Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Гидролого-акустическая структура вод Курильских проливов и прилегающих районов в теплое полугодие

ВАК РФ 11.00.08, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Гидролого-акустическая структура вод Курильских проливов и прилегающих районов в теплое полугодие"

ТБ О* , 0 «91

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ТИХООКЕАНСКИЙ ОКЕАНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТОЙ)

На правах рукописи

МОРОЗ ВАЛЕНТИНА ВАСИЛЬЕВНА

ГИДРОЛОГО-АКУСТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ВОД КУРИЛЬСКИХ ПРОЛИВОВ И ПРИЛЕГАЮЩИХ РАЙОНОВ В ТЕПЛОЕ ПОЛУГОДИЕ

специальность 11.00.08 - океанология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Владивосток -1997

Работа выполнена в Тихоокеанском океанологическом институте

ДВО РАН

Научный руководитель: доктор географических наук, профессор

БОГДАНОВ К.Т.,

Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор

ФУКС В.Р.,

кандидат географических наук ХРАПЧЕНКОВ Ф.Ф.

Ведущая организация: ИНСТИТУТ ОКЕАНОЛОГИИ

РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК Им. Ширшова П.П.

Защита состоится "^У" ^¿.¿¿у-? 1997 года в " /¿^'час, на заседании диссертационного совета Д 003.34.02 в Тихоокеанском океанологическом институте Дальневосточного отделения Российской Академии Наук: 690032, г.Владивосток, ул.Балтийская,43.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Президиума ТС ДВО РАН.

Автореферат разослан "_"_ 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Новожилов В.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Исследование изменчивости гидрофизических полей - одна из основных задач современной океанологии. Особую актуальность подобные исследования приобретают в районах имеющих важное народнохозяйственное значение. Зона Курильской островной дуги представляет собой район интенсивного промысла и судоходства. Этот район весьма сложен в океанологическом отношении. Сложность гидрологической обстановки обусловлена наличием зоны обмена через Курильские проливы вод различной структуры (Тихий океан - Охотское море), переносимых разнонаправленными потоками прикурильских течений Охотского моря и Тихого океана. До настоящего времени нет достаточно полного представления о формировании и структуре термохалинных полей района Курильских островов, нет единого мнения о роли отдельных проливов в водообмене между Тихим океаном и Охотским морем. Остается открытым вопрос - в какой степени водообмен между морем и океаном определяет термохалин-ные характеристики вод районов прилегающих к зоне Курильских островов. Также остается недостаточно ясным такой важный здесь для судоходства вопрос - насколько сложная гидрологическая структура вод района Курильских островов влияет на гидроакустические свойства вод района. Все эти вопросы требуют специального рассмотрения, что и составило цель данной работы.

Задачи исследования. Решались следующие задачи:

1. Исследование структуры и циркуляции вод основных Курильских проливов (IV Курильский, Крузенштерна, Буссоль, Фриза) на основе материалов современных экспедиционных исследований.

2. Пространственное гидрологическое районирование зоны Курильских проливов и прилегающих районов на основе анализа значительного объема материалов исследований отечественных и японских экспедиций.

3. Выявление особенностей гидроакустической структуры вод (в частности - поля скорости звука), соответственно особенностям термохалинной структуры вод региона.

Новизна. В работе получены следующие новые результаты: а) впервые проведено исследование структуры и циркуляции вод зоны всех основных курильских проливов; обнаружено формирование более сложной,чем полагалось ранее, гидрологической структуры вод, проявляющееся в неоднозначности трансформации вод на шельфе островов (воды, имеющие характерные признаки курильской разновидности субарктической структуры вод - отрицательные аномалии

температуры и положительные аномалиями солености на поверхности в теплое полугодие, мощные и слабо выраженные промежуточные слои, сглаженные экстремумы промежуточных водных масс, в том числе положительная аномалия минимальной температуры ), на мелководье (гомогенизированные воды) и глубоководных областях проли-вов(хорошо стратифицированные воды); установлено, что при вихре-образовании и фронтогенезе в процессе контакта прикурильских течений происходит изменение положения границ и экстремумов промежуточных слоев, локализация однородных ядер минимальной температуры холодного промежуточного слоя; выявлена зависимость формирования структуры вод в зонах проливов от изменчивости водообмена вод в проливах, связанном с направлением потоков циркуляции вод этих зон;

б) впервые проведена типизация вертикальных термохалинных структур вод всего региона Курильских островов; выделено пять разновидностей (или типов) структуры вод с соответствующими индексами водых масс: тихоокеанский тип субарктической структуры, охото-морский тип, южной части Охотского моря, зоны Курильских проливов, зон мелководья, разделяющиеся фронтальными зонами различной интенсивности; определены области распространения выделенных типов структуры вод;

