Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Океанологические условия в атлантической части Антарктики и их влияние на распределение промысловых гидробионтов

ВАК РФ 11.00.08, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Океанологические условия в атлантической части Антарктики и их влияние на распределение промысловых гидробионтов"

КАЛИНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

" О Л

На правах рукописи УДК 551.465. 16(260.4)

Шнар Владимир Николаевич

ОКЕАНОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ В АТЛАНТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ АНТАРКТИКИ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОМЫСЛОВЫХ ГИДРОБИОНТОЕ

специальность 1 1.00.08 - океанология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Калининград 1998

Работа выполнена в Атлантическом научно-исследовательском институте рыбного хозяйства и океанографии(АтлаатНИРО)

Научные руководители:

докшр географических наук, профессор D.H. Яковлев, . кандидат географических наук ПЛ. Чериышков

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор В.И. Саускан, кандидат географических наук, профессор Т.А. Берникова

Ведущая организация: Атлантическое отделение института океанологии им. П.П. Ширшова РАН.

. Защита состоится «2.0» /¿¿¿¿Mw^ 1'УКг. иА5"ч. на заседании диссертационного совета(К 064. 34. 02.) при Калининградском государственном университете но адресу: 236040 Калининград, ул. Университетская 2, ауд. 202

С диссертацией, можно ознакомиться в библиотеке Калининградского государственного университета.

Автореферат разослан «/8 » 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совет; кандидат географических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Атлантическая часть Антарктики(АчА), ограниченная с севера Южным Полярным фронтом, с запада - пр. Дрейка, с востока - 20° в. д., является районом высокой биологическо" продуктивности. Здесь обнаружены промысловые скопления антарктического криля и различных видов рыб, важнейшими из которы;; являются нототениевые и белокровные.

Несмотря на многочисленные работы отечественных и зарубежных ученых, влияние океанологических условий на поведение и распределение промысловых обьектов АчА исследовано недостаточно. Эта проблема не перестает быть актуальной как для всего региона в целом, так и для отдельных промысловых подрайонов.

Слабо изученной остается структура п изменчивость фронтальной зоны круговорота Уэдцелла, к которой приурочены основные про: деловые скопления кшшя (Парфенов)«, 1982). Отсутствие данных о перераспределении криля течениями между промысловыми подрайонами исключает возможность более объективной оценки его запасов, возможность рационального ведения промысла 11 том или ином районе, а также лучшего понимания жизненного цикла антарктического криля. Недостаточно изучена роль факторов среды, определяющих распределение промысловых скоплений белок ровных рыб в подрайоне о. Южная Георгия.

Цель работы состоит в изучении особенностей океанологических услогий в районе АчА и их влияния на распределение промысловых скоплений криля и рыб.

В связи с этим в работе были поставлены следующие задачи: 1) изучить условия формирования и распределение различных модификаций антарктических вод;

• 2) определить положение и изучить структуру фронтальной зонм между водами моря Уэдцелла и Антарктическим циркумполярным течением - фронтальная зона круговоротаУэдделла(ФЗКУ) - в центральной, восточной и южной частях круговорота;

3) дать характеристику пространственно-временной изменчивости положения ФЗКУ в северной части круговорота Уэдделла и изучить возможность ее прогноза в восточной части .моря Скогпя;

4) выполнить анализ сезонной изменчивости температуры воды в подрайоне Южных Сандвичевых островов;

5) выполнить диагностические расчеты и анализ трехмерной циркуляции вод в промысловых подрайонах;

6) выявить особенности гидрометеорологических условий и циркуляции вод, влияющих на распределение промысловых скоплений беяокровных рыб в подрайоне о. Южная Георгия и антарктического криля в центральном и восточном секторах Атлантической части Антарктики;

7) изучить возможность количественной оценки переноса криля течениями в промысловых подрайонах: о. Юиагя Георгия и Южные Оркнейские острова.

Научная новизна диссертационной работы заключается в уточнении представлении о термохалинных характеристиках и распределении модификаций антарктических вод в западном секторе АчА. Кроме того, определены особенности термохалшшой структуры и положение фронталмюй зоны круговорота Уэдделла в восточном секторе АчА. Выполнен анаииз сезонной изменчивости полей температуры центральной части круговорота Уэдделла. Разработана схема долгосрочно-го(заблаговременностью 2 месяца) прогноза положения ФЗКУ в восточной части моря Скотия.

Впервые по промысловым подрайонам выполнен диагностический расчет трехмерной циркуляции вод и подробно исследованы ее особенности.

Установлены конкретные зависимости формирования и распределения промысловых скоплений рыб и криля от температуры и особенностей динамики вод в подрайоне о. Южная Георгия и в восточном секторе АчА.

Впервые получена количественная оценка интенсивности переноса криля течениями.

В работе использованы следующие материалы:

- массив океанографических данных(17 тыс. глубоководных станций за 19061996 гг., выполненных отечественными и зарубежными судами);

- метеорологическая база д?тшх(градненты приземного атмосферного давления в узлах регулярней сетки, рассчитанные по ежедекадным картам Гидрометцентра России за 1983-1396 гг.);

- биологические да1шые(результаты тралово-акустичесгак съемок, выполненных в научно-исследозательсгкгх н научно-поисковых рейсах АтлантНИРО и управления "Запрыбпромразведка" в 1977-1996 гг.);

- статистические данные по промыслу белокровных рыб и антарктического криля за 1984-1996 гт.

