Assesment of Ecological State and Dynamics of Waters of the East Kamchatka Current Area and Other Locations of the Far Eastern Seas in the Cruise No. 68 of R/V Academic Oparin

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

During the cruise No. 68 of the R/V “Academic Oparin”, which was carried out from August 8 to September 18, 2023, research was continued in the area to the east of Kamchatka Peninsula to study the possible factors that caused the mass mortality of marine organisms in the Fall of 2020, study the structure of East Kamchatka Current, features of mesoscale eddies formed here, hydrochemical features of the Kamchatka Bay, as well as a research of gas-geochemical processes and assessment of environmental conditions in the area of oil and gas exploration on the shelf of Sakhalin Island, assessment of radionuclide content in the area of the cruise, marine optics research and hydro acoustic experiments.

Full Text

Основными задачами экспедиционного рейса № 68 НИС “Академик Опарин” (8.08–18.09.2023 г.), организованного Тихоокеанским океанологическим институтом им. В.И. Ильичева, являлись выполнение океанографической съемки района Восточно-Камчатского течения, включая вихревые структуры синоптического масштаба, комплексной съемки Камчатского залива, приустьевых участков рек Камчатка и Жупанова, съемки на северо-восточном шельфе о. Сахалин в районе интенсивных газовых выделений, отбор проб фитопланктона, регистрация океанологических, гидрооптических и газо-геохимических параметров поверхностного слоя океана, отбор проб на радиоизотопы из поверхностного слоя вод вдоль всего маршрута судна, а также по вертикали на отдельных станциях, постановка и подъем донных автономных буйковых измерительных станций (АБС) на шельфе о. Сахалин, акустические исследования на протяженной трассе в Японском море.

В экспедиции участвовало 28 человек, из них 4 молодых ученых, 2 аспиранта и 9 студентов. Кроме сотрудников ТОИ ДВО РАН, в работах приняли участие представители ДВФУ, Дальрыбвтуза, МГУ, СПбГУ и ААНИИ.

Всего в экспедиции выполнена 241 станция с СТД-зондированием, из них 193 с отбором проб воды на стандартные гидрохимические параметры. Проведен значительный объем гидробиологических, гидрооптических, радиоэкологических, газогидрохимических и гидроакустических исследований. Поставлено 3 АБС на глубинах 67, 145 и 246 м. Две из них подняты для считывания информации через 30 суток и поставлены снова в тех же точках (рис. 1).

 

Рис. 1. Картосхема работ экспедиции ТОИ ДВО РАН на НИС “Академик Опарин” (рейс № 68) в августе–сентябре 2023 г.: 1 – положение океанографических станций; 2 – положение АБС; 3 – порты заходов и подходов; 4 – места лодочных работ; 5 – точка излучения акустических сигналов. На врезке (а) показано распределение условной удельной плотности (кг/м3) на разрезе вдоль Камчатского желоба через антициклонический вихрь А и циклонические вихри В и С. На врезке (б) – распределение флуоресценции хлорофилла а (мг/л) на разрезе, перпендикулярном желобу через циклонический вихрь В.

 

В качестве предварительных результатов экспедиции можно выделить следующие.