в) обнаружено, что картина гидрологического районирования акватории Курильских проливов и прилегающих зон Охотского моря и Тихого океана не является устойчивой из-за сложных гидрологических условий рассматриваемого региона - распространение того или иного типа структуры вод определяется интенсивностью развития того или иного звена системы течений района, в значительной степени зависящей от климатических условий;

г) получены новые сведения о гидроакустической структуре вод зон основных Курильских проливов - обнаружено, что для зоны проливов характерны отрицательные аномалии скорости звука на поверхности, расширение границ плоскослоистого волновода, сглаженные экстремумы кривой вертикального профиля скорости звука, "размыв" оси звукового канала; в гомогенизированных водах зоны мелководья наблюдается разрушение звукового канала вплоть до его исчезновения;

д) впервые проведено исследование гидроакустической структуры всего региона Курильских островов соответственно выделенным типам термохалинной структуры вод; выявлены особенности формирования поля скорости звука в каждой из выделенных модификаций структур вод; определены характерные, соответствующие различным

структурам, формы вертикальных кривых скорости звука; установлено, что в зоне проливов и прилегающих районах наряду с плоскослоистыми волноводами формируются трехмерные акустические волноводы.

Практическая значимость. Ценность работы состоит:

Во-первых, в получении значительного объема справочного материала по гидролого-акустической структуре вод зоны Курильских проливов и прилегающих районов Охотского моря и Тихого океана (определении численных термохалинных индексов водных масс, слагающих вертикальную структуру вод, областей распространения различных типов структуры вод, определении строения и характеристик поля скорости звука соответствующих различным модификациям вертикальной структуры вод региона) весьма полезного при планировании промысла в исследуемом районе и в навигации.

Во-вторых, сделанные в работе выводы о наличии тесной связи пространственного распространения различных модификаций вертикальной структуры вод с изменчивостью интенсификации того или иного звена в системе течений региона ( в свою очередь зависящей от климатических условий региона), могут послужить фундаментом для гидрометеорологического прогнозирования.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на международном совещании ПАЙСЕС (PICES) по Охотскому морю в г.Владивостоке в 1995г., на ежегодных научных конференциях в ТОЙ ДВО РАН в 1994, 1995гг., семинарах отделения океанологии ТОЙ ДВО РАН в 1994, 1995гг.

Фактический материал. В работе использованы материалы гидрологических наблюдений над термохалинными полями в зоне Курильских проливов и прилегающих районах Охотского моря и Тихого океана: 1) экспедиций ТОЙ ДВО РАН в 1989-1991гг.(данные получены современной зондирующей аппаратурой на гидрологических полигонах с дискретностью станций 5-7 миль и глубиной измерений до 1200м или до дна); 2) ТИНРО, 1980-1988гг., в Южно-Курильском районе (наблюдения проводились на ряде стандартных гидрологических разрезов и полигонов с сеткой станций на расстоянии 5-7 миль до глубины 200м); 3) морских метеорологических и океанографических наблюдений, опубликованных японским метеорологическим Агенством "The results of Marine Meteorological and oceanographical observations", Published by Japan Meteorological Agency, 1963-1972), (гидрологические измерения проводились на разрезах со станциями 5-10 миль вдоль Курильской островной гряды , а также через проливы, максимальная глубина измерений - от 1200 до 4000м, минимальная - до дна в мелководных районах).

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы. Общий объем диссертации составляет 101 страницу, включая 18 рисунков и 9 таблиц. Список литературы включает 48 источников, из них 39 русскоязычных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается выбор темы, характеризуется актуальность проблемы изучения гидролого-акустической структуры вод зоны курильских проливов и прилегающих районов,кратко освещается состояние изученности данной темы, сформулированы цели и задачи исследования.

В первой главе указан район исследований^ представлен перечень использованных в работе данных, приведена их характеристика (время, район исследования, проводившие наблюдения организации). Излагается суть и обоснованность выбранных методов анализа гидрологической и гидроакустической структуры вод исследуемого региона.

Районом исследования является зона Курильских проливов и прилегающих к ним районов Охотского моря и Тихого океана на протяжении около 120 миль от островной гряды.

В работе использованы материалы гидрологических наблюдений над термохалинными полями в данном районе экспедиций ТОЙ ДВО РАН 1989-1991 гг., ТИНРО 1980-1988гг„ японских экспедиций 1963-1972гг. Всего для обработки использовались данные около 1,5тыс. гидрологических станций.

Основным методом исследования структуры вод района в работе взят термохалинный анализ - метод Т,3-кривых. На каждой Т.Б-кривой определялись границы водных масс(по точке перегиба кривой), термохалинные индексы водных масс, ядра промежуточных водных масс (по значениям температуры и солености в экстремальных точках Т,3-кривых). Положение границ между водными массами, а также положение экстремумов промежуточных водных масс уточнялось с помощью вертикальных разрезов термохалинных полей исследуемого района. Анализ пространственного распространения водных масс проводился с помощью карт горизонтального распределения температуры и солености.

