Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Приливное перемешивание на шельфе дальневосточных морей и его влияние на биологическую продуктивность

ВАК РФ 11.00.08, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Приливное перемешивание на шельфе дальневосточных морей и его влияние на биологическую продуктивность"

'рте" од

г 6 м»р ®зз

РОССИЙСКАЯ ШДЕШЯ НОТ ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ТИХООКЕАНСКИЙ ОКЕАНОЛОГИЧЕСКИИ ИНСТИТУТ (ТОЙ)

На правах рукописи ЗУЕНКО ЮРИИ ИВАНОВИЧ

ПРИЛИВНОЕ ПЕРЕМЕШИВАНИЕ НА Ш2ЛМЕ ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫХ МОРЕЙ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ ПРОДУКТИВНОСТЬ

специальность II.00.CB - океанология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой стзпени кандидата географических наук

Владивосток - 1992

Работа выполнена в Тихоокеанском океанологическом институте ДВО РАН.

Научный руководитель: кандидат географических наук,

старший научный сотрудник ЮРАСОВ Г.И.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

старший научный сотрудник ВАСИЛЬЕВ A.B.

кандидат географических наук,

старший научный сотрудник НОВОЖИЛОВ A.B.

Ведущая организация: Дальневосточный научно-исследовательский ' гидрометеорологический институт (ДВШГГМИ)

Защита состоится "Л" Л IG Я 1993 года в час.

на заседании специализированного совета Д 002.06.0Э при Президиуме Дальневосточного отделения Российской Академии наук: 690032, г.Владивосток, ул.Ленинская, 50.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Президиума ДВО РАН.

С

Автореферат разослан У ¿< tf/it-'/* 199% г.

Ученый секретарь специализированного совета

Новожилов В.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. На шельфе Дальнего Востока дассипирузт значительная часть прилежной энергии (только в Охотском морз, по-некоторым оценкам, до 145 диссипации в Мировом океане). Влияние приливного перемешивания на распределение температури и солености неодно1сратно отмечалось многими исследователями в различных районах дальневосточных морей. Вместо с том такие наблюдения яэ били систематизированы и не охватывали всю акватории.

В то же время в изучении приливного перемешивания за рубежом, особенно в Великобритании р США, в последние года достигнуты ЕЗН2Ш9 результаты.. Процесс опиезн количественно, созданы математические модели. Однако для дальневосточного шельфа эти разработки мало применимы, поскольку океанологические условкя района существенно отличаются от режима вод у побарешй! Ерлтан-аш: островов и Новой Англии. .

Влияние приливного перемешивания на биологичэекуа продуктивность вод 'вообще малоизученст, Теоретически разрушение' летней вертикальной стратификации зоД приливным перзкзшивагяэм моеэт как увеличивать, так и уменьшать первичнуя продукцию в зависимости от особенностей,конкретного района. Очевидно, что з первом случае районы приливного перемешивания перспективны для формирования скоплений рыб.

Цель и задачи исследования. Цель работы заключается в возможно более полном комплексном географическом описании яюмния приливного перемешивания на акватории дальневосточных морей. При зтом необходимо решить ряд частных задач: определить половенае зон приливного перемешивания и характер временной изменчивости ит размеров, выяснять особенности влияния приливного перемешивания аа распределение тедеэрзтуры и солености з различных районах

в сеязи с особенностям» их океанологического режима, определить условия формирования приливных иельфовых фронтов, установить характер влияния процесса приливного перемешивания на биологическую продуктивность бод к распределение промысловых еидов рыб.

Новизна. Новизна работы имеет деа аспекта. Во-первых, на большей части акватории дальневосточных морей процесс приливного перемешивания ранее не исследовался (прежде всего, это касается Японского моря;. Во-вторых, характер влияния этого процесса на распределение■температуры и солености на шельфе Дальнего Востока отличается от ранее описанного в океанологической литературе. В частность, '-местная модель Симлсона-Хантера (использующая параметр и/и2, • Н - глубина, и - средняя по периоду амплитуда приливного течзиия) в большинстве районов не позволяет получить даже качественную картину положения приливных фронтов, поэтому предложена другая одномерная' модель положения приливного шель-фового фронта, учитывающая материковый сток. Характер сезонной изменчивости положения зон перемешивания на шельфе Дальнего Востока также насколько отличается от описанного в литературе.

Что же касается влияния приливного перемешивания на биолро-дуктшзность вод, то полученные выводы о преимущественно положительном таком влиянии подтверждаются данными зарубекных исследований. Влияние приливного перемешивания на распределение рыб очень малоизучено, однако полученные в работе результаты также нельзя назвать неожиданными.

Практическая значимость. Подученные в работе сведения о формированиии океанологических условий в районах перемешивания могут применяться при океанологическом прогнозирований. Связь биологической продуктивности с приливнш перемешиванием, как оказалось, является основой формирования промысловых концентраций сардины на вельфах Приморья и кшшх Курильских остроков и,

I , —

позволила разработать метод прогнозирования районов, перспективных лля промысла сардины, с ззблагоБр«зменностьы до КЕзртала.

