Oceanological studies of the russian sectors of the baltic sea in the year 2023

E. S. Bubnova; Бубнова Е. С.; V. V. Sivkov; Сивков В. В.; A. A. Muratova; Муратова А. А.; S. A. Mosharov; Мошаров С. А.; K. D. Korobchenkova; Коробченкова К. Д.; I. Yu. Dudkov; Дудков И. Ю.; I. V. Mosharova; Мошарова И. В.; A. A. Polukhin; Полухин А. А.; S. V. Aleksandrov; Александров С. В.; A. Yu. Artamonov; Артамонов А. Ю.

doi:10.31857/S0030157424050129

Oceanological studies of the russian sectors of the baltic sea in the year 2023

Authors: Bubnova E.S.¹^,2, Sivkov V.V.¹, Muratova A.A.¹^,2, Mosharov S.A.¹^,2, Korobchenkova K.D.¹^,2, Dudkov I.Y.¹^,2, Mosharova I.V.¹, Polukhin A.A.¹, Aleksandrov S.V.¹, Artamonov A.Y.³
Affiliations:
1. Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences
2. Immanuel Kant Baltic Federal University
3. A.M. Obukhov Institute of Atmospheric Physics of the Russian Academy of Sciences
Issue: Vol 64, No 5 (2024)
Pages: 850-852
Section: Информация
URL: https://journals.eco-vector.com/0030-1574/article/view/681406
DOI: https://doi.org/10.31857/S0030157424050129
EDN: https://elibrary.ru/OFIDJJ
ID: 681406

Cite item

Full Text

Abstract
Full Text
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

The environmental monitoring of the Russian sectors of the Baltic Sea was continued through three expeditions t in 2023: the 55^th cruise of the P/V “Akademik Sergei Vavilov” (April), the 54^th and 55^th cruises of the R/V “Akademik Boris Petrov” (November and December, respectively). Seasonal quantitative estimates of hydrological-hydrochemical and hydrobiological parameters, carbon dioxide fluxes at the water-air interface were obtained, and the geological and geomorphological conditions of the study areas were clarified. Influence of the Neva River to the eastern part of the Gulf of Finland was stable in all seasons and could be traced at a distance of up to 30 nautical miles from the Neva Bay. The South-Eastern Baltic bottom layer experienced extensive hypoxia and mosaic euxunia. Significant aeration of bottom waters occurred in December due to the combined influence of seasonal convection and downwelling resulting from a series of storms. In both study areas, high values of integral primary production were obtained in April, which were two orders of magnitude higher than the December values. The concentration of chlorophyll “a”, accordingly, differed by an order of one magnitude. The Gulf of Finland was an emitter of carbon dioxide into the atmosphere, especially in April, while the South-Eastern Baltic absorbed carbon dioxide in April and was an area of weak emissions in November and December.

Keywords

South-Eastern Baltics, Gulf of Finland, hypoxia, anoxia, primary production, bacterial production, carbon dioxide flux, chlorophyll “a”

Full Text

В 2023 г. летние данные экологического мониторинга российских секторов Балтийского моря [2–4] были дополнены данными для других сезонов: апрель (55-й рейс ПС “Академик Сергей Вавилов” – АСВ-55), ноябрь (54-й рейс НИС “Академик Борис Петров” – АБП-54) и декабрь (55-й рейс НИС “Академик Борис Петров” – АБП-55) (рис. 1).