Для анализа распространения промежуточных вод, имеющих экстремальные индексы, применялся также "метод ядра".- Все имеющиеся данные подвергались строгому качественному контролю. Экстремумы, общие для большинства станций, наносились на карты. По

проведенным изолиниям определялось направление и области распространения соответствующей водной массы.

Идентификация водных масс проводилась по возможности в соответствии упоминаемым в литературе характеристикам водных масс, их распространения и с использованием уже известных названий водных масс.

По проведенному подробному анализу структуры вод была осуществлена типизация вертикальной термохалинной структуры вод. Типизация проводилась путем последовательного сопоставления Т.Б-кривых, по термохалинным индексам с учетом экстремумов и выделения регионов с однотипной стратификацией (определено пространственное распространение выделенных типов структуры вод),т.е. -осуществлено районирование по термохалинным характеристикам вод.

Распределение выделенных типов структуры вод анализировалось с учетом циркуляции вод района. Всвязи с этим, был рассмотрен вопрос о циркуляции вод в зоне Курильских проливов, остававшийся до настоящего времени открытым. Поскольку для анализа распространения выделенных структур вод в зоне проливов была поставлена задача качественной оценки общей картины направления движения вод в проливах, выбран простейший метод расчета циркуляции вод - так называемый, динамический метод. Обоснованность выбора состоит в следующем. Во-первых, метод дает удовлетворительные результаты при условии наличия интенсивной горизонтальной циркуляции вод (таковым является исследуемый район), при этом рассматриваются течения установившиеся. В данном районе картина циркуляции несколько "размазана" из-за приливного фона, но, можно сказать, качественно устойчива. Установлено, что приливные течения в проливах в большинстве случаев близки к реверсивным и на всем протяжении Курильской гряды движения вод совершаются примерно в одной фазе. Об устойчивости общей картины циркуляции вод в проливах свидетельствуют данные современных экспедиционных исследований ТОЙ ДВО РАН , в частности - в проливе Фриза. Повторными съемками с интервалом в месяц, было обнаружено, что приливное воздействие существенно не повлияло на качественную картину горизонтального распределения термохалинных полей в проливе. Т.о.,качественная перестройка структуры вод в проливах, много больше приливного цикла, т.е., основное направление течений в Курильских проливах в период сезона вполне установившееся. Во-вторых, хотя в конечном счете метод учитывает эффект влияния сил трения через наблюденное поле плотности - в неявном виде, в случае рас-

смотрения зоны Курильских проливов, исключены для расчетов прибрежные области, где влияние сил трения существенно.

Суть метода заключается в том, что по распределению поля плотности (определяемой по наблюденным термохалинным характеристикам вод) вычисляются элементы суммарного установившееся градиентного течения.

Для расчетов нами использовались данные по температуре и солености, полученные в ежегодных экспедициях ТОЙ ДВО РАН в зоне Курильских проливов в теплое полугодие в 1989-1991гг.

Расчеты проводились автоматизированными средствами с использованием адаптированного пакета программ ДВНИГМИ "Шторм".

По полученным данным были построены карты динамической топографии, характеризующие направление движения вод в проливах в толще вод от поверхности до глубины около 500м. Карты использовались для анализа распределения выделенных типов структуры вод.

Соответственно особенностям термохалинной структуры вод региона в данной работе также поставлена задача исследования гидроакустической структуры вод.

Анализ гидроакустических полей зоны Курильских проливов проводился на основе данных по скорости звука, полученных в специализированных экспедициях ТОЙ ДВО РАН в районе Курильских островов и вычисленных по материалам гидрологических зондирований на судовых ЭВМ.

По экспедиционным данным в зоне Курильских проливов были построены для каждой станции вертикальные профили скорости звука и вертикальные разрезы полей скорости звука, соответствующие разрезам термохалинных полей. Все профили вертикального распределения скорости звука подвергались строгому качественному и количественному контролю. Определялось положение тахокпина, звукового канала и соответствующие индексы скорости звука.

Для анализа пространственного строения полей скорости звука использовались карты поверхностного распределения значений скорости звука, а также карты распределения значений минимальной скорости звука и соответствущей глубины ее положения.

Анализ гидроакустической структуры вод зоны Курильских проливов и прилегающих районов проводился соответственно пространственному районированию по термохалинным характеристикам с учетом выделенных типов гидрологической структуры вод.

Во второй главе описаны гидрологические условия тихоокеанского и охотоморского районов, прилегающих к зоне Курильских остро-

вов - на основании сведений, имеющиеся в литературе, а также результатов исследований этих районов по имеющимуся значительному объему данных экспедиционных наблюдений.

