Vestnik of the Far East Branch of the Russian Academy of SciencesVestnik of the Far East Branch of the Russian Academy of SciencesВестник Дальневосточного отделения Российской академии наук0869-7698The Russian Academy of Sciences68724010.31857/S0869769825020051GFCEDPEarth and Environment SciencesНауки о Земле и окружающей средеResearch ArticleSpring freshet fluxes of terrigenous matter from Amur River to the estuary in surrounding Okhotsk and Japan SeasИзменчивость биогеохимического сигнала терригенного материала в нижнем течении и эстуарии реки Амур в годы с различными условиями формирования весеннего половодьяhttps://orcid.org/0000-0002-9432-8992DudarevOleg V.ДударевОлег Викторович
Russian Federation

Doctor of Sciences in Geology and Mineralogy, Chief Researcher

Доктор геолого-минералогических наук, главный научный сотрудник

dudarev@poi.dvo.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9273-9950CharkinAlexander N.ЧаркинАлександр Николаевич
Russian Federation

Candidate of Sciences in Geology and Mineralogy, Head of Laboratory

Кандидат геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией

charkin@poi.dvo.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6814-7100ChernykhDenis V.ЧерныхДенис Вячеславович
Russian Federation

Candidate of Sciences in Technique, Senior Researcher

Кандидат технических наук, старший научный сотрудник

denis.chernykh.vl@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-5852-8201RubanAlexey S.РубанАлексей Сергеевич
Russian Federation

Candidate of Sciences in Geology and Mineralogy, Associate Professor

Кандидат геолого-минералогических наук, доцент

ruban@tpu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2480-9563PipkoIrina I.ПипкоИрина Ивановна
Russian Federation

Candidate of Sciences in Geography, Leading Researcher

Кандидат географических наук, ведущий научный сотрудник

irina@poi.dvo.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0163-043XPugachSvetlana P.ПугачСветлана Петровна
Russian Federation

Candidate of Sciences in Geography, Senior Researcher

Кандидат географических наук, старший научный сотрудник

pugach@poi.dvo.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3273-8977DubinaVyacheslav A.ДубинаВячеслав Анатольевич
Russian Federation

Candidate of Sciences in Geography, Head of Laboratory

Кандидат географических наук, заведующий лабораторией

dubina@poi.dvo.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3012-4739SemiletovIgor P.СемилетовИгорь Петрович
Russian Federation

Corresponding Member of RAS, Doctor of Sciences in Geography, Head of Laboratory

Член-корреспондент РАН, доктор географических наук, заведующий лабораторией

ipsemiletov@gmail.comV.I. Il’ichev Pacific Oceanological Institute, FEB RASТихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАНInternational Centre of the Far-Eastern and Arctic seas named by Admiral S.O. Makarov, Sakhalin State University–SakhalinTECHМеждународный центр по исследованию дальневосточных и арктических морей им. адмирала С.О. Макарова, Сахалинский государственный университет–СахТЕХTomsk State UniversityТомский государственный университетTomsk Polytechnic UniversityТомский политехнический университет04082025257751007202510072025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0869-7698/article/view/687240

The objective of this work is to study the interannual variability of lithodynamic and biogeochemical characteristics of suspended matter (SPM) along the 884 km transect “lower reaches– estuary of the Amur River in the Sea of Okhotsk and the Sea of Japan”. Observations were carried out in mid-June 2005 and 2006. The spring flood during the study periods differed dramatically in water content and conditions for mobilization of terrigenous material in the catchment area. Thus, the phases of the culmination of the highest flood level (2005) and the culmination of the lowest low-water level of the Amur were covered. The distribution of SPM, suspended organic carbon (POC), total nitrogen (TN), carbon isotopes (δ13C) and nitrogen (δ15N) were studied. We did not find any sharp fluctuations in the SPM content in the lower reaches of the Amur in 2005 and 2006. However, they manifested themselves in the marine segments of the transect – in the Amur Estuary, in the Sea of Okhotsk and Sea of Japan segments of the estuary. The primary cause of the changes were the physicochemical transformations of SPM against the background of increasing salinity and wave remobilization of bottom sediments. The latter was most clearly manifested in 2006, when the water level in the river segment of the estuary and in the Amur Estuary was low.