Автор лично принимал участие в 12 экспедициях в Атлантическую часть Антарктики, непосредственно участвовал в подготовке рейсовых отчетов, в разработке методики и проведении специализированных исследований по изучению переноса гфпля течениями.

Практическая ценность. Работа выполнялась с целью совершенствования гидрометеорологаческого обеспечения промысла в традиционных и перспеетивных районах АчА. Полученная прогностическгл зависимость между воздушными переносами, положением фронтальной зоны и выловом криля может быть использована при планировании промысла этого объекта в зимний (май-сентябрь) период в подрайоне о. Южная Георгия. Полученные величины переноса антарктического криля дают возможность более точно определить максимальный вылов без ущерба для его запаса. Это имеет болыаое значение в связи с требованиями международной Комиссии по сохранению морских живых ресурсов Антарктики(АНТКОМ) и возможным квотированием промысла.

Апробация. Основные положения диссертации докладывались на 4-й и 5-й региональных конференциях Географического общества «Комплексное изучение природы Атлантического океана», Калининград, 1987, 1989 гг.; на Всесоюзном совещании «Сырьевые ресурсы Южного океана и проблемы их рационального использования», Керчь, 1987 г., на 9-й Всероссийской конференции по промысловой океанологии, Калининград, 1993 г., а также на отчетных годовых сессиях АтлантНИРО в 1983-1997 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ.

• б

Струюгура в объем работ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Текст работы изложен на 152 страницах, содержит 71 рисунок, 7 таблиц! Список литературы насчитывает 140 наи. .енований, в том числе 45 иностранных работ.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

. Во Введении показана актуальность выбранной темы, обосновываются цели н задачи исследования. Представлены основные положения и выводы, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена анализу особенностей термохалинной структуры вод Атлантической части Антарктики.

В первом разделе главы на основании литературных источников и данных, полученных автором в научно-исследовательских экспедициях, анализируются методы выделения, условия формирования и особенности распределения различных модификаций антарктических вод в западном секторе АчА. Наличие крупномасштабных циркуляционных систем в АчА - Антарктического циркумполярного течения (АЦТ) и циклонического круговорота вод моря Уэдделла - с присущими им климатиче скими различиями, а таске их различное физико-географическое положение и особенности морфологии дна предопределяют существование различных модификаций в'од (Deacon, 1937; Масленников, 1979; Богданов, Солянкин и др., 1980). В модификациях антарктических вод формируются различные пелагические биотопы, а их пространственно-временная изменчивость и взаимодействие друг с другом определяют состояние и изменчивость соответствующих биоценозов, среди которых важнейший промысловый объект - криль (Макаров, Масленников и др, 1980; Солянкин, 1984; Яковлев и др, 1985; Жигалова, Семенова, Шнар и др., 1985; Макаров, • Масленников, Меныненина, 1990).

Для выделении модификаций антарктических вод многие исследователи использовали особенности распределения температуры в слое теплых глубинных вод (Масленников, 1979; Богданов, Солянкин и др., 1980), распределение на поверхности кремния и величины отношения кремния к фосфору (Аржанова, Михайловский,

1980; Аржанова, 1982). Для объективного выделения модификаций, нами по данным научно-исследовательских рейсов в западный сектор АчА на НПС "Аргус" (1984г.), НПС "Эврика" (1985-1987 гг.) для промежуточного слоя минимальной температуры (75 метров), была построена TS-днаграмма смешения вод (Тимофеев, Панов, 1962) и применен метод автоматической классификации (Яковлев, Альтман, 1985). В целом, выделено шесть модификаций антарктических вод: воды Антарктического циркумполярного течения (подразделяющиеся на воды низкоширотной и высокоширотной модификац; :и), воды моря Уэдделла, смешанные воды вторичной фро;ггалыюй зоны, воды шельфа Антарктического полуострова, воды пр. Бранс-филд и воды шельфа о. Южная Георгия. Дано подробное описание каждой модификации.

Во втором разделе главы па основании литературных источников и дшшых, полуденных автором в научно-исследовательских экспедициях, рассмотрены положение, структура и изменчивость фро1гталыюй зоны между водами моря Уэдделла и Антарктическим циркумполярным течением.

Существуют различные представления о структуре горизонтальной циркуляции в АчА. Дикон (Deacon, 1979) считает, что в Атлантической части Антарктики существует один, вытянутый в" восточном направлении циклонический круговорот вод моря Уэдделла примерно до 20-30° в.д. Другие исследователи на картах позерхпо-стной циркуляции выделяют два циклонических круговорота: один в море Уэдделла с центром в координатах 65° го.ш., 35-40° з.д., другой в восточном секторе АчА с центром в координатах 65° ю.ш., 10-15° з.д. (Трешников, 1964; Бурков и др., 1973; Багрянцев, 1985). Граница между ними лежит примерно на 15-20° з.д.

В пределах всего круговорота Уэдделла(КУ) воды сохраняют свои специфические свойства и по распределению теплых глубинных вод в слое 400-6С0 м всегда могут быть отличимы от вод, лежащих за пределам!, круговорота. От более теплых год, расположенных вне круговорота, их отделят' хорошо выраженная градиентная зона, ■ iTopyio мы называем фроитальи 1 зоной круговорота Уэдделла (ФЗКУ) (Федулов, Шнар, 1987).

Положение ФЗКУ в западной части(здесь она известна иод названием вторичная фр.'тгальная -»она моря Скотня или "слияние Уэдделла - Сшпгя") шумело достг-

точно хорошо (Богданов и др., 1969; Масле:;:шксз, 1979; Patterson, Sicvcrs, 19Е0). Структура н расположение этой фронтальной зошл в весточкой части круговорот менее изучены. Анализ данных, собранных в экспедициях Лтла?:тНЙРО 2 70-S0-X годах позволил в значительной степени восполнить этот пробел.