Охотоморские и тихоокеанские воды здесь - воды субарктической структуры, которая в теплое полугодие состоит из поверхностной водной массы, холодного и теплого промежуточных слоев, глубинных вод. В субарктической структуре экстремальными являются минимум температуры холодного промежуточного слоя и максимум температуры теплого промежуточного слоя. Однако, для каждой из разновидностей характерны свои особенности.

Холодный промежуточный слой наиболее резко выражен в охо-томорских водах.Температура в ядре холодного промежуточного слоя Охотского моря сохраняется отрицательной на большей части акватории в течение всего теплого периода года. Проведенный нами подробный анализ значительного объема материалов экспедиционных исследований в охотоморском районе, прилегающем к Курильским островам, позволил обнаружить не отмечавшийся ранее в литературе следующий факт. На всех разрезах температурных полей, направленных от Курильских островов в Охотское море, наблюдается резкий "обрыв" со стороны моря холодного промежуточного слоя с минимальной температурой ниже +1° на расстоянии 40-60миль от побережья островов. "Обрыв" холодного промежуточного слоя свидетельствует о существовании здесь резко выраженного фронтального раздела собственно охотоморских промежуточных вод и трансформированных при водообмене через проливы и приливном перемешивании промежуточных вод зоны Курильских проливов.

В тихоокеанских водах промежуточные слои также достаточно хорошо выражены. В результате, со стороны Тихого океана вдоль островов Курильское течение, переносящее воды тихоокеанской субарктической структуры, создает контрасты термохалинных характеристик. Здесь формируется фронтальная зона, особенно выраженная в поле температуры поверхностных и промежуточных вод.

Теплый промежуточный слой наиболее четко выражен в тихоокеанских водах. В охотоморских водах этот слой имеет более сглаженные характеристики. Это обстоятельство дает возможность идентифицировать данную водную массу как тихоокеанскую или как охото-морскую при исследовании водообмена через проливы.

Третья глава посвящена исследованию гидрологических условий зоны Курильских проливов. Рассмотрены четыре основных Курильских пролива- IV Курильский, Крузенштерна, Буссоль и Фриза.

На основании проведенного анализа пространственного распределения термохалинных полей на разрезах и картах, по результатам анализа Т.Э-кривых, определены термохалинные индексы водных масс, слагающих структуру вод каждого из проливов. Результаты сведены в таблицы.

В итоге исследований нами получено, что кроме того, что для зоны Курильских проливов характерна курильская разновидность субарктической структуры вод (отрицательные аномалии температуры и положительные- солености на поверхности относительно сопредельных вод моря и океана, расширение границ холодного промежуточного слоя, более сглаженные температурные экстремумы водных масс), в зоне проливов наблюдается более сложная, чем полагалось ранее гидрологическая структура вод. Это проявляется в неоднозначности трансформации вод на шельфе островов (здесь формируются воды, имеющие характерные признаки курильской разновидности субарктической структуры вод), на мелководье (гомогенизированные воды) и глубоководных областях проливов(хорошо стратифицированные воды). Установлено, что при вихреобразовании и фронтогенезе в процессе контакта прикурильских течений происходит изменение положения границ и экстремумов промежуточных слоев, локализация однородных ядер минимальной температуры холодного промежуточного слоя. Выявлена зависимость формирования структуры вод в зонах проливов от изменчивости водообмена вод в проливах, связанном с направлением потоков циркуляции вод в проливах.

В четвертой главе, посвященной обобщению результатов исследований гидрологической структуры вод всего исследуемого региона, выявлен ряд сходных черт и особенностей формирования термо-халинной структуры вод в каждом из районов.

Охотское море и часть Тихого океана у Курильских островов заполнены водами субарктической структуры - точнее охотоморской, тихоокеанской и курильской ее разновидностями. Каждая - весной, летом и осенью состоит из поверхностной водной массы, холодного и теплого промежуточных слоев и глубинных вод. В субарктической структуре всех трех разновидностей экстремальными являются минимум температуры холодного промежуточного слоя и максимум температуры теплого промежуточного слоя. Однако, для каждой из разновидностей характерны свои особенности. Холодный промежуточный слой наиболее резко выражен в охотоморских водах.Температура в ядре холодного промежуточного слоя Охотского моря сохраняется отрицательной на большей части акватории в течение всего теплого периода года. В зоне охотоморского побережья Курильских островов

наблюдается резкий "обрыв" холодного промежуточного слоя оконту-реный изотермой +1°, связанный с хорошо выраженным здесь фронтальным разделом собственно охотоморских вод и трансформированных вод зоны Курильских проливов. Для курильской разновидности субарктической структуры вод в теплое полугодие характерны отрицательные аномалии температуры и положительные - солености - на поверхности относительно сопредельных вод моря и океана, расширение границ холодного промежуточного слоя и более сглаженные температурные экстремумы водных масс. В тихоокеанских же водах промежуточные слои достаточно хорошо выражены. В результате, со стороны Тихого океана вдоль островов Курильское течение, переносящее воды тихоокеанской субарктической структуры, создает контрасты термохалинных характеристик. Здесь формируется фронтальная зона, особенно выраженная в поле температуры поверхностных и промежуточных вод.

