Origin of freshwater component in estuaries of the Ob and Yenisei Rivers and waters of Kara Sea adjacent zones based on isotopic (δD, δ18O) data

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Пресноводный сток с континентов является не только индикатором климатических изменений, распространения антропогенного загрязнения и отложения терригенного материала в зоне континентального шельфа [13, 23, 25, 30], но и влияет на биологические, геохимические и физические параметры вод арктических морей. Одним из них является Карское море – сильно опресненный морской бассейн [4, 8, 9], в который впадает две крупные сибирские реки – Обь и Енисей, поставляющие на арктический шельф примерно четверть от всего континентального стока в Восточной Арктике [15, 29]. В совокупности с остальными источниками пресных вод – атмосферными осадками или талыми водами морских или речных льдов, речной сток формирует так называемый общий пресный компонент (ПК) Карского моря. Главной особенностью ПК Карского моря является различие изотопных параметров двух основных источников речных вод – Оби и Енисея. Это различие обусловлено тем, что изотопные параметры речного стока преимущественно наследуют информацию о вкладе атмосферных осадков и подземных вод в водный баланс реки [18, 31] по всей площади водосбора. Водосборы Оби и Енисея занимают большие площади, протяженные как в меридиональном, так и в широтном направлении, занимая разные климатические зоны, что приводит к разгрузке в один морской бассейн двух крупных рек с контрастными изотопными (δ¹⁸О, δD) характеристиками воды (рис. 1).

 

Рис. 1. Площади водосбора Оби (I) и Енисея (II), по данным ArcticGRO [16].

 

Работы, формирующие представление об изотопных параметрах речного стока в Карское море малочисленны и, главным образом, рассматривают изотопную систему кислорода, а оценки изотопного состава водорода практически не встречаются в литературе. В таблице 1 систематизированы основные данные об изотопных параметрах (δ¹⁸О, δD) вод Оби и Енисея, полученные как в зоне перехода река-море [1, 4, 8, 9], так и в районах, расположенных непосредственно в речных эстуариях [11, 20]. Несмотря на то, что опубликованных данных по изотопному составу кислорода (δ¹⁸O) существенно больше, они не всегда воспроизводятся в работах разных авторов.

 

Таблица 1. Опубликованные оценки изотопных параметров вод Оби и Енисея

Источник	Период отбора	Метод оценки*	Число данных	δD, ‰	δ18O, ‰
Обь
Bauch et al., 2005 [8]	2000 (август-сентябрь)	1	н/д	–	–16.1
	2001(август-сентябрь)	1	н/д	–	–15.7
Bauch et al., 2003 [9]	1999 (август-сентябрь)	1	34	–	–16.8
Брезгунов и др., 1980 [1]	1976 (июль-август)	2	8	–	–16.4
	1977 (июль-август)	2	5	–	–16.1
	1977 (март)	2	11	–	–14.6
Cooper et al., 2008 [11]	2003–2006	3	17	–	–14.9
Дубинина и др., 2017 [4]	2014 (август-сентябрь)	4	1	–131.4	–17.6
Енисей
Bauch et al., 2005 [8]	2000 (август-сентябрь)	1	н/д	–	–17.0
	2001(август-сентябрь)	1	н/д	–	–17.0
Bauch et al., 2003 [9]	1999 (август-сентябрь)	1	10	–	–18.1
Cooper et al., 2008 [11]	2003–2006	3	17	–	–18.4
Дубинина и др., 2017 [4]	2014 (август-сентябрь)	4	2	–134.4 –120.7	–17.7 –15.8

*1 – Линейная экстраполяция данных на S = 0; 2 – усреднение результатов прямых измерений величин δ¹⁸O в образцах эстуарных вод с S < 1‰; 3 – средневзвешенные значения величин δ¹⁸O в пресных водах на речных станциях; 4 – результаты прямых измерений величин δ¹⁸O в образцах эстуарных вод.

