CC BY
76
2002
Известия Тихоокеанского научно-исследовательского рыбохозяйственного центра
Том 130
И.А.Жигалов, Ю.В.Новиков, Е.В.Самко, С.В.Колосов
ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ В РАЙОНЕ ЮЖНЫХ КУРИЛЬСКИХ ОСТРОВОВ В ПЕРИОД МАКСИМАЛЬНОГО ПРОГРЕВА ВОД (СЕНТЯБРЬ 2000 Г.)
Южнокурильский район (ЮКР) находится в зоне взаимодействия вод субтропического происхождения и субарктических вод. Течение Соя переносит трансформированные субтропические воды из Японского моря через прол. Лаперуза в Охотское море и вдоль северного побережья о. Хоккайдо к о-вам Кунашир и Итуруп, затем преимущественно через проливы Измены, Екатерины и Кунаширский - далее в Тихий океан. Субарктические воды приносятся к южным островам Курильской гряды с северо-востока течением Ойясио. На режим вод мористой части ЮКР оказывает влияние северо-восточная ветвь течения Куросио. Взаимодействие вод различных структур, наличие островов и проливов, сильное приливное перемешивание, высокая динамическая активность вод обеспечивают значительную пространственно-временную изменчивость океанологических условий ЮКР.
Гидрологический режим ЮКР достаточно хорошо изучен, обобщающие сведения приводятся в ряде работ (The Okhotsk Sea ..., 1995; Истоки Ойясио ..., 1997; Океанографический атлас ..., 1998; Результаты океанографических исследований ..., 1998). Однако под воздействием климатических изменений, а также в результате деятельности вихревых образований формируются особенности распределения субтропических и субарктических термохалинных структур вод, причем их распространение в различные годы на акватории ЮКР может существенно меняться.
Следует также отметить, что акватория, прилегающая непосредственно к островам, исследована недостаточно, в 90-е гг. океанологические наблюдения вблизи островов выполнялись лишь эпизодически и были в основном выполнены на больших глубинах. В связи с высокой биологической продуктивностью ЮКР (Виноградов, 1986; Иванов, 1998) не теряет актуальности и проблема океанологического обеспечения промысла.
В данной работе анализируются динамические и термохалинные условия вод с охотоморской стороны о-вов Кунашир, Итуруп и ЮжноКурильском проливе, а также с тихоокеанской стороны островов Итуруп и Уруп преимущественно на глубинах менее 500 м.
В качестве исходной океанологической информации использованы материалы гидрологических наблюдений, выполненных в ЮКР на НИС "Проф. Леванидов" с 10 по 28 сентября 2000 г. Наблюдения осуществлялись автономным зондом MCTD-MBP-C. Всего было выполнено 70 станций на шельфе и свале глубин в южной части Курильской гряды, на
117
44
151
49
147
151
149
147
145
4P
44
AI
151
14Q
147
145
глубинах от 28 м у о. Кунашир до 1016 м в районе юго-восточнее прол. Буссоль (рис. 1, А).
Рис. 1. Карта динамической топографии (А), распределение температуры воды (Б) и солености (В) на поверхности: 1 -расположение гидрологических станций, 2 - разрез № 1
Fig. 1. Dynamic topography (A); distributions of temperature (Б) and salinity (В) on sea surface: 1 - the location of hydro-logical stations, 2 -the location of the section № 1
Расчеты геострофических течений выполнены динамическим методом относительно 300 дбар. Типизация вод была проведена на основе статистического TS-анализа, анализа TS-кривых и вертикальных профилей температуры и солености исследуемого района (Самко, Новиков, 1998, 2000).
Для сравнения полученных результатов были привлечены материалы гидрологических наблюдений, выполненных в августе-сентябре 1997 г. ("холодный" тип года в ЮКР) по программе научно-технического сотрудничества в ЮКР на японских судах "Хокко Мару" и "Танкай Мару".
