Межгодовые изменения химических параметров морской воды в тихоокеанской субарктике

Андреев, Андрей Григорьевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Межгодовые изменения химических параметров морской воды в тихоокеанской субарктике
ВАК РФ 25.00.28, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Межгодовые изменения химических параметров морской воды в тихоокеанской субарктике"

004612643 УДК 551.46

На правах рукописи

Андреев Андрей Григорьевич МЕЖГОДОВЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МОРСКОЙ ВОДЫ В ТИХООКЕАНСКОЙ

СУБ АРКТИКЕ

Специальность: 25.00.28 - океанология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук

1 8 НОЯ 2010

Владивосток - 2010

004612643

Работа выполнена в Тихоокеанском океанологическом институте им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской Академии Наук

Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор

Научный консультант: доктор географических наук, профессор Якунин Лев Петрович

Ведущая организация: Учреждение Российской академии наук Институт океанологии им. П.П. Ширшова.

Защита состоится 3 декабря 2010 г. в 14:00 часов на заседании диссертационного совета Д 005.017.02 в Тихоокеанском океанологическом институте им. В. И. Ильичева ДВО РАН по адресу: 690041, Владивосток, ул. Балтийская, 43.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тихоокеанского океанологического института им. В.И. Ильичева ДВО РАН. Автореферат разослан 11 октября 2010 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Д 005.017.02

Павлов Николай Иванович доктор географических наук, с.н.с. Шулькин Владимир Маркович доктор географических наук, с.н.с. Лучин Владимир Александрович

кандидат географических наук

Храпченков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ туальность темы. Исследование масштабов и причин природной ленчивости гидрохимических параметров в океане позволяет оценивать гойчивость гидрохимической структуры по отношению к различным внешним 5действиям и прогнозировать изменчивость химических условий как яотического фактора среды. Накопленный к 1980-1990 гг. материал в иительной степени отражал усредненно-статичную картину распределения [фохимических параметров в океане. К настоящему времени существенно гличен массив данных по химическим параметрам морской воды отворенному кислороду, фосфатам, растворенному кремнию, нитратам, рН, щей щелочности и общему неорганическому углероду). На основе имеющейся формации появилась возможность детального изучения межгодовых менений в распределении химических параметров в водах Мирового океана, зонная изменчивость распределения химических характеристик изучалась лее целенаправленно, чем межгодовая и по ней накоплено большое количество териала. Основная мотивация этих исследований - изучение влияния иматических изменений на химические параметры морской воды.

С середины 19-го столетия и по настоящее время наблюдается рост цержания углекислого газа в атмосфере, обусловленный активной повеческой деятельностью (сжигание ископаемого топлива, вырубка лесов, оизводство цемента). За данный период парциальное давление углекислого газа воздухе (рС02атм) увеличилось от 268 ± 13 цатм до 388 цатм (северная часть кого океана, 2009 г.). Увеличение С02а™ за последние 160 лет обозначается к антропогенный С02, хотя существуют предположения, что значительное вышение содержания С02а™ может быть связано с дополнительной струкцией органического вещества в высоких широтах при разрушении кровных ледников вследствие потепления климата. Углекислый газ поглощает фракрасную часть солнечной радиации в диапазоне длин волн 13-17 мкм. На новании прогнозов, сделанных Арреуниусом [1896], увеличение С02 (и других

«парниковых» газов) должно сопровождаться возрастанием температуры в воздухе и изменением климата [Kellogg, 1983; Manabe, Stouffer, 1993, 2000; Sarmiento et al., 1998; Мохов и др., 2005]. Для вод тихоокеанской субарктики, Берингова и Охотского морей прогнозируется понижение солености и увеличение стратификации вод за счет увеличения количества осадков, уменьшения ледяного покрова и снижения поступления вод с повышенной соленостью из низких широт [Manabe, Stouffer, 1993, 2000; Sarmiento et al., 1998]. При сохранении (или увеличении) экспорта взвешенного органического веществ из поверхностного в глубинные слои морской воды, увеличение стратификаци и, следовательно, замедление вентиляции подповерхностных вод должно приводить к увеличению концентраций неорганического углерода и биогенны элементов и понижению содержания растворенного кислорода в промежуточном слое вод.

По мнению ряда исследователей [Robinson et al., 1998; 2007; Сорохтин, 2001], рост содержания С02 в атмосфере не должен оказывать существенного влияния на климат Земли.

Рост рС02а™ увеличивает концентрацию общего неорганического углерод (антропогенный или избыточный С02) [Brewer, 1978; Chen, Millero, 1979] понижает рН (-logtH*]) (антропогенное или избыточное изменение рН) [Andrei et al., 2001] морской воды. Изменения в рН влияют на биогеохимически процессы в океане, форму нахождения и миграцию микроэлементов [Huesemann, Skillman, 2002;Riebesell et al., 2000] и степень насыщения морской вод карбонатом кальция [Feely et al., 2004]. «Избыточное» растворение карбонатов, вызванное снижением степени насыщения морской воды карбонатом кальция, один из основных механизмов, способных нейтрализовать понижение рН пр увеличении концентрации С02 в атмосфере.

Необходимость оценки влияния изменений климата на состояш окружающей среды определяется Климатической доктриной Российско Федерации [2009].

Цель работы. Основная цель настоящей работы - оценка межгодовых шенений химических параметров в водах тихоокеанской субарктики, грингова, Охотского и Японского морей и установление их связи с урологическим режимом и увеличением содержания С02 в атмосфере.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие щачи: провести анализ межгодовых вариаций химических параметров >астворенного кислорода, биогенных элементов, общей щелочности, общего горганического углерода) и температуры/солености в промежуточных слоях вод дхоокеанской субарктики, Беринговом, Охотском и Японском морях;

исследовать пространственно-временную изменчивость общего

еорганического углерода, общей щелочности и концентрации кальция в водах ерингова моря;

установить межгодовые изменения карбонатных параметров ^органического углерода, общей щелочности и рН) в поверхностных и промежуточных водах северной части Тихого океана, обусловленные ростом □держания С02 в атмосфере;

ассмотреть особенности распределения антропогенного (или избыточного) С02 Охотском море и оценить его влияние на степень насыщения морской воды карбонатом кальция.

Научная новизна результатов. Впервые показано наличие значительной межгодовой изменчивости содержания растворенного кислорода и температуры/солености в промежуточных слоях вод тихоокеанской субарктики и Охотского моря.

Установлено, что основной вклад в межгодовые изменения химических параметров и температуры/солености в промежуточном слое вод западной субарктики и Охотского моря вносит перенос вод между восточной и западной частями тихоокеанской субарктики.

Определена связь между межгодовыми вариациями солености поверхностных вод в тихоокеанской субарктике, Беринговом и Охотском морях и

интенсивностью алеутской депрессии.

Показано, что процессы на1 шельфе Берингова моря оказывают влияние на карбонатные параметры поверхностного слоя вод западной части тихоокеанской субарктики.

Предложен подход к оценке изменений рН морской воды, вызванных ростом содержания С02 в атмосфере (антропогенное изменение рН).

Определена зависимость между межгодовыми вариациями концентраций растворенного кислорода в подповерхностном слое вод Восточно-Китайского моря и расходом вод течением Куросио.

Фактический материал и личный вклад автора. Основные положения работы и выводы базируются на результатах многолетних исследований автора, проведенных в ТОЙ ДВО РАН им. В.И. Ильичева, Центре морских наук и технологий Японии (Япония) в 1998-2002 гг., университете им. Сунь-Ят-Сена (Тайвань) в 2006 г. и университете Нагоя (Япония) в 2006-2007 гг.

Автор принимал непосредственное участие в 19 морских экспедициях на НИС «Академик А. Несмеянов», «Академик А. Виноградов», «Академик М. Лаврентьев», «Прилив», «Павел Гордиенко», «Дмитрий Песков», «John P. Tully» и «Mirai», где проводил определения химических параметров морской воды.

В работе использованы материалы Центров океанографических данных Кореи, России, США, Японии и Института океанических наук Канады; Центра по диагностике климата США и Центра наблюдений за уровнем моря Великобритании.

Автор обобщил обширный фактический материал, нашел и сформулировал доказательства основных положений, изложенных в данной работе.

Исследования проводились в рамках ряда государственных программ - в основном, ФЦП «Мировой океан» и международных проектов INPOC

[сследование изменений климата в северной части Тихого океана), WOCE ксперимент по изучению циркуляции Мирового океана) и JGOFS (изучение этоков вещества в океане).

Практическая значимость. Представленные в работе количественные денки изменчивости карбонатных параметров вод северной части Тихого кеана, вызываемых ростом С02 в атмосфере, методы их анализа и расчета могут ать использованы для прогноза экологического состояния морской воды.

Данные по современному состоянию и временной изменчивости энцентраций углерода, растворенного кислорода и биогенных элементов зобходимы при оценке изменений вод Мирового океана, вызываемых риродными и антропогенными факторами.

Выводы и представленный фактический материал могут быть гкомендованы в учебном процессе в ВУЗах при подготовке специалистов по имии морской воды.

Апробация работы. Основные научные результаты и отдельные положения иссертационной работы докладывались на международных конференций и эвещаниях: PICES meetings (Хакодате (Япония), 2000 г.; Виктория (Канада), 001; Циндао (Китай), 2002 г.; Гонолулу (США), 2004 г.; Владивосток, 2005 г.; [окогама (Япония), 2006 г.; Далянь (Китай), 2008 г.), JGOFS conferences (Нагоя 1пония), 2000 г.; Берген (Норвегия), 2001 г.), Ocean Sciences Meeting (Гонолулу :ША), 2002 г.), North Pacific С02 Data Synthesis (Тцукуба (Япония), 2000 г.; иэтл (США), 2004; Токио (Япония), 2005 г.), Japan Oceanography Ocean Science leetings (Токио, Хакодате (Япония); 1999-2002 гг., 2007 г.), International ymposium "Low Carbon Society and Global Change" (Саппоро (Япония), 2009 г.).

Защищаемые положения. 1. Межгодовые вариации химических араметров в промежуточных водах западной части тихоокеанской субарктики и •хотском море определяются переносом вод между восточной и западной астями тихоокеанской субарктики, приливным перемешиванием в Алеутских и уральских проливах и изменениями в химических параметрах вод восточной

части тихоокеанской субарктики.

2. Межгодовая изменчивость растворенного кислорода и биогенных элементов в промежуточных и глубинных водах Японского моря определяется обменом вод через Корейский (Цусимский) пролив и химическими параметрами вод Восточно-Китайского моря.

3. Рост содержания С02 в атмосфере вызывает понижение рН и увеличение концентрации общего неорганического углерода в водах северной части Тихого океана.

4. Накопление антропогенного С02 (и понижение рН) в водах тихоокеанской субарктики происходит за счет уменьшения потока С02 между морской водой и атмосферой.

Достоверность полученных научных результатов исследования и публикации. Новые данные и результаты получены автором на основе обобщения большого фактического материала (более 17 тыс. океанографических станций с измерениями гидрохимических параметров). Выявленные межгодовые изменения химических параметров морской воды оцениваются методами математической статистики. Найденные тенденции в изменчивости карбонатных параметров морской воды, вызванные ростом атмосферного С02, подтверждаются термодинамическими расчетами. Результаты определения расходов вод в тихоокеанской субарктике и Охотском море согласуются с измерениями уровня моря на прибрежных станциях полуострова Камчатка, Курильских островов и острова Сахалин. Основные результаты работы опубликованы в ведущих зарубежных и отечественных рецензируемых журналах. По теме диссертации опубликовано 25 научных работ, в том числе 16 работ опубликовано в журналах, рекомендуемых ВАК для докторских диссертаций, 2-являются главами коллективных монографий.

Структура и объем диссертации. Диссертация объемом 195 с. состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы. Она включает 57 рисунка, таблицу и список использованной литературы из 228 наименований.

Приложение из 3-х страниц содержит 3 таблицы.

Во введении показана актуальность проблемы, представлены цели и задачи исследований, сформулированы основные защищаемые положения, показана новизна исследований и их практическая значимость.

В первой главе рассмотрены физико-географические особенности и система течений в тихоокеанской субарктике, Беринговом, Восточно-Китайском, Охотском и Японском морях. Рассмотрены процессы, определяющие химическую структуру вод. Дан краткий обзор по изученности пространственно-временной изменчивости растворенного кислорода, биогенных элементов и карбонатных параметров морской воды в северной части Тихого океана, Беринговом, Охотском и Японском морях.

Во второй главе представлены гидрохимические материалы и аналитические методы по их определению. Дана характеристика данных океанографических и метеорологических наблюдений.

В работе использованы материалы Центров океанографических данных Кореи, России, США, Японии и Института океанических наук Канады (более 17 тыс. океанографических станций с измерениями гидрохимических параметров); Центра по диагностике климата США и Центра наблюдений за уровнем моря Великобритании.

В исследованиях пространственно - временной изменчивости карбонатных параметров в морской воде были использованы материалы по температуре, солености, растворенному кислороду, биогенным элементам, общей щелочности (ТА), общему неорганическому углероду (DIC), парциальному давлению С02 в атмосфере (рС02атм), парциальному давлению С02 морской воды (рС02мв) и pH {-log[H+]}> полученные в экспедициях в северную часть Тихого океана, Берингово и Охотское моря в период с 1950 по 2007 гг. по программам WOCE (международный эксперимент по изучению циркуляции Мирового океана) и CLIVAR (изменение климата) (Центр данных по изучению двуокиси углерода; http: //cdiac.esd.ornl.gov/oceans/). В северо-западной части Тихого океана

карбонатные параметры морской воды за период с 1998 по 2007 гг. были получены в экспедициях НИС Мирай (Центр морских наук и технологий Японии).

При построении карт распределения температуры/солености и растворенного кислорода в северной части Тихого океана данные отсортировывались в сферические трапеции (1° по широте и 2° по долготе), и в каждой из трапеций рассчитывалось среднее.

Для расчета меридионального переноса вод (Му) в тихоокеанской субарктике и Охотском море по уравнению баланса Свердрупа (Му = (5ту/3х - дхх/ду)- Р"1- р" \ где (3 - широтное изменение параметра Кориолиса, р- плотность океанской воды и (дху/дх - Этх/ЭуУ вихрь напряжения ветра) были использованы среднемесячные данные по напряжению ветра на поверхность океана (данные Центра диагностики климата США). Величины Му, проинтегрированные от 150°Ш до 160°Е и осредненные в области 38-52°К с ноября по март, представляют перенос вод течениями на западной периферии субарктического циклонического круговорота (Восточно-Камчатское течение и течение Ойясио) (Мвкт) в зимний период. Величины Му, проинтегрированные от 154°Е до 145°Е и осредненные в области 47-560И с ноября по март, представляют перенос вод течениями на западной периферии Охотского циклонического круговорота (Восточно - Сахалинское течение) (Мвст) в зимний период.

Расход вод через Корейский (Цусимский) пролив (Японское море) оценивался по среднемесячной разности уровней между ст. Модзи (Корейский пр-в) и ст. Хакодате (Сангарский пр-в) и между ст. Модзи (Корейский пр-в) и ст. Ульсан (Корейский пр-в). Для расчета абсолютных значений расходов вод через Корейский пролив в работе использованы результаты измерений расходов вод (среднемесячные данные) за период с февраля 1998 г. по август 2002 г. Перенос вод течением Куросио (С>Куросио, Св) в Восточно-Китайском море рассчитывался по разности уровней между ст. Назе (8ЬНазе, см) и ст. Абурацу (8Ьдбурацу, см) (проливы Токара и Осуни) по уравнению, предложенному в работе [КажаЬе,

001]: QKyp0CM0 = 0.355 ■ SLHa3e - 0.213 ■ SLA6ypa4y - 30.5.

В третьей главе рассмотрена карбонатная система морской воды, показано ¡ведение карбонатных параметров при увеличении содержания С02 в мосфере, представлены методики расчета антропогенного С02 и ггропогенного изменения рН в морской воде.

Раздел 3.1. Карбонатная система морской воды включает в себя отворенный С02 (С02ма), свободную углекислоту (Н2С03) и продукты ее ассоциации: гидрокарбонат (НС03") и карбонат ионы (С032"). Равновесные связи ежду компонентами карбонатной системы выражаются коэффициентом 1створимости (Ко), определяющим растворимость С02 при разных температурах соленостях, и константами диссоциации угольной кислоты (Ki и К2), шисящими от температуры, солености и давления морской воды. Не все эмпоненты карбонатной системы могут быть измерены в морской воде епосредственно. Прямому определению поддаются рН (-log [Н+]) и рС02нв, тогда ак два других измеряемых карбонатных параметра - общий неорганический глерод (DIC) и общая щелочность (ТА) определяются либо суммой карбонатных астиц (DIC = [Н2С03] + [С02ыв] + [НС03"] + [С032 ]), либо комбинацией арбонатных частиц и концентрацией других слабых кислот и оснований морской оды. Для нахождения всех компонентов карбонатной системы в морской воде еобходимо иметь равновесные константы (К0, К] и К2) и два из четырех измеряемых карбонатных параметра: рС02 в равновесии с морской водой, рН, ТА и DIC.