Примечательная особенность КУ - "языкообразное" распространение холодных уэдделломорских вод на север, северо-запад вдоль дуги Южных Сандвичевых островов и далее вдоль материкового склона сегсро-Еосточнсе о. Ю^шая Георгия (рис). Очевидно, что это явление можно отнести к квазистацлошрны;,) особенностям динамической структуры круговорота Узддеяла. Восточнее Южных Сандвичевых островов в районе ""О0 з.д. северная граница ФЗКУ подвержена значительной изменчивости и может опускаться к югу до 61-62° ю.ш. Далее, на восток фронтальная зона КУ проходит южнее о. Буве и примерно на 20° зд. поворачиаает на юг до 60° ю.ш.

Область к западу и юго-за: ду от подв. возв. Мод (60° ю.ш, 4° з.д.), занятая относительно теплыми глубинными водами, совпадает со средним положением так называемой полыньи Уэдделла (Gordon, Kamiso, 1980,!, т. е. полынья Уэдделла находится вне КУ, между южной фронтальной зоной КУ и Антарктическим прибрежным течением (см.' рис). Багрянцев и Саружшлн(1984) поток теплых зод юго-западного и западного направления вдоль южной грзницы круговорота Уэдделла называют теплым противотечением Уэдцелл£(ТПУ). Т районе полыньи Уэддсл-ла(15-20° з.д.) зафиксировано наиболее ceBep5ioe(64°30' ю.ш.) положение ю;. .юй границы фронтальной зоны круговорота Уэдделла. Южнее 64°30' ю.п., вплоть до Антарктического прибрежного течения, температура глубинных код в среднем на 0.2-0.3° теплее, чем в круговороте Уэдделла. Западнее 20° зл. положение южной границы фронтальной зоны круговорота Уэдделла можно оцепить лишь предположительно.

I

Таким образом, в пределах всего круговорота Уэдделла можно выделить две области: западную, включающую зону выноса уэдделломорских вод в северовосточные районы моря Скотия вдоль дуги Южных Сандвичевых остроиов, и восточную, охватывающую центральны и восточные районы АчА. Граница между этими областями находится примерно на 15-20° з.д., где южный и сезсрный участ-

Рис. Положение фронтальной зоны крзтовороги Уэдделла(ФЗКУ) н промысловых подрайонов и центральном и восточном секторах Атлаашческой части Антарктики.

кн фронтальной зоны КУ наиболее близко подходят друг к другу. По-видимому, при определенной степени развития интенсивности АЦТ и динамической системы круговорота Уэдделла(в его западной части), а также при условии поступления теплых вод(интенсивности ТПУ) в районы к западу от подв. возв. Мод происходит разделение КУ на самостоятельные циклонические циркуляции: западную и восточную. При такой ситуации циркуляция в круговороте происходить по схеме "большого и малого кольца" (Масленников, Солянкин, 1980).

Фронтальная зола круговорота Уэдделла хорошо выражена на его открытых границах. К югу от северной границы фронтальной зоны в районе моря Скотня и в восточной части круговорота Уэдделла отмечается сравнительно узкая область с необычайно однородной вертикальной структурой вод. Предполагается, что эта структура - результат вертикального перемешивания, возникающего вследствие уплотнения при смешении холодных вод уэддслломорского происхождения и более теплых вод Антарктического циркумполярного течения. По нашим расчетам величина уплотнения не превышала 0,01-0,02 единиц условной плотности. Однако, такое увеличение плотности достаточно для развитая конвекции в слое от 200-300 до 1000 метров.

Во второй главе дается характеристика пространственно-временной изменчивости и структуры вод фронтальной зоны в северной части круговорота Уэдделла.

В первом разделе главы рассматривается изменчивость фронтальной зоны круговорота Уэдделла в восточной части моря Скотия, обосновываются и. приводятся прогностические зависимости ее от меридионального переноса воздушных масс. В восточной части моря Скотия широтное положение фронтальной зоны подвержено значительной межгодовои изменчивости'(Масленников, Солянкин, 1979). За период с 1965 по 1987 г. ее максимальная широтная амплитуда на участке между 30-37° з.д. составила 40-80 миль. Положение ФЗКУ здесь в значительной степени определяется степенью интенсивности выноса холодных уэдцелломорских вод на север вдоль дуги Южных Сандвичевых островов. От этого, в свою очередь, зависит успешный зимшш(май-август) промысел криля в подрайоне о. Южная Георгия. В годы с ослабленным выносом вод криля здесь мало, а в отдельные годы он практиче -

ски отсутствует, как например, в аномально теплый сезон 1983/84 г (Федулов, Яковлев, 1986). Сравнительный анализ положения ФЗКУ в восточной части моря Скотия с ежегодным(за период апрель - август 1984-1989 гг) выловом криля в подрайоне о. Южная Георгия показал, что более северному положению фронтальной зоны соответствуют максимальные величины вылова криля.

