Экспедиция ЮНЦ РАН 2005 г

Экспедиция ЮНЦ РАН 2005 г.с участием студентов III курса
кафедры океанологии РГУ в Таганрогском заливе Азовского
моря на НИС "Профессор Панов"
Дата проведения экспедиции: с 23.06.2005 г. по
2.07.2005 г., Научный состав экспедиции: Д. Г.
Матишов,начальниу экспедиции океанолог, чл.
корр. РАН, зав. отделом морских и экосистемных
исследований ЮНЦ РАН, Г. В. Ильин, к.г.н.,
ведущий научный сотрудник ММБИ КНЦ РАН, Д.
В. Моисеев, гл. специалист, В. В. Сорокина,
м.н.с., А. Е. Цыганкова,м.н.с., Д. С. Аксенов, М. В.
Бородулин, Л. В. Бермес, Т. А. Веткина, П. П,
Ивлиев, Н. А. Коломиец, О. А. Кордуманова, А. В.
Поддубный, А. Б. Рындин,
Тематика исследований
Азовское море по характеру гидрологических процессов относится к типу бассейнов разбавления,
т. е. отличается пониженной фоновой соленостью вод. Обособленное место в экосистеме
Азовского моря занимает Таганрогский залив, являющийся развитой эстуарной зоной с
комплексом гидрологических и химических процессов, характерных для эстуариев. Смешение двух
типов вод в морфологических границах эстуария обусловливает формирование четко выраженных
фронтальных разделов. В Таганрогском заливе выделяются 2 постоянных фронта: в центральной
части залива и в районе авандельты реки Дон.
Эстуарная зона залива имеет несколько особенностей, важнейшими из которых являются
мелководность, отсутствие стратификации и влияние пресноводных водотоков в восточной части
залива. Механизм трансфронтального обмена и смешения вод в Таганрогском эстуарии
представляется малоизученным и может происходить на акватории залива посредством ветрового
перемешивания или посредством отрывания разномасштабных линз вдоль всего пресноводного
потока.
При этом образуются многочисленные так называемые «эфемерные» фронты. В этом случае
возникают процессы мезомасштабной изменчивости гидрофизических и гидрохимических полей в
районе взаимодействия речных и азовоморских вод.
Цели и задачи учебной практики в составе экспедиции научной группы ЮНЦ РАН
Целью рейса является изучение мезомасштабной изменчивости гидрофизических и
гидрохимических полей в Таганрогском заливе. В связи с поставленной целью, решались
следующие задачи:
1. Изучение термохалинных характеристик вод Таганрогского залива
2. Исследование гидрохимических особенностей вод исследуемой акватории
3. Изучение мезомасштабной изменчивости гидролого-гидрохимических характеристик в системе
эстуарных фронтов Таганрогского залива.
4. Оценка современных уровней концентрации загрязняющих веществ их пространственной
изменчивости и мониторинг: химические поллютанты и радионуклиды.
Методы исследований
Исследования выполнены в период с 23 июня по 2 июля 2005 г. с борта НИС «Профессор Панов»
и с надувной лодки «Зодиак». Работы проводились стандартными общепринятыми
океанографическими методами в соответствии с руководствами и документацией к оборудованию:
Руководство по гидрологическим работам в океанах и морях (Л., Гидрометеоиздат, 1977).
Руководство по химическому анализу морской воды (Л., Гидрометеоиздат, 1978). CTD90M – Probe.
Manual and operating instructions. Version 2, 21.09.2004. Sea& Sun Technology GmbH. Trappenkamp.
Germany, 2004.
User’s Manual for the Standart Data Acquisition Program “SST-SDA” rev 1.54. 29.04.2002. Sea&Sun
Technology GmbH. Trappenkamp. Germany, 2002.
Во время экспедиции студентами были прослушаны лекции на темы:
1. Взаимодействие океана и атмосферы (зав. каф. Океанологии СПб.ГУ профессор В. В. Ионов)
2. Химия моря (к.г.н., ведущий научный сотрудник ММБИ КНЦ РАН Г. В. Ильин) Проведена
фотосъёмка обстановки, животных и рабочих моментов э кспедиции.