Цель данной работы – изучение межгодовой изменчивости литодинамических и биогеохимических характеристик взвешенного материала (SPM) на 884 км трансекте нижнее течение–эстуарий р. Амур в Охотском и Японском морях. Наблюдения выполнены в середине июня 2005 и 2006 гг. Водность и условия мобилизации терригенного материала в водосборе в периоды исследований кардинально различались. Были охвачены фазы наиболее высокого уровня половодья (2005 г.) и наинизшего меженного уровня Амура. Исследовались распределение SPM, взвешенного органического углерода (POC), общего азота (TN), изотопов углерода (δ13C) и азота (δ15N). Мы не обнаружили в 2005 и 2006 гг. резких колебаний содержания SPM в нижнем течении Амура. Однако они проявились в морских сегментах трансекты – в Амурском лимане, в охотоморском и япономорском сегментах эстуария. Первопричинами изменений явились физико-химические преобразования SPM на фоне роста солености и волновая ремобилизация донных осадков. Последняя наиболее ярко проявилась в 2006 г., когда уровень воды в речном сегменте эстуария и в Амурском лимане был низким.

Amur Riverestuarysuspended particulate matterparticulate organic carboncarbon and nitrogen isotopesрека Амурэстуарийвзвешенный материалвзвешенный органический углеродизотопы углерода и азотаМинистерство образования и науки Российской ФедерацииMinistry of Education and Science of the Russian FederationПрограмма Приоритет-2030Сахалинский государственный университет–СахТЕХSakhalin State UniversityFEFF-2024-0004Правительство РФGovernment of the Russian Federationтемы госзадания № 124022100083-1, № 12402210081-7, № 124022100074-9Dobrovolski S.G. Global changes in river flow. Moscow: GEOS (Russia); 2011. 660 р. (In Russ.).Добровольский С.Г. Глобальные изменения речного стока. М.: ГЕОС, 2011. 660 с.Yasuda T., Asahara Y., Ichikawa R. et al. Distribution and transport processes of lithogenic material from the Amur River revealed by the Sr and Nd isotope ratios of sediments from the Sea of Okhotsk. Progress in Oceanography. 2014;126:155–167.Yasuda T., Asahara Y., Ichikawa R. et al. Distribution and transport processes of lithogenic material from the Amur River revealed by the Sr and Nd isotope ratios of sediments from the Sea of Okhotsk // Progress in Oceanography. 2014. Vol. 126. P. 155–167.Seki O., Mikami Y., Nagao S. et al. Lignin phenols and BIT index distributions in the Amur River and the Sea of Okhotsk: Implications for the source and transport of particulate terrestrial organic matter to the ocean. Progress in Oceanography. 2014;126:146–154.Seki O., Mikami Y., Nagao S. et al. Lignin phenols and BIT index distributions in the Amur River and the Sea of Okhotsk: Implications for the source and transport of particulate terrestrial organic matter to the ocean // Progress in Oceanography. 2014. Vol. 126. P. 146–154.Shamov V.V., Gartsman V.I., Gubareva Т.С., Makagonova М.А. Studies of hydrological response to current climate change at the Russian Far East. Vestnik of the FEB RAS. 2014;(2):15–23. (In Russ.).Шамов В.В., Гарцман Б.И., Губарева Т.С., Макагонова М.А. Исследования гидрологических последствий современных изменений климата в Дальневосточном регионе России // Вестник ДВО РАН. 2014. № 2. С. 15–23.Tachibana Y., Oshima K., Ogi M. Seasonal and interannual variations of Amur River discharge and their relationships to large-scale atmospheric patterns and moisture fluxes. J. Geophys. Res. 2008;113. D16102.Tachibana Y., Oshima K., Ogi M. Seasonal and interannual variations of Amur River discharge and their relationships to large-scale atmospheric patterns and moisture fluxes // J. Geophys. Res. 2008. Vol. 113. D16102.Gelfan A.N., Kalugin A.S., Motovilov Y.G. Assessing amur water regime variations in the XXI century with two methods used to specify climate projections in river runoff formation model. Water Resources. 2018;45(3):307–317. (In Russ.).Гельфан А.Н., Калугин А.С., Мотовилов Ю.Г. Оценка изменений водного режима реки Амур в ХХI веке при двух способах задания климатических проекций в модели формирования речного стока // Водные ресурсы. 