Том 64, № 2 (2024)

В работе предлагается теория подобия квазигеострофических вихрей на фоне крупномасштабных течений. Эта теория полезна при планировании лабораторных и численных экспериментов по изучению мезомасштабной и субмезомасштабной вихревой динамики взаимодействующих с течениями вихрей. Особое внимание уделено изучению геометрического подобия явлений. Выявлено, что полный набор безразмерных чисел подобия бароклинных вихрей включает в себя четыре безразмерных параметра: безразмерную интенсивность вихря, геометрическое подобие фонового течения (отношение относительной завихренности к коэффициенту деформации фонового течения), коэффициент горизонтального удлинения вихревого ядра и коэффициент вертикальной сплюснутости вихревого ядра, совпадающий с числом Бургера. Для описания подобия баротропных вихрей на фоне баротропных течений количество необходимых безразмерных параметров уменьшается на одно число — из рассмотрения выбывает коэффициент вертикальной сплюснутости вихревого ядра. При изучении осесимметричных вихрей или близких к ним вихревых структур из рассмотрения выбывает еще один геометрический параметр вихря — коэффициент горизонтального удлинения вихревого ядра. В результате максимально возможный набор параметров подобия включает в себя четыре безразмерных числа, а минимальный — два.

Обобщены данные по содержанию взвешенного вещества, концентрациям растворенного и взвешенного органического углерода в водах Карского моря за 2007–2022 гг. Выявлено различие распределений растворенного (DOC) и взвешенного (POC) органического углерода в толще вод в осенний (сентябрь), и весенне-летний (июль-август) периоды. Зафиксировано повышение концентраций растворенного органического углерода как на поверхности, так и в толще вод в летний период. Анализ зависимостей концентраций DOC от солености показал, что возрастание данных концентраций не связано с увеличением концентраций DOC в водах речного стока. Также отмечено существенное увеличение концентраций DOC и POC в зонах цветения фитопланктона по всему столбу воды. Таким образом, выявлена связь между сезонными увеличениями концентраций органического вещества в открытой части моря и процессами цветения фитопланктона.

Элементная сера и ее производные полисульфиды играют ключевую роль в процессах окисления сероводорода в анаэробных бассейнах. Имея низкую растворимость, элементная сера в основном представлена взвешенными формами. Однако в сульфидных водах она образует хорошо растворимые полисульфиды. Настоящая работа посвящена исследованию элементной серы и полисульфидов в верхней части анаэробной зоны Черного моря в 2017–2019 и 2022 гг. на станциях, расположенных на континентальном шельфе у побережья Кавказа и Крыма. Отбор проб, их фильтрование и определение серы проводились в строго анаэробных условиях в атмосфере аргона.

Концентрация элементной серы (zero-valent sulfur (ZVS) – элементная сера в сумме с полисульфидами) растет с глубиной и ростом содержания сероводорода, от 0.01 в области редокс интерфейса до 0.67 мкмоль/кг на глубине 600 м. Доля элементной серы в составе ZVS составляет 23±5%. Расчет концентрации полисульфидов, находящихся в состоянии равновесия с взвешенной серой, показывает, что глубже 20–25 м от верхней границы анаэробной зоны их концентрация оказалась выше коцентрации ZVS и на глубине 600 м различались примерно в 3 раза. Преобладание элементной серы над сульфидной в составе полисульфидов на глубинах 450 и 600 м может быть причиной утяжеления ее изотопного состава на 2.2‰ относительно серы растворенного сульфида (–41.0‰ VCDT).

Приведены данные по структурным и продукционным характеристикам бактериопланктона западной части Карского моря в начале и в середине летнего развития. В области склона желоба Св. Анны средние для столба воды величины обилия прокариот составляли 594–708 тыс. кл/мл (26.4–36.5 мгС/м³) в июне и 247–517 тыс. кл/мл (12–28 мгС/м³) в начале августа. На разрезе вдоль Новой Земли средние величины обилия бактериопланктона в столбе воды составляли 186–554 тыс. кл/мл (8.5–30 мгС/м³) в течение недели после схода сезонного льда и 169–443 тыс. кл/мл (8–21 мгС/м³) в середине лета. Удельная продукция бактериопланктона не превышала 1.28 сут^-1, высокие ее величины были отмечены в верхнем прогретом слое воды, над галоклином, а также в придонных горизонтах. В начале лета была отмечена тенденция снижения продукции бактериопланктона в северо-восточном направлении. Распределение обилия гетеротрофных прокариот определялось температурой и насыщением воды кислородом, возможно в качестве косвенного показателя прошедшего “цветения” фитопланктона.