Апробация. Отдельные положения диссертации докладывались на Всесоюзном семинаре "Океанологические Фронты северных морей: характеристики, методы исследование, модели" в г.Москве в 1989 г., 4-ой Всесоюзной конференции по проблемам рыбопромыслового прогнозирования в г.Мурманске в 1983 г., Lee союзном ссЕещгшил-сеш-наре по .спутниковой гидрофизике в г.Севастополе в I93Q г.. 8-ой Всесоюзной конференции по промысловой океанографии б г.Ленинграде в 1990 г., Всесоюзной конференции "Рациональное использование биологических ресурсоз Тихого океана" в г.Владивостоке б 19у1 г, 1-ом советско-китайском симпозиуме по океанографии б г.Владивостоке в 1990 г., 4-ой региональной конференции молодых учзных Дальнего Востока "Биологические ресурсы шельфа, их рациональное использование и охрана" в г.Владивостока в 1989 г., конференциях молодых ученых ТОЙ ДВО АН СССР (Владивосток. 1987 г), ДВНМИ Гсс-комгядромета (Владивосток, 1937 г.), Морского гидрофизического института АН Украины (Севастополь, 1988 г.), ТИНРО (Владивосток, 1988,1990,1991 гг), океанологическом семинаре ДИГУ (Владивосток), отчетных сессиях ТИНРО (Владивосток, 1990, 1991 гг.).

Результаты ' работы использовались при подготовке ' месячных прогнозов термических ■ условий северо-западной части Японского моря и западнокамчатсксго шельфа в 1989-1992 гг., прогнозов для северо-западной части Японского-моря большой заблзговременности: на 4-ый квартал 1987 г., 1988 г., 1989 г., 1ЭЭ0 г., первое полугодие 1991 г., э также при прогнозировании окончания промысла сардины в Японском море в 1989, 1990 и 1991 годах, подготовке прогнозов формирования промысловых скоплений япономорской сардины месячной заблаговременное™ в I990-1991 гг. и для организации поиска районов, перспективных для промысле сардины, б Японском

моро в 1989-1990 гг. Перечисленные прогнозы способствовали уменьшению непроизводительных затрат доживающего флота.

Публикации. По тема- диссертации опубликовано - 3 статьи, Б приняты в печать. Отдельные вопросы диссертации рассматривались

также в некоторых опубликованных докладах и тезисах докладов на

/

конференциях, и симпозиумах: в 7-ми публикациях международных, 7-ми Всесоюзных и 9-ти публикациях конференций молодых ученых, включая региональную.

Структура и объем работы. Диссертация состоит нз введения, трех глав, выводов и списка использованной литературы. Общий объем диссертации занимает III страниц, включая 24 рисунка и 8 таблиц. Список литературы вклшаот 70 работ на русском и 46 - на пнострацк-ес языках (английском и японском).

Штеъжла к ыетодаска. Диссбртлциошия работа основана на материалах, -экранных в основном во время экспедиционных работ ТИНРО в Японском, Охотском морях и с тихоокеанской стороны Курильских островов. Использованы таю данше, полученные- ШС

• ."Академик Виноградов" (ДВО АН) и "Хокко-мару" (Хойкайдский роги-

* .:-оналышй институт рыбного хозяйства),а 1390 г., банк океанографи-_д'*ческих данных' Берингова меря, созданный соешстно ТИНРО и ДВШИ

■ • ' (внлвчаот более 22 тыс.окешогрьфэтеиск станций, выполненных '.'различными организация*!! ссср, Яноши е сша), и данные промысловой статистики дальневосточных ркйшрошшешшх предприятий. Ши-",роко привлечены опублщеоважша. в цаучкой литература сведения о ^распределении температуры, солености и планктона в дальнввосуоч-■иа морях. Материалы тинро ештш:

Данша океанографических, илаяктоннцх в траловых съемок севе-'ро-зшадаой части Японского моря .{0-200 м) с расстоянием между ' ; . дагавдиями не более 30 миль в тошш периода 1Э35, 1Э86-Т990 гг. ••. /¿¿ Данные измерений температуры "О-дао" на шельфе Приморья к югу...

от <46°с.ш. во все сезоны за 1960-1987 гг.(около 150 съемок).

3. Данные стандартного океанографического разреза к югу от Владивостока (41°30-43°00 с.ш., 132°в.д., 0-2СЮ м) во всо сэзони в период I926-1991 гг.(около 400 разрезов).

4. Данные океанографической и планктонной съемок, полученные летом-осенью 1986 г. в северной части Охотского моря, с расстоянием моаду станциями но более 30 ш,

б. Дашею декадных тврдабатиграфмх и планктонных съемок в района »иных Курильских островов с расстоянием козду станциями

16-20 моль лотом-осеньэ 1979-1237 гг. (около 30 съемок).

/

6. Данные мнгноезнных и полусуточных иамзрений точений на различных горизонтах допплеровским * .змэритолом течений "Furrmo" (производства Японии) латам 1990 г.

Всего принято к обработке около 1,5 тыс. батомэтричосках, 7 тыс. термобатиграфных станций, 700 станций, выполненных окэано-графическим зондируивщм комплексом производства <$ир»щ EGG Ocean. Frodukta, США, примерно 8 тыс. измерений температуры "О-дао", ' около 4 тыс. проб планктона и около тысячи траления. Кроме того, при исследованиях приливных шольфових фронтов использованы инфракрасные спутниковые снимки, дэшифроваяшо И.А.НаОинык (ТОК ДВО АН), Н. В.Булатовым и А.А'.Шкиткшш (ТИНРО).