На схеме поверхностных геострофических течений отчетливо виден поток вод, следующий с тихоокеанской стороны вдоль о-вов Уруп и Итуруп в генеральном юго-западном направлении, соответствующий течению Ойясио (рис. 1, А). Максимальная расчетная скорость течения Ойясио юго-восточнее о. Итуруп составила 50 см/с. При продвижении вдоль о. Итуруп течение приобретало южную составляющую, огибая о. Шикотан с восточной стороны. Характерной особенностью динамического поля являлось наличие хорошо выраженного потока вод течения Соя, выходящего из Охотского моря через прол. Екатерины, на мелководье Южно-Курильского пролива при этом формировался антициклонический круговорот. Между о. Шикотан и южной оконечностью о. Итуруп при схождении течений Соя и Ойясио был образован динамический фронт, максимальная относительная скорость течения в зоне фронта достигала 26 см/с. С увеличением глубины схема циркуляции вод несколько изменялась, на горизонте 200 м течение Ойясио отклонялось к юго-восточному берегу о. Итуруп, затем резко отворачивало в Тихий океан в южном направлении, образуя обширный циклонический меандр.
Динамика поверхностных вод во многом определяет распределение термохалинных характеристик. В сентябре 2000 г. температура воды на поверхности изменялась от 7 °С в прол. Буссоль до 17-18 °С в прол. Екатерины (рис. 1, Б). Относительно холодные воды с температурой 714 °С переносились течением Ойясио, теплые воды с температурой выше 15 °С отмечались с тихоокеанской и охотоморской стороны прибрежья о-вов Кунашир и Итуруп и в Южно-Курильском проливе, наиболее теплые поверхностные воды были расположены в зоне действия течения Соя. Неоднородности в поле температуры обнаруживались в основном с тихоокеанской стороны прол. Фриза, наличие холодных областей могло быть обусловлено как подъемом на поверхность вод из нижележащих горизонтов в центрах мелкомасштабных циклонических образований, так и прибрежным приливным перемешиванием. Горизонтальные градиенты температуры на поверхности были достаточно высоки. Высокоградиентные зоны наблюдались в районе южнее прол. Фриза (0,2 оС на милю), юго-восточнее о. Итуруп (0,15-0,20 оС на милю), а также в северной части Южно-Курильского пролива между о-вами Шикотан и Итуруп (0,2-0,3 оС на милю). Если первый термический фронт прослеживался лишь в поверхностных слоях воды, то прибрежный фронт у о. Итуруп и прибрежная фронтальная зона Южно-Курильского мелководья были отчетливо выражены вплоть до дна (рис. 2, А). По данным карт поверхностной температуры, передаваемых Японским метеоагентством, температура в ЮКР, по сравнению со среднемноголетними данными, в сентябре 2000 г. была выше на 2-4 °С.
В отличие от температуры, распределение солености поверхностных вод было менее возмущенным: изохалины ориентированы преимущественно вдоль изобат (см. рис. 1, В). Минимальная соленость (32,632,8 епс) отмечалась в восточной и северной части района исследований. Максимальная соленость (33,3-33,7 епс) - в Южно-Курильском проливе и с охотоморской стороны о-вов Кунашир и Итуруп в зоне действия течения Соя. Максимальные горизонтальные градиенты поверхностной солености (0,05 епс на милю) наблюдались между о-вами Шикотан и Итуруп. Фронт в поле солености, по сравнению с фронтом температуры воды, был несколько смещен в восточном направлении. С увеличением глубины горизонтальные градиенты солености существенно уменьшались, и у дна этот фронт не проявлялся. Соленость придон-
ных вод уменьшалась по направлению к островам от 34,2 епс на изобате 500 м до 33,4-33,6 епс на изобате 100 м (см. рис. 2, Б); изохалины, как и на поверхности, с тихоокеанской стороны о-вов Итуруп и Уруп были ориентированы вдоль изобат.
Рис. 2.
Распределение придонной температуры (А) и солености (Б), вертикальное распределение плотности (усл. ед) на разрезе № 1 (В)
Fig. 2. The spatial distributions of bottom temperature (A) and 43°n salinity (Б), and vertical distributions of water density on the section № 1 (В)
Поле плотности при температуре воды выше 10 °С формируется главным образом температурным полем. На рис. 2 (В), где представлено вертикальное распределение плотности на разрезе поперек прибрежного фронта Южно-Курильского мелководья, видно, что плотностный фронт отделяет воды течения Соя с плотностью ниже 24,7 усл. ед. в слое воды 0-50 м от вод течения Ойясио. Существование резко выраженного фронта, очевидно, препятствовало распространению течения Ойясио
в Южно-Курильский пролив. Плотностный фронт был отчетливо виден от поверхности до дна, при этом характерный изгиб изопикн предполагает опускание вод западнее фронтальной зоны и подъем вод восточнее этой зоны.