 

Полученные нами предварительные оценки изотопных параметров вод Оби и Енисея в зоне перехода река-море [4] также требуют уточнений, поскольку для вод Енисея было получено бимодальное распределение величин δ¹⁸O и δD, которые для одной из станций оказались близки к водам Оби (табл. 1). Возможность появления в Енисейском заливе вод Карского моря, опресненных стоком Оби, уже обсуждалась ранее [25, 26], но это наблюдение нуждается в подтверждении.

Отсутствие системной информации об изотопных параметрах речного стока в Карское море и противоречивость опубликованных данных определили задачи настоящей работы, которые состоят в проверке разных подходов к оценке изотопных параметров (δD, δ¹⁸O) стока Оби и Енисея и установлении их усредненных значений, пригодных для модельных оценок. Специальное внимание нами уделено роли речных вод и других опреснителей в формировании изотопных характеристик ПК в зоне перехода река-море. Решение этих задач на примере Оби и Енисея дополняет существующие представления о распределении опресняющих компонентов в пределах Арктических акваторий.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Материал для исследований был собран в 66-м рейсе НИС «Академик Мстислав Келдыш» (2016 г.) при помощи батометров Нискина океанографического зонда SBE911 с комплексом Rosette 32. Образцы опресненных морских вод отобраны на станциях, расположенных вдоль двух меридиональных разрезов, протянувшихся от речных эстуариев к центру Карского моря. Длина Обского разреза составила 453 км, а Енисейского – 472 км (рис. 2). Изотопный анализ кислорода образцов был выполнен методом изотопного уравновешивания в режиме CF-IRMS с применением масс-спектрометра DELTA V+ и опции GasBench II. Изотопный анализ водорода выполнен в режиме DI IRMS на масс-спектрометре DELTAplus (Thermo, Германия) после разложения микропроб воды на горячем хроме (H/Device). Все величины δ¹⁸O и δD калиброваны в шкале «V-SMOW–V-SLAP» и определены с точностью ± 0.05 и ± 0.3‰ соответственно.

 

Рис. 2. Расположение изученных разрезов в акватории Карского моря (66-рейс НИС «Академик Мстислав Келдыш»). I – Обский разрез; II – Енисейский разрез.

 

РЕЗУЛЬТАТЫ

Пространственное распределение изотопных (δD и δ¹⁸O) данных и солености вод Обского и Енисейского разрезов приведены на рис. 3. Наблюдаемое распределение солености свидетельствует о том, что воды изученных разрезов опреснены относительно вод атлантического происхождения (для северной Атлантики S = 34.9 е.п.с. по данным [3, 4]) на всех глубинах и по всей длине изученных разрезов. Как следовало ожидать, максимальное опреснение проявлено в поверхностном слое, где величины солености достигают минимальных значений (5 е.п.с и менее). Простая оценка содержания пресного компонента (X_ПК) в изученных образцах может быть получена по балансу солености:

${\text{X}}_{\text{ПК}}=\frac{S_{Atlantic}-S_{Sample}}{S_{Atlantic}}$, (1),

где S_Atlantic – соленость вод атлантического происхождения, поступающих в Карское море из Баренцева (34.9 е.п.с., по данным [3, 4]); S_Sample – соленость образца. Оценки по уравнению (1) превышают 90% в зоне речных эстуариев и падают до 1% и менее в придонных водах центральной части изученных разрезов.

 

Рис. 3. Пространственное распределение солености (S) и изотопных параметров (δ18O, δD) в водах Обского (А, Б, В) и Енисейского (Г, Д, Е) разрезов.

 

Изотопные параметры δD и δ¹⁸O (рис. 3), являясь консервативными трассерами, распределены в пространстве аналогично солености [12]. Максимальные значения величин δD и δ¹⁸O на Обском меридиональном разрезе составили соответственно 0.0 и –2.1‰ в водах придонного горизонта (175м) на станции 5308, максимально удаленной от устья Обской губы. Соленость придонных вод на этой станции составляет 34.22 е.п.с. В Енисейском заливе максимальные значения величин δD и δ¹⁸O тоже наблюдаются в придонных водах (60 м) на станции 5353, максимально удаленной от речного устья и составляют –0.4 и –3.3‰ соответственно, при солености 33.74 е.п.с.