Осноешш признаком при идонтифвкащш зон приливного переме-вивания принято формирование модификаций поверхностных и подпои вэрхностннх водных'касс, которые отдачавтея от вод, обычных для исследуемого района, ко могут быть представлены как результат шс смешения. Анализ во,иных масс- проводился, статистическим ,термсхаг jsmmihi методом по стандартным горизонтам. Дополнительными признаками являлись: существование области .относительно холодных (3-сравнения с обычными для района) поверхностных йод, области вод .'с относительно высокой уомшзротурой на гацдоверхиостшх гори-

зонтах и слабые градиенты в тормоклинэ.

В качестве характеристик оиопрсдуктквности вод использованы три покупателя: биомасса фитопланктона, процентное содержание фитопланктона в пробах и средняя для всего ллачктоякого сообщества суточная удельная продукция. Последний показатель рассчитывался исходя из соотношения видовых групп по известным из литературы коэффициентам удельной продукции отдельных групп. При отом использовались данные о размерном составе планктона, для чего непосредственно посла взятия пробы она разделялась с помощью системы сит на фракции размерами < I мм, 1-3 им и > 3 мм.

ВЛИЯНИЕ ПРШШВНОГО ПЕРЕМЕШИВАНИЯ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ

ТЕМПЕРАТУРЫ И СОЛЕНОСТИ

Распределение температура и солености, а, следовательно, и плотности вода в любом районе океана определяется потоками твила и солей через морскую поверхность и внутриводаым тепло-, соле-, массообыоном. При нагревэ некоторого слоя вода талэиной й плотность р за время сг уменьшается на Ср = аСЮг / ей, где а - коэффициент теплового расширения воды, 0 - розультирущнй поток тепла чэраз единицу площади поверхности в единицу времени, с - удельная теплоемкость при постоянном давлении. В результате того

изменение потенциальной энергии столба воды (8ф) ряшо:

. о^СКН-К) где К - глубина места

&р - ^рИ(Н-Ь) ' . 8 .. ускорение

свободного падения.

Если е рассматриваемом районе существует приливное течение

с мыгаавешюй придонной скоростью и = О сояаг, где а - период прилива, и - амплитуда скорости {средняя по периоду придонная скорость 4и3/31с), то потеря знергяя приливным точением кз-за придонного трения в фиксированный момент времени' определяется

' dS

формулой: - ти kpu , где г - калрнкштс придошгаго тгшпш на единицу площади, К - коэффициент трогал. Средняя по периоду

скорость потери приливной энергии равна: clE 4k ~

.31 я Зтг Ригели предположить, что вся опертая, теряемая пршшшш течение« при трении с дно, превращается в кинетическую энергию турбулен-ткости, и что доля с этой энергии идет на увсличенио потенциальной энергии столба еода, то получим, что для объе.зишндя пряденного перемешашюго слоя с БКС, в результате чего топде будет распределяться по все;! толще вода равномерно и стратификация разрушится, иеобгодимо, чтобы й? dE H-h йг.1фз

dt ~ dt IUUI [J3 " 2%sxQ . Выражение в левой части могло считать критерием форятроЕа-пия термоюдша.(Stopoon, Hunter, 197Д). Авторы первоначально предположили таюке. что Ь « Н, я критерием Симпсона-Хантера поэтому называется величина 11/1Г - На практике часто используется оценка H/U^ (Ua - скорость прагавного течешя па поверхности).'

Изложенная модель формирования термеклшга, однако, мслопрц-!!СШ2<з приктяческа. носко лису не учитывает no?oiai пресной воды и солей (что особенно еояно для шельфа дальневосточных морей). Для-учета этого результирующий поток пресной годы вниз через поверхность моря следует представать в виде

(3^3 . <5^3 где ' D - коеффициент диффузии,

f- -Ъ—я - D—Т -»Р

дуг , Р - Салаке пресной воды

по оси а.

Scwitj ось з_ пормальла берегу, можно, принять • а^/Ау2 «"Ь. Тстдз, уравнение баланса потенциальной энергия примет вид;.

йф agQ . ri'"S 4 . tl3 , ■ w3

; - - •

где поийдаяй член .¿7й^ра»#/Н>.-щъдЩв&втят астрового Щ>г-

ремошивапия (W - средняя скЪрость ветра у поверхности коря).

Из уравнения следует, что в дал' зевосточных морях, где рас-

прескоаие .материковым стоком ьшичительно, полоса прибрежных вод

oawfa стратифицированными водами, зз счет вклада члена •t р •

(3gSD (ö^S/öri ), который в атом случг. является отрицательным.

Районы стротйфицирояанных и переметанных вод разделяются сравнительно узкой Фронтальной зоной, называемой приливным шель-фовш фронтом. Многочисленные пабладешя фронтов íia британском шельфе показывают, что они располагаются мекду изолиниями lg(H/U^) от 2 до 3 (в среднем 2,7), примерю параллельно им. Ко с учетом влияния на процесс стратификации ветрового перемешивания п потока п ре слой воды, выражение для критерия Стшсона-Хантера дра-

. тти-ю ,.,„ н 4í±p asQ " ^S Я3 < '

ншает «.л. я с ßgs (Р _ ~ в^р - Г1.