Раздел 3.2. Условие газового равновесия на границе морская вода-атмосфера, определяется равенством парциального давления С02 в атмосфере (рС02а™) и рС02 морской воды (рС02мв). При неизменных величинах температуры, солености и общей щелочности, возрастание рС02а™ увеличивает концентрацию DIC и понижает рН морской воды. Возрастание рС02а™ и рС02мв на 40 цатм сопровождается увеличением концентрации DIC в морской

воде на ~ 28 цмоль кг"1 и ~ 16 цмоль кг"1 соответственно в тихоокеанских субтропиках (t= 24-28°С) и субарктике (t= 2-6°С). При увеличении рС02а™ и рС02м"на 40 цатм рН морской воды снижается на ~ 0.04 ед. рН .

Повышение температуры морской воды и увеличение экспорта карбонатов из поверхностного в глубинные слои, приводящие к увеличению рС02м", могут компенсировать увеличение рС02а™, не вызывая при этом изменения рН и DIC в морской воде.

Рост рС02а™ и понижение рН уменьшает степень насыщения морской воды карбонатом кальция (арагонитом и кальцитом), что может вызвать «избыточное» растворение карбонатов и, следовательно, увеличение ТА и DIC.

Для учета вклада антропогенного С02 (С02ант) в содержание общего неорганического углерода в морской воде необходимо ввести поправки на изменения DIC за счет синтеза/разложения органического вещества и образования/растворения карбонатов.

В разделе 3.3 представлены уравнения для расчета содержания С02ант и антропогенных изменений рН морской воды в северной части Тихого океана по методу обратного расчета и много-параметрическому линейному регрессионному методу.

В четвертой главе показаны межгодовые изменения в распределении химических параметров в промежуточных водах восточной и западной частей тихоокеанской субарктики, Берингова, Охотского и Японского морей.

Исследована связь между интенсивностью Алеутской депрессии и вариациями растворенного кислорода в тихоокеанской субарктике. Рассмотрены межгодовые вариации в переносе вод Восточно-Камчатским и Восточно-Сахалинским течениями и их влияние на химические параметры вод Охотского моря и западной части тихоокеанской субарктики. Рассмотрены процессы, определяющие пространственно-временную изменчивость общей щелочности в тихоокеанской субарктике. Показано влияние межгодовой изменчивость расхода вод через Корейский (Цусимский) пролив на содержание растворенного

яслорода в водах Японского моря.

разделе 4.1 представлены межгодовые изменения концентраций растворенного [слорода и температуры на изопикнах в промежуточных слоях вод восточной и падной частей тихоокеанской субарктики и Охотского моря. Распределения шености/температуры и растворенного кислорода на изопикне ст0 = 26.8, зедставляющей верхний промежуточный слой вод (сте = 26.7-26.9), указывает на юбенности формирования и трансформации промежуточных вод в северной 1сти Тихого океана. Высокие концентрации кислорода и низкую шеность/температуру) можно наблюдать в западной части Берингова моря, хотском море и зоне смешения вод течений Куросио и Ойясио (~ 35-42°Ы, 155-50°Е). В северо-восточной части Тихого океана Калифорнийское ротивотечение привносит теплые низкокислородные воды из субтропической 5ласти в умеренные широты, а затем с Аляскинским и продолжением ляскинского течениями эти воды поступают в западную часть тихоокеанской /барктики и Берингово море.

Анализ исторических данных показал, что в период с 1950 по 2005 гг. аблюдалась значительная межгодовая изменчивость концентраций

астворенного кислорода и температуры/солености на изопикнах в ромежуточном слое вод Аляскинского круговорота, западной части ихоокеанской субарктики и Охотского моря (район Курильской котловины). 1ежгодовые вариации концентраций растворенного кислорода на зопикнических поверхностях 26.8сте (глубины- 150-350 м) и 27.0сте (глубины-50-600 м) достигали 60 цмоль кг-1 (30-60 % от концентрации растворенного кислорода).

Установлено, что содержание растворенного кислорода в промежуточном слое вод Аляскинского циклонического круговорота вод (АлКр) определяется смешением вод Субарктического течения (низкие температура и высокий кислород) и восточно-субтропическими водами (высокие температуры и низкий кислород), привносимыми в восточную часть тихоокеанской субарктики

Калифорнийским противотечением. Интенсивность алеутской депрессии в зимний период - один из основных параметров, который определяет динамику атмосферы и океана в тихоокеанской субарктике. Северо-Тихоокеанский индекс (NPI- давление приземного слоя атмосферы в северной части Тихого океана (30-65°N, 160°Е -140°W)) указывает на активность алеутской депрессии в зимний период (ноябрь-март). Изменение атмосферного давления приземного слоя атмосферы в зоне влияния алеутской депрессии приводит к значительным изменениям вихря напряжения ветра и циркуляции вод в северной части Тихого океана. Наблюдается зависимость между NPI и вариациями растворенного кислорода в промежуточном слое вод АлКр. Усиление активности алеутской депрессии в зимний период (низкие величины NPI), сопровождаемое повышением меридиональной составляющей скорости ветра на ее восточной границе, усиливает приток восточных субтропических вод в район АлКр, что приводит к понижению содержания растворенного кислорода в его промежуточном слое. Коэффициент корреляции между NPI и концентрацией растворенного кислорода со сдвигом во времени 3 года равен 0.49 (1955-2005 гг.). Сдвиг во времени не постоянен, он изменяется от 2 до 5 лет и, по-видимому, определяется интенсивностью обмена вод между АлКр и его пограничными течениями (Субарктическим и Аляскинским). Показано, что в западной части тихоокеанской субарктики и в Беринговом море наблюдались существенные межгодовые изменения в распределении растворенного кислорода и солености/температуры на изопикне <тв = 26.8. Смещение алеутской депрессии в западную часть тихоокеанской субарктики в 1949-1952 гг. вызвало усиление западного субарктического круговорота и адвекцию вод с повышенной соленостью через Алеутские проливы в Берингово море. Повышение солености поверхностных вод в Беринговом море и увеличение приливного перемешивания в Алеутских проливах в 1949-1951 гг. способствовало разрушению галоклина, разделяющего поверхностный и промежуточные слои, что привело к значительному увеличению концентрации растворенного кислорода (и

понижению солености) в промежуточном слое Восточно-Камчатского течения.

В начале 1950-х г. Восточно-Камчатское течение было источником вод с низкими соленостями и высоким содержанием растворенного кислорода для промежуточного слоя Охотского моря и зоны смешения течений Куросио и Ойясио. В 1960-2000 гг. основным источником вод с низкими температурами и высоким кислородам для промежуточного слоя северо-западной части Тихого океана были воды Охотского моря. С 1950 по 2000 г. содержание растворенного кислорода на изопикне 26.8ст0 в водах Восточно- Камчатского течения понизилось с ~ 300 до ~ 90 цмоль кг"1.

В период между 1948 и 2004 гг. в зоне Курильской котловины Охотского моря наблюдалось снижение концентрации растворенного кислорода (-1.2 ± 0.4 цмоль кг"1 год"1) на изопикнах а9= 26.8 и а0= 27.0 и повышение температуры вод (0.014 ± 0.004 °С год "') на изопикне а0= 27.0. Понижение содержания растворенного кислорода сопровождалось увеличением глубины залегания изопикнических поверхностей (2.4 ± 0.9 м год"1, сте= 26.8 и 1.3 ± 1.0 м год"1, сте= 27.0). Формирование химических параметров промежуточных вод Курильской котловины определяется смешением плотных шельфовых вод Охотского моря, вод течения Сойя и тихоокеанских вод, поступающих через Курильские проливы. Плотные шельфовые воды Охотского моря, формирующиеся на северном материковом шельфе и на восточном шельфе о-ва Сахалин в результате охлаждения и осолонения при льдообразовании - один из источников вод с высоким содержанием растворенного кислорода и низкими концентрациями биогенных элементов для промежуточного слоя Курильской котловины.

Показано, что межгодовые изменения содержания растворенного кислорода и неорганического углерода в зоне Курильской котловины Охотского моря определяются изменениями в притоке вод Аляскинского круговорота с низким содержанием растворенного кислорода и повышенной температурой в западную часть тихоокеанской субарктики и Охотское море и вариациями в продукции плотных шельфовых вод с высокой концентрацией растворенного кислорода и

пониженной температурой вод в северной и западной частях Охотского моря.

Благодаря различиям в физических и химических параметрах морской воды между восточной субарктикой, с одной стороны, и западной субарктикой и Охотским морем с другой, межгодовые вариации в поступлении вод Аляскинского круговорота в западную часть тихоокеанской субарктики должны приводить к изменениям температуры/солености, концентрации растворенного кислорода, неорганического углерода и биогенных элементов в зоне течения Ойясио и в Охотском море. Увеличение переноса вод Аляскинского круговорота в западную часть тихоокеанской субарктики должно приводить к понижению концентрации растворенного кислорода и возрастанию температуры промежуточных вод в зоне Восточно-Камчатского течения и течения Ойясио. Отрицательный коэффициент корреляции (г = -0.59, 1950-1998 гг.) между межгодовыми изменениями температуры и концентрации растворенного кислорода в промежуточных водах Ойясио подтверждает наше предположение о влиянии вод Аляскинского круговорота на параметры морской воды в западной субарктике. На основе балансовых расчетов установлено, что основной источник биогенных элементов для Охотского моря, - это промежуточные воды западной части тихоокеанской субарктики. Ежегодно из Тихого океана в Охотское море поступает -0.04-1012 моль фосфатов, 1-Ю12 моль нитратов и 4-1012 моль растворенного неорганического углерода. Приблизительно 0.4-1012 моль нитратов потребляется в процессе денитрификации, что приводит к значительному понижению концентрации нитратов на северном шельфе Охотского моря.

В разделе 4.2 рассмотрены межгодовые изменения в переносе вод Восточно-Камчатским течением, течением Ойясио (западные пограничные течения тихоокеанской субарктики) и Восточно-Сахалинским течением (западное пограничное течение Охотского море). Показано их влияние на температуру/соленость и содержание растворенного кислорода в западной части тихоокеанской субарктики и Курильской котловине Охотского моря.

Вариации в положении и интенсивности алеутской депрессии в зимний ;риод приводят к изменениям вихря напряжения ветра на поверхность морской >ды и переноса вод течениями в тихоокеанской субарктике и Охотском море, силение/ослабление циркуляции вод должно приводить к

¡еличению/снижению уровня моря на периферии субарктического 1клонического круговорота. Для зимнего периода наблюдаются статистически гачимые (а=0.05) зависимости между рассчитанными межгодовыми вариациями

переносе вод Восточно- Камчатским течением/течением Ойясио (ВКТ) и ¡менчивостью уровня моря на береговых станциях, расположенных в районе етропавловска- Камчатского (1965- 2002 гг., г (коэффициент корреляции)= 68) и Северо- Курильска (1968- 1995 гг., г = 0.60). Межгодовые изменения в 1сходе вод Восточно-Сахалинского течения (ВСТ) в зимний период согласуются вариациями уровня моря на прибрежной станции Взморье (о. Сахалин) (1952-Э88 г., г = 0.72).

Усиление/ослабление субарктического циклонического круговорота (СбЦКр) зеличивает/уменыпает приток промежуточных вод Аляскинского круговорота, арактеризующихся повышенной температурой и низкими концентрациями астворенного кислорода, в западную часть тихоокеанской субарктики и вотское море. Возрастание скоростей течений приводит к сокращению времени ахождения вод АКр на северной и западной периферии СбЦКр и, следовательно, снижению их трансформации за счет перемешивания и зимней конвекции в эне Алеутских и Курильских проливов и вблизи Камчатки. Усиление СбЦКр олжно приводить к увеличению температуры и понижению содержания астворенного кислорода в промежуточном слое вод зоны течения Ойясио и в .'урильской котловине Охотского моря. Наблюдается статистически значимая вязь между расходом вод ВКТ, рассчитанным по уравнению баланса Свердрупа сглаженным 3-х летним скользящим средним, и межгодовой изменчивостью онцентрации растворенного кислорода в промежуточном слое течения Ойясио 1950-1998 гг., г= -0.74 (26.8ст0) - -0.65 27.0а©)) и Охотском море (1950-1995 гг.,

г= -0.54 (26.8а0) - -О.66(27.Оо0)). Увеличение расхода вод ВКТ повышает температуру вод на изопикне 27.0а0 (1950-1995 гг., г= 0.65) и увеличивает глубины залегания изопикнических поверхностей 26.8ст0 и 27.0а© (1950-1995 гг., г= 0.74) в зоне Курильской котловины Охотского моря.

Заглубление изопикнических поверхностей 26.8а© и 27.0сте в зоне течения Ойясио и в Курильской котловине Охотского моря при усилении СбЦКр, по-видимому, есть результат увеличения притока в западную субарктику и в Охотское море поверхностных вод АКр с относительной плотностью (ст,), равной -25.5-26.0.

Усиление циклонической циркуляции и увеличение расхода вод ВСТ, вызванное вихрем напряжения ветра в Охотском море, должны приводить к возрастанию концентрации растворенного кислорода и понижению температуры в промежуточном слое вод зоны Курильской котловины Охотского моря за счет притока из северной части Охотского моря плотных шельфовых вод с низкими температурами (< 0°С) и высокой концентрацией кислорода (~ 240 цмоль кг"1).

Межгодовая изменчивость концентрации растворенного кислорода (02) (рис. 1а), потенциальной температуры (©) и глубины залегания изопикн (Н) в промежуточном слое Курильской котловины Охотского моря (1950-1995 гг хорошо аппроксимируется разностью в расходах вод ВКТ/Ойясио (Мвкт) и ВС (Мвст), сглаженным 3-летним скользящим средним: 02 (цмоль кг"1, ав=26.8) 4.2- Мвст - 1.8- Мвкт +230; Ог (цмоль кг'1, ае=27.0) = 4.2- Мвст - 1.8- МВ1СТ +16: ® (°С, ст0=27.О) = 0.012- Мвкт - 0.034- Мвст +1.46; Н (м, а0=26.8) = 3.5- Мвкт 3.7- Мвст + 230. Коэффициенты корреляции между рассчитанными из расходе вод ВКТ и ВСТ и наблюдаемыми концентрацией растворенного кислород: температурой и глубинной залегания изопикнических поверхностей промежуточном слое вод Курильской котловины для временного интервала 1950 по 1995 гг. равны, соответственно, 0.64 (02, а©=26.8), 0.68(02, ст©=27.0 0.75 (©, ст0=26.8) и 0.74 (Н, 00=26.8).

1960 1970 1980 1990 2000

Год наблюдений

ис. 1, Межгодовые изменения измеренных и рассчитанных концентраций астворенного кислорода в районе Курильской котловины Охотского моря (а); ежгодовая изменчивость разности в концентрациях растворенного кислорода ежду промежуточными водами Аляскинского круговорота и Охотского моря и ежгодовые вариации в переносе вод ВКТ, сглаженные 3-х летним средним (МВ1СГ)

Зависимости между изменениями концентрации растворенного кислорода в промежуточном слое вод зоны течения Ойясио (1950-1995 гг.) и расходами вод ВКТ/Ойясио и ВСТ, сглаженными 3-летним скользящим средним, определяются следующими уравнениями: 02 (цмоль кг"', ст0=26.8) = Мвст - 1.5- Мвкт + 225; 02 (рмоль кг'1, (70=27.0) = Мвсг -1.5- Мвкт +119. Коэффициента корреляции между рассчитанными из расходов вод ВКТ и ВСТ и наблюдаемыми концентрациями растворенного кислорода в промежуточном слое вод течения Ойясио за период с 1950 по 1998 г. равны 0.81 (ст0=26.8) и 0.72 (сте=27.0), соответственно.

Увеличение переноса вод ВКТ/Ойясио понижает концентрацию растворенного кислорода (и увеличивает температуру), тогда как возрастание расхода вод ВСТ, вызванное вихрем напряжения ветра в Охотском море, увеличивает концентрацию растворенного кислорода (и понижает температуру) в промежуточных водах Курильской котловины Охотского моря и западной части тихоокеанской субарктики.

Наблюдаются значительные расхождения между рассчитанными и измеренными концентрациями растворенного кислорода (рис. 1а), потенциальной температуры и глубины залегания изопикн в промежуточном слое Курильской котловины для 2000, 2003 и 2004 гг. Эти расхождения связаны с межгодовыми изменениями температуры/солености и концентрации растворенного кислорода в промежуточных водах АлКр. На рис. 16 показаны межгодовые изменения разности растворенного кислорода на изопикне 26.8а0 между водами Охотского моря и водами Аляскинского круговорота. Увеличение/уменьшение переноса вод ВКТ/Ойясио понижает/повышает разницу в содержании растворенного кислорода между восточной и западной частями тихоокеанской субарктики (1957-1995 гг., г = -0.56).

Наряду с циркуляцией, вызванной ветром, вклад в межгодовую изменчивость концентраций растворенного кислорода в промежуточном слое вод и солености поверхностных вод северной и западной частей тихоокеанской субарктики вносит 18.6- летняя цикличность в скоростях приливных течений.

Усиление перемешивания вод в зоне Алеутских и Курильских проливов за счет возрастания скоростей приливных течений приводит к значительному снижению стратификации и повышению солености в поверхностном слое и увеличению концентраций растворенного кислорода в промежуточном слое. За счет увеличения скорости реверсивных приливных течений больший объём вод подвергается трансформации в районах Алеутских и Курильских проливов.

