Особенности межгодовых изменений температуры воды на шельфе и материковом склоне Западной Камчатки и возможности их прогнозирования
Долгопериодные изменения температуры воды относятся к числу факторов, которые необходимо учитывать во многих практических вопросах, в частности при составлении морских гидрологических и промысловых прогнозов.
Западный шельф Камчатки является важнейшим промысловым районом, где ведется добыча различных рыб (трески, минтая, наваги, камбал, мойвы), а также камчатского краба. Исследования влияния гидрологических условий на распределение морских промысловых объектов показывает, что у каждого вида морских организмов имеются оптимальные термические условия их существования (разные на различных стадиях развития), которые вместе с концентрациями пищи определяют районы и глубины промысловых скоплений (Виноградов, 1945; Винокурова 1972, Давыдов, 1975, 1977; Родин, 1969, Чернявский, 1991а).
Предыдущие исследования по выявлению межгодовых изменений термических условий деятельного слоя Охотского моря в теплый период года и возможностей их прогнозирования основывались в основном на гипотезе, согласно которой аномалии теплового состояния вод формируются в осенне-зимнее время. При этом, как правило, исходили из предположения о противодействии и межгодовых вариациях двух основных термодинамических процессов в осенне-зимний период: адвекции сравнительно теплых океанских вод в море и выхолаживающего эффекта осенне-зимней конвекции (Винокурова, 1954, 1972, Давыдов, Куцых, 1968; Давыдов, 1975, 1984; Павлычев и др., 1985; Чернявский, 1979, 1991б).
В настоящей работе приводятся результаты исследования особенностей годового ходатемпературы воды на шельфе и материковом склоне Западной Камчатки в весенне-летний период с целью выявления возможности ее прогнозирования.
Положение исследуемой акватории представлено на рис.1. При выборе ее географических границ учитывались особенности структуры поля непериодических течений. Согласно данным В.А. Лучина (1987), характерной чертой этого поля течений является наличие обширной, вытянутой в меридиональном направлении антициклонической системы с двумя локальными циркуляциями: над впадиной ТИНРО и в южной части района, к югу от 54°с.ш. (см.рис.1,a). Отвод собственно Охотского моря рассматриваемая акватория отделяется Западно-Камчатским течением, истоки которого относятся к району Четвертого Курильского пролива: в основном на акватории преобладают трансформированные тихоокеанские воды.
Превалирующие глубины - 200-500 м, и только в юго-западной части исследуемого района они возрастают до 800-900 м (см. рис.1.а).
В этой части моря выполнено наиболее значительное количество гидрологических станций, что позволяет более корректно (по сравнению с другими частями Охотского моря) исследовать закономерности межгодовых изменений температуры от поверхности до придонных горизонтов. Информационной базой настоящей работы послужили все доступные к настоящему времени данные океанологических наблюдений. В основном это отечественные данные. Наблюдения выполнялись экспедиционными судами Госкомгидромета СССР, ТИНРО-ТУРНИФ, Гидрографической службы, АН СССР и других организаций. Были привлечены также материалы наблюдений исследовательских судов Японии и США.
Рис.1. Местоположение района исследований (а), схема "квадратов" осреднения данных (б) и количество гидрологических станций в них (в). Стрелками обозначено направлеиие непериодических течений
Осреднение гидрологических данных проведено в "квадратах" со сторонами 1,5" по широте и 20" по долготе (см. рис.1,б). Использовались данные наблюдений на 8152 станциях, выполненных C 1935 IC 1987 T.
Общее число станций в отдельных "квадратах" приведено на рис.1.в; их распределение внутри года неравномерно: наименьшее количество приходится на зимние месяцы, а максимальное - на летние (табл.).
Для каждого "квадрата" на стандартных горизонтах были рассчитаны средние многолетние месячные значения температуры воды, а также их ежегодные аномалии.
Вертикальная термическая структура воды в весенне-летний период достаточно идентична во всех "квадратах" (рис.2). Довольно хорошо выражен слой сезонного термоклина. Холодный промежуточный слой, формирование которого связано с процессами осенне-зимней конвекции вод. проявляется здесь, начиная с горизонтов 30-50 м. Причем наиболее близко к поверхности его верхняя граница располагается в прибрежной части рассматриваемой акватории (см. рис.2. кв.5- 8). Достаточно заметно отепляющее воздействие тихоокеанских вод, в результате чего (начиная с глубин 100 м) происходит повсеместный рост температуры воды. Нижняя граница деятельного слоя располагается в исследуемом районе на глубинах от 100 до 150 м.
Как видно из рис.2, летний прогрев охватывает только незначительный поверхностный слой. Это связано с тем, что на исследуемой акватории за период с мая по август отмечается максимальное для всего года количество штилей, неустойчивое направление ветров и наименьшие их скорости (как правило, до 6 - 11 м/с, только в 10-15% отмечаются скорости до 18 - 20 м/с). Поэтому в формировании межгодовых изменений температурных аномалий подповерхностных вод для теплого периода года в этой части Охотского моря участвуют в основном два противодействующих фактора: осенне-зимняя конвекция и адвекция тепла тихоокеанскими водами.