(Г 3% 2с fln1" ъ а Н

Для рассмотрения вльизшз потока «росной вода на полоаепЕв йршшшого ф|хзнта предлагается простая, одномерная модель формирования стратифжации.на основе' уравнения баланса потенциальной енвргаи столба вода. Рассмотрены изменения величины йф/dt вдоль оси п, направленной по нормали от берега. Приливной иельфовь1г фронт определен как зона ыаксимадкшх градаептод аномьлш ■ потен- -циальной анергии, т.е. как лскзлышЗ экстремум функции '

— ( —• )• ^растеризуемый ( > = 0. дп dt г. . -епг •" dt'

Для решения атого уравнения требуется определить функции Q = Q(n,\ S « S(п), Р = P(n>, U = Щп), * f.'(n), Н. = Щп), что, конечно, практически псвозкоапо сделать в общем виде. . Еолзя выяснить характер влияния-нэ ¿юлэирнис приливного фронта именно потока пресной вода, полагаем Q(n), i'(n), С(п). W(n) и Н(п) постоянными, а S(n) представляем в виде экспоненциальной -функции S = -ае"Ьп+ с (а, b - положительные), что Слизко к ре-

альному распределению солености на шельфе. Коэффициенты а,с определяем из граничных условий: 3=3,^-3,^-3^, С=3|П^3Ш, где Зго и SQ - соленость на поверхности моря у берега и на бесконечном удалении от пего. В зтом случае решение уравнения положения приливного фронта относительно п имеет вид: 1 Р

W -- -С In (S - 5 ) - In (Sm--t in i ],

b 0 Db'

откуда следует еывод, что при прочих равных условиях приливной

фронт фор;;тируется дальше от берега при значительном материковом стоке (малое S , .малое Ь) к малом количестве осадков. Причем, при принятых допущениях, перемешанные воды наблюдаются при п>Г1, с мористой стороны от фронта!

Такое явление часто наблюдается в дальневосточных морях.

При большем матержевом стоке лрилшшоэ перемешивание вообще не "будет происходить. Очевидно, для прекращения перемешивания необходим тем больший сток, чем больвэ скорость приливного течения, меньпэ глуб:ша, менызо прогрев и мзпкзе соленость морских вод. Среди дальневосточных морей материковый сток наименее препятствует приливному перемешиванию в Охотской море, обладающем всеми указаний® особенностями, а в апскскач море (куда, впрочем, не впадает крдаш. рак) даяз откзеитильно нсбольяоэ поступление речкых вод способно полиоетыэ прекратить процесс пркливного перемешивания вблизи устья, я стрз'^фгдгровг.хтагэ эстуарные вода будут непосредственно соприкасаться со стрстп-фицироЕаными годами открытого моря.

При рассмотрении статистических TS-диаграмкы, рассчитанных для стандартных горизонтов по дагшым, цолучешшм н сс-ееро-ззяад-ной части Японского моря нетрудно видеть, что з некоторых рзйо-овах шельфа стратификация хотя не разрушается полмостьк, но сильно трансформируется, в результате чего форггируптс/; отпоепте-льно холодные поверхностны води зон поремесиг.гяип и трансфер'.®-

руются верхние слои глубинных вод, образуя шельфовую модификацию глубинных вод. Эти водные массы на TS-диаграммах поверхностных горизонтов находятся в области наиболее низких температур, а на TS-диаграчмах подповерхностных горизонтов - в области более высоких" температур, также отличаясь ст глубинных япономорских вод пониженной соленостью. Такие TS-характеристики указывают, ,что яти воды сформировались в результате трансформации вертикальной структуры вод Японского моря перемешиванием.

Зоны.перемешивания наблюдаются в восточной части зал.Петра Великого, на участках шельфа Приморья от м.Поворотного до бух.

"Валентина (133-135° в.д.>, от м.Белкина до м.Сосуиова (139-141° в.д.), на материковом шельфе Татарского пролива севернее 49° о.ш., на шельфе о.Сахалин севернее 50°с.ш..- а также у его юго-западной оконечности от пролива Лапэруза до траверза Невельска.

Особенностью шельфа Приморья является вынос перемешанных-вод из районов формирования, преимущественно на юг и юго-запад, с "ооразованием потока Приморского течения. В Татарском нролиЕе ' наблюдается обратная ситуация: теплые воды почти полностью перекрывают в поверхностном слое вода перемешанной структуры.

Охотское море является одним из основных районов диссипации приливной энергии. Распределение температуры и солености в большинстве Курильских проливов настолько аномально, что его просто невозможно объяснить иначе, как приливным перемешиванием. В некоторых проливах ваблвдаются вода, однородные по темпэратуре и солености от поверхности до 400-500 к. На других" участках шельфа с тихоокеанской стороны Курильских о-вов наблюдается ослабление вертикальной структуры бод. Как и в Японсжом море, поверхностные вода распространяются .' за-пределы районов Формирования, образуя поток холодного течэния, в данном случае Ойясио. Шельф хшшх Курильских островов со стороны Охотйсого моря имеет

небольшую ширину, к тому хо летом обычно занят водами течения Соя, значительно усиливающими вертикальную устойчивость вод, из-за чего приливного перемошивания там не происходит. На узкой сельфе северных Курильских о-вов, судя по распределению температуры воды на поверхности моря, перемешивание происходит лиаь в непосредственной близости от поберекья. Дако в Курильских проливах к северу от о.Симукир, особенно в пр.Крузенштерна, оно менее интенсивно, чем в проливах Фриза и Шно-Курильском.