Межгодовые изменения солености поверхностных вод и концентрации растворенного кислорода в промежуточном слое зоны течения Ойясио (западная часть тихоокеанской субарктики) могут быть аппроксимированы ЫР1 (мб), среднегодовой амплитудой приливов в северной части Курильских о-вов (о-в Парамушир) (СТ, м) и зональным напряжением ветра (тх, Н м"2) на поверхность океана в северной части Тихого океана (45-52°1Ч, 165°Е-170°Ш) зимой: 02 (цмоль кг1, св=26.8) = -11.3 + 12.8 • №1 -754.5 • тх^52°ч 165°Е-15<™ + 4.9 . (ОТ)3; Б (50 м)= 32.544 + 0.029 ■ ИИ -2.632 ■ тх45_52°м' 165°Е"150^ + 0.017 (ОТ)3 (рис. 2). Величина №1 показывает зональное напряжение ветра на поверхность морской воды в зимний период для области северной части Тихого океана, ограниченной широтой 33-35°И и долготой 165°Е-170°\У (г=0.8-0.9). Следовательно, разность между №1 и тх45"52°ы' 165°Е-150°Ш представляет расход вод ВКТ, определяемый разностью в зональной напряженности ветра между 2-мя областями северной части Тихого океана (33-350Ы и 45-52°Ы). Усиление Алеутской депрессии (низкий NPI) сопровождается увеличением количества осадков в северовосточной части Тихого океана (Центр диагностики климата США). Использование ИР1 дает возможность учитывать влияние межгодовых вариаций в осадках на соленость поверхностных вод и концентрацию растворенного кислорода в промежуточном слое (за счет изменения стратификации вод) тихоокеанской субарктики. Коэффициенты корреляции между измеренными и рассчитанными из №1, тх45"52°м' 165°Е-|5£т и СТ концентрациями растворенного кислорода и соленостью равны, соответственно, 0.83 и 0.78 (1950-1998 гг.). Показано, что разность между рассчитанными и измеренными концентрациями

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Год наблюдений

300

280

260

Ъ 240 м

€ 220

1 200

О" 180 160 140 120

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Год наблюдений

Рис. 2. Межгодовые изменения измеренных и рассчитанных (сплошная линия) величин солености на горизонте 50 м и концентрации растворенного кислорода на изопикне 26.8ст0 в зоне течения Ойясио (западная часть тихоокеанской субарктики).

астворенного кислорода в зоне течения Ойясио, в основном, определяется зменчивостью растворенного кислорода в промежуточном слое вод ляскинского круговорота (г=0.69, 1956- 1998 гг.).

В разделе 4.3 рассмотрено влияние физических и биогеохимических процессов а распределение общей щелочности в тихоокеанской субарктике. Общая клочность - карбонатный параметр морской воды, определяемый избытком оснований (акцепторы протонов) над кислотами (доноры протонов). Изменения общей щелочности в морской воде обусловлены осадками/испарением, образованием/таянием льда, образованием/растворением карбонатов и синтезом/разложением органического вещества. Для устранения эффектов разбавления или концентрирования, обусловленных осадками/испарением, таянием/образованием льда, величины ТА приводятся к солености 35 (пТА = TA/S • 35); влияние синтеза - разложения органического на общую щелочность учитывается использованием потенциальной щелочности (РТА = пТА + 0.68 • nN03, где N03 - концентрация нитратов).

Различие в величине потенциальной щелочности (РТА) между восточной и западной частями тихоокеанской субарктики (ДРТА = 8 цмоль кг"1) в несколько раз меньше различий в растворенном кислороде (~ 150 рмоль кг"1) и общем неорганическом углероде (—50 цмоль кг"1). Следовательно, можно

предположить, что увеличение притока вод Аляскинского течения в западную часть тихоокеанской субарктики должно приводить к незначительному уменьшению РТА и увеличению температуры на изопикнах в промежуточном слое Восточно-Камчатского течения, течения Ойясио и в Курильской котловине Охотского моря. В период с 1999 по 2006 гг. на изопикнах 2б.5-26.8а0 в зоне Курильской котловины Охотского моря наблюдалось увеличение РТА (на ~ 15 цмоль кг"1) и температуры (на ~ 0.08° С'1). Установлено, что источник вод с высокими величинами РТА и температурами для промежуточных вод западной части тихоокеанской субарктики и Охотского моря - это воды Берингова моря. Трансформация вод Аляскинского течения в проливах Алеутской гряды и

в Беринговом море приводит к обогащению верхнего промежуточного слоя потенциальной щелочностью и кремнекислотой (Si(OH)4). Продвижение субарктических вод из Берингова моря в западную часть тихоокеанской субаркгики и Охотское море сопровождается понижением температуры, уменьшением РТА и концентрации Si(OH)4, и увеличением содержания растворенного кислорода на изопикне 26.8ст@.

В работе Сармиенто и др. [2004], на основании результатов модельных расчетов, был сделан вывод о том, что для поддержания биологической активности в северной части Тихого океана необходим значительный диапикнический поток растворенного кремния из глубинного в поверхностный слой. Авторы предположили, что район, где происходит «возврат» кремнекислоты из глубинных слоев - это зона Курильских островов и Охотское море, характеризующиеся интенсивным приливным перемешиванием и образованием плотных шельфовых вод. Наши результаты указывают на

проливы Алеутской гряды и Берингово море, как на зоны, где происходит «возврат» растворенного кремния и потенциальной щелочности из глубинного в промежуточный и поверхностный слои морской воды. Смешение вод в Алеутских проливах сопровождается увеличением потока тепла из поверхностного в глубинные слои морской воды, что приводит к повышению температуры и увеличению солености, РТА и Si(OH)4 на изопикнах в промежуточном слое вод. В западной субарктике и Охотском море, вследствие существования дихотермального слоя и отрицательного потока тепла из поверхностного в глубинные слои, наблюдается понижение температуры и снижение солености, РТА и Si(OH)4 на изопикнах в верхнем промежуточном слое вод.

В разделе 4.4 представлены межгодовые изменения концентрации растворенного кислорода в промежуточных (горизонт 500 м) и глубинных (горизонт 1000 м, сг0 = 27.35) водах Японского моря и показана их зависимость от переноса вод из Восточно-Китайского моря через Корейский(Цусимский) пролив.

Содержание растворенного кислорода в промежуточном слое вод Японского моря также, как и в тихоокеанской субарктике и Охотском море, подвержено значительной межгодовой изменчивости. На горизонте 500 м (в зоне субарктического фронта) наблюдалось его увеличение с 5.4 до 6.1 мл кг"1 в 1965 -1970 гг., понижение с 6.1 до 5.6 мл кг"1 в 1970 - 1978 гг., увеличение с 5.6 до 6.0 мл кг"1 в 1978-1986 гг. и понижение с 6.0 до 5.0 мл кг"1 (0.05 мл кг"1 год"1) в 1986 - 2004 гг. Статистически значимые межгодовые изменения в концентрациях растворенного кислорода с меньшей, чем на горизонте 500 м амплитудой наблюдались и на горизонте 1000 м. Увеличение содержания растворенного кислорода на горизонтах 500 и 1000 м в периоды с 1965 по 1970 гг. и с 1980 по 1985 гг. может быть объяснено усилением вентиляции промежуточных и глубинных вод в зимний период. Сток для растворенного кислорода - это биохимическое потребление кислорода. Понижение растворенного кислорода на ~ 0.5 мл кг"1 на горизонте 500 м в периоды с 1970 по 1978 гг. и с 1986 по 1990 гг. не может быть объяснено только биохимическим потреблением кислорода, -равным приблизительно 0.01 мл кг"1 год "1. Для появления значительной межгодовой изменчивости в содержании растворенного кислорода в Японском море должен существовать источник с низкими концентрациями растворенного кислорода. Основной источник вод для Японского моря - это шельфовые воды Восточно-Китайского моря, формирующиеся под влиянием вод Тайваньского течения, течения Куросио и стока р. Янцзы.

В распределении растворенного кислорода в Восточно-Китайском море наблюдается сезонность. Летом и осенью, за счет прогрева поверхностных вод,-увеличения стока р. Янцзы и высокой биологической продуктивности шельфовых вод, наблюдается значительное понижение содержания растворенного кислорода (< 4 мл кг"1) в подповерхностном слое (50-100 м) западной части Восточно-Китайского моря. Установлено, что усиление расхода вод Куросио в Восточно-Китайском море (рис. 3) снижает содержание растворенного кислорода (г=-0.54, 1963-2005 гг.) в районе Восточно - Китайского

1960 1970 1980 1990 2000 j

Год наблюдений

Рис. 3. Межгодовые изменения содержания растворенного кислорода (июль-октябрь) и среднегодового расхода вод Куросио в Восточно-Китайском море

моря, расположенном к юго-западу от Корейского пролива (33.0-33.5°N, 125.5-128.0°Е). Увеличение расхода Куросио понижает уровень моря на внешней границе шельфа (западная граница Куросио), что уменьшает заток вод Куросио (с относительно высоким содержанием растворенного кислорода) и усиливает приток прибрежных вод Тайваньского течения (с низкими концентрациями растворенного кислорода) в северо-восточную часть Восточно-Китайского моря. I

В период с июля по октябрь подповерхностные воды Восточно-Китайского моря - это основной источник низкокислородных вод для Японского моря. Наблюдается статистически значимая корреляция (г=-0.62 - -0.80, 1961-2005 гг.) между переносом вод через Корейский пролив (сглаженным 3-х летним фильтром и со сдвигом по времени 1 год) и содержанием растворенного кислорода на горизонтах 500 и 1000 м в Японском море.

1970 1980 1990 2000

Год наблюдений

Рис. 4. Межгодовые изменения глубины залегания изопикны 27.35а0 и содержания растворенного кислорода на изопикне 27.35с0 в Я поиском море (39-43°Ы, 134-139°Е), и межгодовые изменения расхода вод через Корейский пролив (сглаженного 3-х летним скользящим средним) (а); межгодовые изменения разности в содержании растворенного кислорода на горизонтах 500 и 1000 м (39-43134-139°Е) и температуры воздуха (декабрь-февраль) в Японском море (41-43°М, 132-136°Е) (б).

Увеличение/снижение поступления вод Восточно-Китайского моря через Корейский (Цусимский) пролив приводит к понижению/возрастанию содержания растворенного кислорода в промежуточном и глубинном слоях Японского моря.

Глубины восточной и западной частей Корейского пролива ограничены изобатами 115 м и 204 м. Поступающие через Корейский пролив подповерхностные воды Восточно-Китайского моря имеют плотность (о, = 24.526.2), достаточную для вентиляции верхнего 200 м слоя южной части Японского моря. Проникновение поверхностных низкокислородных вод Восточно-Китайского моря в промежуточные и глубинные слои Японского моря может быть связано с усилением диапикнических потоков вблизи подводных поднятий (поднятие Ямато) и в зоне субарктического фронта. Разница в концентрациях растворенного кислорода между подповерхностными водами Восточно-Китайского моря и промежуточными водами Японского моря равна ~2.0 мл л"1. Увеличение переноса вод Восточно-Китайского моря через Корейский пролив на 0.6 Св (с 1985 по 1999 гг.) должно было понизить содержание растворенного кислорода в 500 м слое вод в зоне субарктического фронта Японского моря (3941°>}, 130-138°Е) приблизительно на 0.4 мл л"1. Следовательно, понижение концентрации растворенного кислорода на горизонте 500 м в зоне субарктического фронта на -0.5 мл л"1 в период с 1987 по 2001 гг. может быть объяснено увеличением поступления низкокислородных вод из Восточно-Китайского моря. Поступающие в Японское море через Корейский пролив воды Восточно-Китайского моря в июле-октябре характеризуются значительной стратификацией, обусловленной низкой соленостью вод поверхностного слоя. Дополнительно к адвекции низкокислородных вод, понижение концентрации растворенного кислорода в Японском море может быть вызвано возрастанием стратификации в поверхностном слое вод и снижением вентиляции промежуточных и глубинных вод Японского моря.

Увеличение расхода вод через Корейский пролив увеличивает глубину дегания изопикны 27.35а0 (1964-2005 гг., г=0.70) в Японском море и понижает >нцентрацию растворенного кислорода на этой изопикне (1964-2005 гг., г=-0.81) >ис. 4а). Заглубление изопикны 27.35о0 в период с 1985 по 2005 гг., по-здимому, результат увеличения притока в Японское море вод Восточно-итайского моря с плотностью, не превышающей 24.5-26.2at. Температура воздуха и контактный теплообмен в зимний период, пределяющие интенсивность зимней конвекции, не объясняют наблюдаемые ежгодовые изменения в содержании растворенного кислорода в Японском море, о определяют различия в его концентрации между промежуточными (500 м) и дубинными (1000 м) слоями вод (ДО/00-1000) (1963- 2005 гг., г= -0.64) (рис. 46). [онижение температуры воздуха в зимний период усиливает вентиляцию ромежуточного слоя вод и обогащает его растворенным кислородом и,

л/-\ 500-1000

следовательно, повышает величину Д02

В пятой главе рассмотрены процессы, определяющие пространственно-ременную изменчивость карбонатных параметров в водах северной части Берингова моря.

Особый интерес в исследованиях пространственно-временной изменчивости карбонатных параметров морской воды представляют моря, находящиеся под воздействием материкового стока и подверженные глобальным климатическим изменениям. Северная часть Берингова моря представляет собой шельф со средними глубинами 50-70 м. Большую часть года (~8 месяцев) данный район покрыт льдом. Согласно схеме циркуляции, формирование вод северной части Берингова моря происходит за счет вод Беринговоморского Склонового течения (БСТ). Речные воды, впадающие в Берингово море (р. Юкон), имеют высокие концентрации бикарбонат иона (вносящего основной вклад в общую щелочность речных вод) и иона кальция.

Сравнение современных данных с историческими экспедиционными материалами (1950-1993 гг.) указало на наличие вод с экстремально высокими величинами nTA, nDIC и пСа (общая щелочность, общий неорганический углерод и кальций, приведенные к солености 35) в северо-западной части Берингова моря (Анадырский залив) в 2002 г. Повышение пТА (ДпТА) и пСа (ДпСа) в водах с соленостью ~32-34 составило соответственно ~ 120 цмоль кг'1 и ~ 60 цмоль кг"1. Наблюдаемые величины ДпТА и АпСа превышают разницу в пТА и пСа между поверхностными и глубинными (глубины>1500 м) водами северной части Тихого океана и Берингова моря, равную ~100 цмоль кг"1 и 50 цмоль кг"1, соответственно.

Установлено, что формирование вод с высокими величинами ТА (2300-2460 цмоль кг"1, S=32-34) в северной части Берингова моря- результат увеличения солености и ТА за счет рассолов, выделяемых в процессе льдообразования опресненной морской водой (S= 30-31, ТА= 2150-2200 цмоль кг"1), образованной смешением вод р. Юкон и вод БСТ (S~ 33 и ТА- 2230 цмоль кг"1). Показано, что обогащение эстуарных вод морской солью при льдообразовании в зимний период и снижение поступления вод Беринговоморского Склонового течения в северо-западную часть Берингова моря приводит к формированию вод с аномально высокими величинами общей щелочности, общего неорганического углерода и кальция.Результаты наблюдений и численного моделирования показали, что ветровая циркуляция - один из основных факторов, определяющих изменчивость циркуляции вод в северной части Берингова моря. В зимний период усиление северных ветров может приводить к изменению направления переноса аляскинских прибрежных вод с северного на южное и снижению переноса вод через Берингов пролив в северном направлении. Это приводит к замедлению циркуляции вод в центральной части шельфа Берингова моря. В период между сентябрем 2001 г. и апрелем 2002 г. воды северо-западной части Берингова моря находились под влиянием аномально сильных ветров северных румбов. Значительное понижение уровня вод в центральной части Берингова

моря весной 2002 г. и усиление южной составляющей напряженности силы ветра, по-видимому, уменьшило поступление вод БСТ (с низкими величинами пТА, пСа и п 01С) в район Анадырского залива.

Согласно существующим в настоящее время взглядам, понижение рН морской воды, вызванное ростом содержания С02 в атмосфере, должно приводить к избыточному растворению карбонатов и увеличению пТА и пСа в морской воде. Данные, представленные в настоящей работе, показывают, что шельф Берингова моря может стать источником вод с аномально высокими величинами пТА, пСа и пЕ)1С. Согласно историческим данным, воды с высокими величинами пТА, образующиеся на шельфе Берингова моря, наблюдались в юго-западной части Берингова моря (залив Карагинский, прибрежье полуострова Камчатка).

В шестой главе исследованы изменения в общем неорганическом углероде и рН поверхностных вод северной части Тихого океана и проанализированы потоки СОг между морской водой и атмосферой в северной части Тихого океана, Беринговом, Охотском и Японском морях; представлено антропогенное изменение рН в промежуточных водах тихоокеанской субарктики; показано распределение антропогенного С02 в Охотском море и его влияние на степень насыщения морской воды карбонатом кальция; рассчитаны потоки антропогенного С02 в промежуточных слоях вод северо-западной части Тихого океана.

Раздел 6.1. Поток углекислого газа между морской водой и атмосферой (Б) определяется разностью парциальных давлений углекислого газа морской воды и воздуха (ДрС02мв"атм) и коэффициентом обмена С02 (К) (Р = К ■ ДрС02ив"атм). Распределение ДрС02мва™ в северной части Тихого океана, полученное осреднением данных за период с 1970 по 2007 гг., показывает, что западная и центральная части тихоокеанской субарктики характеризуются положительными величинами ДрС02мв"а™ в зимние месяцы (20-60 цатм) и отрицательными - в летние (-10 - -40 цатм). Абсолютные величины ДрС02мв'а™ и А" для зимнего

сезона выше, чем для летнего, поэтому западная и центральная области тихоокеанской субарктики являются источником углекислого газа для атмосферы. Восточная часть тихоокеанской субарктики - слабый сток для атмосферного С02.