Для обобщенного представления структуры и динамики вод нами проведено разделение исследуемого района по преобладающему типу вод. Были выделены основные типы вод и ареалы их распространения. Гидрологические типы различались соответствующими значениями температуры и солености, глубиной залегания ядер.
В сентябре 2000 г. в ЮКР были выделены следующие типы вод: трансформированные воды течения Соя (Соя), воды течения Ойясио (Ойясио), прибрежные (П) и прикурильские (ПК).
Воды течения Соя располагались с охотоморской стороны о-вов Кунашир и Итуруп и в Южно-Курильском проливе (рис. 3, А). По происхождению они связаны с субтропическими водами, проникающими в Охотское море через прол. Лаперуза. Характерной их чертой являлись высокие значения солености (33,6-33,8 епс) поверхностных и подповерхностных вод на горизонтах от 0 до 100 м, а также самая высокая температура в слое воды от поверхности до дна в пределах района исследований. В сентябре 2000 г. средняя температура поверхностных вод составила 17 °С, средняя соленость - 33,65 епс. Особенностью вод Соя с охотоморской стороны было наличие ядра повышенной солености (33,8434,10 епс) в слое 50-100 м, ниже которого наблюдалось плавное понижение значений солености, для них характерны высокие температуры (17,2-18,3 °С) в тонком (10-15 м) поверхностном изотермическом слое и солености 33,62-33,8 епс.
Рис. 3. Типы вод южнокурильского района в сентябре 2000 г. (А) и в 1997 г. (Б): 1 -воды течения Соя, 2 -воды течения Ойясио,
3 - прибрежные воды,
4 - прикурильские воды. На врезке (С) -обобщенная TS-кривая вод течения Ойясио
Fig. 3. Horizontal distributions of water masses in the South-Kuril Island region in September of 2000 (A) and 1997 (Б): 1 - Soya water, 2 - Oyashio water, 3 - Coastal water, 4 - Kuril water. The insert panel (С) - average TS-curve of the Oyashio current water
145 F 14fiF 147 F 14Я F 14Q F 15П F 151 F 159 F
-3 F^l-4
UloN
1 A
В северной части района с океанской стороны преобладали воды течения Ойясио; это воды субарктической структуры, основными характеристиками которых служило наличие верхнего перемешанного слоя толщиной 5-20 м с относительно высокой температурой воды и низкой соленостью (32,54-32,7 епс), слоя скачка температуры (0,3-0,5 °С/м) и солености (0,01-0,03 епс/м). Холодный промежуточный слой (ХПС) с минимальной температурой в ядре 0,7-0,9 °С располагался на горизонтах 75-250 м. В слое 300-600 м находились теплые промежуточные воды 3,1-3,4 °С. По происхождению воды Ойясио связаны с водами Курильского течения, которые, взаимодействуя с охотоморскими водами, выходящими из проливов Буссоль и Фриза, трансформируются при своем продвижении вдоль островов в юго-западном направлении. На обобщенной TS-кривой, построенной по осредненным данным 2000 г. (рис. 3, С), средняя температура верхнего изотермического слоя составляла 8,1 °С, ядро ХПС с температурой воды 1,7 °С и соленостью 33,2 епс было расположено на горизонте 150 м.
В приостровной части о-вов Итуруп и Уруп были выделены прибрежный и прикурильские типы вод. Воды первого типа имели несколько меньшую соленость и температуру, чем воды течения Соя, и большие значения этих характеристик по сравнению с водами течения Ойясио. Средняя температура на поверхности прибрежных вод составила 15 °С, соленость - 33,4 епс. По происхождению прибрежные воды в данном случае в большой степени были связаны с трансформированными водами течения Соя, распространяющимися вокруг о. Итуруп и еще более изменяющимися в прибрежных зонах интенсивного приливного перемешивания. Прикурильские воды были расположены с тихоокеанской стороны о. Уруп. От вод течения Ойясио их в первую очередь отличала низкая температура воды и относительно высокая соленость. Формирование этих вод происходит под влиянием приливного перемешивания, интенсивного вертикального и горизонтального водообмена, обусловленного взаимодействием вод различного происхождения и разнонаправленным движением вод в проливах Буссоль и Фриза. Воды прикурильского типа, по-видимому, выделяются в течение всего года: по данным работы Трусенковой (Trousenkova, 1991), воды этого типа в зимний период прослеживаются вдоль средних Курильских островов.