Состав наблюдений
Гидролого-гидрохимические наблюдения состояли из следующих компонентов.
1. Определение положения судна (координаты, время) и глубины места по эхолоту.
2. СТД-профилирование
3. Метеонаблюдения в стандартные сроки каждые 3 часа (7, 10, 13, 16, 19, 22 часа московского
времени).
4. Отбор проб воды в поверхностном и придонном слоях для определения солености методом
аргентометрического титрования.
5. Отбор проб воды в поверхностном и придонном слоях для определения концентрации основных
биогенных веществ.
Районы исследований и маршрут экспедиции
Выполнена мезомасштабная съемка Таганрогского залива Азовского моря (рис. 1).
Океанографические работы проведены в 2 этапа. В районах ожидаемого наличия фронтов
станции выполнялись с дискретностью 2’ по широте и 3’ по долготе, на промежуточных акваториях
дискретность станций составляла 4’ по широте и 6’ по долготе. Большая часть станций сделана с
борта НИС «Профессор Панов». В местах, недоступных для плавания судна, работа
производилась с надувной лодки типа «Зодиак», оснащенной подвесным мотором Координаты
станций определялись при помощи спутниковой системы позиционирования GPS GARMIN72.
Предварительные результаты исследований
Гидрологические исследования С 23 июня по 2 июля 2005 г. с борта НИС «Профессор Панов» и с
надувной лодки было выполнено 259 станций СТД - профилирования (рис. 1). Одновременно с
профилированием производились метеонаблюдения. Профилирование выполнялось СТД зондом CTD90M. Полученные данные обрабатывались при помощи программного обеспечения
фирмы - производителя зонда Sea&Sun Technology GmbH. По данным СТД - профилирования
были построены TS - диаграмма водных масс, карты распределения температуры и солености
воды в поверхностном и придонном слоях (рис.2-6.), профили распределения температуры и
солености по основным разрезам (рис.8-17) по глубине. Важными преимуществами проведенных
исследований было то, что работы выполнены в короткий временной промежуток и в условиях
стабильной метеорологической обстановки. В ходе рейса фон атмосферного давления был мало
изменчив и варьировал в пределах 759-768 мм рт. столба. Температура воздуха изменялась от
17.8 до 25.2 °C.
Преобладал ветер западных направлений силой до 9 м/с и переменная облачность. Направление
ветровых волн и зыби, в основном, совпадало с направлением ветра, а высота изменялась от 0.10
до 1.25 м. Наблюдались такие атмосферные явления, как дымка, туман, морось и дождь.
Для понимания термохалинной структуры вод Таганрогского залива в период исследований ее
необходимо рассматривать в комплексе с рельефом дна и имевшими место в период
исследований метеоусловиями.
В период наблюдений с 23 июня по 2 июля 2005 г. в Таганрогском заливе температура воды
изменялась от 20.55 до 25.66 ˚C, а соленость находилась в пределах 0.49 – 9.89 практических
единиц солености (табл. 1).
При классификации вод Таганрогского залива четко выделяется 3 типа: речные воды, воды
прибрежного фронта, и воды смешения.
Речные воды характеризуются крайне низкой соленостью до 1 промилле при значительных
вариациях температуры.
Воды прибрежного фронта характеризуются большей термохалинной изменчивостью. Соленость
на основном фронтальном разделе близка к 3 промилле. Воды смешения характеризует
относительно узкий температурный интервал, который определяется, по-видимому, тепловой
инерцией вод морского бассейна. Соленостный интервал наоборот, относительно широк, занимает
спектр от 4 до 10 промилле.Основной эстуарный фронт в устье залива просматривается в поле
TS-характеристик просматривается нечетко и с формирован в виде раздельных фрагментов
термического и галинного фронтов.