Другой обширной об.истыз приливного перемевашшшя и Охотском море является шельф его северной части. Хотя приливному перевешивании безусловно способствуют наблюдающиеся в этом районе сильные прялиш, этот процесс здесь затруднен большой вертикальной устойчивостью из-за значительного материкового стока ц Ш1зких температур подповерхностных вод, и поэтому происходит лзь на нескольких сравнительно небольших участках: а Тугурском , заливе, в районе Шанторских о-вов, на банках Ксзеварова и Ионы,. Ескруг1 о.Св.Ионы, на кельфэ п-овов Кони-Пьягина, а такаю на. входа в зал.Кэлихопа к в ого взршшэ. ' ,

В районах пврвмешяззиия, находятся вблизи материкового склона (банка КигэварсЕЗ и вход з зал.Шэлихсва) большое знсто- ' ш;е шловт щшэллпнг промежуточных вод в подповерхностяце горизонты. Здъсь ХПС рззруаается не только сверху,, но и снизу, что еблэгчает перемешивание, которое ,в, этих районах происходит до. жгобат 120-150 м. . . ' • . , ' '; .

Шклоническая цгфкуляцшт.'.^сукествупадя в>Охотском^норе, способствует яэреяосу вод в тааерхяозтиом слое,-из районов да-, рёмешавания за кх пределы' в. виде' холодных . точений: Ямского!. и Восточно-Сахалинского; ; ,';„ V-. .■':■ , г .. : А

В Бо^иетовом 'шрб;. высокие.'скорости прашвша "твчаний' рйур-; далшают щшивисо;. перетлешвониядлэутскиа: проливах .'зг па

, I

ьосточноберингоьоморсксм мелксвг -п.-/. На иальфо Аляски на глубинах менее 50 м пршшвн :о перемеютьг.ы;- препятствует образованию летней стратификации и поэтому прибрежные вода однородны по температуре л солености от поверхности дэ дна.'Еще одна область слабостратифицировашшх вод обнаруживается . с мористой части шельфа примерно между изобатами 100 к 200 м. Прибрежная, средняя и внешняя области разделены хорошо Еыражешшми фронтами. Слабо выраженный фронт отделяет кода внешней области шельфа от вод глубоководной части БерингоЕа моря. Таким образом, проиес.с перемешивания на восточноберингово!,юрском шельфе имеет две зоны максшлал!- ой интенсивности: прибреякую, где приливные течения настолько что даже з условиях сильно распреснешюго

поверив ' слоя вертикальная структура разрушается, и мористую, сущестьосп^вд которой связано с тем, что влияние материкового стока при удалении от берега убывает быстрее, чем ослабевают течения и растет глубина.

В западной части Берингова моря иске относительно холодных поверхностных вод наблюдаются наиболее холодные подповерхностные воды. По-видимому, приливное перемешивание на западноберингово-морском шельфе не происходит. Причиной этому могут быть как слабые лрилиЕные течения, так и значительная вертикальная устойчивость вод, связанная с очень низкими температурами ХПС.

Поскольку степень стратификации вед, которой может быть

охарактеризован процесс прялпвного перемешивания, является (без

учета адвекции) функцией переменных во времени величин вида

ЙА , Д2Б и3 IV3

— = АО + ВЦЧЗ - Б—о) - р,- - 1'?- ,

где А, Е, , - постоянные коэффициенты (при этом для и наиболее характерна изменчивость с суточной (полусуточной) и месячной периодичностью, а для О, Р, Б и V - прежде всего сезонные

изменения), следует ожидать, что процесс перемешивания Судет изменяться во времени некоторым слоязшм образом, определяющиеся вкладом всех периодичностей, и это приведет к изменениям температуры и солености, отличным от их изменений за пределами районов перемешиваш!.-;.

Анализ данных океанографических съемок, проводившихся в 1980-е годы в северной > зсти Японского меря и па шельфе южных Курильских островов, а также наблюдений на стандартном океанографическом разрезе на шел их? зол. Петра Великого показал, что наиболее значительна сезонная изменчивость термохалинных характеристик вод зон- перемешивания. Температура имеет более тешш повышения в точение лета в сбоих слоях перемешиваемых вод, сравнительно со стратифицированными водами, причем температура по-поЕерхностного слоя повышается быстрее, чем подповерхностного. В результате в период повышения температуры вертикальная устойчивость вод в зонах перемешивания увеличивается, разность температур между перемешиваемыми и стратифицированными водам! в поверхностном слое уменьшается, а в подповерхностном - возрастает. Максимум сезонного прогрева поверхностного слоя в обеих структурах совпадает, но в зонах перемешивания максимальная температура подповерхностного слоя наблюдается раньше, чем на поверхности моря, в то время как вне их период прогрева с глубиной удлиняется. Сезонные изменения солености аналогичны. Изменяются также размеры бон перемзкивапия: сокращаются по мере летнего прогрева поверхности моря и расширяются осенью.

Сезонные изменения температуры настолько велики, что маскируют менее значительные изменения с более коротким периодом. Лишь в зоне наиболее сильного перемешивания у о.Итуруп, а также в подповерхностном слое в зал.Петра Великого удалось наблюдать колибания температуры с периодом около месяца. Изменения темпе-

ратур поверхностного и подловерхностного слоев противоположны, что свидетельствует о варьирующей с е^людом около месяца интенсивности процесса перемешивания. показано Е.Самко (1991) для пр.Фриза, период минимальных тсмпораа-ур ХПС, а следовательно минимальной интенсивности приливного перемешивания в проливе, приблизительно соответствует периоду квадратурных приливов, а максимальные температуры, как правило, наблюдаются в сизигию.