При сравнении распределения поверхностных вод в сентябре 2000 и 1997 гг. видно, что их распространение в ЮКР может существенно меняться. В 1997 г. воды течения Ойясио занимали северо-восточную часть Южно-Курильского пролива, проникали в Охотское море через прол. Екатерины. Прикурильские воды при этом располагались на большой акватории, занимая не только приостровную часть о. Уруп, но и тихоокеанский район больших глубин (рис. 3, Б). Воды течения Соя отмечались в западной части Южно-Курильского пролива и в приост-ровной части о. Кунашир, занимая гораздо меньшую акваторию, чем в 2000 г., с тихоокеанской стороны ЮКР.
TS-индексы поверхностных водных масс, наблюдавшихся в исследуемом районе, приведены в таблице.
Таким образом, можно констатировать повышение как термических, так и халинных характеристик основных водных масс в ЮКР в 2000 г. относительно холодного 1997 г. Полученные характерные значения температуры основных водных масс в ЮКР позволяют отнести сентябрь 2000 г. к теплому типу лет.
Значения температуры и солености водных масс в южнокурильском районе в сентябре The typical temperature and salinity of water masses in the South-Kuril Island Region in September
Тип водной массы Температура, °С 1997 2000 Соленость, 1997 епс. 2000
Ойясио 8,8-13,2 8,1- 14,8 32 ,5 32,7 32 ,5-32,8
Прикурильская 4,2-7,6 7 ,2 32 ,7 -33,1 32,8
Прибрежная - 13,5- -15,8 32 ,9-33,3
Соя 14,7-17,8 15,2- -18,1 32 ,8 33,7 33 ,0-33,8
Заключение
Проведенные исследования показали, что значительное потепление вод южной части ЮКР, отмеченное в сентябре 2000 г., по сравнению со среднемноголетними данными, способствовало образованию ярко выраженного плотностного фронта в слое воды от поверхности до дна между о-вами Шикотан и Итуруп. Существование этого фронта препятствовало проникновению вод течения Ойясио в Южно-Курильский пролив, где доминировали воды течения Соя.
Проведенная типизация вод и определение их характеристик позволили установить границы распространения вод разного происхождения, что в дальнейшем может быть использовано при изучении изменчивости гидрологических условий ЮКР и особенностей распределения биологических объектов в разные годы.
Литература
Виноградов М.Е. Биопродуктивность Тихого океана // Биологические ресурсы Тихого океана. - М.: Наука, 1986. - С. 37-48.
Иванов О.А. Эпипелагическое сообщество рыб и головоногих моллюсков прикурильских вод Тихого океана в 1986-1995 гг. // Изв. ТИНРО. -1998. - Т. 124. - С. 3-54.
Истоки Ойясио. - СПб., 1997. - 248 с.
Океанографический атлас Южно-Курильского р айона Тихого океана. - СПб., 1998. - 218 с.
Результаты океанографических исследований северной части Тихого океана по программе INPOC (1990—1993). - Владивосток: Дальна-ука, 1998. - 116 с.
Самко Е.В., Новиков Ю.В. Сезонная изменчивость термохалинных характеристик вод деятельного слоя Прикурильского района Тихого океана // Метеорол. и гидрол. - 2000. - № 5. - С. 87-93.
Самко Е.В., Новиков Ю.В. Термическая структура эпипелагиали вод в районе южных Курильских островов // Изв. ТИНРО. - 1998. - Т. 124. - С. 708-713.
The Okhotsk Sea and Oyashio Région: PICES Scientific Report. -
1995. - № 2. - 227 p.
Trousenkova O.O. Winter ventilation the intermediate waters in the northwestern Pacific Ocean. Preprint. - Vladivostok: Institute of Automation and Control Processes, 1991. - 44 p.
Поступила в редакцию 15.05.02 г.
