Том 64, № 3 (2024)

Данная статья является продолжением и обобщением работы автора [6]. Рассмотрена аналогичная постановка задачи, но для других видов фоновых течений. В квазигеострофическом описании для малых чисел Россби излагается задача об эволюции объема жидкости произвольной формы с однородной потенциальной завихренностью всех частиц вихревого ядра в равнозавихренном фоновом потоке – горизонтальном течении с вертикальным сдвигом и равнозавихренном течении с баротротропной и бароклинной составляющими. В конечном итоге проблема сводится к интегро-дифференциальному уравнению для эволюции границы вихревого ядра. Исследование этого уравнения в безразмерной форме позволяет найти набор безразмерных параметров, определяющих условие подобия изучаемых вихрей.

На основе изучения изотопных (δ¹⁸О, δD) характеристик и солености в 177 пробах морской воды проведена оценка изотопных параметров и источников опреснения субповерхностных, промежуточных и глубинных вод западной части Берингова моря. Показано, что субповерхностные, дихотермальные и, частично, промежуточные воды (<1000 м) опреснены атмосферными осадками региона. Для этих вод установлены уравнения связи изотопных параметров с соленостью:

δ¹⁸О = [0.39 ± 0.02]S – 13.52 ± 0.61 и δD = [3.1 ± 0.1]S – 107.0 ± 2.7.

Подстилающие их воды (1000–2500 м) также опреснены атмосферными осадками, но выпадающими южнее (≈ на 40–45° с. ш.). Наиболее глубинные воды (2800–4300 м) сохраняют сигнал, приобретенный при опреснении талыми водами антарктического ледникового льда. Вариации изотопных параметров с глубиной указывают на процесс вертикального перемешивания в интервале ≈1000–2500 м, которое должно влиять на распределение биогенных компонентов, кислорода и органики в водах западной части Берингова моря. Изотопные параметры вод, поступающих в галоклин Северного Ледовитого океана (S = 33.1) из Берингова моря, по нашим оценкам, составляют δ¹⁸О = –0.61‰ и δD = –5.4‰.

Приведены результаты гидрохимических исследований водоемов с разной степенью развития анаэробных условий (вплоть до появления меромиксии с сульфидной аноксией), расположенных в Кандалакшском заливе Белого моря (залив Порья Губа, Кандалакшский государственный природный заповедник). Показано, что эти водоемы, находящиеся на разных стадиях изоляции от моря, имеют уникальную гидрологическую и гидрохимическую структуру, формирующуюся на определенном этапе их эволюции. Вертикальная стратификация вод с развитием всех сопутствующих стагнации явлений, сильнее выражена в наиболее удаленных от моря частях их акватории, где в придонных анаэробных водах отмечено повышенное содержание сероводорода (до 16.5 мг/л), фосфатов, кремния, нитритного и аммонийного азота. Однако, концентрации всех основных ионов сравнимы с аналогичными показателями в морских водах и практически не изменяются по вертикали. Анализ распределения гидрохимических параметров дальнего плеса лагуны Озерки позволил заключить, что, в результате изменений произошедших с этим водоемом за последние 90 лет, в настоящее время его, скорее всего, можно отнести к меромиктическим.

На основе контактных данных с применением быстрого преобразования Фурье (БПФ) проанализирована динамика численности (N) и биомассы (B) фитопланктона в 2013–2014 гг., концентрации хлорофилла–а (C_хл) в 2000–2003, 2008–2021 гг. в условиях изменения температуры воды (T) в акватории Севастополя в Черном море. Оценки вкладов, вносимых изменчивостью годовой и полугодовой гармоник N, B, C_хл, T в сезонный цикл, составили более 56% для всех параметров. Значимая связь B и C_хл (r < –0.83) на двух станциях свидетельствует о старении микроводорослей. Прослежено доминирование в биомассе фитопланктона различных групп микроводорослей В межгодовой изменчивости C_хл и T в разные сезоны выделяется типичный период 2–4 года.

