Экспедиционные исследования экосистемы Балтийского моря в 34-м и 36-м рейсах научно-исследовательского судна «Академик Николай Страхов»
- Авторы: Пака В.Т.1, Щука С.А.1, Ежова Е.Е.1, Полунина Ю.Ю.1, Кондрашов А.А.1, Корж А.О.1, Кречик В.А.1, Чечко А.В.1
-
Учреждения:
- Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
- Выпуск: Том 59, № 4 (2019)
- Страницы: 691-694
- Раздел: Информация
- URL: https://journals.eco-vector.com/0030-1574/article/view/16110
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0030-1574594691-694
- ID: 16110
Цитировать
Полный текст
Аннотация
В 34-м и 36-м рейсах НИС «Академик Н. Страхов», выполненных летом и осенью 2017 г., проведены исследования структуры вод на разрезах, расположенных на трассе затоков соленых североморских вод в Балтийское море. Зондирования на разрезах выполнялись с интервалом между станциями не более 2 миль, в режиме свободного падения зонда до дна, что позволило получить достоверные данные о тонкой стратификации на всех глубинах, включая тонкий придонный слой. Кроме разрезов, получены новые данные о рельефе дна, а также о влиянии адвекции соленых аэрированных вод на состав, структуру и распределение биологических сообществ в Балтийском море.
Полный текст
Исследование изменчивости структуры вод Балтийского моря на разрезах, расположенных преимущественно по трассе прохождения затоков соленых североморских вод, в Южной и Центральной Балтике было выполнено в рейсах НИС «Академик Николай Страхов» в период 14.06–8.07.2017 г. (34-й рейс) и 02–21.10.2017 г. (36-й рейс) (рис. 1). Особенностью Балтики является перманентный скачок плотности (пикноклин), формирующийся на границе раздела распресненных и соленых вод, расположенной на глубине около 60 м, который непреодолим для осенне-зимней конвекции, вследствие чего обычный конвективный механизм аэрации глубинных вод не работает [2, 3]. Единственным источником аэрации глубинных вод являются эпизодические большие затоки насыщенных кислородом соленых и плотных вод Северного моря, они же определяют большую изменчивость характеристик экосистемы Балтийского моря [1]. В связи с этим решался комплекс задач: экспериментальное исследование процессов перемешивания вод; получение новых данных о рельефе дна и стратификации донных отложений; выявление особенностей распространения загрязняющих веществ затопленного химического оружия в связи с изменениями циркуляции и структуры вод; оценка влияния адвекции соленых аэрированных вод на состав, структуру и распределение биологических сообществ в Балтийском море. Большое внимание было уделено совершенствованию методов гидрофизических измерений, в т. ч. был построен прототип новой усовершенствованной системы зондирования на ходу судна.
Рис. 1. Схема перемещения судна и расположения разрезов в рейсах НИС «Академик Николай Страхов».
1 — 34-й рейс; 2 — 36-й рейс.
А — станции, выполненные в проливе Скагеррак, Б — разрезы в 34-м рейсе, В — разрезы в 36-м рейсе.
По результатам экспедиций были представлены измерения мезомасштабной структуры моря на трассе затоков североморских вод на протяженных разрезах, проходящих через впадины Южной Балтики и южную часть Восточно-Готландской впадины. Использовался стандартный мультипараметрический зонд Idronaut 316 с датчиками температуры, электропроводности, давления и кислорода, но с целью исключения влияния качки судна на отображение вертикальной стратификации все зондирования выполнялись в режиме свободного падения зонда от поверхности до дна; одновременно, благодаря выдержке зонда на дне, была снижена погрешность измерения концентрации кислорода инертным датчиком в тонком придонном слое — основного показателя развития стагнации во впадинах.
В ходе рейсов выполнены летняя и осенняя съемки структуры вод на разрезах с пространственным разрешением 2 морские мили. Получены данные о состоянии экосистемы после большого затока в декабре 2014 г., в частности о трансформации соленых/плотных вод на различных участках трассы. По нашей оценке, состояние глубинных вод в Борнхольмской и Гданьской впадинах в 2017 г. близко к стагнации. Кроме придонных вод во впадинах, исследованы процессы адвективного переноса соленых вод в промежуточных слоях, в частности в зоне перетока соленых вод через преграду в виде Слупского порога. Переток зависит от взаимного расположения галоклина на подходе к порогу и за порогом. При высоком расположении галоклина перед порогом и низком расположении за порогом соленые воды могут формировать на восточном склоне порога турбулентное гравитационное течение (ГТ). Чтобы обнаружить тонкослойное ГТ в зоне порога, с помощью микроструктурного зонда выполнялись разрезы поперек и вдоль гребня порога с интервалом между точками зондирования около 1 мили. Предпосылки для формирования ГТ имели место только в июле, и микроструктурные разрезы подтвердили положительный прогноз (рис. 2). В октябре таких условий не было, и отрицательный прогноз был также подтвержден.
Рис. 2. Пример измерений микроструктурным зондом «Баклан» вертикальной структуры на станции АНС 34-202: соленость S (1), давление P (2), плотность σ (3), температура T (4), электропроводность C (5), dT — пульсации температуры, dC — пульсации электропроводности, Sh2, Sh3 — пульсации сдвига скорости, скорости диссипации ε; Gx. Gy, Gz — составляющие ускорения, Speed — скорости погружения зонда.