На суточных станциях, выполненных в зоне приливного перемешивания на шельфа Приморья в августе 1989 и 1990 гг., обнаружены "такие изменения термохалишшх характеристик с полусуточной периодичностью, которые, судя по их характеру, обусловлены изменчивостью прзчосса перемешивания в течение суток.

BJELir. РИЛКВНОГО ЩРВШШ4ВАНШ НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ

■ iii'OWK biiOCIb вод-

Известно, что новообразование органического езщостеп в океане зависит правде всего от обеспеченности солнечной энергией и необходимыми для фотосинтеза ояогепшгии элементами. Поскольку . фотосинтез происходит в относительно тонком верхнэ;.; эвфотическон ;Слое океана, а разложение органики - в основном в нш^ележасда слоях, биологическая продуктивность океана тесно связана с процессом переноса фосфатов и нитратов из глубинных слоев в шверх-■ костные, происходя^ при прилшшом порзыошивании. При этом ела-. дует..учесть, что парамешивайие может оказаться и нзблагоцркятнш ,* для развития фитопланктона, т.к. уменьшает вертикальную устойчи-весть .вод, из-за.чего фихошшнкхон, увлекаемый турбулентными по-., >:токада, поднимается и опускается в толще водц, освещаясь'-то; 'сильным, то слабым ^светом, '¿ем не мэноа ■& эещах' перомешшения,' .правило,, отмечаются повшеяныб ;бирмаооы[ фитоплаяк^она.' '"'

Наиболее корректными характеристиками биологической продук--ктнвности тех или гашх вод, безусловно, были бы результаты пря!жх измерений их первичной продукции. Однако и химические, и более современные радиохимические методы иомерегшя отой величины являются чрезвычайно трудоемкими и, кроме того, неточными. В результате существуют лшпь восьма обиде схемы распределения первичной продукции в океане, недостаточно еысского разрешения.

Поэтому для характеристики продуктивности широко применяются косвенные методы расчета первичней продутещш - по наблюдаемому содергюкига фотосинтетичосгак пигментов (обычно хлорофилл А) или количеству фитопланктона. Учитывая, что вследствие напряженности трофических отношений в морсгсгсс ¿ообпес-твах значительная чзсть фитопланктона по мере еоспсоизводствз потребляется (з основном зоопланктоном), для корректной косвенной оценки продуктивности следует рассчитывать среднюю удельную продукцию всего планктонного сообщества, включая продуцентов и консртентоЕ. Поэтому за характориспжу продуктивности принята средняя суточная удельная продукция пелагического гглгнктояжц о сообазства (продукцией морских животных пренебрегаем). То есть

<F/BW$ f 2fP/B)MBA + ^We + SiP/B)^

Р/В ---------------------

В^ т 2PA + 2ВСКС i 23 £ к (Bjj, Вс, Bjj удвоены, считая калорийность зоопланктона вдвое

выае калорийпосаткркюпдаштона),

где (Р/В)ф, (Р/В)м, (Р/В)0, (Р/В )к- удельные продукции, Вф, Вм, Бс, Вк - биомассы по фракциям, Кф, км, кс, Kj, - коэффициенты уловистости (по Волкову, 1936, Маркиной, Хену, 1990).

Декадные Р/Вф и Р/В-коэффицявнты различных групп ьоопланк-тепа для Японского моря получены по литературным данным, причем видовой состав проб определен по размерному составу, с -использованием литературных сведений-'о видовом составе фракций. Подсчеты

p/âcp rte ес/ьгд—

hbhhiim по зонам различных структур вод декадным данным, полученным в ходе океанографических и гидробиологических съемок в Японском море летом и осенью I939-1990 гг, показывают, что продуктивность вод зоны приливного перемешивания к вод Приморского течения либо выше, чем продуктивность соседствующих с наш стратифицированных вод субарктической структуры, либо продуктивность вод всех структур приблизительно одинакова (табл.1).

. Таблица I.

декада (1989 Г) 2/07 3/07 1/08 2/03 3/08 1/09 2/09 3/09 1/10 £/10 перемешивания 0,03 0,03 - !,01 1,67 3,18 0,81 0,29 0,54 0,68

Низкие Р/В-коэффщиенты планктона характерны для летнего состояния сообщества. Б стратифицированных водах такое состояние наблюдается до середины августа. В водах перекзшиваэмой шэльфо-вой структуры раньше, чем в стратифицированных водах, начинается осенняя вспышка, и удельная продуктивность планктона увеличивается до I-S сут-1.

Аналогичные особенности сукцесии планктонных сообществ свойственны зонам приливного перемешивания и на других дальневосточных акзаториях, причем о мощности продукционных процессов можно судить и без подсчетов удельной продукции. Так, годичный цикл наблюдений в районе южных Курильских островов показал, что в то время, как на большей части акватории гидробиологическая весна закончилась к началу июня, на южнокурильском мелководье и у побережья о.Итуруп (где находятся зоны приливного перемешивания) "цветение" фитопланктона продолжалось и б пине- июле, а в пр.Фриза - и в августе.. Лишь часть зоны перемешивания в ЮжноКурильском проливе, куда в поверхностном слое вторгаются воды течещья Соя, ь течение всего лета отличается низкими биомассами

течения Соя, в течение, всего лета'отличается низкими биомассами ' планктона (<500. мг/м3) при доминировании фитошшнктона.