■ Было рассмотрено большое количество факторов, влияющих на изменчивость фронтальной зоны. Прямая зависимость получена между положением ФЗКУ восточнее 37° з. д. и характером преобладающих атмосферных переносов: чем интенсивнее воздушные переносы с юга на север, тем более северное положение занимает фронтальная зона. С фнзпче "коп точки зрения это, по-видимому, объясняется тем, что с усилением южных атмосферных переносов возрастает интенсивность выноса уздделломорекпх вод. Сдвиг по времени составил два месяца. Линейная аппроксимация найденной зависимости дает формулу для прогноза положения фронтальной зоны в восточной части моря Скотт::

Ь =-105.7 х ДР+ 80 где, Ь • расстояние в милях от параллели 60° 20' ю. ш. до оси ФЗКУ, ДР - среднее значение градиента атмосферного давления на 60° ю. ш. между 30-40° з. д. за два месяца, предшествующих дате определения положения ФЗКУ.

Второй раздел главы посвящен подробному описанию особенностей термической струи ¡упы, динамики вод >. сезонной изменчивости темпера гуры воды в подрайоне Южных Сандвичевых островов. Рассмотрена межгодоиая изменчивость положения фронтальной зоны круговорота Уэдделла в подрайоне о. Буве.

Геострофичсская циркуляция подрайона Южных Сандвичевых островов характеризуется двумя интенсивными разнонаправленными меридиональными потоками шириной 60-70 миль с средней скоростью 10-15 см/сек и расположенными соответственно между 30-32 и 23-25° з.д. В результате формируется система, состоящая •13 двух меандров: холодного циклопического, с осью, близкой к островной дуге, и тепло! о антнцнклоннческого, располож. иного восточнее Южного Сандвичевою желоба.

При рассмотрении сезонной изменчивости температуры воды сс значения были взяты из базы гидрологических данных для района, расположенного между 40-15° з.д. и 50-62° lo.iii. Горизонт 200 м - максимальная глубина, которая в достаточной степени обеспечена данными и дает peí -езетгатпикое представление о закономерностях перестройки термической структуры в течение всего гсда. Исходный массив станций образует нерегулярную сеть, поэтому он был подвергнут дальнейшей обработке с целью получения значений температуры воды в узлах регулярной сетки. Детальный анализ сезонной изменчивости полей температуры показал, что максимальная интенсивность адвекции холодных уз делломореких вод через подрайон Южных Сандвичевых островов и далее к о. Южная Георгия наблюдается в теплый период года - с декабря по май. Такой зывод подтверждается данными расходов воды на 2-х радиальных разрезах, выполненных па северном шельфе и склоне с. Южная Георгия, где максимальное поступление холодных вод к острову отмечалось в декабре-марте (Ковалев, 1990).

В подрайоне о. Бувс фронтальная зона круговорота Уэдцелла постоянно расположена к югу от острова. Ее интенсивное меандрнровалие, как правило, наблюдалось только в теплый период(декабрь - апрель) года. Зимой зона смещается к югу и резко выраженных колебаний се меридиональной неустойчивости не отмечалось.

В третьей главе приводятся результаты диагностических расчетов трехмерной (интегральной, горизонтальной и вертикальной) циркуляции вод в промысловых подрайонах Атлантической части А.. гарктики. .

Малое количество инструментальных наблюдений над течениями или их отсутствие в АчА предполагает использование для расчета динамики вод различных дг агностических моделей. Динамический метод не передает всей полноты процессов циркуляции вод над различными неровностями дна, поскольку не учитывает влияние рельефа и вклад нелк т.-йных членов в уравнение движения.

Диагностическая модель Саркисяна(1977) позволяет использовать сс не только для расчета динамики вод больших акваторий, но и для различных конкретных промысловых районов (Кузнецова, Чсрпышков и др., 1982).

Впервые лиолпенные в промысловых подрайонах Атлантической части Антарктики расчеты трехмерной циркуляции вод с учетом рельефа дна и реального

поля остра позволили получить детальную картину динамики под. Па отдельных горизонтах подробно исследована пространственная структура течений и выявлены ее характерные особенности. Установлено, что основной особенностью интегральной циркуляции в подрайоне о. Южная Георгия является зпачи-ельпос увеличение расходов воды на западе и востоке. Так, на западе подрайона, находящегося в зоне влияния вод Антарктического циркумполярного тсчения(АЦТ), р;.сход воды составлял 14 св, на востоке, где преобладают трансформированные уэдделломорекпе поды - 19 св. Наименьший расход воды (0-2 св) приурочен к шельфозой зоне острова.

Сравнение горизонтальной и вертикальной циркуляции вод показало, что для всех промысловых подрайонов областям подъема соответствовали течения север-пых, а областям опускания - южных направлений. Характерные значения вертикальной скорости в верхнем слое составили от МО"4 до 8-Ю"4 см/сж. Максимально их значения до 12-15-10"1 см/сек наблюдались в подрайоне о. Бувс и быль прн-. урочены к фронтальной зоне круговорота Уэ;(дслла.

Анализ интегральной циркуляции вод позволил выдс..лть районы, где циркуляционные условия способствуют образованию зон повышенной промысловой иро-- духтнвноетн вод. Так, один из инх расположен в южной части моря Скотия в районе аптишнслоннческого вихря с центром на 58°30' ю.ш. и 47°00' з.д., второй- на участке 39-41° з.д. Расчет интегральной циркуляции вод подтвердил ослабление выноса уэдгелломорских вод в ф. иралс 19S4 г. к промысловому подрайону о. Юж-лая Георгия, что привело к отсутствию зимнего (апрель - август) промысла криля.

Четвертая глава посвящена анализу влияния гидрометеорологических условий и динамики вод па особенности распределения рыб и антарктического криля.