Из-за особенностей топографии Курильских проливов глубинные охотоморские и тихоокеанские воды имеют контакт только в проливах Буссоль и Крузенштерна. При этом, охотоморские глубинные воды холоднее тихоокеанских почти на 1° и имеют несколько меньшую соленость - на 0.02%о.Наиболее холодная вода (приносимая Восточно-Сахалинским течением в холодном промежуточном слое к южным и центральным Курильским проливам из мест формирования на шельфе Охотского моря ), как и наиболее теплая (связанная с проникновением в поверхностном слое в южную часть Охотского моря теплых вод течения Соя) , поступает в океан через пролив Фриза. В океане эти воды питают Курильское течение, или Ойясио (чаще называемое так в районе южных Курильских островов). Однако, наиболее существенную роль в питании течения охотоморскими водами играет пролив Буссоль. Наибольший сток среди основных Курильских проливов, как показывают полученные нами результаты, происходит через этот пролив.

Вместе с тем, проведенные подробные исследования термоха-линной структуры вод во всем исследуемом регионе вцелом, с учетом условий формирующих эту структуру, позволили уточнить данное ранее разделение разновидностей субарктической структуры вод и выделить следующие типы (или разновидности) структуры с соответствующими индексами слагающих их водных масс. Типизация термохалинной структуры вод исследуемого региона с соответствующими индексами водных масс представлена в таблице:

Термохалинная структура вод района Курильских островов.

Водные массы Весна (апрель-июнь) Лето (июль-сентябрь)

Глуб.,м | Т°,С | 8,%0 Глуб.,м | Т°,С | Э.ЧЬо

1 .Тихоокеанский тип

Поверхностная 0-30 2.5-4 32.4-33.2 0-50 7-12 32.8-33.0

Холодная промежуточная 30-200 ядро: 75-100 0-0.5 33.3-33.6 50-200 ядро: 75-100 0.5-1 33.2-33.3

Теплая промежуточная 200-900 ядро:250-350 3-3.5 33.8-34.0 200-900 ядро:250-350 3-3.5 33.8-34.0

Глубинная 900-3000 2.5 34.5 900-3000 2.5 34.5

Донная >3000 1.5 34.7 >3000 1.5 34.7

2.0хотоморский тип

Поверхностная 0-30 1.5-3 32.5-32.8 0-50 8-12 32.5-32.8

Холодная промежуточная 30-150 ядро: 75-100 -1-0 32.5-32.8 50-150 ядро: 75-100 -1-0 32.9-33.0

Охотоморская промежуточная 150-600 1.5 33.75 150-600 1.5 33.75

Теплая промежуточная 600-1300 ядро:500 2.4 34.3 600-1300 ядро:500 2.4 34.4

Глубинная >1300 1.8 34.7 >1300 1.8 34.7

З.Тип южной части Охотского моря

Поверхностная 0-30 5-10 33.8-33.9 0-50 9-16 33.8-34.3

Холодная промежуточная 30-300 ядро: 75-100 0-0.5 33.2-33.3 50-300 ядро: 75-150 0-0.5 33.2-33.3

Теплая промежуточная 300-1200 ядро:600 2.0 34.0 300-1200 ядро:600 2.0 34.0

Глубинная >1200 1.5 34.0 >1200 1.5 34.0

4.Тип зоны Курильских проливов

Поверхностная (IV Курильский) (Крузенштерн) (Буссоль) (Фриза) 0-20 0-20 0-10 0-20 2-2.5 1.7-2 1.5-2 1.0-2 32.7-33.3 32.5-33.3 33.1-33.4 33.0-33.2 0-30 0-30 0-30 0-30 5-8 4-8 3-5 4-14 32.5-33.2 32.5-33.2 33.1-33.4 33.2-33.7

Холодная промежуточная

(IV Курильсий) 20-600 ядро: 75-200 1-1.3 33.2-33.5 30-600 ядро: 80-200 1.1-2 33.7-33.8