Таким образом, результат влияния приливного перемешивания па сезонное развитие планктонного сообщества выглядит как "затя-нутость" весенней и ранее начало осеннней вспышки в шельфовых районах. Величина "запаздываний" и "опережений" составляет около полумесяца.

Высокая продуктивность районов приливного перемешивания на шельфе северной части Охотского моря хорошо известна. Например, К.ГорСатенко (1990) получено, что в пробах из районов приливного перемешивания и вод распространяющиеся за их пределы течений содержание фитопланктона повышено, а его биомассы достигают. 2000 шум3. Это свидетельствует о продолжающемся в течение лета активном фотосинтезе.

' Последняя сводка по планктону Берингова моря (Маркина, Хан, 1900) характеризует как шсскопродуктшшо тггсне Алеутские проливы п райош прибрежной и мористой частей восточноСвринтовсмор-схого шельфа (где происходит приливное перемешивание, либо распространение трансформированных неремошивешгемвод из районов Алеутских о-вов и о-вов ПриСилова).

Таким'образом, в большинства районов приливного перемешивания отмечается повышенная биологическая продуктивность вод. Иск-лачвпке предстваляет лишь Вжнокурильский пролив, где, по-види-

• мшу, низкая биопродуктивность обусловлена адвекцией бедных биогенами субтропических вод в поверхностных слоях. Поскольку приливное перемешивание приводит к, перестройка как гкдрофизи-

• ческях, так и планктонных полей, .яеляицихся фоновыми для промысловых рыб, следует'ожидать его 'влияния на их распределение,' причем в двух аспектах: во-первых, влияние на распределение рыб ослабления стратификации вод в районах перемешивания, во-вторых.

шшгашс на пего пространственной неоднородности продуктивности.

Более очевидно втррое: в леташс месяцы, когда с стратифицированных водах продукция планктона минимальна (за исключением фронтальных зон) районы приливного перемешивания являются наиболее благоприятными да? пагула массовых зшпюлогических рыб-эв-рифагов. Так, в Японском море дальневосточная сардина (ЕапШорз Ба^ах шэЛапоаП^а) после окончания вссешюй вспышки развития фитопланктона концентрируется преимущественно в зоцах перемешивания и в водах Приморского течения. Промысловые концентрации сардины этих районах сохраняются до тех пор, пока в соседствующих с ■"■тратпфицировашшх водах не начинается осенняя вспышка разг.» мл фитопланктона, после чего сардина распределяется более равномерно на больших акваториях. То есть именно относительная обильность пищи- в зонах перемешивания на фоне низкой продуктивности епилелагизли Яданокоро моря летом ооуслонливаот "концентрацию косяков сардины в скопления и успешный ее промысел.

Зависимость распределения рыб от условий стратификации исследована в отношении кшого одноперого терпуга ЦЧеигоегаштаа агопиз). Зто .еид ■ саоооОвн как к донному, так и к пелагическому обитанию, совершает вертикальные миграции, но пе преодолевает резко выраженный сезонный тормоклин. Поэтому вертикальные миграции (обычно ночью - к поверхности, днем - 'в придошшо горизонты) наблюдаются у терпуга только в районах с ослабленной перемешиванием стратификацией.'В открытых водах терпуг' занимает поверхностный слоя коря, .вертикальные миграции терпуга.в зонах первые^ швания затрудняют, его промысел. ..•

йслео значительное влияние оказывает прилишюо перемешивание на распределение 'териуга зимой. В ото .время года терпуг" выцукден - питаться беитоеом. Но при льдообразовании на иольфз--Криюрья формируется холодная "{шою чЯ-);Ловкая,ке'льфовая..¿ода.Ц'

масса, занимающая придонные горизонты. Терпуг явно избегает эти еоды и крайне редко образует скопления при температурах шии 1°. 3 районах приливного перемешивания вследствие, активного взаимодействия донных вод с более теплыми глубинными их распространение затруднено. На этих участках шельфа и концентрируется терпуг, образуя.промысловые скопления. ;

Таким образом, процессы приливного перемешивания проявляются в динамике промысловых скоплений. Поскольку некоторые закономерности изменчивости процесса перемешивания узэ известны, они используются в целях прошслового прогнозирования в лао. краткосрочного прогнозирования промысловой обстановгш ТКНРО.

ВЫЙОДО

1. Главным результатом работы является определите районов дальневосточных морей, в которых приливное перэмеашвагте разру-иаэт или трансформирует вертикальную структуру вод. Такими райо-нв?яа оказались: иельф Приморья, северо-западная часть Татарского пролива, пр.Лштеруза, Курильские проливы, шельф с тихоокеанской стороны курильских о-вов, вход в зал.Шеллхова, включая район Ямских о-всв, шельф п-обов Кони-Пьягпна, район Шзнтарских о-вов, оашаг КяЕввзрова и ''Лат, район о.Св.Копы, Алеутские проливы, прибрежная часть шельфа Аляски, внешняя юго-западная часть сель-фа Аляски (от п-ова Аляска до о-вов ПрябшгавэЧ

2. Характер влияния приливного перемепшвзния на распределение температуры и солености в этих районах сильно различается. В Курильских к Алеутских проливах вертикальная структура вод может полностью разрушаться, при этом перемешивание охвзтывает поверхностные, подповерхностные и промежуточные воды. Промежуточные воды вовлекаются в процесс перемешивания также яа банке Канаве-

.1 ■

рова' и на шельфа п-овов Конн-Пьягина, где происходит их апвел-линг до горизонтов 150-200 м. В остальных районах перемешивание охватывает лишь поверхностные и подповерхностные воды. Воды трансформированной перемешиванием структуры отличаются по свою,» характеристикам от вод за пределами зон перемешивания и отделяются от них приливными шельфовыми фронтами. Для поверхностных вод трансформированных структур характерны оолэе низкие, а для подповерхностных - оолее высокие температуры, чем на соответствующих горизонтах вне зон перемешивания.