В летаем разделе главы рассмотрены особенности распределения бслокровных рыб (Champsocephalns g'-nnari, Chacnoceplmlus aceratus, Pscudochaenichihis gcorgia-:;us) в подрайоне о. Южная Георгия. Вначале это пь.лолпепо для различных но условиям среды обитания теплого 19S6 г., и аномально холодно!-» 1987 г. Анализ npoi.H.i ловых данных показал, что в тек шие 19S6 г. отмечалось два периода максимальных уловов: ирсдпсрсстовь'.й - в марте и послснсрсстовый(нагулы!ый) - в

июле-августс. В 1987 г отмечался, один максимум - преднерестовый и был он на месяц раньше(фсвраль), чем в 1986 г. Установлено, что в нагульный пернод(июль-август) наибольшим величинам уловов предшествовали меридиональные северные переносы воздушных масс, при южных переносах уловы, как правмло, уменьшались.

Анализ траловой и гидрологической съемок, выполненных на шельфе и склоне вокруг о. Южная Георгия в сентябре-октябре 1986 г. и августе 1987 г., позволил установить, что промысловые скопления белокровных рыб. отмечались на глубинах 200-300 м и были приурочены к теплой стороне фронта, разделяющего теплые глубинные воды и более холоднче воды шельфа. В аномально холодном 1987 г. промысловые скопления занимали небольшие по площади акватории, что, видимо, связало с уменьшением объема теплых вод на шельфе. Так, в августе 1987 г. изотерма 1.0°С располагалась на глубинах 220-250 м, что на 100 м глубже, чем в 1986 г. Возможно, что в холодные годьт скопления белокровных рыб рассредотачиваются по склону в различные впадины и неровности дна, куда происходит заток более теплых вод, или мигрируют на глубины свыше 250-300 м.

Приводятся результаты анализа статистических данных промысла белокровных рыб в подрайоне о. Южная Георгия и ск. Шаг за 19/4-1996 гг. Годы с устойчивой промысловой об пшовкой, когда основу промыслового стада составляли взрослые особи с модальными длинами 30-35 см и суточными выло' ми от 25 до 40 т, чередовались с неблагоприятными в промысловом отношении годами(1974, 197198С 1985, 1986, 1991 и 1996). При сравнении межгодовой изменчивости средневзвешенной температуры воды в слое 0-50 м на стандартной океанографической станции в подрайоне о. Южная Георгия(54° ю.ш., 36° з.д.) с производительностью промысла установлено, что неблагоприятные для промысла периоды отмечались через

2-4 года после экстремальной отрицательной шомалии температуры, а весьма бла-

I

гоприятные - через 2-4 года после экстремальной положительной аномалии. Учитывая аналогии в изменчивости метеорологических, термохалшшых и биологических .характеристик, а также темпы роста ледяной рыбы, численность молоди которой и 1996 г бы.ы очень велика, следует ожидать восстановление промыслового за-

паса белокровных рыб в подрайоне о. Южная Георгия н ск. Шаг в период 19982001 гг. .

Во втором разделе главы рассматриваются динамика вод и особенности распределения антарктического Kpiuw(Euphausia supsrba Dana) в центральном и восточном секторах Атлантической части Антарктики.

В конце 70-х годов экспедициями АтлантНИРО был проведен целенаправленный поиск промысловых скоплений криля и изучение условий их образования в центральном и восточном секторах АчА. Промысловые скопления криля (свыше 5 т за час траления) были обнаружены в четырех подрайонах (см. рис.). Общая биомасса криля в них оценена в 2 млн. 800 тыс. т (Яковлев и др., 1985).

I. Западный подрайон(цептральная часть круговорота Уэдделла) расположен на 60-65° ю.ш. между 20°00' - 33°20' з.д.,.где южные и северные участки фронтальной зоны круговорота'Уэдделла наиболее близко подходят друг к другу и при определенных условиях могут соединяться, образуя при этом самостоятельные западный и восточный круговороты Уэдделла. В этом случае дрейф криля из моря Уэдделла, по мнению Масленникова н Солянкина (1980), видимо осуществляется по "большому кольцу", восточная граница которого проходит через западный подрайон. Криль сравнительно равномерно распределялся по всей акватории, а его промысловые скопления были приурочены к участкам замкнутых изотерм и максимальных градиентов температуры воды, характерных для фронтальной зоны круговорота Уэдделла.

II. Подрайон ' о. Бувг характеризуется значительной пространственно-временной изменчивостью циркуляции вод. Промысловые скопления криля здесь обычно располагались по периферии как циклопических, так и антициклонических круговоротов. Меандры и круговороты, где происходило образование промысловых скоплений, были приурочены к фронтальной зоне круговорота Уэдделла, кото* рая располагалась всегда южнее о. Буве. Наилучшая промысловая обстановка, как правило, складывалась в теплый для Южного полушария период года (декабрь -апрель). В этот период происходит интенсивное меандрирование фронтальной зоны и формирование различных вихревых образований, благоприятных для концентрации криля. Зимой зона смещалась к югу и резко выраженных колебаний ее ме-

ридкональной неустойчивости не отмечалось, что отрицательно сказывалось на формировании промысловых скоплений.

III. Южньш(прибрежнын) подрайон расположен вдоль побережья Антарктиды между 10° з.д. и 14° в.д. Наиболее плотные скопления криля были приурочены к зонам неустойчивости течений. Гидроакустическое обследование показало, что наибольшая плотность единого скопления, вытянутого в широтном направлении, отмечалась i:a юге по периферии Антарктического прибрежного течения. На северо-востоке подрайона антициклонический вихрь являлся определяющим ^ создании скоплений криля средней плотности. Малая плотность скоплений отмечалась в ссвсро-~ 'пздпой части, где циркуляция вод имела циклопический характер. В дивергентной зоне по 12°20' в.д., между циклопическим и антициклоннческнм круговоротами, промысловые скопления криля отсутствовали.