2018. Т. 45, № 3. С. 223–234.Kalugin A.S. Runoff formation model of the Amur R. and its application to assess the possible changes in water regime: Cand. Sci. (Geogr.) Dissertation. Moscow: Water Problems Institute, Russian Academy of Sciences; 2016. (In Russ.).Калугин А.С. Модель формирования стока реки Амур и ее применение для оценки возможных изменений водного режима / автореф. дис. … канд. геогр. наук. М., 2016. 24 с.Holmes R.M., McClelland J.W., Petersonet B.J. et al. Seasonal and annual fluxes of nutrients and organic matter from large rivers to the Arctic Ocean and surrounding seas. Estuaries Coasts. 2012;35:369–382.Holmes R.M., McClelland J.W., Petersonet B.J. et al. Seasonal and annual fluxes of nutrients and organic matter from large rivers to the Arctic Ocean and surrounding seas // Estuaries Coasts. 2012. Vol. 35. P. 369–382.Frey K.E., McClelland J.W. Impacts of permafrost degradation on arctic river biogeochemistry. Hydrol. Process. 2009;23:169–182.Frey K.E., McClelland J.W. Impacts of permafrost degradation on arctic river biogeochemistry // Hydrol. Process. 2009. Vol. 23. P. 169–182.Holmes R.M., McClelland J.W., Raymond P.A. et al. Lability of DOC transported by Alaskan rivers to the Arctic Ocean. Geophys. Res. Lett. 2008;35. L03402.Holmes R.M., McClelland J.W., Raymond P.A. et al. Lability of DOC transported by Alaskan rivers to the Arctic Ocean // Geophys. Res. Lett. 2008. Vol. 35. L03402.Dudarev O.V., Semiletov I.P., Charkin A.N. Particulate material composition in the Lena River–Laptev Sea system: scales of heterogeneities. Dokl. Earth Sci. 2006;411A:1445–1451.Дударев О.В., Семилетов И.П., Чаркин А.Н. Масштабы изменчивости состава взвеси в системе река Лена – море Лаптевых // Докл. Акад. наук. 2006. Т. 411, № 4. С. 527–534.Dudarev O., Charkin A., Shakhova N. et al. East Siberian Sea: interannual heterogenety of the suspended particulate matter and its biogeochemical signature. Progress in Oceanography. 2022;208. 102903.Dudarev O., Charkin A., Shakhova N. et al. East Siberian Sea: interannual heterogenety of the suspended particulate matter and its biogeochemical signature // Progress in Oceanography. 2022. Vol. 208. 102903.Gordeev V.V., Pokrovsky O.S., Zhulidov A.V. et al. Dissolved Major and Trace Elements in the Largest Eurasian Arctic Rivers: Ob, Yenisey, Lena, and Kolyma. Water. 2024;16. 316.Gordeev V.V., Pokrovsky O.S., Zhulidov A.V. et al. Dissolved Major and Trace Elements in the Largest Eurasian Arctic Rivers: Ob, Yenisey, Lena, and Kolyma // Water. 2024. Vol. 16. 316.Kalugin A.S., Motovilov Y.G. Runoff formation model for the Amur River basin. Water Resour. 2018;45:149–159.Калугин А.С., Мотовилов Ю.Г. Модель формирования стока для бассейна реки Амур // Водные ресурсы. 2018. T. 45, № 2. C. 121–132.Makhinov A.N., Shuguang Liu, Kim V.I., Makhinova A.F. Great floods on the Amur River during the high water period in 2013–2021. Pacific Geography. 2023;(1):66–74. (In Russ.).Махинов А.Н., Лю Ш., Ким В.И., Махинова А.Ф. Особенности больших наводнений на реке Амур в период высокой водности 2009–2021 гг. // Тихоокеанская география. 2023. № 1. С. 66–74.Levshina S.I. Organic matter of surface waters of the middle and lower Amur basin. Vladivostok: Dal’nauka; 2010. 145 P. (In Russ.)Левшина С.И. Органическое вещество поверхностных вод бассейна Среднего и Нижнего Амура. Владивосток: Дальнаука, 2010. 145 с.Guo L., Semiletov I., Gustafsson O. et al. Characterization of Siberian Arctic coastal sediments: implications for terrestrial organic carbon export. Global Biogeochem. Cycles. 2004;18. GB1036.Guo L., Semiletov I., Gustafsson O. et al. Characterization of Siberian Arctic coastal sediments: implications for terrestrial organic carbon export // Global Biogeochem. Cycles. 2004. Vol. 18. GB1036.Vonk J.E., Sánchez-García L., Semiletov I. et al. Molecular and radiocarbon constraints on sources and degradation of terrestrial organic carbon along the Kolyma paleoriver transect, East Siberian Sea. Biogeosciences. 