Учитывая сложность определения потоков тепла на границе вода-воздух, а также достаточно высокую степень непредсказуемости гидрологических процессов, приводящих к трансформации верхнего квазиоднородного слоя моря, в настоящее время наиболее реально рассматривать межгодовые вариации аномалии температуры воды либо во всей толще вод сразу после разрушения ледяного покрова (в рассматриваемом районе оно происходит в апреле-мае), либо в весенне-летнее время в слое, располагающемся под сезонным термоклином,
С учетом вышеизложенного, для июня как месяца, наиболее обеспеченного данными наблюдений, во всех "квадратах" на стандартных горизонтах были построены графики межгодового ходааномалий температуры воды.
Их анализ показал, что от поверхности до горизонтов 300-400 м (где еще четко фиксируются изменения) межгодовые колебания происходят в одной фазе. Имеющиеся незначительные отличия кривых временного хода аномалий на отдельных горизонтах в основном являются следствием либо неодинакового числа исходных данных, либо отсутствия информации за отдельные TOAh1.
Выявленная синхронность колебаний температуры на стандартных горизонтах позволила перейти к оценке средних взвешенных для слоя 0-300 м величинаномалий температуры воды в июне в указанном выше временном отрезке лет в каждом из "квадратов". Представленные графики межгодового хода этих характеристик (рис.3) свидетельствуют о сходных тенденциях в изменчивости температуры воды во всем исследуемом районе. Это обстоятельство позволило с целью получения более корректного и обеспеченного временного хода температурных данных обратиться к расчетуаномалий температуры воды в пределах всей исследуемой акватории. Таким образом, мы получили сравнительно полный ряд данных, позволяющих более корректно судить о межгодовом ходе аномалий температуры воды в период с 1935 по 1987 год. При этом, помимо LLLCCLCCLCL LCLLLLLCLLLCCCCCCCHLH CLLLLLCCCCCC CCLLHLCLCCC C CLCLLa aS S 0L0L CS CLCCCC CLCLCCCCLaaLCCCLCLC LLCLGGLGLGLC KLCCS малий температуры на горизонте 100 м (см.рис.3) как репрезентативные характеристики "ядра" холодного промежуточного слоя.
Внутригодовое распределенненнформацин (чнcло станций) в различных "квадратак" исследуемой акваторин
Рис.З. Межгодовой код средник взвешенных значений аномалий температуры воды: а - для слоя 0-300 м в нюне в отдельных "квадратах" (пунктирнымн линиями предстанлен коданомалийн случаях, когда имеются пропускн данных более чем за 2 года); б - в слое 50-300 м; в - аномалий температуры на горнзонте 100 м на всей исследоваиной акваторин в июне; г - общей ледовитости Охотского моря; g - положения северной границы "восточного канала" во второй декаде марта e- температуры воды на ГМС мыс Африка в октябре. (Пунктиром отмечены восстановленные данные по уравнениям 1-2)
C целью выявления возможных прогностических зависимостей был выполнен анализ статистических связей аномалий температуры воды с различными гидрологическими параметрами. Оказалось, что наиболее тесная коррелятивная их связь наблюдается с общей ледовитостью Охотского моря во второй декаде марта (r = - 0,68). Несколько хуже связь с положением северной границы "восточного канала" (см. рис.3). Обнаружена, хотя и слабая, коррелятивная связь с межгодовым ходом температуры воды на ГМС мыс Африка (см. рис.3).
На основе множественной корреляции было составлено уравнение регрессии, имеющее прогностический выход:
y = - 0,028 x - 007z + 2.0, (1)
где y - значение средней взвешенной аномалии температуры воды в слое 50-300 м в июне конкретного ГОДа: X - ледовитость OxOTICKOTO моряво второй декаде марта в том же году: ፯፡፡ = ElBIDME1=
лия температуры воды на ГМС мыс Африка в октябре предыдущего года.
Для горизонта 100 м аналогичное соотношение имеет следующий вид:
W E - (),043 X 0, 13 Z; H З,41, (2)
где y - значение аномалии температуры воды на горизонте 100 м в июне конкретного года, а остальные параметры, как и в уравнении (1).
Обеспеченность выявленных зависимостей на исходной выборке по соотношениям (1) и (2) составила соответственно 74 и 81%, удовлетворяя требованиям "Наставления послужбе прогнозов"
1975.
C နီxiso проверки ранее использованных допущений относительно сходства тенденций межгодовых изменений температуры воды в отдельных "квадратах" и в целом на исследованной акватории было выполнено сравнение предсказанных значений аномалий температуры воды, полученных по уравнению (2), с наблюденнымианомолиями в отдельных "квадратах". Оказалось, что данное уравнение регрессии применимо для предсказании аномалии температуры воды в "квадратах" 1-6; в квадратах 7 и 8 вследствие малых глубин сравнение не проводилось.
Выполненная работа свидетельствует о реальной возможности предсказаний аномалий температуры воды на шельфе Западной Камчатки с заблаговременностью не менее 2,5 месяца.
В.А. Лучин, В.М. Лаврентьев (ДBНИГМИ)
Смотрите также