IV. Подводная возвышенность Мод. Этот подрайон располагается за пределами круговорота Уэддслла. Несмотря на наличие над подводной возвышенностью благоприятного для механического накапливания криля квазистацноиарного круговорота, промысловые скопления его не отличались стабильностью и зависели от путей поступления рачка. Наиболее благоприятные условия отмечаются при течениях северного и северо-восточного направления. В этом случае формирование промысловых скоплений криля происходит по периферийным зонам аитициклоии-ческих движений вод. Течения южного и юго-западного направления, генетически связанные с теплым противотечением Уэдделла, промысловых скоплений не образуют. Непостоянство течений с юга, с которыми выносится крнль в подрайон подз. возв. Мод, делает его, вероятно, малоперспекгнвиым для промысла.

В пятой глазе диссертации приводятся результаты экспериментальных работ по изучению переноса антарктического криля в зависимости от циркуляции вод. ■ Дается характеристика используемого материала. Подробно рассмотрены методика проведения исследований и методика обработки полученных данных.

В первом разделе главы излагаются результаты исследований в промысловом подрайоне о. Южная Георгия, выполненных в конце мая начале июня 199i г. Полигон для исследований переноса криля размером 8x6 миль находился к юго-востоку от о. Южная Георгия. В течение четырех суток было выполнено восемь последова-

ельных съемок по всей площади полигона, для которой рассчитывался перенос риля. Уменьшение и увеличение плотности криля на полигоне повторяет характер змекчивости уловоз промысловых судов с временным сдвигом около 6 ч. По-кольку основные участки . ромысла располагались "вниз" по течению на расстоя-которое вода проходит за 4.5 - 6,0 ч, такое совпадение представляется реальным и убедительно доказывает, что криль через исследуемый полигон перемешался ю направлению основного потока. Расчетная оценка суммарной биомассы криля, ¡роносимой через весь полигон з течение суток, составила около 15 тыс. т. Раздето эту величину на площадь полнгона(4С кз. миль), соотзетственнс получим зпа-:ение(о.ч'оло 300 т) переносимого Криля за сутки чепез площадь в одну квадратную шлю.

Во втором разделе главы приводятся результаты исследований в промысловом подрайоне Южных Оркнейских островов. Работа, выполненная ранее у о. Южная "еоргия, не позволяет рассчитать баланс биомассы криля, т. е. количество криля, зносимого и выносимого за пределы полигона. Кр лме того, полигон у о. Южная Георгия находился в стороне от промысловых участков. Учитывая все эти замече-гшя, 18-23 апреля 1992 г. непосредственно в районе работы промыслового флота западнее Южных Оркнейских островов было выполнено 4-кратное повторение негу тований по периметр}' полигона. Полигон представлял собой участок размером 30x30 миль. Расходы геострофической циркуляции и средние величины поверхностной плотности криля(в т/'кв. милю) были рассчитаны для восьми отдельных 15-мильных участков по периметру полигона. На всех участках направление расходов воды характеризовалось стабильностью, а величины расходов и средней поверхностной плотности криля - значительной изменчивостью.

Биомасса крнля(\У), переносимая чер^з различные участки периметра полигона рассчитывалась по след) лцей формуле: \У=ТхРхЕ, где Т-время(19-21 ч), которое необходимо для того, чтобы судно вернулось в исходную точку, Р - средняя вели-ч ¡на поверхностной плотности криля, переведенная в объемную концентрацию, Е -расход коды. Направление перемещения к^нля определяется знаком расхода течения: положительные всличиныСнаконлсиис- криля) вовнутрь, а отрицатель-ные(расход криля) - за пределы полш она.

Среднее значение переноса криля через участок полигона длиной 15 миль составило 976 т/ч или 23,4 тыс. т в сутки, а общий баланс вноса - выноса за период ка. блюдений оказался положительным(57,3 тыс. т).

Результаты исследований на небольшом полигоне площадью 30x30 миль не дают представления о перемещении криля через весь промысловый подрайон в целом. Поэтому работы по изучению транспорта криля были продолжены 19-24 февраля 1996 г. на полигоне в координатах 59°20'-60°30' ю.ш. и 42°00'-50°00' з.д. и охватывали практически весь подрайон Южных Оркнейских островов. Полигон представлял собой прямоугольник со сторонами 80x240 ,\гиль. Учитывая методические разработки и результаты предыдущих исследований, а также с целью выработки единого подхода при оценке транспорта криля исходили из того, что величина его пассивного перемещения^!) есть произведение двух параметров: плотности криля(р1) и расходов(Е1) течений ка определенном отрезке, интегрированных в слое 0 - 200 м.

В итоге была получена величина биомассы криля, переносимая за определенное время через каждый из 16-ти участков по периметру полигона на отрезке длиной 40 , миль (расстояние между станциями). Наибольшее количество криля, поступившего на полигон через такой участок, составило 2531 т/ч а было вынесено - 494 т/ч. В целом, по всему периметру полигона средний перенос криля за один час составил 288,4 т, за сутки- 6921,6 т. Общий баланс вноса-выноса оказался положительн: 1м и равнялся 208 т/ч, что может свидетельствовать о накоплении криля в период(конец февраля) выполнения работ.