2010;7:3153–3166.Vonk J.E., Sánchez-García L., Semiletov I. et al. Molecular and radiocarbon constraints on sources and degradation of terrestrial organic carbon along the Kolyma paleoriver transect, East Siberian Sea // Biogeosciences. 2010. Vol. 7. P. 3153–3166.Uporov G.А. Features of extreme flood in the Amur River basin in summer 2013. Vestnik of the FEB RAS. 2014;(5):58–64. (In Russ.).Упоров Г.А. Особенности экстремального наводнения в бассейне Амура летом 2013 года // Вестник ДВО РАН. 2014. № 5. С. 58–64.Zhabin I.A., Abrosimova A.A., Dubina V.A., Nekrasov D.A. Influence of the Amur River runoff on the hydrological conditions of the Amur Liman and Sakhalin Bay (Sea of Okhotsk) during the spring-summer flood. Russian Meteorology and Hydrology. 2010;35(4):295–300.Жабин И.A., Абросимова A.A., Дубина В.A., Некрасов Д.A. Влияние стока р. Амур на гидрологические условия Амурского лимана и Сахалинского залива Охотского моря в период весенне-летнего паводка // Метеорология и гидрология. 2010. № 4. С. 93–100.Finlay J.C., Kendall C. Stable Isotope Tracing of Temporal and Spatial Variability in Organic Matter Sources to Freshwater Ecosystems. In Stable Isotopes in Ecology and Environmental Science. Oxford, U.K.: Blackwell; 2008. P. 283–333. DOI: 10.1002/9780470691854.ch10.Finlay J.C., Kendall C. Stable Isotope Tracing of Temporal and Spatial Variability in Organic Matter Sources to Freshwater Ecosystems. In: Stable Isotopes in Ecology and Environmental Science. Oxford, U.K.: Blackwell, 2008. P. 283–333. DOI: 10.1002/9780470691854.ch10.Carreira R.S., Wagener A.L.R., Readman J.W. et al. Changes in the sedimentary organic carbon pool of a fertilized tropical estuary, Guanabara Bay, Brazil: an elemental, isotopic and molecular marker approach. Mar. Chem. 2002;79:207–227.Carreira R.S., Wagener A.L.R., Readman J.W. et al. Changes in the sedimentary organic carbon pool of a fertilized tropical estuary, Guanabara Bay, Brazil: an elemental, isotopic and molecular marker approach // Mar. Chem. 2002. Vol. 79. P. 207–227.Galimov E.M. Biological Fractionation of Isotopes. N.Y.; Toronto; London: Academic Press; 1985.Galimov E.M. Biological Fractionation of Isotopes. N.Y.; Toronto; London: Academic Press, 1985.Walsh J.J., McRoy C.P., Coachman L.K. et al. Carbon and nitrogen cycling within the Bering/Chukchi Seas: source regions for organic matter effecting AOU demands of the Arctic Ocean. Prog. Oceanog. 1989;22:277–359.Walsh J.J., McRoy C.P., Coachman L.K. et al. Carbon and nitrogen cycling within the Bering/Chukchi Seas: source regions for organic matter effecting AOU demands of the Arctic Ocean // Prog. Oceanog. 1989. Vol. 22. P. 277–359.Gorbatenko K.M., Lazhentsev A.E., Kiyashko S.I. Seasonal dynamics of the trophic status of zooplankton in the sea of Okhotsk (based on data from stable carbon- and nitrogen-isotope analysis). Russ. J. Mar. Biol. 2014;40:519–531.Gorbatenko K.M., Lazhentsev A.E., Kiyashko S.I. Seasonal dynamics of the trophic status of zooplankton in the sea of Okhotsk (based on data from stable carbon- and nitrogen-isotope analysis) // Russ. J. Mar. Biol. 2014. Vol. 40. P. 519–531.Koltunov A.M., Tishchenko P.Ya., Zvalinskii V.I. et al. The carbonate system of the Amur estuary and the adjacent marine aquatic areas. Oceanology. 2009;49:643–654.Колтунов А.М., Тищенко П.Я., Звалинский В.И. и др. Карбонатная система Амурского лимана и прилегающих морских акваторий // Океанология. 2009. Т. 49, № 5. С. 694–706.Zvalinsky V.I., Tishchenko P.Ya., Koltunov A.M., Shvetsova M.G., Sagalaev S.G. Hydrochemical and productivity characteristics of Amur River estuary. In: Condition of marine ecosystems influenced by the Amur River flow. Vladivostok: Dal’nauka; 2009. P. 35–53. (In Russ.)Звалинский В.И., Тищенко П.Я., Колтунов А.М. и др. Карбонатная система, гидрохимические и продукционные характеристики нижнего течения реки Амур / ред. В.П. Челомин. Владивосток: Дальнаука, 2009. С. 35–53.