3. Приливным шельфовым фронтам в дальневосточных морях, как правило, соответствуют Оолее высокие значения параметра Ошшса-но-Хадтера H/Us, чем известным в литературе аналогичным фронтам на шельфе Британских островов. Это, видимо, связано с пространственной неравномерностью потока плавучести из-за влияния материкового стока , а такзд с участием в процессе приливного перемешивания промовуточных вод.„С другой стороны, в сильно распрей ценных приорежных водах перемешивание моги т не наблюдаться дажэ при инаких H/us. Также препятствует перемешиванию большая вертикальная устойчивость вод Охотского моря и западной части Берингова моря из-за низких температур подповерхностных вод.

' 4. очертания приливных шельфовых фронтов сильно искажаются адвекцией. При распространении« поверхностных бод за пределы районов перемешивания образуются холодные поверхностные течения, (Приморское, курильское. Ямское, Восточно-Сахалинское, Централь-.но-Беринговоморское, Аляскинское, еозможно, Западно-Камчатское).

.Из-за значительного влияния материкового стока на процесс приливного перемешивания в дальневосточных морях, модель формирования приливного 'шольфового фронта Сютсона-Хантора нуждается в усовершенствовании. иредлокени простая одномерная '' модель, у'читывшщя пространственную неоднородность материкового' - •

гэ

стока посредством уравнения горизонтальной турбулентной диффузии. jipa этом предложен новый критерий полойэния фронта: максимальный градиент аномалии потенциальной энергии (Симпсон и Хан-тер определяли фронт по нулевой изолинии этой характеристики). Из модели следует, что при значительном материковом стоке приливное перемешивание должно происходить d полоса на уделе'пш от оерега. Именно такое положение зон перекоствашя наблюдается на шольфах Охотского и Берингова морей.

tí. Размори зон перелощвэния я степень трансформации вертикальной структуры вод о пих изменяются гораздо больше, чом следует из классической теории, и сородано лета размер зон перемешивания л ого интенсивность ювшмалыш. Нродполокитольно эта объясняется усилением в это время, помимо потока толлз, также 2

потока пресной води.

к, *

?. Большинству поп приятного яврвмеияваггы на шельфе дальневосточных морей п водам ссязешш: с цикл тзчо.'шл свойственна относительно высокая сяшгпческм яродукзввнооть; соусловлешоя постояшшм в течение лзта шитоксйл сисгонсв а зсфотичсский слей. Исключение составляет честь uorri перэмзикяашя на гольфе. Курильских островов, иуда вторгмггоя ичдопродуктпиша со,гу Соя.

а. летом, когда-рспггрша аззаторян морей Далшэго Востока характеризуйся.вазккм уропызз продущш» о зовах: приливного Езремоииванля- котдеатрарувтоя шншгопояспю- раои . (сардано). g другой стороны, рыбы со сизианшу ллашй?сао*вонтоааш' питанием "(терпуг) в.зонах.даремвкввишя se соедвот удезах дал промысла :. дошзкх скоплекка, тек- как катркру&т ео' осей гасцз вода,. '.,

í; , -Зимой района ив'рекедашш тагам могут oim> шстсш концов-, ■ троции рыб; посколькзг на юле' яэ' рзсэтроохргвоэтся' холодай j ■'да 'шельфоще вода, Ка Вольфе .йрвдорм до-. ^таЗ npsmsa. образу- . .ковда <тарвугв. - H77V-

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Зуенко Ю.И. Формирование приливных шельфовых фронтов в субарктических морях // Океанологические фронта северных морей: характеристики, метода исследований, модели.- М.: 1989.- С.39-40.

2. Жаоин И.А., Зуекко Ю.И., Срасов Г.И; Поверхноспше холодные пятна в северной часта Охотского моря по спутниковым данным // Исследования Земли из. космоса.- 1990.- 5.- С.25-28.

3. Зуенко Ю.И.' Учет вертикального перемешивания вод при фоновом и рыбопромысловом прогнозировании в Японском море // География океана на службе рационального использования морских ресурсов.-'Л.: 1989.- С.63-64.

4. Бохан Л.Н., Надточий В.В., Зуенко Ю.И. Распределение планктона в Екно-Курилъском районе в период нагула сайры // Известия ТИНРО.- 1990.- Т.III.- C.I72-I8I.

5. Зуенко Ю.И. Влияние турбулентного перемешивания вод на сукцессию шанктона в Японском море // Тез.докл. 8 Всесоюзной конференции по промысловой океанографии.- Л.; I9§0.- C.8I-82.

6. Вдовин А.Н., Зуенко Ю.И. Сезонное распределение ншого одао-пврого терпуга в водах Приморья // Рыбное хозяйство,.- 1909.-- 5.-С.32-36.

7. Zuenko Yu.I. Water masses and their modifications in the north part of the Sea of Japan // First Soviet-Chinese Symposium on Oceanography. Abstracts.- Vladivostok: 1990.- P.74-75.