Минимальные значения величин δD и δ¹⁸O и солености были получены для вод поверхностного слоя на станциях самых южных участков изученных разрезов. Станции 5323, 5324, 5326, 5327 находятся непосредственно в Обской губе, на отдельных станциях (ст. 5323, 5324) глубина моря не превышает 15 м, и диапазон наблюдаемых величин солености составляет от 0.17 е.п.с. у поверхности до 31.10 е.п.с. в придонном слое толщи. Величины δD и δ¹⁸O также изменяются с глубиной и наиболее низкие значения характерны для вод поверхностного слоя: величины δD и δ¹⁸O (ст. 5323) составляют –115.1‰ и –15.6‰ соответственно. Станции 5342, 5343, 5344, 5345, расположенные в Енисейском заливе, также характеризуются минимальными значениями величин δD и δ¹⁸O, полученными для вод поверхности (ст. 5342), они составляют –148.1‰ и –19.9‰ соответственно. Наибольшая глубина в этом районе достигает 19 метров (ст. 5345), а диапазон солености составляет от 0.44 до 31.97 е.п.с.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Оценка изотопных параметров речного стока

Из диаграмм, представленных на рис. 3 следует, что большая часть ПК сосредоточена в поверхностном слое вод, формируя так называемый речной плюм, регулярно наблюдаемый в Карском море [21, 26, 28]. Воды Оби и Енисея распространяются по поверхности моря, постепенно смешиваясь с нижележащими морскими водами. Это позволяет рассматривать воды Карского моря в зоне распространения речных плюмов с позиции смешения атлантических вод, поступающих из Баренцева моря, с водами речного стока, главным образом, Оби и Енисея [4, 8, 29]. Двухкомпонентное смешение описывается линейным уравнением в координатах «изотопный состав-соленость», или δ-S [1, 8, 10]. Свободный член линейного уравнения будет близок к величинам δ¹⁸О или δD общего пресного компонента, который в зоне речного плюма представлен преимущественно речной водой. Уравнения связи δ-S и их статистические характеристики, полученные для вод Обского и Енисейского разрезов, приведены в таблице 2. Величины свободного члена в этих уравнениях представлены как усредненные параметры речного стока в таблице 3. Несмотря на высокие коэффициенты корреляции, приведенные в табл. 2, на рис. 4 видно, что строгая линейная связь изотопных параметров с соленостью в водах изученных разрезов отсутствует. Распределение точек на диаграммах этого рисунка указывает на отклонение от модели простого двухкомпонентного смешения и больше напоминает полином третьей степени с перегибом в области солености 10–25 е.п.с. Данная ситуация, вероятно, отражает формирование ПК за счет смешения речных вод Оби и Енисея, разных по своим изотопным параметрам. В качестве дополнительного фактора, можно отметить возможное влияние вклада талых вод морского или речного льда, которые могут сохраняться в поверхностном опресненном слое до конца июля [5, 9, 17, 24].

 

Таблица 2. Уравнения связи изотопных характеристик с соленостью для вод Обского и Енисейского разрезов

Обский разрез (n = 61)	R2
δ18O = 0.41( ± 0.01) S-14.77( ± 0.16)	0.99
δD =3.09( ± 0.04) S-111.53( ± 1.12)	0.99
Енисейский разрез (n = 53)
δ18O = 0.53( ± 0.01) S-18.64( ± 0.53)	0.98
δD = 3.98( ± 0.09) S-140.52( ± 2.13)	0.98

 

В области минимальной солености на диаграммах рис. 4 величины δ¹⁸О и δD близки к величинам свободного члена в статистических уравнениях из табл. 2. Однако небольшой разброс данных в области минимальных соленостей, заметный на диаграммах рис. 4 показывает, что даже в зоне доминирования речного стока нельзя полностью исключать вклад в ПК других источников опреснения [2, 6]. По этой причине величины δD и δ¹⁸O, получаемые путем экстраполяции всех данных, полученных для разрезов или отдельных станций на нулевую соленость, можно использовать для оценки параметров речного стока, но с большой осторожностью. Наши оценки величин δ¹⁸О и δD речного стока Оби и Енисея, полученные данным способом, приведены в табл. 3 (метод 1).

