Океанология

Стремительные изменения ледового и гидрологического режимов Баренцева моря, произошедшие в 2000–2010-е годы, обусловили цель данной статьи: количественную оценку сезонной и межгодовой изменчивости относительных вкладов процессов на границе моря и атмосферы и в водной толще в изменения термохалинных параметров верхнего квазиоднородного слоя (ВКС), которые в конечном итоге определяют внутригодовую и межгодовую динамику ледяного покрова. В работе были использованы гидрологические и ледовые данные из системы глобального океанского реанализа GLORYS12v1 и данные о компонентах теплового баланса на поверхности океана из глобального атмосферного реанализа ERA-5. По результатам исследования установлено, что доминирующий вклад в формирование внутригодовой изменчивости температуры ВКС вносит теплообмен с атмосферой (более 50%) и горизонтальная адвекция, сглаживающая изменения температуры ВКС – нагрева в теплый сезон и охлаждения в холодный. Внутригодовая изменчивость солености контролируется таянием льда в теплый сезон и горизонтальной адвекцией в холодный сезон. Возрастание солености в результате зимнего ледообразования существенно меньше, чем опреснение, вызванное летним таянием льда. В температуре и солености ВКС наблюдаются устойчивые положительные тренды различной интенсивности. Эти тренды связаны с постепенным сокращением ледяного покрова, обеспечивающего повышение эффективности положительной обратной связи на сезонном масштабе, благодаря которой нагрев ВКС к концу теплого сезона превышает охлаждение в последующий холодный сезон, а опреснение в теплый сезон не компенсирует осолонение в последующий холодный сезон.

Проведены исследования пространственно-временной изменчивости концентраций биогенных элементов в северной части акватории Обской губы, где расположена зона взаимодействия пресных и морских вод. Данные получены в июле 2016 и 2019 гг. Эти годы существенно различались: в 2016 г. мы застали теплые (до 14°C) и пересыщенные кислородом (до 130%) воды, в 2019 г. температура не превышала 8°C, а насыщение кислородом – 90%. Наблюдались различия в содержании растворенного кремния и форм азота, их концентрации были выше в 2019 г. Выявлены существенные отличия содержания в воде биогенных элементов в исследуемые годы от среднемноголетних значений. Возможными факторами, определяющими эти различия, служат сезонность и неоднородность речного стока, а также время освобождения акватории губы ото льда, что влияет на продукционнодеструкционные характеристики акватории.

Материал получен в восточной части Карского море в сентябре 2015 и 2022 гг. и в период формирования сезонного льда в последней декаде октября 2023 г. в 63, 89 и 92 рейсах НИС “Академик Мстислав Келдыш”. В период становления сезонного ледового покрытия фитоцен характеризовался бедным видовым составом при доминировании динофлагеллят и диатомей. Максимальная численность клеток не превышала 3.5×10⁴ кл/л, биомасса составляла 5.0–25.2 мкг/л, что является самыми низкими значениями для всего вегетационного периода в Карском море. В сентябре наблюдались более высокое видовое разнообразие, в 2–3 раза более высокая численность и в 5–10 раз более высокая биомасса фитопланктона. Выделены широтные области с различными свойствами среды, комплексами видов и количественными характеристиками фитоцена. Во всех наблюдениях область континентального склона и внешняя граница шельфа характеризовались максимальными значениями численности и биомассы. Для района мелководного шельфа были характерны высокая изменчивость условий среды и фитопланктонных сообществ. Установлено существование устойчивого фитопланктонного комплекса и сходство процессов сезонной сукцессии фитоцена на обширной акватории срединного шельфа западной и восточной частей Карского бассейна, опресненных речным стоком, с поверхностной соленостью от 25 до 30 епс. В сентябре-октябре в вертикальном распределении фитопланктона отсутствовал “глубинный” максимум, характерный для более ранних периодов сезонной сукцессии.

Впервые отмечен случай осеннего нереста рыбы-лягушки Aptocyclus ventricosus. Личинки пойманы в бухте Житкова (зал. Петра Великого, Японское море). Приведено сравнение личинок с особями аналогичного размера, описанными ранее из других мест обитания, рассчитаны сроки вылупления и нереста в учтенных гидрологических условиях и рассмотрены возможные причины перехода данного вида от обычного в этом районе весеннего на осенний нерест.

