Том 63, № 4 (2023)

Антарктическое циркумполярное течение играет ключевую роль в циркуляции Южного океана и влияет на перераспределение тепла океаном в глобальном масштабе. Изучение динамики и структуры этого течения становится особенно актуальным в условиях изменяющегося климата. Течение хорошо проявляется по данным спутниковой альтиметрии, что позволяет исследовать изменчивость его структуры во времени и пространстве на различных масштабах. В этих задачах на первый план выходит методика определения положения отдельных фронтов Антарктического циркумполярного течения на основе данных спутниковой альтиметрии. В данной работе мы сравниваем различные подходы к выделению фронтов. Для этого на основе данных спутниковой альтиметрии с 1993 по 2020 гг. и результатов гидрофизического разреза, выполненного на НИС “Академик Мстислав Келдыш” через северную часть пролива Дрейка в феврале 2020 г., рассмотрена структура самой северной ветви Антарктического циркумполярного течения – Субантарктического фронта и его пространственно-временнáя изменчивость. Для оценки динамики фронта выбран участок трека спутниковых альтиметров TOPEX/Poseidon, Jason-1,2,3 от острова Огненная Земля на юг длиной в 350 км. Представлены критерии для определения положения северной и главной ветвей Субантарктического фронта на базе данных спутниковой альтиметрии. Обнаружен многолетний тренд смещения положения фронтов относительно ранее принятых уровней абсолютной динамической топографии. Установлено, что точность определения положения фронтов по фиксированным значениям динамической топографии со временем может снижаться, в частности, из-за изменения среднего уровня моря. Обнаружен статистически значимый многолетний тренд повышения уровня моря в районе Субантарктического фронта со скоростью 4 мм/год для северной ветви и 2.5 мм/год для основной.

На основе гидрологических данных 79-го рейса экспедиции НИС “Академик Мстислав Келдыш” (16.01–6.02.2020) и данных World Ocean Database-2018 за январь–февраль с 1975 по 2020 гг. дана оценка тренда динамического состояния вод бассейна Пауэлла моря Уэдделла. В каждом узле четверть-градусной сетки строился линейный тренд рассчитанных величин максимума частоты плавучести и максимума амплитуды вертикальной составляющей скорости внутренних волн. Показано, что юго-западная и северо-западная части бассейна Пауэлла существенно различаются по своим гидрофизическим характеристикам. На северо-западе бассейна линейный тренд максимума частоты плавучести отрицательный, тренды глубин залегания максимальных значений частоты Вяйсяля-Брента и амплитуды вертикальной составляющей скорости положительные. В юго-западной части бассейна тренд максимума частоты плавучести положительный, тренды глубин залегания максимальных значений частоты Вяйсяля-Брента и амплитуды вертикальной составляющей скорости отрицательные.

В работе анализируются внутренние волны на основе измерений в 87-м рейсе НИС “Академик Мстислав Келдыш” в проливе Брансфилда у острова Хаф-Мун и расчетов по численной модели. Измерения проводились 25 января 2022 г. в течение четырех часов с помощью термокосы, оснащенной датчиками температуры и давления, параллельно с измерениями CTD-зондом. Колебания температуры по датчикам термокосы и зонда показали, что амплитуда внутренних волн близка к 5 м, иногда достигая 15 м. По результатам расчетов глобальной приливной модели TPXO9, в районе работ преобладают неправильные полусуточные приливы. Численные расчеты параметров внутренних волн показывают, что бароклинный прилив, сгенерированный на крутом склоне, распадается на более высокочастотные волны.

Работа посвящена исследованию абиотических характеристик вод пролива Брансфилда в январе 2022 г. Был повторен поперечный разрез января 2020 года от Антарктического полуострова до Южных Шетландских островов, а также получены новые данные – добавлены 2 разреза в восточной и западной частях пролива. Схема течений в проливе отражает известные представления, абсолютные значения скоростей составляют до 50 см/с в северо-восточном направлении и до 35 см/с в юго-западном. В исследованном районе ярко выделяются модифицированные воды моря Беллинсгаузена (теплые и наименее соленые, с пониженными значениями общей щелочности и всех биогенных элементов), модифицированные воды моря Уэдделла (более холодные и соленые, с пониженными значениями силикатов и нитратов), а также Глубинная циркумполярная вода в слое 200–450 м (теплые и соленые, с низкими значениями растворенного кислорода и рН и повышенным содержанием фосфатов, силикатов и нитратов). В придонных водах пролива серьезных изменений в структуре не выявлено. Межгодовая изменчивость абиотических характеристик вод пролива Брансфилда выражена слабо.