 

Рис. 4. Связь солености и изотопного состава водорода (А) и кислорода (Б) в водах изученных разрезов.

 

Кроме экстраполяции на нулевую соленость, можно использовать уравнение материального баланса, связывающего изотопные параметры и количественное соотношение пресных и соленых вод в каждом изучаемом образце [7, 9, 27]:

${\delta }_{\text{ПК}}={\delta }^0-\frac{{\delta }^0-{\delta }_{\text{обр}}}{{\text{X}}_{\text{ПК}}}$, (2)

где Х_ПК – доля пресного компонента в образце, рассчитанная по балансу солености (1), δ_ПК – изотопный состав кислорода или водорода пресного компонента, δ⁰ – изотопный состав кислорода или водорода исходной морской воды. В расчетах приняты его параметры, определенные для вод атлантического происхождения, циркулирующих в Баренцевом море δD = 1.56 ± 0.40‰; δ¹⁸O = 0.25 ± 0.1‰ [3, 4].

Применение уравнения (2) к слабо опресненным водам (при Х_ПК менее 10%) приводит к высокой погрешности и получению нереальных оценок величин δ¹⁸О и δD в пресном компоненте. Подобные образцы следует исключить из расчетов и провести анализ оставшихся данных, сгруппировав их по географическому или формальному (математическому) принципу. В первом случае мы полагаем, что в наиболее южных (эстуарных) частях разрезов вклад любых иных источников пресных вод, кроме вод конкретной реки, пренебрежимо мал. Изотопные параметры речных вод Оби и Енисея, полученные таким способом, приведены в табл. 3 (метод 2).

 

Таблица 3. Изотопные параметры речных вод, поступающих в Карское море

№	Метод оценки	Параметр, ‰	Обь		Енисей
				n		n
1	Экстраполяция на S = 0 всех данных по разрезу	δ18О	–14.8 ± 0.2	61	–18.6 ± 0.5	53
		δD	–111.5 ± 1.1		–140.5 ± 2.1
2	Расчет по (1, 2) с исключением по географическому признаку	δ18О	–15.3 ± 0.4	6	–19.5 ± 0.7	7
		δD	–114.7 ± 1.6		–146.9 ± 4.7
3	Расчет по (1, 2) с исключением по формальному признаку	δ18О	–14.8 ± 0.7	19	–18.5 ± 1.2	18
		δD	–112.0 ± 4.8		–139.2 ± 9.2
Среднее:		δ18О	–15.0 ± 0.3		–18.9 ± 0.6
		δD	–112.7 ± 2.1		–142.2 ± 4.3

 

Критерием пригодности данных по формальному признаку служит отсутствие зависимости рассчитанных по уравнениям (1, 2) величин δD и δ¹⁸O пресного компонента от его содержания в образце. На рис. 5 все рассчитанные величины δD и δ¹⁸O ПК формируют две группы значений: к группе (I) относятся воды с содержанием ПК менее 60%, к группе (II) – воды, содержащие более 60% ПК. Видно, что воды первой группы имеют широкий диапазон вариаций величин δD и δ¹⁸O ПК, а для второй характерны минимальные вариации величин δD и δ¹⁸O ПК (рис. 5). Значительные вариации изотопных параметров ПК указывают на присутствие в нем пресных вод с разными изотопными характеристиками, которые проявляются на фоне отсутствия доминирования одного из источников ПК, в данном случае, речных вод. В образцах второй группы вариации изотопных параметров ПК минимальны, и это связано с превалированием речных вод над остальными источниками опреснения. Таким образом, мы можем принять, что точки второй группы представляют характеристики вод соответствующей реки: Обских для Обского, и Енисейских для Енисейского разрезов. Усредненные величины этих оценок δD и δ¹⁸O ПК, приведены в табл. 3 (метод 3).