Исследования, проведенные в мае-июне 2000 г., показали значительную пространственную изменчивость в распределении ДрС02нва™ на западной границе тихоокеанской субарктики. За счет перемешивания вод в Курильских проливах, высокой биологической активности и динамики антициклонических вихрей величины ДрС02мва™ изменялись от-160 цатм до 120 цатм.

В Охотском море величины ДрС02мв'а™ изменялись от -190 цатм до 100 цатм. Летом на большей части Охотского моря наблюдались величины ДрС02мв"а™, равные -20 - -90 цатм. Наименьшие величины ДрС02мв"а™ (-190 цатм) наблюдались вдоль восточного побережья о-ва Сахалин и на северном шельфе Охотского моря и были обусловлены фотосинтетической активностью планктона. Высокие величины ДрС02мв"а™ (80-100 цатм) наблюдались в районе Курильских проливов (Крузенштерна и Буссоль) и подводных поднятий (банка Кашеварова), где за счет приливного перемешивания вод в поверхностный слой поступают глубинные воды с высокими величинами рС02мв. Соотношение между концентрацией кремнекислоты и рС02ыв показывает, что увеличение/понижение кремнекислоты в морской воде сопровождалось возрастанием/уменьшением рС02мв в поверхностном слое вод Охотского моря. Используя кубическую зависимость между К и скоростью ветра (Wanninkof, McGillis, 1999), установлено, что поток С02 из атмосферы в морскую воду в Охотском море

средний за период с мая по сентябрь был равен 17 -23 ммоль С m"z день . В годовом балансе Охотское море является стоком для атмосферного С02.

В поверхностном слое вод Японского моря в летний период (июнь-сентябрь) рС02мв изменялось от 320 цатм до 440 цатм (от слегка недосыщенных и до сильно пересыщенных С02 по отношению к атмосфере). Интегральный по площади поток С02 был направлен из морской воды в атмосферу (Японское море

- источник С02 для атмосферы). В зимний период (октябрь-май) рС02мв рьировало от 180 цатм (в зоне субарктического фронта и субтропической части юнского моря) до 520 цатм в зонах глубокой конвекции субарктической части юнского моря. Интегральный по площади поток С02 был направлен из мосферы в морскую воду (Японское море было стоком С02 для атмосферы).

В силу незначительности сезонных вариаций биологической активности и мпературы, субтропические и тропические области Мирового океана - это :гионы, где, как правило, исследуется влияние роста содержания С02 в мосфере на карбонатные параметры морской воды. Установлено, что с учетом верительных интервалов (для уровня значимости а= 0.05) для восточной части иоокеанских субтропиков величины рНт, полученные в 2001, 2004 и 2006 гг., 1 0.048±0.007 ед. рН ниже значений рНт 1991, 1992 и 1994 гг. и на 0.089±0.014 1. рН ниже значений рНт 1973 и 1981 гг. Для западной части тихоокеанских убтропиков величины рНт, полученные в 2001,2004 и 2005 гг. на 0.042±0.006 ед. Н ниже значений рНт 1991 н 1993 гг. и на 0.086±0.016 ед. рН ниже значений рНт 1973 и 1982 гг. При увеличении рС02 от 325 цатм до 355 цатм и 384 цатм (среднегодовые величины рС02 в приводном слое атмосферы северной части Тихого океана, соответственно, в 1973, 1992 и 2006 гг.), рНт морской воды должен был понизиться на 0.037 ед. рН и 0.074 ед. рН. Наблюдаемое понижение рНт в поверхностном слое вод тихоокеанских субтропиков за период с 1973 по 2007 гг. по абсолютной величине незначительно превышают изменение рНт, рассчитанное из изменений в атмосферном рС02. «Дополнительное» снижение рНт в поверхностном слое может быть объяснено тем, что морская вода не всегда находится в газовом равновесии с атмосферой. Понижение величины рН в поверхностном слое может быть вызвано увеличением экспорта карбонатов, приводящим к снижению ТА и уменьшению рН в морской воде.

Для западной части тихоокеанской субарктики характерна значительная сезонная изменчивость Б1С, рН и рС02ия в поверхностном слое вод, обусловленная интенсивным весенним/летним цветением фитопланктона и

осенней/зимней конвекцией. Для уменьшения влияния внутригодовых вариаций температуры воды и биологической активности на концентрации карбонатных параметров рассматривались слои вод в интервале глубин 25-80 м (восточная субарктика) и 50- 100 м (западная субарктика), представляющие поверхностные воды, сформированные в зимний период. Для выделения антропогенного сигнала рНт приводился к температуре 4°С и вводились поправки, учитывающие воздействие фотосинтеза и окисления органического вещества на рН (ДрНторг) с помощью соотношения Редфилда (АС: Д02 = -0.76) и значений AOU (разность между равновесной и измеренной концентрациями растворенного кислорода). В слое вод 25- 75 м восточной части тихоокеанской субарктики величины ДрНтсрг'1, полученные в экспедициях 2001 г. и 2006 г., на 0.029±0.009 (доверительный интервал, а= 0.05) ед. рН ниже значений ДрНторг'1 1991 и 1992 гг. и 0.066±0.012 ед. рН ниже значений ДpHтopг', экспедиций 1973 и 1981 гг. В слое вод 50 -100 м западной части тихоокеанской субарктики величины ДрНторг'', полученные в 2004 и 2006 гг., на 0.036±0.008 ед. рН ниже значений ДрНторг'экспедиций 1991 и 1992 гг. При увеличении рС02 от 325 цатм до 355 цатм и 384 цатм с 1973 г. по 1992 г. и 2006 г. в тихоокеанской субарктике рНт морской воды должен был понизиться на 0.037 ед. рН и 0.074 ед. рН. Наблюдаемые изменения в ApHTopr,t в поверхностном слое вод тихоокеанской субарктики соответствуют ожидаемым изменениям рН морской воды, вызванными ростом С02 в атмосфере.

Показано, что в тихоокеанской субарктике, где осредненный за год поток С02 направлен из океана в атмосферу, наблюдается понижение рН (и возрастание концентрации DIC) в верхнем слое вод в результате роста содержания С02 в атмосфере. При установившемся потоке антропогенного С02 между океаном и атмосферой ежегодное увеличение парциального давления С02 в морской воде должно быть равно ежегодному приросту парциального давления С02 в атмосфере (1.5-2.0 цатм год"1). Для того, чтобы рС02мв увеличивалось на 1.5-2.0 цатм год"1, необходимо, чтобы концентрация общего неорганического углерода в поверхностном слое морской воде возрастала приблизительно на

цмоль л'1 ■ год"1. Рассматривая столб морской воды единичного сечения и .1сотой равной 100 м, получим, что необходимый для возрастания рС02мв на 5-2.0 цатм в год поток неорганического углерода из атмосферы в этот объем зды равен 0.1 моль/(м2 • год). При среднем коэффициенте обмена С02 между гмосферой и морской водой равным 0.07 моль/(м2 -ратм-год) для достижения ^личины этого потока требуется, чтобы ДрС02мв"а™ было равно - -1.5 цатм. В гальном океане, где за счет процессов перемешивания и адвекции идет оступление антропогенного С02 из поверхностного в глубинные слои, величина рС02мв"а™ должна быть ниже чем -1.5 цатм (по абсолютной величине выше). Следовательно, возрастание концентрации антропогенного С02 в водах северной части Тихого океана - результат уменьшения (относительно естественного потока С02) отдачи в атмосферу углекислого газа в субарктике. Благодаря неопределенности в коэффициентах обмена С02 между океаном и атмосферой и ошибок, обусловленных как точностью определения рС02мв (1-3 цатм), так и пространственно - временным осреднением данных по ДрС02мв"а™, рассчитываемый годовой баланс обмена С02 между Мировым океаном и атмосферой не показывает реального количества антропогенного С02, поступающего в морскую воду. Количество антропогенного С02, поглощаемого в северной части Тихого океана, следует оценивать по изменению концентрации общего неорганического углерода в верхнем (приблизительно 1000 метровом) слое морской воды.

В разделе 6.2.1 предложены уравнения для оценки антропогенного (избыточного) изменения рН (ДрНа,Г1) в морской воде по методу обратного расчета и много-параметрическому линейному регрессионному (МПЛР) методу и проведен анализ распределения АрНант в промежуточном слое вод тихоокеанской субарктики.

Правильность определения антропогенного изменения рН в океане по методу обратного расчета зависит от правильности выбора преформ - величин общей щелочности (ТА0). Завышение/занижение ТА0 будет приводить к

завышению/занижению ДрНант. Используя данные по кальцию, общей щелочности и нитратам, было получено уравнение для расчета ТА0 в тихоокеанской субарктике.

Распределение ЛрНант на изопикнах в западной, центральной и восточной частях тихоокеанской субарктики показывает, что интенсивное перемешивание вод в Алеутских и Курильских проливах и зимняя конвекция вблизи Камчатки значительно увеличивают абсолютную величину ЛрНант в верхнем промежуточном слое вод (26.7<а0<27.О, глубины 150 - 300 м) западной части тихоокеанской субарктики. На изопикне 26.7о0 ДрНант было равно -0.10 ед. рН и -0.08 ед. рН, соответственно, в западной и восточной частях тихоокеанской субарктики в 2001, 2004 гг. В нижней части промежуточного слоя (27.О<с0< 27.5, глубины 300-1200 м) разница в ЛрНант между восточной и западной частями тихоокеанской субарктики была незначительна. Распределение

ЛрНант, определенного по методу обратного расчета, на изопикнических поверхностях находится в хорошем согласии с результатами одномерной диффузионной модели при условии, что коэффициент вертикальной турбулентной диффузии (KJ зависит от стратификации. Использование постоянного Kz (0.25/0.5(-10"4) м2 с"1) приводит к пониженным/завышенным величинам ЛрН"" в нижнем/верхнем промежуточном слое вод западной субарктики.

Изменение в ДрН3*1 между 1986 и 2001/2004 гг. в западной и центральной частях тихоокеанской субарктики, рассчитанное по МПЛР методу, составило -0.04 ед. рН в поверхностном (о0 = 26.5-26.6) и - 0.02 ед. рН в промежуточном слое вод (ав = 26.8).

В разделе 6.2.2 показано распределение антропогенного С02 и фреонов в промежуточном слое вод Курильской котловины Охотского моря и влияние антропогенного С02 на степень насыщения морской воды карбонатом кальция. В Охотском море концентрации СОг"™ и фреонов (CFC-11) на изопикнах в пределах промежуточного слоя выше, чем в тихоокеанских водах (рис.5 а, б) .

Шант -1

2 , ЦМОЛЬ КГ

О 10 20 30 40 50 60

CFC-11, рмоль кг"1 0 1 2 3 4 5 6

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

26.7

26.9 -

// со2ант/з

26.7

200350

26.7

26.9

п -DIC

♦ -DIC-C02aHT

0 -DIC+2C02'

27.5 -

Рис. 5 Распределения антропогенного С02 (а), фреонов (CFC-11) (б) и степени насыщения карбонатом кальция (относительно кальцита) (в) на изопикнах в Охотском море. Толстой сплошной и пунктирными линиями на рис. 8а показаны результаты расчетов проникновения С02а1ГГв морскую воду (современное и при увеличении концентрации С02ант в поверхностном слое вод в два и три раза). DIC-C02aHT, DIC, DIC+C02aHT и DIC+2C02aitr (рис. 8в) показывают степень насыщения карбонатом кальция в морской воде не содержащей С02ант, с современным содержанием С02ант и при увеличении концентрации С02ант в поверхностном слое вод в два и три раза.

Распределение С02ант и СРС-1 1 согласуется с существующими взглядами на формирование и трансформацию промежуточных вод в Охотском море. Основной вклад в обогащение промежуточных вод Охотского моря газами антропогенного происхождения вносят два процесса- формирование придонных шельфовых вод высокой плотности в результате охлаждения и осолонения при льдообразовании и поступление вод с высокой соленостью из Японского моря через пролив Лаперуза. В северной глубоководной части Охотского моря, которая находится под влиянием теплых вод тихоокеанского происхождения, наблюдались относительные низкие концентрации С02ант и СРС-11. На северозападном шельфе Охотского моря высокие концентрации СРС-11 были связаны с придонными водами высокой плотности, характеризующимися отрицательными температурами. Наибольшие концентрации СОг"1" и фреонов наблюдались на изопикнах в южной части Охотского моря. Они были связаны с теплыми и солеными интрузиями в слое вод 300- 600 м, образованными плотными водами течения Сойя. В центральной части Курильской котловины распределение на С02ант изопикнах было однородно, что может быть связано с активным изопикническим смешением вод, вызванным антициклоническими вихрями.

Для описания проникновения антропогенного С02 в зоне Курильской котловины Охотского моря была применена численная модель. В качестве граничного условия бралась величина С02а1ГГ в верхнем 200 м слое вод, рассчитанная из изменений концентрации С02 в атмосфере в период с 1860 по 2005 гг., и температуры, солености и ТА поверхностного слоя вод, равными, соответственно 3° С, 33 и 2250 цмоль кг'1. В верхней части промежуточного слоя (<27.О<т0, глубины 200 - 500 метров) накопление антропогенного С02 в зоне Курильской котловины осуществляется за счет поступления плотных шельфовых вод, вод течения Сойя и вертикальной турбулентной диффузии. Накопление антропогенного С02 в нижней части промежуточного слоя (о0 =27.1- 27.5, глубины 500 - 2000 метров) происходит за счет вертикальной турбулентной

1ффузии. Расчеты по модели хорошо аппроксимируют распределение С02а"т в »не Курильской котловины Охотского моря, принимая Kz равным 0.4 х Ю'4 м2 ж-'и т* (время обращения вод) = 12 лет для глубин 200- 300 м (о© =26.7 - 26.8) х* = 24 года для глубин 300- 500 м (ст0 =26.8 - 27.0) (рис. 5а). Расчет по цномерной диффузионной модели, принимая Kz, равным 0.4 х 10"4 м2 сек"'/0.8 х У4 и2 сек:1, приводят, соответственно, к пониженным/завышенным величинам 02ант в верхнем/ нижнем промежуточном слое вод. Рассчитанная по модели корость накопления С02ант в зоне Курильской котловины Охотского моря оставляет 0.7 моль м"2 год"1. На примере Охотского моря было рассмотрено, как изменяется степень насыщенности вод карбонатом кальция с ростом концентрации антропогенного углекислого газа в морской воде. Карбонат кальция, играющий важную роль в химических и биологических процессах в морской воде, рассматривается как основной фактор, способный нейтрализовать рост концентрации углекислого газа в атмосфере и морской воде. Степень насыщения карбонатом кальция морской воды определяет возможность существования карбонатов в воде и поверхностном слое морских осадков. Для количественной оценки насыщенности морских вод карбонатом кальция применяют степень насыщения (Li), определяемую как отношение произведения ионов кальция и карбоната в морской воде к произведению растворимости кальцита или арагонита в условиях in situ. Закономерности вертикального распределения степени насыщенности морской воды карбонатом кальция в Охотском море, как и антропогенного С02, хорошо представляются зависимостью от потенциальной плотности (рис. 5в). Выполненные расчеты показали, что в настоящее время в Охотском море глубина насыщения (Li =1) для арагонита совпадает с изопикнической поверхностью 26.7ст0 (глубины 100 - 250 метров), а для кальцита- с изопикнической поверхностью 26.8сте (глубины 200 - 400 метров). Для шельфовых вод северо - западной и северной частей Охотского моря на глубинах 300 - 400 метров наблюдается минимум в величинах степени

насыщения вод карбонатом кальция (La и 0.5, Lk » 0.75). В центральной и юго западной частях Охотского моря, в слое 700 - 1900 метров, воды были слег» недосыщены кальцитом (Lk и 0.9) и значительно арагонитом (La » 0.7) (максимум на вертикальных профилях Li). Для района Курильской котловины, с глубины 2000 метров и до дна (3400 м), степень насыщенности вод кальцитом понижалась от 0.9 до 0.7, а степень насыщенности вод арагонитом от 0.7 до 0.45. В районе котловины Дерюгина наблюдалось уменьшение Lk от 0.9 на глубине 500 метров до 0.7 на глубине 1700 метров (изопикническая поверхность 27.5с0) (рис. 5в).

В поверхностном слое осадков Охотского моря в малых количествах карбонат кальция распространен довольно широко [Безруков, 1960]. Наименьшая концентрация карбоната кальция в осадках Охотского моря (<2%) наблюдалась в тех областях (шельф северо - западной и северной частей Охотского моря, котловина Дерюгина, Курильская котловина), где отмечается наименьшая степень насыщения придонных вод кальцитом (Lk=0.7 - 0.75). Наибольшие концентрации СаС03 (> 5 %) в поверхностном слое осадков Охотского моря были найдены в центральной части моря (глубины 1000 - 2000 м), где придонная вода близка к состоянию насыщения по отношению к кальциту (Lk « 0.9). Глубина, начиная с которой осадки практически не содержат СаС03 носит название компенсационной (или критической глубиной карбонатонакопления). Бергер и Винтерер [1974] на обширном материале показали, что компенсационная глубина, найденная по результатам определения содержания СаС03 в осадках, совпадает с горизонтом, где степень насыщения по отношению к кальциту составляет 0.65. По результатам наших расчетов в настоящее время в Охотском море Lk выше 0.65. Для северной части Тихого океана компенсационная глубина для кальцита равна 4100 метров [Океанология. Геохимия донных осадков, 1979], что превышает наибольшие глубины Охотского моря (3400 метров).