Чужеродный краб-стригун опилио, Chionoecetes opilio, скорее всего, попал в Карское море из Баренцева моря как при миграции взрослых особей, так и на личиночной стадии. На данный момент в Карском море присутствует большое количество пелагических личинок, однако их происхождение до сих пор не уточнено. Личинки, вылупившиеся в Карском море, должны быть на более ранней стадии развития относительно баренцевоморских в связи с более поздним вылуплением.

Личинки С. opilio и краба-паука Hyas araneus собраны в центральной и юго-западной части Карского моря в июле — начале августа 2019 г. Личинки распределялись по акватории неравномерно: основные скопления обнаружены на границе с Баренцевым морем в желобе Святой Анны (до 860 экз/м²), также относительно высокие концентрации личинок отмечены в юго-западной части моря (18–302 экз/м²). В зоне действия Обско-Енисейского плюма личинки крабов отсутствовали либо их численность была минимальной. С помощью молекулярно-генетических методов достоверно определена видовая принадлежность личинок. Установлены достоверные отличия в размерах на стадии зоеа II между C. opilio и H. araneus. На большей части акватории Карского моря в июле 2019 г. личинки крабов были представлены зоеа I C. opilio с единичными экземплярами зоеа I H. araneus карскоморского происхождения, и лишь в юго-западной части на границе с Баренцевым морем наблюдалось присутствие в пробах зоеа II C. opilio и H. araneus с увеличением доли последнего вида в уловах, которые, по-видимому, имели уже баренцевоморское происхождение.

С целью объяснения характера пространственного распространения зостеры во внутренних бухтах залива Посьета выполнены численные эксперименты по моделированию гидродинамики и морфодинамических процессов. Гидродинамическое моделирование выполнено помощью модели Delft3D Flow. Для расчета параметров ветрового волнения (направление распространения, длины и высоты волн, придонных орбитальных скоростей) использована спектральная волновая модель SWAN (Simulating WAves Near shore). Расчет перестройки рельефа дна под действием ветровых волн и гидродинамического воздействия приливных и ветровых течений выполнен с помощью программного комплекса Delft3D. Результаты численных экспериментов показали, что динамика прибрежного рельефа дна определяется характером перемещения наносов в береговой зоне под совместным воздействием волн и течений. Сопоставление результатов моделирования с данными о распространении зостеры показало высокую согласованность с модельными расчетами размыва и аккумуляции в береговой зоне.

Исследован верхний слой донных осадков северо-восточной части Карского моря. Показано, что в составе осадков преобладает алеврит, доля песка увеличивается по мере приближения к берегу. Содержание органического углерода (среднее значение — 1.1% масс.) близко к среднему содержанию в осадках Карского моря, увеличиваясь на глубоководных станциях. Выявленная линейная зависимость между содержанием органического углерода и площадью поверхности осадка показывает, что сорбция на поверхности частиц является преимущественной формой аккумуляции органического вещества (ОВ) в осадках. Средняя концентрация н-алканов в исследованных пробах — 1.1 мкг/г осадка, в спектре распределения доминируют нечетные высокомолекулярные гомологи терригенного происхождения.

Представлена информация о комплексных исследованиях гидролого-гидрохимической структуры вод Северного и Среднего Каспия на НИС “Исследователь Каспия” в сентябре 2022 г. Показано, что, несмотря на продолжающееся снижение уровня моря, аэрация глубинных слоев отсутствует, сероводородный слой сохраняется с тенденцией увеличения концентрации сероводорода в придонном слое, наблюдается увеличение толщины слоя с минимальным содержанием кислорода. Происходящие изменения в экосистеме Каспийского моря привели к ослаблению выноса биогенных элементов из фотического слоя в придонные слои и, как следствие, уменьшению концентрации кремния в придонном слое. Полученные результаты позволят оценить тенденции происходящих изменений.