 

Рис. 5. Зависимость величин δD (А) и δ18O (Б) пресного компонента от его содержания в водах Обского и Енисейского разрезов. Пунктирные области – воды с содержанием ПК менее 60% (I) и более 60% (II).

 

Распределение речных вод в Обско-Енисейском плюме

Средние оценки изотопных параметров речного стока Оби и Енисея на момент наблюдений (табл. 3) можно использовать как опорные величины δD и δ¹⁸O, позволяющие идентифицировать сток каждой из рек. Мы применили эти величины для оценки сохранности изотопного сигнала вод Оби и Енисея в пределах единого речного плюма, формирующегося в Карском море за пределами эстуарных зон этих рек. Поступающий в Карское море речной сток распространяется, главным образом, в северном и северо-восточном направлении в виде плюмов, слабо перемешивающихся с нижележащими морскими водами [21, 28, 29]. В центральной части Карского моря происходит слияние плюмов Оби и Енисея в так называемый общий Обско-Енисейский речной плюм [21, 25, 28]. По некоторым оценкам считается, что в центральной части этого плюма доминируют воды реки Оби [26], хотя точных оценок содержания вод Оби и Енисея в общем плюме не имеется. Мы рассчитали вклад воды, поступающей из каждой реки, опираясь на допущение, что ПК в зоне Обско-Енисейского плюма состоит главным образом из вод Оби и Енисея. Расчет проведен для образцов, взятых в пределах поверхностного слоя (0–16 м), который частично представлен водами речного плюма [26]. Соленость этих вод не превышает 21 е.п.с., а доля ПК достигает 60%. Результаты расчета показаны на рис. 6 в виде пространственного распределения в пределах плюма доли вод Оби в составе ПК (соответственно, картина распространения Енисейских вод будет обратной, поскольку допускался двухкомпонентный состав ПК).

 

Рис. 6. Доля вод реки Оби в составе ПК Обско-Енисейского плюма в зоне его пересечения Енисейским разрезом.

 

Согласно расчету, доля вод Оби в составе ПК Обско-Енисейского плюма возрастает постепенно, достигая 60% на станциях 5333 и 5351, удаленных от начала Енисейского разреза более чем на 350 км. Таким образом, можно утверждать, что в пределах Енисейского разреза действительно наблюдается преобладание вод Оби над водами Енисея, а характер распределения Обских вод в пределах плюма показывает, что воды, выходящие из Обской губы, пересекают траекторию Енисейского плюма, накладываясь на него. При этом изотопные метки воды обеих рек остаются сохранными, указывая на гетерогенное состояние ПК в пределах единого плюма.

Распределение изотопных характеристик ПК с глубиной

Согласно полученным оценкам величин δ¹⁸О и δD в пресном компоненте слабо опресненных вод обоих разрезов (область I на рис. 5), его изотопные параметры негомогенны, что позволяет предположить участие в процессах смешения вод Карского моря не только речных, но и других пресных вод. Наиболее отчетливо это проявляется при рассмотрении вод станций, расположенных в пределах эстуарных зон каждой из рек. На рис. 7 (а, б) приведены рассчитанные по уравнению (2) величины δ¹⁸О(ПК) в зависимости от глубины отбора для Обской губы и Енисейского залива (картина распределения величин δD(ПК) выглядит аналогично). Для обеих рек наблюдается относительно гомогенное состояние ПК в пробах, отобранных из поверхностного слоя, которое, вероятно, обеспечивается перемешиванием речных вод течениями и ветровой нагрузкой. На глубинах более 5 м возникает существенный разброс величин δ¹⁸О(ПК), который нельзя объяснить погрешностями расчета, поскольку для всех этих образцов, в основном, характерна низкая соленость (от 0.17 до 6.72 е.п.с. в водах Обской губы и от 0.44 до 12.64 е.п.с. в Енисейском заливе).