В работе представлены результаты измерений пространственного распределения основных параметров первичной продуктивности в проливе Брансфилда антарктическим летом. Интегральная первичная продукция в проливе варьировала от 435 до 741 мгС/м² в сутки. Доля первичной продукции в общей продукции фито- и бактериопланктона в верхнем 10-м слое составляла 82–91%. Потенциальная фотосинтетическая способность (F_v/F_m) была на высоком уровне в пределах эвфотического слоя (0.418–0.749) во всем районе. Продукционные параметры в двух основных водных массах в проливе не различались. Фотосинтетическая эффективность (соотношение ассимиляционного числа и относительной скорости электронного транспорта, АЧ/rETR) варьировала в разных субрегионах района исследований почти в шесть раз.

Предложена методика построения регионального алгоритма расчета толщины фотического слоя по in situ измерениям вертикальных профилей показателя ослабления направленного света при условии однопараметричности оптических свойств воды (воды первого типа). С использованием предложенной методики разработан региональный алгоритм определения толщины фотического слоя по результатам синхронных измерений профилей показателя ослабления направленного света и фотосинтетически активной радиации, выполненных в январе–феврале 2022 г. в рамках 87 рейса НИС “Академик Мстислав Келдыш” для северо-западной части моря Уэдделла. Для этого региона получено уравнение, позволяющее оценить толщину фотического слоя с относительной ошибкой восстановления 18%.

Исследовано пространственное распределение биомассы видов макро- и мезозоопанктона, а также размерная и половая структура криля Euphausia superba и сальп Salpa thompsoni и Ihlea racovitzai в проливе Брансфилда в течение антарктического лета 2020 г. Пробы зоопланктона отбирались сетью Бонго. На всех исследованных станциях основу биомассы зоопланктона составляли сальпы S. thompsoni и I. racovitzai, а третье место занимали E. superba, их биомасса составляла от 6.3 до 96.3 мг/м³, причем криль встречался лишь в Северо-Западной глубоководной части пролива, куда он проникал из моря Беллинсгаузена. Это объясняется пищевой конкуренцией между сальпами и крилем. Биомасса других видов зоопланктона во всех районах пролива была незначительной по сравнению с сальпами и крилем и распределялась равномерно. При сравнении полученных в экспедиции данных с данными 90-х и 2000-х годов, прослеживается явный тренд увеличения биомассы сальп и снижения биомассы E. superba, что может быть связано с увеличением температуры воды Антарктической акватории. На примере пролива Брансфилда четко видна отрицательная корреляция между биомассой сальп и криля.

Приведен обзор состава и структуры глубоководных пелагических ихтиоценов пролива Брансфилда и северной части моря Уэдделла (бассейн Пауэла) Атлантического сектора Южного океана. Материал получен летом 2020 и 2022 гг. на 26 станциях на горизонтах от 120–0 до 2200–0 м. Был собран 901 экз. молоди и взрослых рыб 19 видов из 10 семейств. Статистический анализ позволил выделить 4 достоверно различающихся района, доминирующие ихтиоцены в которых располагались в водах различного происхождения. Эти ихтиоцены бедны по числу выявленных видов, но зачастую довольно многочисленны. В районе Антарктического пролива и на шельфе Антарктического полуострова преобладали относительно мелководные, эндемичные для шельфа и склона Антарктиды представители семейств Bathydraconidae, Channichthyidae, Liparidae, Nototheniidae, тогда как в проливе Брансфилда, абиссальной котловине бассейна Пауэлла, а также в пелагиали над глубоководными хребтами и желобами, окаймляющими его с севера – мезо- и батипелагические рыбы из сем. Mycthophidae, Bathylagidae, Gonostomatidae, Paralepididae и Scopelarchidae. Вблизи северной границы бассейна Пауэлла число пойманных мезо- батипелагических видов и средняя их численность оказались выше, чем в его центральной части (11 против 7 видов и 63.5 против 84.1 экз./100 м²). В центральной части бассейна доминировал Bathylagus antarcticus, доля которого в уловах в среднем составляла 40%, а численность – 28.8 экз./100 м², тогда как в северной его части преобладала Electrona antarctica, доля которой в уловах была в среднем 33%, а численность – 27.4 экз./100 м².

Проведена оценка численности массовых видов морских млекопитающих в районе Южных Шетландских островов, в море Скоша и в бассейне Пауэлла в ходе двух рейсов НИС “Академик Мстислав Келдыш” в Антарктику (рейс 79 – два этапа в январе–начале марта 2020 г., рейс 87 – один этап в январе–феврале 2022 г.). В 2022 г. район работ располагался в 150 км восточнее района работ в 2020 г. В 2020 г. в акваториях у Антарктического полуострова площадью немногим более 343 000 км² находилось около 1200 горбатых китов Megaptera novaeangliae и 2800 финвалов Balaenoptera physalus, а в 2022 г. – не менее 1200 горбатых китов и около 2500 финвалов. Характер распределения встреч этих китов вдоль маршрута судна указывает на отсутствие как внутри-, так и межвидовой пищевой конкуренции. Антарктических морских котиков Arctocephalus gazella в оба сезона здесь было примерно 2–3 тыс. особей, однако оценка их численности менее точна, чем для горбатых китов и финвалов.