Анализ особенностей циркуляции вод позволил установить, что эксперимент аль-нымн исследованиями был охвачен в основном перенос криля Антарктическим циркумполярным течением. При сохранении концентрации крнля и скорости течения, отмеченных в период эксперимента, вынос крнля водами Антарктического циркумполярного течения через границы полигона в соседние районы может составлять порядка 9,2 млн. т в год. Южный разрез полигона находился вне пределов стационарного потока вод га моря Уэдделла и пересекал нескс лько локальных ан-тнциклоничес -х круговоротов, удерживающих и накапливающих криль.

Сравнение результатов экснсримнггов показало, что средняя суточная интенсивность переноса крнля на отрезке длиной в одну милю в апреле 1992 г. оказалась

существенно выше, чем з феврале 1996 г. и составила соответственно 802 и 137 т. Различие в интенсивности поступления криля, на наш взгляд, обясняется тем, что полигон в апреле 1992 г располагался непосредственно на промысловом участке, в зоне зысокой динамической активности вод и значительных расходов геострофических течений на его границах. Обращает на себя внимание наличие близких значений положительного баланса(кэкопленче криля) соответственно от 4 до 5 т/ч и от 101 до 122 т/сугки в том и другом случае.

Анализ размерного состава криля и распределения модификаций антарктических вод подтвердил приуроченность более крупного криля(47-50 мм) к водам южной ветви Антарктического циркумполярного течения, а более мелкого(35-38 мм) - к водам моря Уэдделла.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Установлены особенности термохалинных характеристик различных модификаций антарктических вод в промысловых подрайонах западного сектора Атлантической части Антарктики и уточнены границы их распределения. Выделено шесть модификаций антарктических вод и представлена схемаих распределения.

2. Исследованы положение и структура фронтальной зоны круговорота Уэд-делла. Показано, что в пределах всего круговорота воды сохраняют свои специфические свойства и всегда могут быть отличимы от вод, лежащих за его пределами, а фронтальная зона хорошо прослеживается на открытых границах по всему периметру круговорота Уэдделла. Сделан вывод о том, что в системе крупномасштабного циклонического круговорота Уэдделла при определенных условиях существуют циркуляции внутреннего масштаба: западная, включающая вынос уэдделломорских вод в северо-восточные районы моря Скотия вдоль душ Южных Сандвичевых островов, и восточная, занимающая центральные и восточные районы Атлантической части Антарктики. В зависимости от степени интенсивности уэдделломорского дрейфа, Антарктического циркумполярного течения и поступления теплых вод (теплое противотечение Уэдделла) в районы к западу от подв. возв. Мод может происходить разделение западной и восточной циркуляцнй на самостоятельные

замкнутые циклонические круговороты с границей между ними примерно по 15-20° З.д. . .

3. В промысловом подрайоне о. Южная Георгия наибольшие уловы криля в период с апреля по август совпадают с более северным положении фронтальной зоны круговорота Уэдделла в восточной части моря Скэтия, а установленная функциональная зависимость между ее положением и величиной градиента атмосферного давления с временным сдвигом 2 месяца дает основание использовать полученную зависимость в прогностических целях.

4. Показано, что распространение холодных уэдцелломорских вод на север вдоль дуга Южных Сандвичевых островов формирует основные элементы динамики вод _ юго подрайона: циклонический и антнциклоннческий меа: дры. Здесь резко нарушается зональное положение северной границы фронтальной зоны круговорота Уэдделла.

5. Анализ сезонной изменчивости полей температуры на горизонте 200 м в подрайонах Южных Сандвичевых островов и о. Южная Георгия показал, что максимальная интенсивность адвекции холодных уэдделломорскнх вод здесь наблюдается в теплый пернод года - с декабря по май. В подрайоне о. Буве интенсивное мсапдрпрованис ФЗКУ, как правило, наблюдается только в теплый период(декабрь - апрель) года. Замой .юна смещалась к югу, и резко выраженных колебаний ее меридиональной неустойчивости не отмечалось.

6. Впервые выполненные в промысловых подрайонах АчА расчеты трехмерной циркуляции вод с учетом рельефа дна и реального поля ветра позволили получить детальную картину динамики вод. Подробно исследована пространственная структура течений и выделены районы, где циркуляционные условия способствуют образованию зон повышенной биологической продуктивности вод. Сравнительны! анализ горизонтальной и вертикальной циркуляции вод показал, что для всех про мысловых подрайонов областям подьема соответствовали течения северны:., а об ластям опускания - южных направлений!

7. Установлено, что в подрайоне о. Южная Георгия в холодные годы промы еловый ареал белокровных рыб уменьшается, что связано с малым объемом ¡ шельфовой зоне теплых глубинных вод, благоприятных для скапливания объекта.

Неблагоприятные промысловые сезоны 1 появляются через 1-4 года после экстремально;"! отрицательной аномалии температуры воды(холодный год), а благоприятные, более продолжительные и устойчивые - через 2-4 года после экстремальной положительной аномалин(теплый год). Сделан вывод о том, что в период 1998-2001 г следует ожидать восстановления промыслового запаса белокровных рыб в подрайоне о. Южная Георгия 11 ск. Шаг .

8. В центральном и восточном секторах Атлантической части Антар1{тики определены и уточнены подрайоны, где происходит концентрация антарктического криля и сделана оценка об их промысловой значимости. Это район к югу от Южных Сандвичевых остров в(60- 65° го.ш., 20°00' - 33°20' з.д.), район о. Буве и шель-фовон зоны Антарктиды от 1С3 з.д. до 30° в.д. Установлены особенности распределения промысловых скоплений в зависимости от циркуляции вод. Сделан вывод о том, что одной из важнейших особенностей распределения промысловых скоплений криля как для западного, так и для центрального и восточного секторов АчА является его приуроченность к меандрам и круговоротам фронтальной зоны круговорота Уэдделла.