 

Рис. 7. Распределение расчетных величин δ18О пресного компонента (ПК) в зависимости от глубины: (А) – Обская губа, (Б) – Енисейский залив. Пунктиром ограничен интервал вариаций величин δ18О речной воды на станциях наблюдения ArcticGRO [16] за период с сентября 2015 г. до августа 2016 г., который охватывает годовой интервал, предшествующий отбору проб. На картах показаны южные участки изученных разрезов, находящиеся в пределах Обской губы (А) и Енисейского залива (Б).

 

В придонных горизонтах, особенно на выходе из эстуарной зоны, соленость повышается до 22.56–31.22 е. п.с в Обской губе и до 18.54–31.97 е.п.с. в Енисейском заливе. Поскольку и эти величины солености не способны привести к ошибочным оценкам изотопных параметров ПК, наблюдаемое глубинное распределение величин δ¹⁸О(ПК) и δD(ПК) не является артефактом и должно иметь объяснение.

Полученные оценки изотопных параметров ПК имеет смысл сравнить с интервалом сезонных вариаций речных вод. Для этого мы нанесли на рисунки 7а и 7б интервалы сезонных вариаций величины δ¹⁸О в водах Оби и Енисея из открытой базы проекта ArcticGRO [16]. Нами были использованы данные наблюдений, полученные за период одного года, предшествующего моменту отбора образцов, т.е. с сентября 2015 г. по август 2016 г. включительно. Полученные интервалы сезонных вариаций для речных вод описывают данные только для поверхностного слоя (рис. 7). Состав ПК на глубинах более 5 м явно неоднороден – величины δ¹⁸О(ПК) имеют значительный разброс и показывают небольшую тенденцию к понижению с ростом глубины. Общий интервал величин δ¹⁸О(ПК) на глубинах более 5 м, как в Обской губе, так и в Енисейском заливе, существенно шире годового хода этого параметра в речной воде. Это означает, что пресный компонент, содержащийся в водах более глубоких горизонтов, очевидно, имеет не только речное происхождение.

Пространственное распределение величин δ¹⁸О(ПК) показывает (рис. 8), что изотопно-облегченный пресный компонент приурочен к придонному слою и поступает в Обскую губу и Енисейский залив со стороны Карского моря. Величины δ¹⁸О около –20…-25‰ отвечают составу атмосферных осадков высоких широт, которые частично опресняют воды Карского моря [2], а также среднему составу атмосферного компонента в Арктике –23‰ [14]. Более высокие величины δ¹⁸О(ПК), наблюдаемые на горизонтах около 10 м, могут быть результатом вклада талого льда, который обогащен изотопом ¹⁸О в равновесии с водой на величину около 2‰ [19, 22].

 

Рис. 8. Распределение величины δ18О(ПК) в водах Обской губы (А) и Енисейского залива (Б). Стрелками обозначено направление течения рек.

 

Пресный компонент преимущественно речного происхождения сохраняется, главным образом, в поверхностном слое воды эстуариев, наследуя спектр вариаций изотопных параметров речной воды предыдущих сезонов. Однако это не влияет на принципиальное соотношение изотопных характеристик стока двух рек: для поверхностных вод Оби характерны более высокие величины δ¹⁸О (≈ –15‰), чем для Енисея (≈ –18… –20‰). Для Обской губы также характерно наличие водных линз с повышенными величинами δ¹⁸О пресного компонента, по-видимому, представленного талым речным льдом. Для вод Енисейского залива наличие водных прослоев с повышенными величинами δ¹⁸О(ПК) выражено слабее, и может быть связано не только с присутствием талых вод речного льда, но и с затоком в Енисейский залив вод, опресненных в Обской губе, что уже отмечалось ранее [25].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты, представленные в данной работе, получены по материалам одного рейса, собранным во время одного летнего сезона. Следовательно, за пределами обсуждения остаются сезонные вариации, что не входило в задачи настоящей работы. Мы постарались показать, что в столь сложном бассейне как Карское море, даже в зоне преобладания речного стока (например, непосредственно в зонах речных эстуариев) опреснение не всегда можно рассматривать как процесс двухкомпонентного смешения морской и речной воды. Об этом говорит также установленное нами негомогенное распределение речных вод в пределах Обско-Енисейского плюма. Например, в центральной части Енисейского разреза, пересекающего Обско-Енисейский плюм, ПК представлен смесью 60% вод Оби и 40% вод Енисея.