  1. Выполнена детальная комплексная океанологическая съемка акватории Тихого океана, прилегающей к п-ову Камчатка, для изучения абиотических факторов среды, влияющих на состояние экосистем и динамику вредоносного цветения водорослей в прибрежных водах, и анализа возможных механизмов экологической катастрофы сентября 2020 г.
  2. Подробная съемка района Восточно-Камчатского течения подтвердила присутствие устойчивых интенсивных вихревых образований синоптического масштаба, которые определяют перенос вод основного потока течения, а также интенсивный поперечный водообмен. Впервые показана двухслойная структура вихрей, соответствующая хетонам, когда над основным ядром циклона формируется антициклон, определяющий конвергенцию теплых вод в верхнем слое 0–100 м, и наоборот, в верхней части антициклона формируется циклон, обусловливая подъем вод и дивергенцию на поверхности в центре вихря с образованием пятна вод пониженной (на 2–5°С) температуры и повышенной солености (рис. 1а).
  3. Выявленные особенности в строении вихрей оказывают влияние на распределение планктона и продукционные характеристики. В отличие от других районов океана здесь в центральных частях циклонических вихрей содержание хлорофилла а низкое в результате конвергенции и даунвеллинга, а в антициклонах, наоборот, отмечается повышенное содержание хлорофилла а (рис. 1б).
  4. На акватории Камчатского залива зарегистрированы аномально высокие концентрации фосфатов и, соответственно, низкое азот-фосфорное соотношение, что, вероятно, обусловлено влиянием стока р. Камчатки и повышенной активностью вулканов Ключевской группы в течение 2023 г. В то же время, в прибрежной зоне и бухтах, прилегающих к вулканам Кроноцкого и Авачинского заливов, азот-фосфорное соотношение сохраняется на высоком уровне. Это определяет различие видов фитопланктона на исследованных акваториях. Можно заключить, что вулканическая активность и особенности питания рек приводят к широкому видовому разнообразию планктона на прилегающих к Камчатке акваториях океана.
  5. В составе фитопланктона Восточно-Камчатского течения было обнаружено 58 видов внутривидовых таксонов микроводорослей. По числу видов преобладал отдел диатомовых (39 видов, 67%), в небольшом количестве был отмечен отдел динофитовых микроводорослей (15 видов, 26%).
  6. Отобраны пробы донных осадков в Камчатском заливе, дана оценка распределения отдельных видов бентосных фораминифер и их численности, связи с литологическим составом донных осадков, выполнен сравнительный анализ морфологического облика и химического состава раковин в разных фациальных обстановках.
  7. Получены новые данные о структуре вод на шельфе о. Сахалин в период максимального летнего прогрева, которые свидетельствуют о развитии обширной области апвеллинга в прибрежной полосе шириной 10–20 миль с перепадом температуры вод около 5–7°C. Перенос вод определяется Восточно-Сахалинским течением, положение шельфового фронта может значительно изменяться на протяжении суток за счет прилива.
  8. Подтверждены интенсивные участки эмиссии газов на северо-восточном шельфе о. Сахалин с локальным максимумом растворенного метана 198 нМ/л. При этом метан распространяется на восток под нижней границей сезонного пикноклина (10 м). Здесь также обнаружены повышенные концентрации растворенного гелия 11.1 промилле, превышающие фоновые концентрации для Охотского моря в 2.5 раза.
  9. Показано, что содержание радионуклидов трития и цезия в Японском и Охотском морях, а также прилегающей к п-ову Камчатка части Тихого океана в настоящее время близко к фоновым значениям. Это позволит оценить степень возможного загрязнения российских морей в результате слива вод с аварийной АЭС “Фукусима-1”.
  10. Акустический эксперимент по излучению сложного сигнала с использованием эффекта “оползня” на шельфе показал устойчивый прием на расстоянии 511 км и расчет позиционирования объекта с погрешностью не хуже 50 м.

Финансирование работы. Экспедиция проводилась за счет средств, предоставленных Минобрнауки России. Исследования выполнялись в рамках госбюджетных тем ТОИ ДВО РАН № 2, 5, 6, 7, 10 и 11 (рег. №№ 120031890011-8, 121021500054-3, 121021700346-7, 121021700341-2, 119122090009-2, 12121500052-9), а также Комплексной межведомственной программы “Экологическая безопасность Камчатки: изучение и мониторинг опасных природных явлений и антропогенных воздействий” (рег. № 122012700198-9).

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

×

About the authors

V. B. Lobanov

Ilyichev Pacific Oceanological Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: lobanov@poi.dvo.ru
Russian Federation, Vladivostok

A. F. Sergeev

Ilyichev Pacific Oceanological Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: lobanov@poi.dvo.ru
Russian Federation, Vladivostok

P. Yu. Semkin

Ilyichev Pacific Oceanological Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: lobanov@poi.dvo.ru
Russian Federation, Vladivostok

N. B. Lukyanova

Ilyichev Pacific Oceanological Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: lobanov@poi.dvo.ru
Russian Federation, Vladivostok

I. F. Alekseev

Ilyichev Pacific Oceanological Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: lobanov@poi.dvo.ru
Russian Federation, Vladivostok

V. A. Goryachev

Ilyichev Pacific Oceanological Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: lobanov@poi.dvo.ru
Russian Federation, Vladivostok