9. Разработана методика и получены данные о переносимой биомассе криля за единицу времени на полигонах з промысловых подрайонах о. Южная Георгия и Южных Оркнейских островов. Натурные исследования темпов перемещения криля течениями показали реальную возможность количественной оценки переноса криля. Установлено, что вынос криля с Антарктическим циркумполярным течением за пределы подрайона Южных Оркнейских островов может составлять' порядка 9,2 млн. т в год.

Основное содержание диссертации изложено в следующих статьях: 1: Структура и динамика вод моря Скотия в январе-феврале 1982 года // Комплексные промыслово-океанографические исследования в Атлантическом океане: Сб. науч. тр. /Атлант. НИИ. рыб. хоз-ва и океанографии. - Калининград, 1985. - С. 18-24. (Совместно с Яковлевым К. В.) 2. Геострофическая циркуляция юд Индийского и Атлантического секторов

Антарктики // Комплексное изучение биопродуктивности вод Южного океана. -М., 1985. - Т. 1. - С. 99-106. (Совместно с Ковалевым А. Д., Федуловым П. П.)

3. Трехмерная циркуляция вод восточного района Атлантической части Антарктики в весенне-летний период 1979-80 гг // Комплексное изучение биопродуктивности вод Южного океана. - М., 1985. - Т. 1. - С. 114-129. ( Совместно с Чернышевым II. П., Тюряковым Б. И., Кузнецовой Л. Н.)

4. Геострофическая циркуляция вод в восточной части Атлантического сектора Южного океана летом 1981 года // Комплексное изучение бнопродуктивности вод Южного океана. - М., 1985. - Т. 2. - С. 62-71. ( Совместно с Ковалевым А. Д., Федуловым П. П.,Чернышковым П. Г1.)

5. Диагностические расчеты трехмерной циркуляции вод в восточной части Атлантического сектора Южного океана летом 1981 г // Комплексное изучение био-продуктлБНистн вод Южного океана. - М, 1985. - Т. 2. - С. 72-79. (Совместно с Федуловым П. П., Чернышковым П. П.)

6. Фронтальная зона циклонического круговорота вод моря Уэдделла // Тезисы докл. IV регион, конф. Географ, общества. - Калининград, 1987. - С. 82-83. (Соместно с Федуловым П. П.)

7. Hydrological conditions and characteristics of iceiish (channieh'hyidae) distribution on the South Georgia shelf in 1986/87 // Comission for the conservations of antarctic marine living resourses (CCAMLR), Selected Scientific Papers. - 1989. - P. 3-14. (Совместно со Шлибановым В. И.)

8. Особенности гидрометеорологических условий в западном секторе антарктической части Атлантики в летний сезон 1988 f-ода //Тезисы докл. V регион, конф. Географ, общества. - Калининград, 1989. - С. 25-27. (Совместно с Яковлевым В. Н., Полищуком М. И.)

9. Фронтальная зона и структура вод круговорота Уэдделла // Исследования Уэдделовского круговорота. Океанографические условия и особенности развития планктонных сообществ: Сб. научных трудов Всесоюзн. НИИ рыбного хоз-ва и океанографии. - М., - 1990. - С. 31-48. (Совместно с Федуловым Г1. П.).

10. Preliminary results of research cruise of RV'Atlantniro" to the west of ¡he Atlantic

;ean sector of ihe Antarctic in inarch-april 1990 // WG-KriH-90/23, Hobart, Australia, JAMLR. - 1991. - P. 24. (Совместно с Фсдулоьым If. П., Федотовым а: С, Кра-шскнм И. В.)

Л. Preliminary results of RV "Dm. Stcfanov"research in the Antarctic -we/of the tlanfic ocean in april 1992 // Comission for the conservations of antarctic marine living sourses (CCAMI R). Scientific abstracts. - 1992. - p. 16. (Соместно с Маклыгшшм . Г., Ремесло А. В.)

12. Preliminary results of experiments on krill transport stydi in the South Orkney area pril 1992) И Comission for the conservations of antarctic marine living 'resources XAMLR). Scientific abstracts. - 1992. - P. 16. (Совместно с Макшпшым JI. Г., (алышко А. П.)

13. Изучение дрейфа криля на промысловом участке г районе Южных ОркнеЙ-шх островов методом натурного эксперимента // Сырьевые рыбохозяйственные :следования в Атлантическом океане и Южной части Тихого океана: Тр. Атлант-ИРО. - 1993. - С. i ¡0-124.(Совместно с Маклшичым Л. Г., Малышки А. IT.)

14. Экспериментальные работы по оценке транспорта криля в районе Южных 'ркнейских островов // IX конференции по промысловой океанологии: Тезисы окл. - М. 1У93. - С. 222-223. (Совместно с Маклыгшшм Л. Г., М^ышко А. П.)

15. Assessment of krill flux factors in waters of the South Orkney islands durin-jmmer 1996 // Comission for the conservations of antarctic marine living resourses XAMLR Science), Vol. 4. - 1997. - PP. 195-204. (Совместно с Касаткиной С. М„ ■ушиным В. А., Полнщуком М. И.)

Заказ 61 Подписано в печать 09.02.98 Формат 60x84 1/16

Эбъем 1 п.л. Тираж 100 .■ Бесплатно

Ротапринт ОНТИ АтлантНИРО>