(Буссоль) 10-600 ядро: 100-150 1.0-2 33.5 20-600 ядро: 100-200 1-1.5 33.8

(Фриза) 20-500 ядро: 75-200 1-1.3 33.7 30-150 ядро: 75-200 1.7-2 33.7-34.0

Теплая промежуточная

(IV Курильский) 600-дно 1.3-2 33.7-33.8 600-дно 1.3-2 33.7-33.8

(Крузенштерн) 400-650 ядро:500 3.0 33.8-34.0 400-650 ядро:500 3.0 33.8-34.0

(Буссоль) 600-1200 ядроЮОО 2.3 34.2 650-1200 ядроЮОО 2.3 34.2

(Фриза) 500-дно 2.3 34.3 500-дно 2.3 34.3

Глубинная (Крузенштерн) (Буссоль) >650 >1200 2.5 2.0 34.2 34.5 >650 >1200 2.5 2.0 34.2 34.5

5.Тип зон мелководья

Однородные 0-150 1-2 33.2-33.5 | 0-150 3-4 33.2-33.5

Определены области распространения выделенных типов структуры вод, то есть, осуществлено гидрологическое районирование.

Нами установлено, что выделенные типы структуры вод разделяются фронтальными зонами различной интенсивности. Определены следующие фронты:

1.Прибрежный фронт Курильского течения - зона взаимодействия 1-го и 4-го типов структуры вод

2.Прикурильский фронт Охотского моря, прерывистый, связанный с водообменом между Охотским морем и прикурильским районом - зона взаимодействия 2-го и 4-го типов структуры вод. Здесь наблюдается "обрыв" холодного промежуточного слоя охотоморского типа структуры вод. Фронт особенно четко проявляется в промежуточных слоях - разделяет аномально холодные воды холодного промежуточного слоя Охотского моря и аномально теплые воды холодного промежуточного слоя зоны Курильских проливов.

3.Фронт течения Соя, связанный с вторжением более теплых и соленых вод течения Соя в поверхностном слое, наблюдаемых в южной части Охотского моря в структуре вод 3-го типа. Фронт является зоной контакта вод 2-го и 3-го типов структуры вод

4.Фронты в зонах Курильских проливов, связанные с циркуляцией вокруг островов, с разрывами 1-го или 2-го прикурильских фронтов при вторжении тихоокеанских, либо охотоморских вод в зоны проливов и происходящем при этом вихреобразовании.

б.Фронты мелководных зон, возникающие при формировании 5-го типа структуры вод (разделяющие гомогенизированные воды мелководья и стратифицированные воды 1-го,2-го, либо 4-го типов структур)-

Весьма сложная динамика вод в районе Курильских островов, обусловленная изменчивостью интенсивности развития и характером взаимодействия прикурильских течений, определяет эволюцию фронтальных разделов. Фронты становятся неустойчивыми, что проявляется в виде образования меандров, вихрей и неоднородностей.

Всвязи с этим, в данной главе уделено внимание вопросу изменчивости интенсивности системы течений рассматриваемого региона. Изменчивость интенсивности течений района Курильских островов, в значительной степени определяется характером атмосферных про-

цессов исследуемого региона. При преобладании типа атмосферной циркуляции, характеризующейся усилением зонального переноса воздушных потоков в востоточном, северо-восточном направлении и способствующей развитию системы течений Куросио (в том числе течения Соя), в проливе Фриза наблюдается проникновение теплых вод течения Соя в зону пролива, а также преимущественный вынос охотомор-ских вод через пролив Фриза и пролив Буссоль. При развитом восточном переносе в атмосфере кроме отмеченной интенсификации течений, как показывают имеющиеся данные, наблюдается интенсификация вихревых образований вдоль Курильской островной дуги со стороны Охотского моря. В то же время, при этом имеет место ослабление северо-западных ветров и, соответственно, ослабление Курильского течения. При преобладании же типа атмосферной циркуляции способствующей развитию меридионального переноса, вторжению арктического воздуха на дальневосточные моря и развитию северного муссона, наблюдается усиление Курильского течения, проникновение тихоокеанских вод в зону основных Курильских проливов, смещение границы максимального проникновения вод течения Соя несколько южнее пролива Фриза.

Данное исследование свидетельствует о достаточно тесной связи между формированием различных типов циркуляции атмосферы над иследуемым регионом и изменчивостью интенсивности системы течений района Курильских островов, водообмена через проливы, вихреобразования, направления и циркуляции течений в проливах, что, в свою очередь, определяет формирование гидрологической структуры вод зоны проливов и зоны распространения выделенных типов структуры вод.

Подробное изучение этой взаимосвязи следовательно имеет несомненный теоретический и практический интерес, что свидетельствует о необходимости дальнейших исследований в этом направлении.

Проведенные нами исследования говорят о том, что картина гидрологического районирования акватории Курильских проливов и прилегающих зон Охотского моря и Тихого океана - распространения выделенных типов структуры вод, положения фронтальных разделов -не является устойчивой из-за сложных океанологических условий района, определяемых интенсивностью развития того или иного звена системы течений района, в значительной степени зависящей от условий атмосферной циркуляции.