S. G. Sagalaev

Ilyichev Pacific Oceanological Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: lobanov@poi.dvo.ru
Russian Federation, Vladivostok

S. P. Zakharkov

Ilyichev Pacific Oceanological Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: lobanov@poi.dvo.ru
Russian Federation, Vladivostok

N. A. Lipinskaya

Ilyichev Pacific Oceanological Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: lobanov@poi.dvo.ru
Russian Federation, Vladivostok

A. O. Kholmogorov

Ilyichev Pacific Oceanological Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: lobanov@poi.dvo.ru
Russian Federation, Vladivostok

K. R. Baygubekov

Saint Petersburg State University

Email: lobanov@poi.dvo.ru
Russian Federation, Saint Petersburg

Yu. A. Barabanshchikov

Ilyichev Pacific Oceanological Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: lobanov@poi.dvo.ru
Russian Federation, Vladivostok

D. S. Kalyuzhny

Ilyichev Pacific Oceanological Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences; Far Eastern Federal University

Email: lobanov@poi.dvo.ru
Russian Federation, Vladivostok; Vladivostok

A. S. Kuznetsova

Ilyichev Pacific Oceanological Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences; Far Eastern Federal University

Email: lobanov@poi.dvo.ru
Russian Federation, Vladivostok; Vladivostok

P. G. Kushnir

Ilyichev Pacific Oceanological Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: lobanov@poi.dvo.ru
Russian Federation, Vladivostok

D. S. Makseev

Ilyichev Pacific Oceanological Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: lobanov@poi.dvo.ru
Russian Federation, Vladivostok

E. A. Meshcheryakova

Lomonosov Moscow State University

Email: lobanov@poi.dvo.ru
Russian Federation, Moscow

N. A. Onishchenko

Lomonosov Moscow State University

Email: lobanov@poi.dvo.ru
Russian Federation, Moscow

I. E. Osipov

Far Eastern Federal University

Email: lobanov@poi.dvo.ru
Russian Federation, Vladivostok

A. A. Petrova

Arctic and Antarctic Research Institute

Email: lobanov@poi.dvo.ru
Russian Federation, Saint Petersburg

I. A. Prushkovskaya

Ilyichev Pacific Oceanological Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: lobanov@poi.dvo.ru
Russian Federation, Vladivostok

V. V. Razzhivin

Ilyichev Pacific Oceanological Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: lobanov@poi.dvo.ru
Russian Federation, Vladivostok

A. I. Razumov

Far Eastern Federal University

Email: lobanov@poi.dvo.ru
Russian Federation, Vladivostok

D. D. Sokolov

Ilyichev Pacific Oceanological Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences; Far Eastern Federal University

Email: lobanov@poi.dvo.ru
Russian Federation, Vladivostok; Vladivostok

O. A. Ulanova

Ilyichev Pacific Oceanological Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: lobanov@poi.dvo.ru
Russian Federation, Vladivostok

Yu. V. Fedorets

Ilyichev Pacific Oceanological Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: lobanov@poi.dvo.ru
Russian Federation, Vladivostok

M. S. Fedorov

Ilyichev Pacific Oceanological Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences; Dalrybvtuz Far Eastern State Technical Fishery University

Email: lobanov@poi.dvo.ru
Russian Federation, Vladivostok; Vladivostok

M. G. Shvetsova

Ilyichev Pacific Oceanological Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: lobanov@poi.dvo.ru
Russian Federation, Vladivostok

E. M. Shkirnikova

Ilyichev Pacific Oceanological Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: lobanov@poi.dvo.ru
Russian Federation, Vladivostok

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Map of the work of the TOI FEB RAS expedition onboard the R/V Academic Oparin (cruise 68) in August-September 2023: 1 - position of oceanographic stations; 2 - position of ABS; 3 - ports of call and approach; 4 - places of boat operations; 5 - point of emission of acoustic signals. The inset (a) shows the distribution of the conditional specific density (kg/m3) on the section along the Kamchatka Trough through the anticyclonic vortex A and cyclonic vortices B and C. Box (b) shows the distribution of chlorophyll a fluorescence (mg/l) on a transect perpendicular to the trough through cyclonic vortex B.

Download (804KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian academy of sciences