуру, занимает далее горизонты от 50 до 120-140м. Причем можно предположить, что к потоку шельфовой воды, образовавшейся в Баренцевом и Карском морях, добавляется холодная вода с шельфа арх. Северная Земля, и эта сформировавшаяся водная масса занимает подповерхностные горизонты до глубины 100-120м и имеет пониженную температуру до  -1.5°C и пониженную соленость 34.2-34.6‰. Глубже располагается БАВ, которая движется вдоль склона на глубинах более 150м с небольшими отрицательными температурами и соленостью около 34.8‰. ФАВ на этом разрезе, скорее всего, не наблюдалась, т.к. её движение на восток – юго-восток в бассейне Нансена (к северу от Карского моря и арх. Северная Земля) происходит на большем удалении от шельфа вдоль материкового склона над большими глубинами. Следуя материалам наблюдений и результатам моделирования приведенным в [1], и анализируя представленные выше результаты, можно уверенно сказать, что шельфовая вода, хорошо выраженная на разрезе 2 (рис. 4), частично перемешивается здесь с БАВ и ФАВ, но в основном сохраняет собственные характеристики. Далее, как уже окончательно сформировавшаяся шельфовая трансформированная водная масса, она участвует в общей циркуляции вод Арктического бассейна.

Разрез 3 представляет станции, выполненные на шельфе и склоне к северо-западу от Новосибирских островов.

Рис. 6 – Распределение температуры на разрезе 3 в море Лаптевых 24-25.09.2014. Ст. 83 (75° 33.3’ с.ш., 130° 04.15’ в.д. ) – ст 87 (78° 30.11’ с.ш., 136° 55.97’в.д.)

 

На разрезе по распределению температуры (рис. 6) снова отчетливо прослеживается холодная (ниже -1.5°C) шельфовая вода которая здесь занимает подповерхностные горизонты до глубины 150-180м. Глубже вблизи материкового склона происходит дальнейшее перемешивание шельфовой воды с более плотной, но менее холодной (от -0.5 до -0.8°C ) баренцевоморской водой. Большая плотность БАВ обеспечивается, как и вблизи арх. Северная Земля тем, что баренцевоморская  вода имеет почти неизменившуюся в процессе движения и трансформации соленость примерно 34.8‰, тогда как шельфовая вода имеет более низкую соленость (несколько выше 34.2‰). На удалении от материкового склона и на глубинах более 250м наблюдается трансформированная фрамовская водная масса с положительной температурой – более 0.6°C (рис. 6) и соленостью около 35.9‰. Эти результаты снова хорошо согласуются с материалами моделирования и схемой циркуляции вод в Арктическом бассейне, приведенными в [1].

Выводы. Результаты наблюдений, выполненных в сентябре  2014г во время следования ОИС «Адмирал Владимирский» Северным морским путем, наглядно подтвердили относительно новый взгляд /1,3/ на трансформацию атлантической водной массы и формирование вод Арктического бассейна.

На разрезах и вертикальных профилях по температуре и солености помимо баренцевоморской и фрамовской атлантических водных масс,  отчетливо прослеживается формирование шельфовой водной массы, которое происходит на шельфе и материковом склоне архипелагов Новая Земля, Северная Земля и Новосибирские острова. Эта водная масса имеет пониженную по сравнению с БАВ и ФАВ соленость за счет таяния льда и стока рек на шельфе и низкую  температуру (ниже -1.5°C), занимает подповерхностные горизонты и участвует в общей циркуляции трансформированных атлантических водных масс вдоль материкового склона в Арктическом бассейне.

Список литературы / References

1. Иванов В.В. Трансформация атлантической воды в восточной части котловины Нансена по данным наблюдений и моделирования / В.В. Иванов, Е. О. Аксенов // Проблемы Арктики и Антарктики. – 2013. – № 1(95). – С. 72-87
2. Аверкиев А.С. Океанографические исследования во время кругосветного плавания // Записки по гидрографии.– 2015. – № 295. – С. 31-58.
3. Махотин М. С. Распространение атлантических водных масс в Баренцевом море по данным наблюдений и численного моделирования / М. С. Махотин, В. В. Иванов // Труды гидрометеорологического научно-исследовательского центра РФ. – 2016. – Выпуск 361.– С. 169-191.
4. Ожигин В.К. Водные массы Баренцева моря / В.К. Ожигин, В.А. Ившин. – Мурманск: Издательство ПИНРО, 1999.– 48 с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Ivanov V.V. Transformacija atlanticheskoj vody v vostochnoj chasti kotloviny Nansena po dannym nabljudenij i modelirovanija [Atlantic water transformation in the Eastern Nansen Basin: observation and modelling] / V.V. Ivanov, E. O. Aksenov // Problemy Arktiki i Antarktiki. – 2013. – № 1(95). – P. 72-87 [in Russian]
2. Averkiev A.S. Okeanograficheskie issledovanija vo vremja krugosvetnogo plavanija [Oceanographic researches during the circumnavigation] / A. S. Averkiev // Zapiski po gidrografii [Notes on hydrography]. – 2015. – № 295. – P. 31-58. [in Russian]
3. Mahotin M. S. Rasprostranenie atlanticheskih vodnyh mass v Barencevom more po dannym nabljudenij i chislennogo modelirovanija [Circulation of the  Atlantic water in  the  Barents  Sea  based  on  hydrological survey data and numerical simulation] / M. S. Mahotin, V. V. Ivanov // Trudy gidrometeorologicheskogo nauchno-issledovatel'skogo centra RF [Proceedings of Hydrometcentre of Russia]. – 2016. – V. 361. – P. 169-191. [in Russian]
4. Ozhigin V.K. Vodnye massy Barenceva morja [Barens Sea Water Masses] / V.K. Ozhigin, V.A. Ivshin. – Murmansk: Izdatel'stvo PINRO.– 1999.– 48 p. [in Russian]