По картам распределения термохалинных характеристик воды в заливе (рис. 3-6) можно судить о
пространственном распространении э тих типов вод. На этих картах, также, можно выявить
следующие особенности термохалинной структуры вод Таганрогского залива:
- заток азовоморских вод в залив происходит в его южной части, а отток вод из залива – в его
северной части, что соответствует циклонической циркуляции;
- отмечается несколько фронтальных разделов;
- фронтальные разделы имеют угол наклона;
- мезомасштабные явления выражены в виде разрывных фронтов и линз;
- термохалинная структура вод находилась под сильным воздействием преобладавших в период
исследований ветров западных направлений.
В условиях установившихся западных ветров на систему циркуляции вод значительное влияние
оказывает поверхностный сток юго-восточного участка побережья. Этот сток выполняет роль
отжимного течения, ориентирующего поток распресненных вод вдоль северного берега залива.
Поток относительно соленых вод из морского бассейна локализуется вдоль южного берега. Таким
образом, основной трансфронтальный обмен осуществляется вдоль осевой линии залива в форме
нормальных к фронту осцилляций. В термохалинной структуре вод этот процесс отображается как
генерация многочисленных мезомасштабных гетерогенных линз воды хорошо выраженных на
картах и вертикальных профилях. Время существования таких образований, повидимому,соответствует их пространственному масштабу и составляет, очевидно, несколько дней.
Гидрохимические исследования.
Несмотря на перемешанность вод, распределение биогенных веществ в море может быть
неоднородным. Фактором, генерирующим неоднородность является, прежде всего, речной сток.
Под воздействием сформированной в поле ветра системы течений в море формируются
квазипостоянные и короткосуществующие ареалы относительно повышенной и пониженной
концентрации биогенных веществ.
При этом генерируется не только горизонтальная, так и вертикальная неоднородности
гидрохимических полей. Фактором вертикальной неоднородности в условиях штормового моря
является, по-видимому, донный осадок и с одержащиеся в нем грунтовые растворы.
Метеорологические условия, господствовавшие в июле 2005 г. вследствие непрекращающегося
ветрового воздействия, предопределяли хорошую перемешанность вод залива. Прозрачность
воды варьировала от 0.2 до 0.6 м., в редких районах увеличиваясь до 0.8 м. В таких условиях
следует ожидать снижения ассимиляционной активности пелагических микроводорослей и
значительного обогащения пелагиали биогенными элементами за счет барбатирования донного
осадка и грунтовых растворов. С другой стороны, механическое перемешивание в летний период единственный эффективный фактор обогащения придонных горизонтов кислородом.
Для Азовского моря свойственно уникальное соотношение солевого состава воды, отличное от
вод Мирового океана и вод других замкнутых окраинных морей. В связи с этим, измерение
солености с помощью зонда может характеризовать лишь относительную пространственную
изменчивость солености и плотности. Исчерпывающие сведения о распределении солености в
море могут дать лишь результаты аргентометрического титрования проб воды. Для этих целей в
экспедиции выполнялся отбор проб воды для данного вида анализа.
Таким образом, в ходе экспедиционных работ гидрохимические наблюдения выполнены на 32
станциях отобрано 60 проб воды для определения биогенных веществ и солености. Горизонты для
отбора проб определялись гидрологической ситуацией на конкретной станции. Исходными
горизонтами были поверхностный слой и придонный слой, промежуточный горизонт избирался в
зависимости от гидрологических условий и глубины места.
Заключение
В период с 23 июня по 2 июля 2005 г. в ходе экспедиции, проведенной на НИС «Профессор
Панов», выполнен комплекс гидрологических и гидрохимческих наблюдений.
Обширный объем собранного экспедицией материала п о Таганрогскому заливу заметно отличает
ее от проводимых ранее исследований. Очень важным представляется материал гидрологических
исследований, так как позволяет характеризовать мезомасштабную структуру вод залива и дают
возможность исследования распространения и смешения вод в эстуарии. Полученные данные
освещают всю акватории Таганрогского залива и методически сопоставимы с долговременными
рядами гидрологических наблюдений. Последнее позволяет использовать их при реконструкции
регионального морского климата и выявления современных климатических трендов.
Просмотреть