На рис. 5в показано распределение степени насыщения карбонатом кальция в водах Охотского моря в отсутствии антропогенного C02(DIC-C02aHT); при содержании антропогенного С02, равном современному (DIС), при увеличении

нцентрации С02а"т в поверхностном слое в два раза (01С+С02ант) и в три раза 1С+2С02а"т). Как следует из результатов расчетов, при возрастании тропогенного С02 в два раза, относительно современного, величина Ьк в 100 — Ю м слое (ст0 =26.7 - 27.1) Охотского моря станет меньше критического [ачения, равного 0.65. При сохранении современных темпов роста содержания 02 в атмосфере утроение концентрации С02ант в воде произойдет за период чуть шее 100 лет.

В разделе 6.2.3 представлено распределение антропогенного С02 (С02ант) на юпикнах в водах промежуточного слоя и оценены потоки С02ант в северо-шадной части Тихого океана. Наибольшие концентрации С02ант на зопикнических поверхностях в промежуточном слое вод северо-западной части ихого океана наблюдались в Охотском море. На изопикне 26.7се, разница в 02аят между Охотским морем и западной частью тихоокеанской субарктикой юна течения Ойясио) была незначительна. Наибольшее различие в С02ант (~8 моль кг"1) между этими регионами отмечалось на изопикне 27.Ост0. В верхней асти промежуточного слоя (ст0 = 26.7- 26.8) западной части тихоокеанских субтропиков концентрация С028НТ была ниже на 8-12 цмоль кг"1, чем в субарктической области. В нижней части промежуточного слоя (о0=27.1-27.5) различие в С02ант между субтропической и субарктической областями северозападной части Тихого океана было незначительно. Интегральный водообмен между Охотским морем и Тихим океаном и субарктической и субтропической областями в северо-западной части Тихого океана равны 3-5 Св (1 Св= 106 м3 с"1) [ТаПеу, ¡996]. Принимая, что, осредненные в слое ст0=26.7-27.5, различия в С02акт между Охотским морем и Тихим океаном, субарктикой и субтропиками равны соответственно 4 и 3 цмоль кг"1, получаем, что ежегодно ~ 0.5х1012 моль антропогенного С02 поступает из Охотского моря в западную часть тихоокеанской субарктики и ~ 0.4х1012 моль антропогенного С02 из субарктической в субтропическую области Тихого океана. Наши расчеты

показывают, что вклад водообмена между Охотским морем и тихоокеанской субарктикой и между субарктикой и субтропиками в накопление антропогенного С02 в субарктической области Тихого океана незначителен. Следовательно, прирост содержания С02аш в промежуточном слое западной части тихоокеанской субарктики определяется в основном поступлением С02а"т из поверхностного слоя вод за счет турбулентной диффузии (-0.7 моль м"2 год"1). Прирост содержания С02ант в промежуточных слоях западной части тихоокеанской субарктики и субтропиков в период между 1973 и 1990-ми гг. был равен соответственно 0.7±0.2 моль м"2 год"1 и 0.6±0.2 моль м"2 год"1, соответственно. Площади субарктической и субтропической областей северной части Тихого океана равны 1.4 х 1013 и 1.85 х 1013 м2, следовательно, ежегодный прирост содержания антропогенного С02 в субарктике и субтропиков был равен 9 ± 2 ■ 1012 моль и 10 ± 2 ■ 1012 моль С. В 1990-х и 2000- 2005 гг. в атмосферу поступало соответственно 5.3±0.3 и 6.0±0.2 (1014) моль С год"1 за счет сжигания ископаемого топлива, вырубки лесов и производства цемента [IPCC, 2007]. Увеличение содержания С02 в атмосфере в 1990-х и 2000- 2005 гг. было равно соответственно 2.7±0.1 и 3.4±0.1 (-1014) моль С год"1 [IPCC, 2007]. Согласно нашим расчетам, в субарктическую и субтропическую области северной части Тихого океана поступало приблизительно 3-4% от антропогенного С02, ежегодно выбрасываемого в атмосферу.

В процессе сжигания ископаемого топлива происходит обеднение атмосферного С02 и DIC в морской воде изотопом С13 и обогащение изотопом С12 (эффект Суэсса (Suess)). По результатам наших расчетов, в промежуточных водах тихоокеанской субарктики интегральное изменение б13С за счет притока антропогенного С02 составляло -7.4 ±1.0 %о м год"1.

Выводы

«годовые вариации концентрации растворенного кислорода на ¡пикнических поверхностях 26.8ав (глубины- 150-350 м) и 27.0ае (глубины-3-600 м) достигали 60 рмоль кг"1 (30-60 % от концентрации растворенного :лорода). Наблюдались тенденции к понижению содержания растворенного слорода на ~1 рмоль кг"1 в год и повышению температуры вод на -0.01 °С в д.

2. Установлено, что основной вклад в межгодовые изменения химических раметров и температуры/солености в промежуточном слое вод западной барктики и Охотского моря вносит перенос вод между восточной и западной стями тихоокеанской субарктики.

Повышение переноса вод Аляскинского круговорота в северо-западную сть Тихого океана, вызванное усилением вихря напряженности ветра в зимний риод, приводит к увеличению температуры, солености, концентрации югенных элементов и общего неорганического углерода и уменьшению держания растворенного кислорода в западной части тихоокеанской барктики и в Охотском море.

Предложены зависимости между междугодовыми изменениями солености в терхностном слое и растворенного кислорода и температуры в юмежуточных слоях западной части тихоокеанской субарктики и Охотского оря и переносами вод Восточно-Камчатским и Восточно-Сахалинскими ¡чениями, рассчитанными по соотношению Свердрупа.

Показано, что наряду с циркуляцией, вызванной ветром, вклад в ежгодовую изменчивость химических параметров в промежуточном слое и шености в поверхностных водах тихоокеанской субарктики вносит 18.6- летняя икличность в скоростях приливных течений. Усиление перемешивания вод в айонах Алеутских и Курильских островных гряд за счет возрастания скоростей риливных течений приводит к росту общей щелочности, концентрации ремнекислоты и содержания растворенного кислорода в промежуточном слое.

3. По результатам исследования межгодовой изменчивости содержания

растворенного кислорода в подповерхностных слоях Восточно-Китайского и Японского морей. Показано, что увеличение/снижение расхода вод течения Куросио приводит к понижению/возрастанию содержания растворенного кислорода в подповерхностном слое северной части Восточно-Китайского моря. Определена зависимость между межгодовыми вариациями концентраций растворенного кислорода в подповерхностном слое вод Восточно-Китайского моря и расходом вод течением Куросио.

Увеличение/снижение поступления вод Восточно-Китайского моря вызывает снижение/рост содержания растворенного кислорода в промежуточном (глубина 500 м) и глубинном (глубина 1000 м) слоях Японского моря. Увеличение антропогенной нагрузки на воды р. Янцзы (Восточно-Китайское море) и возрастание притока вод из Восточно-Китайского моря приводят к обогащению вод Японского моря неорганическим азотом по отношению к неорганическому фосфору.

4. Получены количественные характеристики изменений карбонатных параметров в северной части Тихого океана. Разработана методика расчета антропогенного (или избыточного) изменения рН (ДрНант) в морской воде. Установлено, что в поверхностном слое тихоокеанской субарктики понижение рН морской воды, вызванное возрастанием концентрации С02 в атмосфере с 280 цатм (середина 19-го столетия) до 370 цатм (2004 г.), составило ~ 0.12 ед. рН. С 1986 по 1999-2004 гг. ДрНакт уменьшилось на -0.04 ед. рН и -0.02 ед. рН, соответственно, в поверхностном слое и верхней части промежуточных вод. Показано, что возрастание содержания общего неорганического углерода и понижение рН в верхнем слое вод северной части Тихого океана - результат увеличения потока С02 из атмосферы в океан в субтропической области и уменьшения потока С02 из океана в атмосферу в субарктике.

5. Показано, что при сохранении современных темпов роста содержания С02 в атмосфере, за период чуть больше 100 лет степень насыщения морской воды карбонатом кальция в верхнем 1000 м слое Охотского моря достигнет критического значения (0.65), что может привести к значительному уменьшению содержания карбонатов в поверхностном слое осадков.

Основные публикации автора по теме диссертации В журналах из списка БАК

1. Андреев А. Г. Изменение параметров карбонатной системы поверхностных вод в северо- западной части Тихого океана // Океанология.- 1999. -Т. 39.- С. 861866.

2. Андреев А.Г. Межгодовая изменчивость расхода вод через Корейский, пролив и ее влияние на содержание растворенного кислорода в водах Японского моря // Метеорология и Гидрология. -2010. -№ 9.- С. 74-85.

3. Андреев А. Г., Жабин И.А. Антропогенный С02 в промежуточных водах северо- западной части Тихого океана // Океанология.- 1999. -Т. 39.- С. 341- 347.

4. Андреев А.Г., Жабин И.А. Распределение фреонов и растворенного кислорода в промежуточных водах Охотского моря // Метеорология и Гидрология.- 2000,- № 1,- С. 61- 69.

5. Андреев А.Г., Шевченко Г.В. Межгодовая изменчивость переноса вод Восточно-Камчатским и Восточно-Сахалинским течениями и их влияние на концентрацию растворенного кислорода в Охотском море и тихоокеанской субарктике // Метеорология и Гидрология,- 2008.- № 10,- С. 70-79.

6. Андреев А.Г., Чен Ч.-Т.А., Ватанабэ Ш. Методика расчета и распределение антропогенного изменения pH в тихоокеанской субарктике // Океанология,- 2009.- Т. 49,- С.453 -463.

7. Андреев А.Г., Чен Ч.-Т.А., Середа H.A. Распределение карбонатных параметров в водах Залива Анадырь и западной части Чукотского моря //Океанология.- 2010.- Т.50.- С. 43-55.

8. Жабин И.А., Андреев А.Г. Изучение распределения С02 в водах западной части тихоокеанской субарктики // Метеорология и Гидрология.- 1997.- № 8.-С.70-80.

9. Andreev A.G., Baturina V. I. Impacts of the tides and atmospheric forcing variability on dissolved oxygen in the subarctic North Pacific // J. of Geophysical Research.- 2006.-V. 111. C05007. doi: 10.1029/2005JC003277.

10. Andreev A., Honda M., Kumamoto Y. et al. Excess C02 and pHexcess in the Intermediate Water Layer of the Northwestern Pacific // J. of Oceanography.- 2001.- V. 57,-P. 177-188.

11. Andreev A., Kusakabe M. Interdecadal variability in DO in the intermediate water layer of the Western Subarctic Gyre and Kuril Basin (Okhotsk Sea) // Geophys. Res. Let.- 2001.- V. 28.- P. 2453 -2456.

12. Andreev A., Kusakabe M., Honda M. et al. Vertical fluxes of nutrients and carbon through the halocline in thé Western Subarctic Gyre calculated by mass balance // Deep- Sea Research II.- 2002,- V. 49.- P. 5577 - 5593.

13. Andreev A., Watanabe S. Temporal changes in dissolved oxygen of the intermediate water in the subarctic North Pacific // Geophys. Res. Let.- 2002,- V.29.-P. 25.1-25.4.

14. Chen C.-T., Andreev A., Kim K.-R., Yamamoto M. Roles of Continental shelves and Marginal Seas in the Biogeochemical Cycles of the North Pacific // J. of Oceanography.-2004. V. 60. P. 17-44.

15. Kusakabe M., Andreev A., Lobanov V. et al.The effects of the anticyclonic eddies on the water masses, chemical parameters and chlorophyll distributions in the Oyashio Current region // J. of Oceanography.- 2002,- V. 58,- P. 691- 701.

16. Oh D.-C, Park M.-K., Choi S.-H., Kang D. -J., Park S. Y., Hwang J. S., Andreev A. et al. The Air- Sea Exchange of C02 in the East Sea (Japan Sea) // J. of Oceanography.- 1999.- V 55,- P. 157- 169.

Главы монографий

17. Андреев А.Г., Батурина В.И. Межгодовая изменчивость растворенного

ислорода в промежуточном слое вод западной части тихоокеанской субарктики // ,альневосточные моря России. М.: Наука, 2007. Кн. 2: Исследования морских косистем и биоресурсов. С. 237-247.

18. Andreev A.G., Pavlova G. Yu. Okhotsk Sea //Carbon and Nutrient Fluxes in !ontinental Margins: A Global Synthesis.- 2010. IGBP Book Series. Springer, Berlin. . 394-406.

Статьи в сборниках и материалы конференций

19. Андреев А.Г., Павлова Г.Ю., Тищенко П.Я.. Избыточный С02 в »хотском море и его влияние на растворимость карбонатов в морской воде // Тр.

Аркт. регионального Центра. - Владивосток: Изд-во Дальневосточного ун-та, 1998.-Т. 1.-С. 70-78.

20. Андреев А.Г., Н.А. Середа, Г.Ю. Павлова и др. Увеличение концентрации карбонатных параметров в Анадырском Заливе (Берингово море) и западной части Чукотского моря // Морские Исследования ДВО РАН в Арктике. -Владивосток: Дальнаука, 2006. - Т. IV. - С. 88-93.

21. Andreev A.G. Interannual variations of the East-Kamchatka and East-Sakhalin Currents transport and its impact on the temperature and chemical parameters in the Okhotsk Sea // PICES Scientific Report.- 2009.- V. 36.- P. 37-44.

22. Andreev A.G. Present and future changes in the Okhotsk Sea waters // Proc. of the Intern. Symp. "Toward a sustainable low carbon society — green new deal and global change", Sapporo, Japan. - 2009 - P. 139- 145.

23. Andreev A.G., Baturina V.I. Interannual variability of the dissolved oxygen and inorganic carbon in the Kuril Basin of the Okhotsk Sea // Proc. of the 20-st Intern. Symp. on Okhotsk Sea and Sea ice, Mombetsu, Japan. - 2005,- P. 85- 90.

24. Andreev A.G., Bychkov A.S., Tischenko P. Anthropogenic C02 in the Sea of Japan // Proc. 4-th CREAMS Workshop, Seoul, Korea.- 1996.- P. 175-180.

25. Andreev A., A. Bychkov, I. Zabin. Excess C02 penetration in the Okhotsk Sea // Proc. of the Intern. Symp. C02 in the Oceans, Tsukuba, Japan. - 1999.- P. 279 -288.

Андреев Андрей Григорьевич МЕЖГОДОВЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МОРСКОЙ ВОДЫ В ТИХООКЕАНСКОЙ СУБАРКТИКЕ

Специальность: 25.00.28 - океанология Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук

Подписано к печати 24.09.2010 г. Формат 60X84/16 Печать офсетная. Уч.-изд.л. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ № 96.

Отпечатано в ТОЙ ДВО РАН 690041, г. Владивосток, ул. Балтийская, 43

Содержание диссертации, доктора географических наук, Андреев, Андрей Григорьевич

Введение

Глава 1. Акватория исследования и изученность химического режима вод

1.1 Географическое описание исследуемого региона И

1.2. Факторы, формирующие химический режим водоема

1.3. Состояние изученности химического режима вод

Глава 2. Материалы наблюдений и методы обработки

Глава 3. Карбонатная система морской воды

3.1. Описание карбонатной системы морской воды

3.2 Реакция карбонатных параметров морской воды на рост СО2 в атмосфере

3.3 Методики расчета антропогенного СОг и антропогенного изменения рН в морской воде

Глава 4. Межгодовые вариации химических параметров промежуточных вод

4.1. Тихоокеанская субарктика, Берингово и Охотское моря

4.2. Межгодовая изменчивость переноса вод Восточно-Камчатским и Восточно-Сахалинским течениями и их влияние на химические параметры вод Охотского моря и тихоокеанской субарктики

4.3. Изменение общей щелочности в тихоокеанской субарктике

4.4. Межгодовая изменчивость расхода вод через Корейский (Цусимский) пролив и ее влияние на содержание растворенного кислорода в водах Японского моря

Глава 5. Изменение карбонатных параметров в водах Анадырского залива (Берингово море)

Глава 6. Влияние атмосферного СОг на карбонатные параметры поверхностных и промежуточных вод северной части Тихого океана

6.1. Поверхностный слой вод

6.1.1 Обмен СО2 между морской водой и атмосферой

6.1.2 Изменение карбонатных параметров поверхностных вод в северной части Тихого океана

6.1.3 Поток СО2 между атмосферой и морской водой и антропогенный С

6.2. Промежуточный слой вод

6.2.1 Распределение антропогенного (избыточного) изменения pH в водах тихоокеанской субарктики

6.2.2. Антропогенный С02 в Охотском море и его влияние на степень насыщения морской воды карбонатом кальция

6.2.3. Распределение и потоки антропогенного СО2 в северо-западной части Тихого океана

Выводы

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Межгодовые изменения химических параметров морской воды в тихоокеанской субарктике"

Актуальность исследования.