Сравнение полученных оценок δ¹⁸О(ПК) с сезонными вариациями величин δ¹⁸О и δD в речных водах показывает, что водную толщу реки в эстуарной зоне трудно считать гомогенной в отношении изотопных параметров ПК. Очень наглядно это демонстрирует пример вертикального распределения величин δ¹⁸О(ПК) (и δD(ПК), которые ведут себя аналогично) в пределах Енисейского залива и Обской губы. В эстуарных зонах в составе ПК логично было бы ожидать резкое преобладание вод соответствующей реки, но наши данные показывают, что это не так, и что в пределах эстуариев крупных рек можно обнаружить пресный компонент постороннего, не речного, происхождения, привнесенный со стороны моря. Как нам удалось показать, вся толща вод как в Обской губе, так и в Енисейском заливе оказывается гетерогенной по составу и происхождению пресного компонента. Его распределение и основные пути распространения в зоне перехода река-море на момент исследований (конец июля) можно представить формальной схемой, приведенной на рис. 9.

 

Рис. 9. Характеристика пресных компонентов в зоне перехода река-море на примере Обской губы и Енисейского залива в конце июля 2016 г.

 

В поверхностном слое речного эстуария (менее 5–10 м) пресный компонент формируют преимущественно воды речного стока, возможно, с небольшим участием локальных атмосферных осадков и талого речного льда. Как было установлено, в верхних горизонтах вод как Обской губы, так и Енисейского залива, эти компоненты успевают гомогенизироваться, представляя некие единые характеристики «речного стока». Столь же гомогенным является и пресный компонент, содержащийся в водах, поступающих в зону обоих эстуариев со стороны Карского моря. Этот ПК имеет изотопно-легкие характеристики (δ¹⁸О ≈ –22… –25‰, δD ≈ –160… –190‰), сформированные за счет вклада атмосферных осадков высоких широт, а его гомогенность объясняется длительным временем пребывания данного типа ПК в составе вод Карского моря. Опресненные этим компонентом морские воды формируют придонный слой, который постепенно выклинивается по мере удаления от устья залива или губы. Воды, находящиеся между поверхностным и придонным слоями, являются гетерогенными в отношении изотопных характеристик ПК, по-видимому, из-за более интенсивного латерального перемешивания вод в эстуарии по сравнению со скоростью вертикального перемешивания. Разброс величин δ¹⁸О(ПК) в промежуточном слое достигает 16‰ в Обской губе и около 12‰ в Енисейском заливе, что находится за пределами погрешности любых оценок для речных вод, включая учет сезонных вариаций. Столь сильные изменения, вероятно, связаны не только со смешением изотопно-легкого «карскоморского» ПК и речных вод, но и с присутствием дополнительных компонентов, например, талого речного льда в Обской губе или затока вод, опресненных в Обской губе в северную часть Енисейского залива.

Благодарности. Авторы глубоко признательны научному руководителю рейса академику РАН М.В. Флинту и благодарят за помощь в сборе образцов Г.И. Надьярных и команду гидрофизиков под руководством С.А. Щуки за предоставленные гидрофизические данные.

Источники финансирования. Работа выполнена в рамках государственного задания ИГЕМ РАН, тема FMMN-2024-0021 124022400138-5, изотопный анализ водорода и интерпретация полученных данных проведена при поддержке гранта РНФ № 23-17-00001.

Конфликт интересов. Авторы данной работы заявляют, что у них нет конфликта интересов.

About the authors

S. A. Kossova

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy, and Geochemistry, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: sonch_1@rambler.ru
Russian Federation, Moscow

E. O. Dubinina

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy, and Geochemistry, Russian Academy of Sciences

Email: sonch_1@rambler.ru
Russian Federation, Moscow

References

Supplementary files