Получены сонарные изображения дна и новые данные о рельефе в различных районах Балтики. Подтверждено существование в Борнхольмской впадине района с глубиной 108 м, превышающей указанное в справочной литературе максимальное значение 104 м. Новая точка расположена не в центре впадины, а на южной периферии в координатах 55°00.068’ с. ш., 15°40.882’ в. д.
При помощи геоакустического профилирования изучена стратификация донных отложений. Пополнены массивы данных многолучевой батиметрической съемки, геоакустического профилирования и специальной съемки гидролокатором бокового обзора, как буксируемого, так и размещаемого на автономном аппарате для поиска потенциально опасных затопленных объектов.
Полученные данные о состоянии циркуляции и структуры вод будут сопоставлены с результатами предыдущих этапов специального мониторинга районов затопления химического оружия в Борнхольмском бассейне [4] и использованы для верификации моделей распространения загрязняющих примесей [7].
Собран материал для оценки состояния сообществ планктона и бентоса под влиянием адвекции соленых аэрированных вод; для анализа содержания цианотоксинов, связанных с цветениями фитопланктона и биогенных элементов в воде.
Анализ данных по состоянию грунтов и макрозообентосу выявил следующее. В Арконской и Готландской котловинах на большинстве глубоководных станций не отмечено присутствия сероводорода, а в Гданьском бассейне отмечены некоторые признаки стагнации, в т. ч. анаэробный режим, несмотря на то, что после последнего большого затока в декабре 2014 г. прошло сравнительно мало времени, и в ноябре 2015 г., январе-феврале 2016 г. были зарегистрированы умеренные затоки [5]. В макробентосе Арконского бассейна состав массовых видов на глубинах более 35 м полностью идентичен выявленному в 2001–2006 гг. [6], за исключением моллюска Arctica islandica — охраняемого вида, находящегося под угрозой исчезновения. Неуклонное падение биомассы A. islandica наблюдалось с 2001 г. [6], и воздействие большого и умеренных затоков 2014–2016 гг., очевидно, не позволило популяции восстановиться. В Борнхольмском бассейне летом 2017 г. найден достаточно разнообразный бентос, в отличие от 2001–2006 гг., когда он полностью отсутствовал или был представлен 1–2 видами. Напротив, в Гданьском бассейне летом 2017 г. макрофауна отсутствовала глубже 87 м, где в 2016 г. была отмечена, что означает — умеренные затоки не достигли дна Гданьской впадины.
Таким образом, в ходе экспедиции получены разнообразные материалы, позволяющие комплексно оценить состояние Южной и Центральной Балтики по гидрофизическим, геологическим и биологическим показателям.
Источник финансирования. Экспедиция проведена в рамках Госзаданий № 149-2014-0016, № 149-2014-0007, № 149-2016-0003, № 149-2016-0005, № 0149-2018-0012 и при финансовой поддержке внебюджетных средств АО ИО РАН.
Об авторах
В. Т. Пака
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: vpaka@mail.ru
Россия, Москва
С. А. Щука
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Email: vpaka@mail.ru
Россия, Москва
Е. Е. Ежова
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Email: vpaka@mail.ru
Россия, Москва
Ю. Ю. Полунина
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Email: vpaka@mail.ru
Россия, Москва
А. А. Кондрашов
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Email: vpaka@mail.ru
Россия, Москва
А. О. Корж
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Email: vpaka@mail.ru
Россия, Москва
В. А. Кречик
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Email: vpaka@mail.ru
Россия, Москва
А. В. Чечко
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Email: vpaka@mail.ru
Россия, Москва
Список литературы
- Matthäus W. The history of investigation of salt water inflows into the Baltic Sea — from the early beginning to recent results // Meereswiss. Ber. Warnemünde. 2006. №. 65. P. 1-73.
- Mayer M. et al. Ventilation of the Baltic Sea deep water: A brief review of present knowledge from observations and models // Oceanologia. 2006. № 48 (S). P. 133-164.
- Reissmann J. H. et al. Vertical mixing in the Baltic Sea and consequences for eutrophication — A review // Progress in Oceanography. 2009. V. 82. P. 47-80.
- Пака В. Т. Основные результаты международных проектов, связанных с исследованием проблемы затопленного на Балтике химического оружия // Ученые записки РГГМУ. 2017. Вып. 49. С. 145-151.
- Data of the automated measuring stations (MARNET). [Электронный ресурс] URL: https://www.io-warne muende.de/marnet-arkona-sea.html [дата обращения: 02.04.2018].
- Zettler M., Röhner M., Frankowski J. Long term changes of macrozoobenthos in the Arkona Basin (Baltic Sea) // Boreal Env. Res. 2006. V. 11. P. 247-260.
- Zhurbas, М. et al. Variability of bottom friction velocity along the inflow water pathway in the Baltic Sea // J. of Marine Systems. 2018. V. 184. P. 50-58.
Дополнительные файлы
![](/img/style/loading.gif)