Исследование масштабов и причин природной изменчивости гидрохимических параметров в океане позволяет оценивать устойчивость гидрохимической структуры по отношению к различным внешним воздействиям и прогнозировать изменчивость химических условий как абиотического фактора среды. Накопленный к 1980-1990 гг. материал в значительной степени отражал усредненно-статичную картину распределения гидрохимических параметров в океане. К настоящему времени существенно увеличен массив данных по химическим параметрам морской воды. База океанографических данных (WOD05, 2005 г.) включает в себя 638888 измерений растворенного кислорода, 400399 - фосфатов, 287256 -растворенного кремния, 233125 - нитратов, 152911 - рН, 30419 - общей щелочности и 9093 - общего неорганического углерода. На основе имеющейся информации появилась возможность детального изучения межгодовых изменений в распределении химических параметров в водах Мирового океана. Сезонная изменчивость распределения химических характеристик изучалась более целенаправленно, чем межгодовая и по ней накоплено большое количество материала. Основная мотивация этих исследований - изучение влияния климатических изменений на химические параметры морской воды.

С середины 19-го столетия и по настоящее время наблюдается рост содержания углекислого газа в атмосфере, обусловленный активной человеческой деятельностью (сжигание ископаемого топлива, вырубка лесов, производство цемента). За данный период парциальное давление углекислого газа в воздухе (рС02атм) увеличилось от 268 ± 13 цатм до 388 цатм (северная часть Тихого океана, 2009 г.). Увеличение С02а™ за последние 150 лет обозначается как антропогенный СОг, хотя существуют предположения,- что значительное повышение содержания С02а™ может быть связано с дополнительной деструкцией органического вещества в высоких широтах при разрушении покровных ледников вследствие потепления климата. Углекислый газ поглощает инфракрасную часть солнечной радиации в диапазоне длин волн 13-17 мкм. На основании прогнозов, сделанных Арреуниусом (1896), увеличение/уменьшение СО2 (и других «парниковых» газов) должно сопровождаться возрастанием/понижением температуры в воздухе и изменением климата (Kellogg, 1983; Manabe, Stouffer, 1993, 2000; Sarmiento et al., 1998; Мохов и др., 2005). Для вод тихоокеанской субарктики, Берингова и Охотского морей прогнозируется понижение солености и увеличение стратификации вод за счет увеличения количества осадков, уменьшения ледяного покрова и снижения поступления вод с повышенной соленостью из низких широт (Manabe, Stouffer, 1993, 2000; Sarmiento et al., 1998). При сохранении (или увеличении) экспорта взвешенного органического вещества из поверхностного в глубинные слои морской воды, увеличение стратификации и, следовательно, замедление вентиляции подповерхностных вод должно приводить к увеличению концентраций неорганического углерода и биогенных элементов и понижению содержания растворенного кислорода в промежуточном слое вод.

По мнению ряда исследователей (Robinson et al., 1998; 2007; Сорохтин, 2001), рост содержания С02 в атмосфере не должен оказывать существенного влияния на климат Земли.

Рост рС02а™ увеличивает концентрацию общего неорганического углерода (антропогенный или избыточный СО2) (Brewer, 1978; Chen, Millero, 1979) и понижает рН (-logfbT1"]) (антропогенное или избыточное изменение рН) (Andreev et al., 2001) морской воды. Изменения в рН влияют на биогеохимические процессы в океане, форму нахождения и миграцию микроэлементов (Huesemann, Skillman, 2002; Knutzen, 1981; Riebesell et al., 2000) и степень насыщения морской воды карбонатом кальция (Feely, Chen, 1982; Feely et al., 2004). «Избыточное» растворение карбонатов, вызванное снижением степени насыщения морской воды карбонатом кальция,- один из основных механизмов, способных нейтрализовать понижение рН при увеличении концентрации СО2 в атмосфере.

Цель и задачи исследования.

Основная цель настоящей работы - оценка межгодовых изменений химических параметров в водах тихоокеанской субарктики, Берингова, Охотского и Японского морей и установление их связи с гидрологическим режимом и увеличением содержания СО2 в атмосфере.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи: провести анализ межгодовых вариаций химических параметров (растворенного кислорода, биогенных элементов, общей щелочности, общего неорганического углерода) и температуры/со лености в промежуточных слоях вод тихоокеанской субарктики, Беринговом, Охотском и Японском морях; исследовать пространственно-временную изменчивость общего неорганического углерода, общей щелочности и концентрации кальция в водах Берингова моря; установить межгодовые изменения карбонатных параметров (неорганического углерода, общей щелочности и рН) в поверхностных и промежуточных водах северной части Тихого океана, обусловленные ростом содержания С02 в атмосфере; рассмотреть особенности распределения антропогенного (или избыточного) С02 в Охотском море и оценить его влияние на степень насыщения морской воды карбонатом кальция.

Научная новизна результатов.

Впервые показано наличие значительной межгодовой изменчивости содержания растворенного кислорода и температуры/солености в промежуточных слоях вод тихоокеанской субарктики и Охотского моря.

Установлено, что основной вклад в межгодовые изменения химических параметров- и температуры/солености в промежуточном слое вод западной субарктики и Охотского моря вносит перенос вод между восточной и западной частями тихоокеанской субарктики.

Определена связь между межгодовыми вариациями солености поверхностных вод в тихоокеанской субарктике, Беринговом и Охотском морях и интенсивностью алеутской депрессии.

Показано, что процессы на шельфе Берингова моря оказывают влияние на карбонатные параметры поверхностного слоя вод западной части тихоокеанской субарктики.

Предложен подход к оценке изменений рН морской воды, вызванных ростом содержания СОг в атмосфере (антропогенное изменение рН).

Установлена связь между межгодовой изменчивостью содержания кислорода в промежуточном и глубинном слоях Японского моря и переносом вод из Восточно-Китайского моря через Корейский (Цусимский) пролив. Увеличение антропогенной нагрузки на воды р. Янцзы (Восточно-Китайское море) и возрастание притока вод из Восточно-Китайского моря приводят к обогащению вод Японского моря неорганическим азотом по отношению к неорганическому фосфору.

Фактический материал и личный вклад автора.

Основные положения работы и выводы базируются на результатах многолетних исследований автора, проведенных в ТОЙ ДВО РАН им. В.И. Ильичева, Центре морских наук и технологий Японии (Япония) в 1998-2002 гг., университете им. Сунь-Ят-Сена (Тайвань) в 2006 г. и университете Нагоя (Япония) в 2006-2007 гг.

Автор принимал непосредственное участие в 19 морских экспедициях на НИС «Академик А. Несмеянов», «Академик А. Виноградов», «Академик М. Лаврентьев», «Прилив», «Павел Гордиенко», «Дмитрий Песков», «John Р. Tully» и «Mirai», где проводил определения химических параметров морской воды.

В работе использованы данные Центров океанографических данных Японии, США и Института океанических наук Канады; данные Центра по диагностике климата США и Центра данных наблюдений за уровнем моря (лаборатория океанографии Праудмэна, Великобритания).

Автор обобщил обширный фактический материал, нашёл и сформулировал доказательства основных положений, изложенных в данной работе.

Исследования проводились в рамках ряда государственных программ - в основном, ФЦП «Мировой океан» и международных проектов ШРОС (исследование изменений климата в северной части Тихого океана), WOCE (эксперимент по изучению циркуляции Мирового океана) и ЮОРБ (изучение потоков вещества в океане).

Методы исследований.

В работе при изучении закономерностей пространственно-временных изменений химических параметров морской воды автор широко использовал методы математической статистики.

Степень обоснованности научных положений и выводов.

Новые данные и результаты получены автором на основе обобщения большого фактического материала (более 17 тыс. океанографических станций с измерениями гидрохимических параметров). Выявленные межгодовые изменения химических параметров морской воды оцениваются методами математической статистики. Найденные тенденции в изменчивости карбонатных параметров морской воды, вызванные ростом атмосферного СО2, подтверждаются термодинамическими расчетами. Результаты определения расходов вод в тихоокеанской субарктике и Охотском море согласуются с измерениями уровня моря на прибрежных станциях полуострова Камчатка, Курильских островов и острова Сахалин.

Практическая значимость.

Представленные в работе количественные оценки изменчивости карбонатных параметров вод северной части Тихого океана, вызываемых ростом СО2 в атмосфере, методы их анализа и расчета могут быть использованы для прогноза экологического состояния морской воды.

Данные по современному состоянию и временной изменчивости концентраций углерода, растворенного кислорода и биогенных элементов необходимы при оценке изменений вод Мирового океана, вызываемых природными и антропогенными факторами.

Выводы и представленный фактический материал могут быть рекомендованы в учебном процессе в ВУЗах при подготовке специалистов по химии морской воды.

Публикации и апробация работы.

По теме диссертации опубликовано 25 научных работ, в том числе 16 работ опубликовано в журналах, рекомендуемых ВАК для докторских диссертаций, 2-являются главами коллективных монографий.

Основные научные результаты и отдельные положения диссертационной работы докладывались на международных конференций и совещаниях: PICES meetings (Хакодате (Япония), 2000 г.; Виктория (Канада), 2001; Циндао (Китай), 2002 г.; Гонолулу (США), 2004 г.; Владивосток, 2005 г.; Йокогама (Япония), 2006 г.; Далянь (Китай), 2008 г.), JGOFS conferences (Нагоя (Япония), 2000 г.; Берген (Норвегия), 2001 г.), Ocean Sciences Meeting (Гонолулу (США), 2002 г.), North Pacific С02 Data Synthesis (Тцукуба (Япония), 2000 г.; Сиэтл (США), 2004; Токио (Япония), 2005 г.), Japan Oceanography Ocean Science Meetings (1999-2002 гг., 2007 г.; Токио, Хакодате (Япония)), International Symposium "Low Carbon Society and Global Change" (Саппоро (Япония), 2009 г.).

Защищаемые положения.

1. Межгодовые вариации химических параметров в промежуточных водах западной части тихоокеанской субарктики и Охотском море определяются переносом вод между восточной и западной частями тихоокеанской субарктики, приливным перемешиванием в Алеутских и Курильских проливах и изменениями в химических параметрах вод восточной части тихоокеанской субарктики.

Структура и объем работы.

Диссертация объемом 197 с. состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы. Она включает 57 рисунков, таблицу и список использованной литературы из 228 наименований. Приложение из 3-х страниц содержит 3 таблицы.

Заключение Диссертация по теме "Океанология", Андреев, Андрей Григорьевич

Выводы

1. Впервые показано наличие значительной межгодовой изменчивости химических параметров и температуры/солености в промежуточных слоях вод тихоокеанской субарктики и Охотского моря. В период с 1950 по 2005 гг. межгодовые вариации концентрации растворенного кислорода на изопикнических поверхностях 26.8ст0 (глубины- 150-350 м) и 27.0ае (глубины-350-600 м) достигали 60 рмоль кг-1 (30-60 % от концентрации растворенного кислорода). Наблюдались тенденции к понижению содержания растворенного ч. 1 кислорода на ~1 рмоль кг' в год и повышению температуры вод на -0.01 °С в год.

2. Установлено, что основной вклад в межгодовые изменения химических параметров и температуры/солености в промежуточном слое вод западной ^ субарктики и Охотского моря вносит перенос вод между восточной и западной частями тихоокеанской субарктики. I

Повышение переноса вод Аляскинского круговорота в северо-западную часть Тихого океана, вызванное усилением вихря напряженности ветра в зимний период, приводит к увеличению температуры, солености, концентрации биогенных элементов и общего неорганического углерода и уменьшению * содержания растворенного кислорода в западной части тихоокеанской субарктики и в Охотском море. , Предложены зависимости между междугодовыми изменениями солености в поверхностном слое и растворенного кислорода и температуры в промежуточных слоях западной части тихоокеанской субарктики и Охотского моря и переносами вод Восточно-Камчатским и Восточно-Сахалинским течениями, рассчитанными по соотношению Свердрупа.

Показано, что наряду с циркуляцией, вызванной ветром, вклад в межгодовую изменчивость химических параметров в промежуточном слое и солености в поверхностных водах тихоокеанской субарктики вносит 18.6- летняя цикличность в скоростях приливных течений. Усиление перемешивания вод в районах Алеутских и Курильских островных гряд за счет возрастания скоростей приливных течений приводит к росту общей щелочности, концентрации кремнекислоты и содержания растворенного кислорода в промежуточном слое.

3. По результатам исследования межгодовой изменчивости содержания растворенного кислорода в подповерхностных слоях Восточно-Китайского и Японского морей показано, что увеличение/снижение расхода вод течения Куросио приводит к понижению/возрастанию содержания растворенного кислорода в подповерхностном слое северной части Восточно-Китайского моря. Определена зависимость между межгодовыми вариациями концентраций растворенного кислорода в подповерхностном слое вод Восточно-Китайского моря и расходом вод течением Куросио.

Установлена связь между межгодовой изменчивостью содержания кислорода в промежуточном и глубинном слоях Японского моря и переносом вод из Восточно-Китайского моря через Корейский (Цусимский) пролив. Увеличение/снижение поступления вод Восточно-Китайского моря вызывает снижение/рост содержания растворенного кислорода в промежуточном (глубина 500 м) и глубинном (глубина 1000 м) слоях Японского моря. Увеличение антропогенной нагрузки на воды р. Янцзы (Восточно-Китайское море) и возрастание притока вод из Восточно-Китайского моря приводят к обогащению вод Японского моря неорганическим азотом по отношению к неорганическому фосфору.

4. Получены количественные характеристики изменений карбонатных параметров в северной части Тихого океана. Разработана методика расчета антропогенного (или избыточного) изменения рН (ЛрНант) в морской воде. Установлено, что в поверхностном слое тихоокеанской субарктики понижение рН морской воды, вызванное возрастанием концентрации С02 в атмосфере с 280 цатм (середина 19-го столетия) до 370 цатм (2004 г.), составило ~ 0.12 ед. рН. С 1986 по 1999-2004 гг. ДрНант уменьшилось на -0.04 ед. рН и -0.02 ед. рН, соответственно, в поверхностном слое и верхней части промежуточных вод. Показано, что возрастание содержания общего неорганического углерода и понижение рН в верхнем слое вод северной части Тихого океана - результат увеличения потока С02 из атмосферы в океан в субтропической области и уменьшения потока С02 из океана в атмосферу в субарктике.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора географических наук, Андреев, Андрей Григорьевич, Владивосток

1. Алекин O.A., Ляхин Ю.И. К вопросу о причинах пересыщения морской воды карбонатом кальция // Доклады Академии наук СССР. -1968. -Т. 178. -С. 191 -194.

2. Алекин O.A., Моричева Н.П. О выделении карбоната кальция организмами из морской воды // Доклады Академии наук СССР. -1961. -Т. 136. -С. 1454 -1457.

3. Андреев А.Г. Изменение параметров карбонатной системы поверхностных вод в северо- западной части Тихого океана// Океанология. -1999. -Т. 39. -С. 861- 866.

4. Андреев А.Г. Методика расчета и распределение антропогенного изменения pH // Океанология. -2009. -Т. 49. -С. 453 463.

5. Андреев А.Г. Межгодовая изменчивость расхода вод через Корейский/Цусимский проливы и ее влияние на содержание растворенного кислорода в водах Японского моря // Метеорология и Гидрология. -2010. -№ 9. -С. 74-85.

6. Андреев А.Г., Жабин И.А. Распределение фреонов и растворенного кислорода в промежуточных водах Охотского моря //Метеорология и гидрология. -2000. -№ 1. -С. 61- 69.

7. Андреев А. Г., Жабин И.А. Антропогенный С02 в промежуточных водах северо- западной части Тихого океана//Океанология. -1999.-Т. 39. -С. 376- 382.

8. Андреев А.Г., Павлова Г.Ю., Тищенко П.Я. Избыточный С02 в Охотском море и его влияние на растворимость карбонатов в морской воде. //Труды Арктического Регионального Центра. Т. 1. -Владивосток: Изд-во Дальневосточного ун-та, 1998. -С. 88-93.

9. Андреев А.Г., Чен Ч.-Т.А., Ватанабэ Ш. Методика расчета и распределение антропогенного изменения рН в тихоокеанской субарктике // Океанология. -2009. -Т. 49. -С. 483-493.

10. Андреев А.Г., Чен Ч.-Т.А., Середа Н.А. Распределение карбонатных параметров в водах Залива Анадырь и западной части Чукотского моря// Океанология. -2010. -Т. 50. -С. 43-55.

11. Аникиев В.В., Варлатый Е.П., Дударев О.В. и др. Распределение, потоки и баланс углерода в эстуарии р.Анадырь- Берингово море // Геохимия. -1996. -Т. 34. -С. 1220-1229.

12. Арсеньев B.C. Течения и водные массы Берингова моря. -М.: Наука, 1967. -135 с.

13. Безруков П.Л. Донные отложения Охотского моря // Тр. ИО АН СССР. -1960.-Т. 32.-С. 15- 95.

14. Бурков В.А., Чернякова A.M. Структура и синоптическая изменчивость поля кислорода на 144° в.д. в зоне взаимодействия Куросио и Ойясио// -Океанология. -1991. -Т. 31. -С. 963-972.

15. Богоявленский А.Н. Химическая характеристика вод района Курило-Камчатской глубоководной впадины // Тр. Института океанологии. -1955. -Т. 12. -С/120-140.

16. Бруевич C.B. Химические исследования института океанологии АН СССР на дальневосточных морях и в прилегающей части Тихого океана // Тр. ИОАН СССР. -1956. -Т. 17. -С. 160-180.

17. Бруевич C.B., Богоявленский А.Н., Мокиевская В.В. Гидрохимическая характеристика Охотского моря // Тр. ИОАН СССР. -1960. -Т. 42. -С. 125-198.

18. Гладышев C.B. Термохалинные фронты в районе Курильских островов //Океанология. -1994. -Т.34,- С. 504-512.