Пятая глава посвящена исследованию гидроакустической структуры вод региона.

Поскольку каждая гидрологическая структура вод характеризуется своими термохалинными характеристиками, должна существовать соответствующая ей определенная гидроакустическая структура, которая, в свою очередь, характеризуется своей формой кривой вертикального распределения скорости звука, глубиной положения и численными значениями ее экстремумов, видом звукового канала и значениями его параметров.

Всвязи с этим, проведено исследование характеристик полей скорости звука соответственно выделенным типам термохалинной структуры вод для зоны Курильских проливов и прилегающих районов Охотского моря и Тихого океана. Подобное исследование в данном районе ранее не проводилось, хотя, как уже отмечалось, район важен и в научном, и в практическом отношении.

Формирование гидроакустической структуры в исследуемом регионе вцелом определяется особенностями гидрологической структуры вод. Каждый район - зона Курильских проливов, прилегающие районы Тихого океана и Охотского моря - характеризуются как определенными типами термохалинной структуры вод, так и определенными особенностями структуры поля скорости звука. В каждом районе наблюдаются свои типы кривых вертикального распределения скорости звука с соответствующими численными индексами экстремумов, видами звуковых каналов и значениями их параметров (что представлено в таблице):

Структура поля скорости звука в районе Курильских островов.

Тип гидрологической структуры Слой Скорость звука, м/с Глубина, м

Тихоокеанский поверхностный 1460-1465 0-50

тахоклин Д=10 50-75

ось звукового канала 1450-1455 75-100

на глубине измерений 1475 1000

Охотоморский поверхностный 1460-1475 0-30

тахоклин Д=15 30-75

ось звукового канала 1449-1450 75-100

на глубине измерений 1475 1000

Южноохотоморский поверхностный 1490 0-10

тахоклин Д=20 10-100

ось звукового канала 1449-1450 100-200

на глубине измерений 1475 1000

Зоны проливов поверхностный 1455-1460 0-10

тахоклин Д=5 10-100

ось звукового канала 1450-1453 100-200

на глубине измерений 1470-1475 600-1000

Зоны мелководья поверхность-дно 1453 0-150

В гомогенизированных водах зоны мелководья наблюдается разрушение звукового канала вплоть до его исчезновения.

Особо следует отметить такой факт - в результате исследования гидроакустической структуры вод обнаружено, что в зоне Курильских проливов и прилегающих к ним районах наряду с плоскослоистыми волноводами формируются трехмерные акустические волноводы различной природы.

В заключении сформулированы основные результаты работы.

В результате проведенных исследований установлено:

1. В зоне основных Курильских проливов в теплое полугодие наблюдается более сложная, чем полагалось ранее, гидрологическая структура вод.

Во-первых, трансформация вод в проливах проявляется не однозначно. Трансформированная структура вод, имеющая характерные признаки курильской разновидности субарктической структуры вод (характеризующейся отрицательными аномалиями температуры и положительными - солености на поверхности в теплое полугодие, более мощным холодным промежуточным слоем и более сглаженными экстремумами промежуточных водных масс, в том числе положительной аномалией минимальной температуры), наблюдается преимущественно в кольце вод, опоясывающем острова и ограниченном изобатой 500м, где более значительно выражено приливное перемешивание. На мелководье приливная трансфомация приводит к формированию однородной по вертикали структуре вод. В глубоких областях проливов наблюдаются хорошо стратифицированные воды.

Во-вторых, сложность заключается в том, что для зоны Курильских проливов характерно наличие разномасштабных неодородностей, формирующихся при вихреобразовании и фронтогенезе в процессе контакта прикурильских течений и приливном перемешивании. При этом, в структуре термохалинных полей происходит изменение положения границ и экстремумов промежуточных слоев. В областях вихрей , а также в областях стрежней течений, несущих и сохраняющих свои характеристики, наблюдается локализация однородных ядер минимальной температуры холодного промежуточного слоя.

В-третьих, структура вод в зонах проливов корректируется изменчивостью водообмена в проливах, связанном с направлением потоков циркуляции вод этих зон. В каждом из основных Курильских проливов в различные годы, в зависимости от климатических условий, определяющих интенсивность циркуляции вод в прикурильских областях, возможны либо преобладающий сток, либо преобладающее питание тихоокеанскими водами, либо двусторонняя циркуляция вод.

Наиболее холодная вода (приносимая Восточно-Сахалинским течением к южным и центральным Курильским проливам из мест формирования на шельфе Охотского моря), как и наиболее теплая (связанная с проникновением в южную часть Охотского моря теплых вод течения Соя), поступает в океан через пролив Фриза. В прику-рильском районе Тихого океана эти воды питают Курильское течение. Однако, наиболее существенную роль в питании течения охотомор* скими водами играет пролив Буссоль, через который происходит наибольший среди основных Курильских проливов сток.