Рис. 1. Районы работ (а – Финский залив, б – Юго-Восточная Балтика) и расположение станций в рейсах: 1 – АСВ-55, 2 – АБП-54, 3 – АБП-55, 4 – границы российских секторов Балтийского моря, 5 – изобаты через 20 м, 6 – площадка карбонового полигона, 7 – литологический полигон.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Гидрофизические измерения проводили на станциях многоканальным зондом Sea&Sun Tech CTD48Mc. Пробы воды отбирали батометрами Нискина. На борту судна в пробах стандартными методами определяли концентрации кислорода и восстановленных соединений серы, рН, общую щелочность, первичную продукцию, бактериальную продукцию и деструкцию, а также концентрацию хлорофилла “а”. Отбор проб зоопланктона проводили сетью Джеди, ихтиопланктона – ИКС-80. Парциальное давление атмосферных газов измеряли с помощью комплекса LI-7810 (LiCore, США) и SBA-5 (PPSystems, США) (АСВ-55) и автоматическим газоанализатором Testo 315–3 CO/CO₂ (АБП-54 и АБП-55). Величины потоков CO₂ на границе вода–воздух были рассчитаны с использованием значений параметров карбонатной системы [1]. Для геоакустических исследований использовалось штатное судовое оборудование: параметрический профилограф Kongsberg EA600 (АСВ55), многолучевой эхолот ReasonSeaBat T50 Extended Range и высокоразрешающий параметрический профилограф Atlas Parasound P70 (АБП-54 и АБП-55). Герметичной геологической трубкой отбирали колонки донных осадков на газо-геохимические исследования, а дночерпателем Ван Вина – пробы поверхностных осадков для исследования макрозообентоса и литологического картирования. Вертикальные потоки взвешенного вещества были получены с помощью экспериментальной дрейфующей седиментационной ловушки, разработанной АО ИО РАН совместно с БФУ им. И. Канта.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Гидролого-гидрохимические условия. В Финском заливе (ФЗ) во все сезоны влияние р. Невы прослеживалось в слое 0–10 м на расстоянии до 30 морских миль от Невской губы. В ноябре над юго-восточным склоном Гданьской впадины был зафиксирован апвеллинг, вызвавший подъем галоклина (глубина 60–80 м) на 10 м. В декабре, напротив, при даунвеллинге, вызванном сгонными штормовыми ветрами, галоклин заглубился на эту же величину относительно среднемноголетнего положения. Экстремально высокие концентрации растворенного кислорода в поверхностном слое обеих акваторий были отмечены в апреле, когда наблюдалась низкая температура воды и весенний пик биологической продуктивности. В придонном слое ФЗ гипоксия была зафиксирована только в декабре. Гданьская впадина характеризовалась гипоксийными условиями во время всех трех съемок, однако в декабре над юго-восточным склоном Гданьской впадины (район карбонового полигона) было отмечено обогащение глубинных вод кислородом (до 5 мг/л), вызванное даунвеллингом в сочетании с сезонным конвективным перемешиванием.

Биопродуцирование. В ФЗ интегральная первичная продукция фитопланктона (ПП_инт) в апреле была максимальной – 460–1750 мгС/м² × сут, а в декабре уменьшилась на два порядка (2–3 мгС/м² × сут). В ЮВБ ПП_интв апреле варьировала в более широких пределах – 135–1830 мгС/м² × сут. В декабре величина ПП_интв ЮВБ снизилась на порядок и составляла 3–20 мгС/м² × сут. Доля продукции бактериопланктона в общей продукции для обеих акваторий в апреле составляла 10–40%, а к декабрю выросла до 70–90%. Концентрации хлорофилла “а” в апреле соответствовала эвтрофному статусу в обеих акваториях (3.4–14.8 мкг/л и 1.5–12.5 мкг/л для ФЗ и ЮВБ соответственно), а в декабре – в основном, мезотрофному (0.45–1.0 мкг/л для ФЗ и 0.6–1.6 мкг/л для ЮВБ). В декабре поток взвешенного органического углерода в ЮВБ (14 мгС/м² ×сут) на горизонте 50 м был сопоставим с величинами ПП_инт, при этом общий поток взвешенного вещества был выше на порядок (115 мг/м² ×сут).

Потоки углекислого газа. Акватория ФЗ во все периоды исследований была эмитентом углекислого газа в атмосферу, максимальный рассчитанный поток отмечен в апреле (0.6 гС/м² ×сут), кратно уменьшаясь к ноябрю (0.12 гС/м² ×сут) и декабрю (0.07 гС/м² ×сут). Сокращение эмиссии может быть вызвано сокращением речного стока в холодный период из-за ледостава. ЮБВ в апреле, наоборот, была областью стока атмосферного CO₂ (0.6 гС/м² ×сут), а в ноябре и декабре акватория стала слабым эмитентом (0.04 и 0.06 гС/м² ×сут соответственно). На морской площадке калининградского карбонового полигона сток углекислого газа в апреле оказался несколько выше среднего значения по акватории –0.8 гС/м² ×сут, а эмиссия в ноябре и декабре ниже, чем в среднем (0.01 и 0.03 гС/м²*сут).

Геолого-геоморфологические исследования. В береговой зоне Калининградского полуострова были уточнены границы распространения денудационных уступов, моренных гряд и палеоврезов. На подводном береговом склоне Балтийской косы зафиксированы песчаные тела с выраженными ложбинами стока (до 100–400 м в ширину и 5–10 м в глубину). В северной части Гданьско-Готландского порога уточнена морфология и простирание крупной палеодолины, которая играет значительную роль в переносе придонных североморских вод из южной в центральную Балтику.

Источники финансирования: гидрологические и гидрохимические исследования выполнены по теме государственного задания ИО РАН № FMWE-2024–0025, расчеты величин первичной продукции и бактериальной продукции – по теме № FZWM-2023–0004 государственного задания БФУ им. И. Канта, исследования взвешенного вещества и его вертикальных потоков были выполнены за счет проекта РНФ № 22-77-00069.