19. Гусарова А.Н., Конов В.А., Сапожников В.В. Основные закономерности распределения биогенных элементов в Тихом океане // Химические процессы в морях и океанах. -М.: Наука, 1966. -180 с.

20. Жабин И.А., Андреев А.Г. Изучение распределения С02 в водах западной части тихоокеанской субарктики // Метеорология и Гидрология. -1997. -№ 2. -С. 70-80.

21. Звалинский В.И., Лобанов В.Б., Захарков С.П. и др. Хлорофилл, замедленная флуоресценция и первичная продукция в северо-западной части Японского моря осенью 2000 г. // Океанология. -2006. -Т. 46.- С. 27-37.

22. Иваненков В.Н. Гидрохимия Берингова моря. -М.: Наука, 1964. -200 с.

23. Иваненков В.Н., Гусарова А.Н., Сапожников В.В. и др. Химическая структура вод // Атлас океанов, 4.1. Тихий океан. -JL: Гл. управл. навигации и океанографии МО СССР, 1974. -242 с.

24. Комплексные исследования экосистемы Охотского моря/Под ред. В.В. Сапожникова. -М.: Изд-во ВНИРО, 1997. -274 с.

25. Комплексные исследования экосистемы Берингова моря/Под ред. В.В. Сапожникова. -М.: Изд-во ВНИРО, 1995. -305 с.

26. Леонов А.К. Региональная океанология. -Л.: Гидрометеоиздат, 1960. -764 с.

27. Ляхин Ю.И. Насыщенность карбонатом кальция воды Охотского моря // Океанология. -1970. -Т. 10. -С. 980 987.

28. Методы гидрохимического исследования океана/Под ред. Бордовского O.K., Иваненкова В.Н. -М.:Наука, 1978. -270 с.

29. Мокиевская B.B. Биогенные элементы в верхних водных слоях Берингова моря // Тр. Института океанологии. -1959. -Т. 33. -С. 87- 92.

30. Морошкин К.В. Водные массы Охотского моря. -М.: Наука, 1966. -68 с.

31. Мохов И.И., Елисеев A.B., Демченко П.Ф. и др. Климатические изменения и их оценки с использованием глобальной модели ИФА РАН // Доклады Академии Наук. -2005. -Т. 402. -С. 243-247.

32. Океанология. Химия вод океана. Т.1/ Под ред. Бордовского O.K., Иваненкова В.Н. -M.: Наука, 1979. -518 с.

33. Океанология. Химия океана. Т 2. Геохимия донных осадков /Под ред. Безрукова П.Л. и др. -М.: Наука, 1979. -536 с.

34. Павлова Г. Ю., Тищенко П. Я., Волкова Т. И. и др. Интеркалибрация метода Бруевича для определения общей щелочности в морской воде // Океанология. -2008. -Т. 48. -С. 477-483.

35. Сапожников В.В. Основные черты химии вод// География Мирового океана. Тихий океан / Под ред. Корт В.Г., Сальникова С.С. -Л.: Наука. 1981. -С. 80-86.

36. Сапожников В.В., Чернякова A.M. Распределение и некоторые вопросы выделения экстремальных значений кислорода и фосфатов в Тихом океане //Тр. Института океанологии. -М.: Наука. 1967. -Т. 83. -С. 35 -45.

37. Сметанин Д.А. Гидрохимия района Курило- Камчатской глубоководной впадины. Сообщение второе. К гидрологии и химии верхней субарктической воды в районе Курило- Камчатской глубоководной впадины // Тр. Института океанологии.-1959. -Т. 33. -С.43-86.

38. Сорохтин О.Г. Парниковый эффект: миф и реальность // Вестник РАЕН. -2001.-T. 1.-С. 8-21.

39. Тищенко П.Я., Талли Л.Д., Лобанов В.Б. и др. Сезонная изменчивость гидрохимических свойств Японского моря // Океанология. -2003. -Т. 43. -С. 683-695.

40. Тищенко П.Я., Талли Л.Д., Недашковский А.П. и др. Временнйя изменчивость гидрохимических свойств Японского моря // Океанология. -2002. -Т. 42. -С. 838-847.

41. Чернякова A.M. Растворенный кислород //Химия Тихого океана. -М.: Наука, 1966. -С.82-115.

42. Юрасов Г.И., Яричин В.Г. Течения Японского моря. -Владивосток: ТОЙ ДВОРАН, 1991. -174 с.

43. Aagaard К., Weingartner T.J., Danielson S.L. et al. Some controls on flow and salinity in Bering Strait// Geophys. Res. Let. -2006. -V. 33.doi: 10.1029/2006GL026612.

44. Anderson L. A., Sarmiento J. L. Redfield ratios of remineralization determined by nutrient data analysis // Global Biogeochem. Cycles. -1994. -V. 8. -P. 65-80.

45. Andreev A.G. Interannual variations of the East-Kamchatka and East-Sakhalin Currents transport and its impact on the temperature and chemical parameters in the Okhotsk Sea // PICES Scientific Report. -2009. -V. 36. P. 37-43.

46. Andreev A.G., Baturina V.I. Interannual variability of the dissolved oxygen andtbinorganic carbon in the Kuril Basin of the Okhotsk Sea // Proc. of the 20 international symposium on Okhotsk Sea and Sea Ice. -Mombetsu, Japan, 2005. P. 85- 90.

47. Andreev A.G., Baturina V.I. Impacts of the tides and atmospheric forcing variability on dissolved oxygen in the subarctic North Pacific // J. of Geophysical Research.-2006.-V. 111. C05007.-doi: 10.1029/2005JC003277.

48. Andreev A.G., Bychkov A.S., Tischenko P. Anthropogenic C02 in the Sea of Japan // Proc. 4-th CREAMS Workshop. Seoul, Korea. 1996.- P. 175-180.

49. Andreev, A. G., Bychkov A.S., Zhabinl. Excess CO2 penetration in the Okhotsk Sea // Extended abstracts of 2nd International Symposium on CO2 in the Oceans. -Tsukuba, Japan, 1999.- P. 279- 287.

50. Andreev A., Honda M., Kumamoto Y. et al. Excess CO2 and pHexCess in the intermediate water-layer of the Northwestern Pacific// J. Oceanography. -2001. -V. 57. -P. 177-188.

51. Andreev A., Kusakabe M.5 Honda M. et al. Vertical fluxes of nutrients and carbon through the halocline in the Western Subaortic Gyre calculated by mass balance// Deep-Sea Res. II. -2002. -V. 49.- P. 5577-5593.

52. Andreev A., Kusakabe M. Interdecadal variability in DO in the intermediate water layer of the Western Subarctic Gyre and Kuril Basin (Okhotsk Sea) //Geophys. Res. Lett. -2001. -V. 28. -P. 2453 -2456.

53. Andreev A.G., Kusakabe M., Honda M. et al. The Okhotsk Sea impact on chemical parameters in the Northwestern Pacific // Mirai Symposium. -Tokyo, Japan. 2001.-P.73-74.

54. Andreev A.G., Pavlova G. Yu. Okhotsk Sea //Carbon and Nutrient Fluxes in Continental Margins: A Global Synthesis. N.-Y.: Springer-Verlag, 2010.- P. 394-406.

55. Andreev A., Watanabe S. Temporal changes in dissolved oxygen of the intermediate water in the subarctic North Pacific // Geophys. Res. Lett. -2002. -V. 29. doi: 10.1029/2002GL15021.

56. Arrhenius S. On the influence of carbonic acid in the air upon the temperature of the ground//Phil. Mag. -1896. -V. 41. -P. 237-275.

57. Aud, G., J.P. Kenett, Miller A.J. North Pacific Interemediate Water response to a modern climate warming shift // J. Geophys. Res. -2003. -V. 108. -doi: 10.1029/2003JC001987.

58. Barnola J.M., Raynaud D., Lorius C. Historical C02 Record from the Vostok Ice Core, in: Trends Online: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center. Oak Ridge National Laboratory, 1999 (http://cdiac.esd.ornl.gov).

59. Bates N.R. Air-sea C02 fluxes and the continental shelf pump of carbon in the Chukchi Sea adjacent to the Arctic Ocean // J. of Geophys. Res.-2006. -V. 111. doi: 10.1029/2005JC003083.

60. Bates, N. R., A. C. Pequignet, R. J. Johnson et al. A short-term sink for

61. Collins C. A., Garfield N., Rago T. A. et al. Mean structure of the inshore countercurrent and California undercurrent off Point Sur, California // Deep-Sea Res. II. -2000. -V 47. -P. 765-782.

62. Culberson C.H., Pytkowitcz, J.E. Hawley. Seawater alkalinity determination by the pH method // J. of Marine Research. -1970. -V. 28. -P.15-20.

63. Culkin F. The major ion component of seawater // Chemical Oceanography. -N.Y.: Academic Press, 1965. -V.I.- P. 121 162.

64. DelValls T. A., Dickson A. G. The pH of buffers based on 2-amino-2-hydroxymethy 1-1,3-propanediol Ctris') in synthetic sea water // Deep-Sea Res. -1998. -V.45.-P. 1541-1554.

65. Dickson A.G. An exact definition of total alkalinity, and a procedure for the estimation of alkalinity and total inorganic carbon from titration data // Deep-Sea Res.-1981. -V. 28. -P. 609-623.

66. Dickson A.G. The measurement of sea water pH // Mar. Chem. -1983. -V. 44. -P. 131-142.

67. Dickson A.G. Determination of dissolved oxygen in the sea water by Winkler titration // WOCE Operations Manual. -WOCE Report. 1994. No. 68/91. -11 p.

68. Dickson A.G., Goyet C. Handbook of Methods for the Analysis of the Various Parameters of the Carbon Dioxide System in Seawater. -DOE Publication, 1994. -107 P

69. Dickson A.G., C.L. Sabine, J.R. Christian. Guide to best practices for ocean CO2 measurements // PICES special publication No 3. -PICES. Sidney, Canada, 2007. -191 p.

70. Engstrom P., Dalsgaard T., Hulth S. et al. Anaerobic ammonium oxidation by nitrate (anammox): implications for N2 production in coastal marine sediments// Geochim. Cosmochim. Acta. -2005. -V. 69. -P. 2057-2065.

71. Etcheto J., Merlivat L. Satellite determination of the carbon dioxide exchange coefficient at the ocean-atmosphere interface. A first step // J Geophys. Res. -1988. -V.93. -P. 669-678.

72. Favorite F. A., Dodimead A.J., Nasu K. Oceanography of the Subarctic Pacific Region // Bulletin of the International North Pacific Fishery Commission. -1976. -V. 33. -P. 1- 187.

73. Feely R.A., Chen C.T. The effect of excess C02 on the calculated calcite and aragonite saturation horizons in the northeast Pacific // Geophys. Res. Lett. -1982. -V. 9.-P. 1294-1297.

74. Feely R.A., Sabine C., Lee K. et al. Impact of anthropogenic C02 on the CaC03 system in the Oceans // Science. -2004. -V. 305. -P. 362-366.

75. Foreman M.G.G., Cummins P.F., Cherniawsky J.Y. et al. Tidal energy in the Bering Sea // J. Mar. Res. -2006. -V. 64. -P. 797-818.

76. Friis K., Najjar R.G., Follows M.J. et al. Possible overestimation of shallow-depth calcium carbonate dissolution in the ocean// Global Biogeochemical Cycles. -2006. -V. 20. doi:10.1029/2006GB002727.

77. Gamo T., Momoshima N., Tolmachyov S. Recent upward shift of the deep convection system in the Japan Sea, as inferred from the geochemical tracers tritium, oxygen, and nutrients // Geophysical Research Letter. -2001. -V. 28. -P. 4143-4146.

78. Gamo T., Nozaki Y., Sakai H. et al. Spacial and temporal variations of water characteristics in the Japan Sea bottom layer // J. of Marine Research. -1986. -V. 44. -P. 781-793.

79. Gladyshev S., Martin, Riser S. et al. Dense water production on the northern Okhotsk shelves: comparison of ship-based spring-summer observations for 1996 and 1997 with satellite observations// J. Geophys. Res. -2000. -V. 105. -P. 26281-26299.

80. Gladyshev S., Talley L., Kantakov G. et al. Distribution, formation, and seasonal variability of Okhotsk Sea Mode Water// J. Geophys. Res. -2003. -V. 108. -doi: 10.1029/2001JC000877.

81. Gordon A.L., Giulivi C.F. Pacific decadal oscillation and sea level in the Japan/East sea // Deep Sea Res. -2004. -V. 51. -P. 653-663.

82. Gordon L.I., Jennings J.C., Ross A.A. et al. A suggested protocol for continuous flow automated analysis of seawater nutrients // WOCE Hydrographic Program Office. -Methods Manual WHPO 91-1, 1993. -54 p.

83. Gordon L.I., Jones L.B. The effect of temperature on carbon dioxide partial pressure// Mar.Chem.-1973. -V. 1. -P. 317-322.

84. Gruber N., Sarmiento J.L., Stocker T.F. An improved method for detecting anthropogenic C02 in the oceans// Global Biogeochemical Cycles. -1996. -V.10.- P. 809-837.

85. Guinotte J.M., Fabry V.J. Ocean acidification and its potential effects on marine ecosystems //Ann. New York Acad. Sci. -2008. -V. 1134.- P. 320-342.

86. Honda M. Biological pump in the Northwestern North Pacific // J. of Oceanography. -2003. -V. 59. -P. 671-684.

87. Hopkinson J., Vallino J.J. Efficient export of carbon to the deep ocean through dissolved organic matter//Nature. -2005. -V. 433. -P. 142-145.

88. Iluesemann M.H., Skillman A.D. The inhibition of marine nitrification by ocean disposal of carbon dioxide// Marine Pollution Bulletin. -2002. -V. 44. -P. 142-148.

89. Hunt G.L., Baduini C.L., Brodeur R.D. et al. The Bering Sea in 1998: The second consecutive year of extreme weather-forced anomalies // EOS. -1999. -V.80. -P 561- 566.

90. IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of the Working Group/ Third Assessment Report of the IPCC, in J. T. Houghton et al. -Eds. Cambridge Univ. Press, Cambridge, 2001.-720 p.

91. IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change). Climate Change 2007: The Physical Science Basis, ed. by S. Solomon et al. -Cambridge Univ. Press, Cambridge, U. K., 2007. -996 p.

92. Isoguchi O., Kawamura H. Seasonal to interannual variations of the western boundary current of the subarctic North Pacific by a combination of the altimeter and tide gauge sea levels // J. Geophys. Res. -2006. -V. 11 l.-doi:10.1029/2005JC003080.

93. Isoguchi O., Kawamura H., Kono T. A study of the wind- driven circulation in the subarctic North Pacific using the TOPEX/POSEIDON altimeter data // J. Geophys. Res. -1997. -V. 102. -P. 12457- 12468.

94. Iwao, T., M. Endoh, N. Shikama et al. Intermediate circulation in the Northwestern Pacific derived from subsurface floats // J. Oceanography. -2003. -V. 59. -P. 893- 904.

95. Johnson K.M., Sieburth J.M., Williams P.J. et al. Coulometric total carbon dioxide analysis for marine studies: automation and calibration // Marine Chemistry. -1987.-V.21.-P. 117-133.

96. Kang D. -J., Kim K., Kim K.-R. The past, present and future of the East/Japan Sea in change: a simple moving-boundary box model approach // Progress in Oceanography. -2004. -V. 61. -P. 175-191. '

97. Kantha L.H., Clayson C.A. Numerical models of oceans and oceanic processes. -N.-Y.: Academic Press, 2000.- 940 p.

98. Kawabe M. Variations of current path, velocity, and volume transport of the Kuroshio in relation with the large meander // J. Phys. Oceanogr. -1995. -V. 25. -P. 3103-3117.

99. Keeling, C.D., H. Brix, N. Gruber. Seasonal and long-term dynamics of the upper ocean carbon cycle at Station ALOHA near Hawaii // Global Biogeochemical Cycles. -2004. -V. 18. doi:10.1029/2004GB002227.

100. Kellogg W.W. Feedback mechanisms in the climate system affecting future levels of carbon dioxide // J. Geophys. Res. -1983. -V. 88. -P. 1263 -1269.

101. Key R.M., Kozyr A., Sabine C.L. A global ocean carbon climatology: Results from Global Data Analysis Project (GLODAP)// Global Biogeochemical Cycles. -2004. -V.18. -doi:10.1029/GB002247.

102. Kim K. -R., K. Kim. What is happening in the East Sea (Japan Sea)?: Recent chemical observation during CREAMS 93-96 // J. of Korean Society of Oceanography. -1996. -V. 31. -P. 164-172.

103. Kim,K., Kim K.-R., Kim Y.-G. et al. Water masses and decadal variability in the East Sea (Sea of Japan) // Progress in Oceanography. -2004. -V. 61. -P. 157-174.

104. Kitani K. An oceanographic study of the Okhotsk Sea: Particularly in regard to cold waters // Bull. Far Sea Fish. Res. Lab. -1973. -V. 9. -P. 45-77.

105. Knutzen J. Effects of decreased pH on marine organisms// Mar. Pol. Bui. -1981. -V.12. -P. 25-29.

106. Kusakabe M., Andreev A., Lobanov V. et al.The effects of the anticyclonic eddies on the water masses, chemical parameters and chlorophyll distributions in the Oyashio Current region// J. of Oceanography.-2002. -V. 58. -P. 691-701.