В 89-м рейсе НИС “Академик Мстислав Келдыш” в сентябре-октябре 2022 г проведён поиск крабов-стригунов Chionoecetes opilio в донных сообществах Карского моря с использованием трала Сигсби и БНПА “Видеомодуль”, а также планктонные ловы сетью Бонго с целью регистрации личинок краба в толще воды. В восточной части Карского моря на разрезе от желоба Воронина в сторону побережья Таймыра начиная с глубины 490 м впервые были обнаружены единичные крупные особи краба-стригуна. При этом не было поймано ни одной крабовой личинки, что свидетельствует о проникновении взрослых крабов в эти районы по дну. Напротив, в западной части моря и в заливе Благополучия, наблюдалась высокая численность всех размерных групп С. opilio на дне, а также личинок в толще воды. Отличия по скорости и характеру вселения краба-стригуна объясняются контрастом ледовой обстановки западных и восточных районов Карского моря. Возможно, следует ожидать дальнейшее развитие популяции краба-стригуна на востоке Карского моря в связи с тенденциями увеличения продолжительности безледного периода в Арктике.

Ледово-экзарационный рельеф дна юго-западной части Карского моря сформирован в результате воздействия айсбергов и морского льда. По результатам съемки дна многолучевым эхолотом в ходе 52 рейса НИС “Академик Николай Страхов” впервые собрана репрезентативная выборка замеров ключевых параметров (пространственное положение, ориентировка, глубина, ширина) ледово-экзарационных борозд, что позволяет делать выводы в региональном масштабе. Получены закономерности распределения борозд в пространстве и по глубинам, определена их плотность на различных участках дна. Выявлено, что максимальные размеры борозд уменьшаются по мере удаления от источников айсбергообразования с СЗ на ЮВ. Ориентировка борозд соотносится с основными направлениями дрейфа айсбергов. Большая часть борозд располагается на глубинах до 220 м и могла сформироваться как при современном, так и при более низком уровне моря (в послеледниковое время). Выявлена высокая степень переработки дна ЮЗ части Карского моря в ходе ледового выпахивания.

Проведен комплексный анализ геолого-геофизических данных, характеризующих строение восточной материковой окраины Индии и прилегающей части дна Бенгальского залива. По структурно-тектоническим особенностям выделено три сектора: южный, центральный и северный, естественными границами между которыми служат разломные зоны авлакогенов Маханади и Годавари-Кришна. В центральном секторе к материковому склону прилегает периконтинентальное Восточно-Индийское плато. В 2003 г. с борта НИС “Мезень” в данном регионе на двух профилях были выполнены работы методом глубинного сейсмического зондирования. Полученные данные и их геологическая интерпретация позволили выделить “редуцированную” континентальную кору. Она характеризуется сокращенной мощностью верхнего, среднего и нижнего слоя. Сделан вывод о континентальной природе Восточно-Индийского плато и, прилегающей к нему, северной части Хребта 85°. Легкие сиалические и эффузивные породы, которые участвуют в строении вершины хребта, дают отрицательную гравиметрическую аномалию в редукции Фая, которая является его выдающийся особенностью.

92-й рейс НИС “Академик Мстислав Келдыш” был организован Институтом океанологии РАН в рамках многолетней программы “Экосистемы морей Сибирской Арктики” и прошел с 5 октября по 7 ноября 2023 г. В экспедиции участвовали 76 ученых из институтов РАН, НИЦ “Курчатовский институт”, МГУ, МФТИ, ВНИРО и МЧС России. Были проведены гидрофизические, гидрохимические, биоокеанологические и геохимические исследования в восточной части Карского моря в период формирования сезонного льда, в эстуарии Оби и заливах архипелага Новая Земля, получены оценки состояния крупнейших захоронений радиоактивных отходов в Карском бассейне.