2. Термохалинная структура вод исследуемого региона имеет пять ее разновидностей (или типов). Это:

1) Тихоокеанский тип субарктической структуры - тихоокеанские воды, переносимые Курильским течением и характеризующиеся достаточно хорошо выраженными промежуточными слоями (здесь наиболее четко выражен теплый промежуточный слой, что дает возможность легко идентифицировать эти воды).

2) Охотоморский тип - охотоморские воды, характеризующиеся особенно хорошо выраженным холодным промежуточным слоем с аномально низкими минимальными температурами и довольно слабо выраженным теплым промежуточным слоем.

3) Южной части Охотского моря - охотоморские воды, отличающиеся высокими значениями термохалинных характеристик в поверхностном слое, связанными с проникновением вод течения Соя в южноохото-морский район.

4) Зоны Курильских проливов (курильская разновидность) - трансформированные воды, характеризующиеся отрицательными аномалиями температуры и положительными - солености в поверхностном слое, довольно размытыми промежуточными слоями и более сглаженными экстремумами промежуточных водных масс (в том числе положительной аномалией минимальной температуры холодного промежуточного слоя).

5) Зон мелководья - воды, отличающиеся практически однородным вертикальным распределением термохалинных характеристик.

Выделенные типы структуры вод разделяются фронтальными зонами различной интенсивности. Это:

1) Прибрежный фронт Курильского течения.

2) Прикурильский фронт Охотского моря (здесь наблюдается "обрыв" холодного промежуточного слоя охотоморского типа структуры вод).

3) Фронт течения Соя.

4) Фронты в зонах Курильских проливов.

5) Фронты мелководных зон (разделяющие гомогенизированные воды мелководья и стратифицированные воды).

Картина гидрологического районирования акватории Курильских проливов и прилегающих зон Охотского моря и Тихого океана не является устойчивой. Распространение того или иного типа структуры вод определяется интенсивностью развития того или иного звена системы течений района, в значительной степени зависящей от климатических условий.

3. Формирование гидроакустической структуры и, в частности поля скорости звука, в исследуемом регионе вцелом определяется особенностями гидрологической структуры вод.

Для тихоокеанской субарктической структуры вод формирование поля скорости звука в значительной степени связано с Курильским течением, где ось звукового канала совпадает со стрежнем течения и зоной минимальной температуры холодного промежуточного слоя. Тип формирующихся звуковых волноводов - термический.

В охотоморской структуре вод аномально низкие значения минимальной температуры в холодном промежуточном слое обусловливают формирование особенно хорошо выраженного подводного звукового канала. В поле скорости звука здесь, как и для ядра холодного промежуточного слоя, наблюдается "обрыв" плоскослоистого волновода при пересечении Прикурильского фронта Охотского моря.

В структуре южноохотоморских вод форма вертикальной кри-войскорости звука определяется не только температурным профилем, но и немонотонным распределением солености, из-за вторжения теплых, более соленых вод течения Соя. Всвязи с этим, положение оси звукового канала наблюдается несколько глубже положения ядра холодного промежуточного слоя. Тип звукового канала перестает быть чисто термическим. Особенностью строения поля скорости звука в районе является также максимальный диапазон изменения величины скорости звука от поверхности до оси звукового канала.

Для структуры вод зоны- Курильских проливов характерны отрицательные аномалии скорости звука на поверхности, расширение границ плоскослоистого волновода, сглаженные экстремумы кривой вертикального профиля скорости звука, "размыв" оси звукового канала.

В гомогенизированных водах зоны мелководья наблюдается разрушение звукового канала вплоть до его исчезновения.

В зоне Курильских проливов и прилегающих районах наряду с плоскослоистыми волноводами формируются трехмерные акустические волноводы различной природы.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Мороз В.В..Новожилов В.Н. О температурных экстремумах проме-точных слоев в северо-западной части Тихого океана.-¡.Океанологические исследования в Тихом океане. Тр.ТОИ . Владиво-ж 1985. с.12-19.

2. Мороз В.В., Богданов К.Т. Термохалинная структура вод района рильских островов в весенне-летний период. Тезисы доклада. Междуна-дное совещание ПАЙСЕС (PICES) по Охотскому морю. Владивосток.

95.

3. Богданов К.Т.,Мороз В.В. Особенности гидролого-акусти-ческих рактеристик вод района Курильских островов. Океанология. T.36.N1,

96.С.52-56.

4. V.V.Moroz. Oceanological Zoning of the Kuril Islands Area in the ring-summer period. PiCES Scientific Report. Pub. Inst, of Ocean Sciences, iney. Canada. 1996. № 6, p.117-119.