Исследована биоаккумуляция тяжелых металлов и мышьяка зоопланктонными организмами разных размерных фракций в двух районах Карского моря: в северо-восточной части и заливе Благополучия. Впервые вблизи южной кромки североземельского ледового массива оценены абиотические и биотические факторы, которые в совокупности могут опосредованно влиять на накопление микроэлементов в размерных фракциях наиболее массовой группы копепод Calanus spp. В копеподах обоих районов установлено значительное превышение концентраций Fe, Mn, Со, Ni, V, Cu, Pb, Zn и Cd в мелкоразмерной (0.5–1 мм) по сравнению со средней (1–5 мм) и крупной (>5 мм) фракциями. Рассмотрено влияние экологических факторов на пространственное распределение микроэлементов в организмах копепод, амфипод, эуфаузиид и птеропод на разрезах в двух районах.

Получены новые данные об устойчивости морских систем и проявлении термического оптимума голоцена как современного межледниковья в восточной части Субполярного круговорота Северной Атлантики. Интерпретация микропалеонтологических данных по осадочной колонке АМК‑325 и реконструированной палеотемпературы воды показала особенности развития местной обстановки за последние 10.8 тыс. лет. Быстрый переход в раннем голоцене 10.1–9.3 тыс. лет назад к теплому состоянию почти до современного уровня произошел в соответствии с региональными и глобальными палеоклиматическими архивами. Последующий сильно выраженный холодный интервал 8.2–7.3 тыс. лет назад согласуется с глобальным похолоданием “8.2 ka”, но был гораздо продолжительнее. Установление оптимальных условий с повышением температуры воды на 1.5–2°C выше современных значений отмечено во второй половине среднего голоцена 6.8–4.9 тыс. лет назад, позже глобального оптимума голоцена.

Комплексом геофизических методов исследована приэкваториальная часть Восточно-Индийского хребта (ВИХ) и соседних участков котловин – Центральной (западнее) и Вартон (восточнее). В результате обобщения данных магнитной съемки пяти экспедиций на полигоне площадью 138.5 тыс. км² в районе глубоководной скважины 216 DSDP впервые построена детальная карта аномального магнитного поля (∆Ta) северного сегмента ВИХ, сделаны новые выводы о тектоническом строении и эволюции структур в пределах исследованного полигона. Впервые было установлено, что спрединговые линейные магнитные аномалии C31r и C32n.1n не прерываются в основании ВИХ, а продолжаются из котловин в его пределы. Рассчитанная по этим аномалиям интервальная скорость спрединга для осевой части хребта оценивается в 45 мм/год. В котловине Вартон уточнено местоположение субмеридиональной разломной зоны 90° в.д., вдоль которой происходит разрыв и смещение осей линейных магнитных аномалий. Магнитное моделирование на подводной горе на восточном склоне ВИХ показало, что эта вулканическая постройка с глубокой корневой структурой могла быть образована в результате повторного более молодого (“вторичного”) магматизма уже после формирования основного вулканического массива самого хребта. Интерпретация данных магнитной съемки, измерений теплового потока и механизмов землетрясений указывает на наличие современной тектонической активности в пределах исследованного участка хребта.

Результаты весенних тралово-акустических съемок показали, что оценки коэффициента обратного поверхностного рассеяния (плотности) минтая, измеренные в глубоководных районах Охотского моря, значительно ниже, чем рассчитанные по улову трала. Расхождения связываются с физиологическим состоянием регистрируемых скоплений. После нереста особи минтая имеют минимальные показатели развития гонад и наполнения плавательного пузыря, что способствует ослаблению их отражательных свойств. Исследуются зависимости силы цели одиночных особей отнерестившегося минтая от их зоологической длины в естественных условиях обитания (in situ). Приведенное к 20log(L) уравнение регрессии силы цели (TS) постнерестового минтая Охотского моря имеет вид: TS = 20log(L) – 71.5 (частота 38 кГц). Полученные значения на 5.5 дБ ниже, чем у нагульного, и на 2.5 дБ ниже, чем у преднерестового и нерестового минтая. Использование уточненной силы цели позволит повысить точность и достоверность акустических оценок численности охотоморского минтая в весенний период.

Приведены краткие результаты экспедиционных исследований в юго-восточной части Балтийского моря и восточной части Финского залива в 56-м рейсе НИС “Академик Борис Петров” (2024 г.), которые являются продолжением многолетних исследований Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН (ИО РАН). В рейсе проводился комплекс геофизических, геологических, гидрологических, гидрофизических, гидрохимических и гидробиологических работ. Получены новые данные по состоянию и динамике природных комплексов и донных ландшафтов Балтийского моря.