107. Latif M., Barnett T.P. Decadal Climate Variability over the North Pacific and North America: Dynamics and Predictability // J. Climate. -1996. -V. 9. -P. 24072423.

108. Lee H.-J., Chao S.Yu. A climatological description of circulation in and around the East China Sea //Deep Sea Res. II. -2003. -V. 50. -P. 1065-1084.

109. Loh A.N., Bauer J. Distribution, partitioning and fluxes of dissolved and particulate organic C, N, and P in the eastern North Pacific and Southern Oceans// Deep-Sea Res. -2000. -V. 47. -P. 2287-2316.

110. Lyu S. J., Kim K. Absolute transport from the sea level difference across the Korea Strait// Geophys. Res. Lett. -2003. -V. 30. -doi:10.1029/2002GL16233.

111. Manabe S., Stouffer R. J. Century- scale effects of increased atmospheric C02 on the ocean atmospheric system // Nature. -1993. -V. 364. -P. 215 -218.

112. Manabe S., Stouffer R.J. Study of abrupt climate change by a coupled ocean atmosphere model // Quaternary Science Reviews. -2000. -V. 19. P. 285-299.

113. Martin S., Drucker R., Yamashita K. The production of ice and dense shelf water in the Okhotsk Seapolynyas // J. Geophys.Res. -1998. -V. 103,- P. 2777127782.

114. Matear R.J., Hirst A.C. Climate change feedback on the future oceanic C02 uptake//Tellus Series B. -1999. -V. 51. -P. 722-733.

115. Midorikawa T., Ishii M., Nemoto K. et al. Interannual variability of winter oceanic C02 and air-sea C02 flux in the western North Pacific for 2 decades // J. of Geophys. Res. -2006. -V. 111. doi: 10.1029/2005JC003095.

116. Millero F.J. The thermodynamics of the carbon dioxide system in the ocean // Geochimica et Cosmochimica Acta. -1995. -V. 59. P. 661 - 677.

117. Millero F.J. The thermodynamics of the carbon dioxide system in the ocean // Geochim. Cosmochim. Acta. -2005. -V. 59.- P. 661- 677.

118. Minato S., R. Kimura. Volume transport of the western boundary current penetrating into a marginal sea // J. Oceanogr. Soc. Jpn. -1980. -V. 36. -P. 185-195.

119. Min D.-H., Warner M.J. Basin-wide circulation and ventilation study in the East Sea (Sea of Japan) using chlorofluorocarbon tracers // Deep-Sea Res.-II. -2005. -V.52. -P. 1580-1616.

120. Morse J.W. Dissolution kinetics of calcium carbonate in seawater.V. Effects of natural inhibitors and the position of the chemical lysocline// Amer. J. of Science. -1974. -V. 274. -P. 638-647.

121. Mucci A. The solubility of calcite and aragonite in seawater at various salinities, temperatures and one atmosphere total pressure // American Journal of Science. -1983.-V. 283.-P. 780-799.

122. Muench R.D., Schumacher J. D., Salo S.A. Winter Currents and Hydrographic Conditions on the Northern Bering Sea Shelf// J. Geophys. Res. -1988. -V. 93. -P. 516- 526.

123. Murata A., Takizawa T. Impact of a coccolithophorid bloom on the C02 system in surface waters of the eastern Bering Sea shelf // Geophys. Res. Let. -2002. -V. 29. -doi: 10.1029/2001GL013906.

124. Oh D.-C., Park M.-K., Choi S.-H. et al. The Air- Sea Exchange of C02 in the East Sea (Japan Sea) // J. of Oceanography. -1999. -V 55. -P: 157- 169.

125. Ohshima K. The flow system in the Japan Sea caused by a sea level difference through the shallow straits // J. of Geophys. Res. -1994. -V. 99. -P. 9925-9940.

126. Ohshima K. I., Simuzu D., Itoh M. et al. Sverdrup balance and the cyclonic gyre in the Sea of Okhotsk // J. Phys. Oceanogr. -2004. -V. 34. -P. 513- 525.

127. Ohshima K. I., M. Wakatsuchi, Y. Fukamachi et al. Near-surface circulation "and tidal currents of the Sea of Okhotsk observed with the satellite-tracked drifters // J. Geophys. Res. -2002. -V. 107. doi: 10.1029/2001JC001005.

128. Ohtani K. Re- consideration on definition of the Oyashio // Bull. Tohoku Reg. Fish. Res. Lab. -1991. -V. 55. -P. 1- 24.

129. Onishi H. Spatial and Temporal Variability in a Vertical Section across the Alaskan Stream and Subarctic Current // J. of Oceanography. -2001. -V. 57. -P. 79 -91.

130. Ono T., Midorikawa T., Watanabe W. et al. Temporal increases of phosphate and apparent oxygen utilization in the subsurface waters of western subarctic Pacific from 1968 to 1998 //Geophys. Res. Lett. -2001. -V. 28. -P. 3285-3288.

131. Ono T., Watanabe S., Watanabe Y. Recent increase of total carbonate in the western Pacific // Proceedings of the 2nd International Symposium CO2 in the Oceans. -Tsukuba, Japan, 1999. -P. 199-202.

132. Osa&ne S., Yasuda I. Bidecadal variability in the intermediate waters of the northwestern subarctic Pacific and the Okhotsk Sea in relation to 18.6-year period nodal tidal cycle //J. of Geophysical Research. -2006. -V. 111.doi: 10.1029/2005JC003277.

133. Overland J. E., Roach A.T. Northward flow in the Bering and Chukchi Seas // J. Geophys. Res. -1987. -V. 92. -P. 7097- 7105.

134. Overland J.E., Spillane M.C., Hurlburt H.E. et al. A numerical study of the circulation of the Bering Sea Basin and Exchange with the North Pacific Ocean // J. Phys. Oceanogr. -1994'.- V. 24. -P. 736- 758.

135. Park K. Oceanic C02 system: an evaluation of ten methods of investigation // Limnol. and Oceanogr. -1969. -V.14. -P. 179- 186.

136. Peng T.-H., Wanninkhof R., Feely R.A. Increase of anthropogenic C02 in the Pacific Ocean over the last two decades// Deep- Sea Res. II. -2003. -V. 50. -P. 30653082.

137. Peterson B.J., Holmes R.M., McClelland J.W. et al. Increasing River Discharge to the Arctic Ocean // Science. -2002. -V. 298. -P. 2171- 2173.

138. PICES Scientific Report. C02 in the North Pacific Ocean. 2-003. -V. 24. -49 p.

139. Pipko I.I., Semiletov I.P., Tishchenko P.Ya. et al. Carbonate chemistry dynamics in Bering Strait and the Chukchi Sea// Progress in Oceanography. -2002. -V. 55. -P. 77-94.

140. Postlethwaite C.F., EJ. Rohling, W.J. Jenkins et al. A traces study of ventilation in the Japan/East Sea // Deep-Sea Res.-II. -2005. -V. 52. -P. 1684-1704.

141. Quay P.D., Tilbrook B., Wong C.S. Oceanic Uptake of Fossil Fuel C02: Carbon -13 Evidence // Science. -1992. -V. 256. -P. 74-79.

142. Redfield A.C., Ketchum B.H., Richards F.A. The influence of organisms on the composition of sea water. In: M.N. Hill (Editor), The Sea 2. -N.- Y.: Wiley-Interscience, 1963.-P. 26-27.

143. Reid J.L. Intermediate waters of the Pacific Ocean, The Johns Hopkins Oceanographic Studies. 1965. -V. 2. -P. 1- 85.

144. Reid J.L. On the total geostrophic circulation of the pacific ocean: flow patterns, tracers, and transports // Prog. Oceanog. -1997. -V. 39.- P. 263- 352.

145. Riebeseil U., Zondervan I., Rost B. et al. Reduced calcification of marine plankton in response to increased atmospheric C02// Nature. -2000. -V. 407. -P. 364367.

146. Robinson A. B., Baliunas S. L., Soon W. et al. Environmental Effects of Increased Atmospheric Carbon Dioxide // J. Am. Physicians and Surgeons. -1998. -V.3.-P. 171-178.

147. Robinson A. B., N. E. Robinson N. E., Soon W. "Environmental Effects of Increased Atmospheric Carbon Dioxide // J. Am. Physicians and Surgeons. -2007. -V. 12. -P. 79-90.

148. Roden G.I. Subarctic-subtropical transition zone of the North Pacific: Large -scale aspects and mesoscale structure // NOAA Technical Report NMFS. 1991. -No. 105.-P. 1-38.

149. Roemmich D., C. Wunsch. Apparent changes in the climatic state of the deep North Atlantic Ocean // Nature. -1984. -V. 307. -P. 447-450.

150. Royer T.C. On the effect of precipitation and runoff on coastal circulation in the Gulf of Alaska // J. Phys. Oceanogr.-1979.-V. 9.-P. 555- 563.

151. Royer T.C. High- Latitude oceanic variability associated with the 18.6- year nodal tide // J. of Geophys. Res. -1993. -V. 98.- P. 4639- 4644.

152. Sabine C.L., Feely R.A., Key R.M. et al. Distribution of anthropogenic CO2 in the Pacific Ocean// Global Biogeochem. Cycles. -2002. -V. 13. -P. 179-198.

153. Sarmiento J.L., Gruber N., Brzezinsky M.A. et al. High-latitude controls of thermocline nutrients and low latitude biological productivity // Nature. -2004. -V. 427. -P. 56-59.

154. Sarmiento J.L., Feely H.W., Moore W.S. et al. The relationship between vertical eddy diffusion and buoyancy gradient in the deep sea// Earth Planet. Sci. Lett. -1976. -V.32. -P. 357-370.

155. Sarmiento J. L., Hughes T. M. C.5 Stouffer R. J. et al. Simulated response of the ocean carbon cycle to the anthropogenic climate warming // Nature. -1998. -V. 393.-P. 245-248.

156. Sarmiento J.L., R. Slater, R. Barber et al. Response of ocean ecosystems to climate warming // Global Biogeochemical cycles. -2004. -Y.18. -doi:10.1029/2003GB002134.

157. Sekine Y. A numerical experiment on the anomalous southward intrusion of the Oyashio east of Japan. Part I. Barotropic model // J. Oceanogr. -1988. -V. 44. -P. 6067.

158. Senjyu T. The Japan Sea Intermediate Water; Its Characteristics and Circulation //J. of Oceanography. -1999. -V. 55. -P. 111-122.

159. Senjyu T., Sudo H. The upper portion of the Japan Sea proper water. It's source and circulation as deduced from isopycnical analysis // J. of Oceanography. -1994. -V. 50. -P. 663-690.

160. Seung Y.-N., Yoon J.-W. Some features of winter convection in the Japan Sea // J. of Oceanography. -1995. -V.51. -P. 61-73.

161. Simizu D., Ohshima K.I. A model simulation on the circulation in the Sea of Okhotsk and the East Sakhalin Current //J.Geophys. Res. -2006. -V. 111.doi: 10.1029/2005JC002980.

162. Stabeno P. J., Ladd C., Reed R.K. Observations of the Aleutian North Slope Current, Bering Sea, 1996-2001 // J.Geophys. Res. -2009. -V. 114.doi: 10.1029/2007JC004705.

163. Stabeno P.J., Reid R.K. Recent Lagrangian measurements along the Alaskan Stream // Deep- Sea Res. -1991. -V. 38. -P. 289- 296.

164. Stabeno P.J., Reid R.K., Overland J.E. Lagrangian measurements in the Kamchatka Current and Oyashio // J. Oceanogr. -1994. -V. 50. -P. 653- 662.

165. Strickland J.D.H., Parsons T.R. A Practical Handbook of Seawater Analysis. -Ottawa: Ontario: Fisheries Reaserch Board of Canada, 1972. -210 p.

166. Sudo H. A note on the Japan Sea Proper Water // Progress in Oceanography. -1986. -V. 17. -P. 313-336.

167. Takahashi T., Sutherland S.C., Feely R.A., et al. Decadal change of the surface water pC02 in the North Pacific: A synthesis of 35 years of observations // Journal of Geophys. Res. -2006. -V. 111. doi: 10.1029/2005JC003074.

168. Takahashi T., S. C. Sutherland, R. Wanninkhof et al. Climatological mean and decadal change in surface ocean pC02, and net sea-air C02 flux over the global oceans // Deep-Sea Research II. -2009. -V. 56. -P. 554-577.

169. Takikawa T, Yoon J.-H. Volume transport through the Tsushima Straits estimated from sea level difference // J. of Oceanography. -2005. -V. 61. P. 699708.

170. Takikawa T, Yoon J.-H., Cho K.-D. The Tsushima Warm Current through the Tsushima Straits estimated from ADCP data by ferryboat // J. Phys. Oceanogr. -2005. -V. 35.-P. 1154-1168.

171. Takizawa T. Characteristics of the Soya Warm Current in the Okhotsk Sea // J. Ocean. Soc. Japan. -1982. -V. 38.- P. 281- 292.

172. Talley L.D. An Okhotsk Sea water anomaly: Implications for ventilation in the North Pacific //Deep- Sea Res. -1991. -V. 38. -P. 171- 190.

173. Talley L.D. Distribution and formation of North Pacific Intermediate Water // J. Phys. Oceanogr. -1993. -V. 23. -P. 517-537.

174. Talley L.D. North Pacific Intermediate Water Formation and the Role of the Okhotsk Sea// PICES Sci. Rep. -1996. -V. 6. -P. 150- 157.

175. Talley L.D, Nagata Y. (Eds.) The Okhotsk Sea and Oyashio region // PICES Sci. Rep.-1995.-V. 2. -227 p.

176. Talley L.D, Nagata Y, Fujimura M. et al. North Pacific Intermediate Water in the Kuroshio/Oyashio mixed water region // J. Phys. Ocean. -1995. -V. 25. -P. 475 -501.

177. Takizawa T. Characteristics of the Soya Warm Current in the Okhotsk Sea, J. Ocean. Soc. Japan. -1982. -V. 38. -P. 281- 292.

178. Toba Y., K. Tomizawa, Y. Kurasawa et al. Seasonal and year-to-year variability of the Tsushima Tsugaru warm current system with its possible cause // La Mer. -1982. -V. 20. -P. 41-52.

179. Trenberth K., Hurrel J. W. Decadal atmosphere ocean variations in the Pacific, Climate Dyn. -1994. -V. 9. -P. 303 -319.

180. Troy P.J., Li Y.H., Mackenzie F.T. Changes in surface morphology of calcite exposed to the oceanic water column// Aquatic Geochemistry. -1997. -V. 3. -P. 1-20.

181. Tsunogai S., Nishimura M., Nakaya S. Complexometric titration of calcium in the presence of larger amounts of magnesium// Talanta. -1968. -V.15. -P. 385- 390.

182. Tsunogai S., Ono T., Watanabe S. Increases in total carbonate in the Western North Pacific water and a hypothesis on the missing sink of anthropogenic carbon// J. Oceanogr. -1993. -V. 49. -P. 305-315.

183. Wanninkof R., McGillis W.R. A cubic relationship between air-sea C02 exchange and wind speed // Geophys. Res. Let. -1999. -V. 26. -P. 1889-1892.

184. Warner M.J., Bullister J.L., Wisegarver D.P. et al. Basin-Wide distribution of Chlorofluorocarbons CFC-11 and CFC-12 in the North Pacific, 1985-1989 // J. of Geophys. Res. -1996.-V. 101. -P. 20525-20542.

185. Warren B. A. Why is no deep water formed in the North Pacific? // J. Mar. Res. -1983.-V. 41.-P. 327-347.

186. Watanabe Y., Nishioka J., Nakatsuka M. et al. Influence of riverine alkalinity on carbonate species in the Okhotsk Sea. Geophys. Res. Lett. -2009. -V. 36. -doi:10.1029/2009GL038520.

187. Watanabe Y. W., Takahashi Y., Kitao T. et al. Total amount of oceanic excess C02 taken from the North Pacific Subpolar Region // J. Oceanography. -1996. -V. 52. -P. 301-312.

188. Winn C.D., Li Y.H., Mackenzie F.T. et al. Rising surface ocean total dissolved inorganic carbon at the Hawaii Ocean Time- series sites // Marine Chemistry. -1998. -V. 60. -P. 33-47.

189. Wong C.S., Matear R.J., Freeland H.J. et al. WOCE line P1W in the Sea of Okhotsk, 2, CFC's and the formation rate of intermediate water // J. Geophys. Res.1998. -V. 103.-P. 15625-15642.

190. Woodgate R.A., Aagaard K., Weingartner T.J. Interannual changes in the Bering Straits fluxes of volume, heat and freshwater between 1991 and 2004 // Geophys. Res. Let. -2006. -V. 33. -doi:10.1029/2006GL026931.

191. Wyrtki K. The oxygen minima in rotation to oceanic circulation // Deep-Sea Res.-1962.-V. 9.-P. 11-23

192. Yanagi T. Water, salt, phosphorus and nitrogen budgets of the Japan Sea // J. Oceanogr. -2002. -V. 58. -P. 707-804.

193. Yasuda I., Okuda K., Shimizu Y. Distribution and Modification of North Pacific Intermediate Water in the Kuroshio -Oyashio Interfrontal Zone // J. Phys. Ocean. -1996.-V. 26.-P. 448-465.

Информация о работе

Андреев, Андрей Григорьевич
доктора географических наук
Владивосток, 2010
ВАК 25.00.28

Диссертация

Межгодовые изменения химических параметров морской воды в тихоокеанской субарктике - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы