Уровень концентрации кислорода в любой точке Японского моря определяется, прежде всего, динамикой газообмена на границе морская вода-атмосфера. Из-за своей большой скорости эти процессы, а также термические и динамические условия в толще вод играют основную роль в перераспределении кислорода между отдельными слоями и районами моря. В расходовании и поступлении кислорода значимы также окислительно-восстановительные процессы. В море кислород продуцируется при расщеплении воды в процессе фотосинтеза, а расходуется на дыхание живых организмов и окисление органических и неорганических веществ естественного и антропогенного происхождения. Перенос кислорода по вертикали осуществляется при конвективном и турбулентном перемешивании, а также при динамическом опускании и подъеме вод.

На севере моря вертикальное распределение содержания кислорода определяется в основном термическим состоянием деятельного слоя вод. В холодный период года в результате интенсивного вертикального перемешивания образуется гомогенный слой зимней конвекции, в котором содержание кислорода максимальное и практически не меняется. Так как растворимость кислорода в морской воде зависит главным образом от ее температуры и солености (чем выше температура и соленость, тем меньше растворимость кислорода), то в осенне-зимний период в поверхностных водах северной части Японского моря отмечаются наиболее высокие концентрации кислорода (до 7-8 мл/л). Уровень насыщения деятельного слоя вод кислородом здесь составляет от 92 до 100%. В марте содержание кислорода и насыщение поверхностных вод кислородом в северной части моря максимальные (8,8 мл/л и 110%).

С началом прогрева (апрель-май) поверхностный слой начинает выделять кислород (так как повышение температуры уменьшает растворимость газов в воде). Поэтому на небольших глубинах начинает формироваться подповерхностный максимум содержания растворенного кислорода. Вносит свой вклад в данную особенность вертикального распределения содержания кислорода и интенсификация развития фитопланктона. Поэтому в северной части моря наиболее ярко подповерхностный максимум (если в качестве критерия принять разность содержания кислорода в его ядре и на поверхности моря) развит в июле. В сентябре подповерхностный максимум содержания кислорода выражен слабо, а в поверхностных водах отмечается годовой минимум содержания кислорода. В ноябре на севере моря в вертикальном распределении содержания кислорода подповерхностный экстремум не выделяется. Эта закономерность характерна также для всего осенне-зимнего периода.

Как правило, подповерхностный максимум концентраций кислорода приурочен к слою скачка плотности. Вертикальная протяженность, горизонт максимума, а также содержание растворенного кислорода здесь существенно зависят от интенсивности развития фитопланктона. Таким образом, образование подповерхностного максимума содержания кислорода связано как с термическими причинами, так и с жизнедеятельностью фитопланктона.

По мере смещения на юг в структуре вертикального распределения содержания кислорода начинает проявляться доминирующее влияние деятельности фитопланктона. Оно проявляется уже на параллели о. Хоккайдо весной (апрель-май). Поэтому в верхнем 30-метровом слое происходит рост (по отношению к зиме) концентраций кислорода. В то же время летом, осенью и зимой в этой части моря вертикальная структура содержания растворенного кислорода практически не отличается от вертикального распределения содержания кислорода в северной части бассейна.

В западной части моря, располагающейся к югу от зал. Петра Великого, а весенне-летний период вертикальное распределение содержания кислорода определяется в первую очередь фотосинтезом водорослей. Поэтому связанное с их жизнедеятельностью перенасыщение кислородом (по отношению к зимнему содержанию) в апреле-июне на горизонтах подповерхностного максимума концентраций кислорода достигает 0,5-0,8 мл/л. Даже в сентябре (несмотря на значительный прогрев вод) содержание кислорода в ядре подповерхностного максимума остается сравнимым с концентрациями, которые формируются на момент максимального развития конвекции и ледообразования. Однако в ноябре в этой части моря (как и на всей площади моря, заполненной водами субарктической структуры) происходит перестройка вертикального содержания кислорода к зимнему состоянию. В результате этого на профилях вертикального распределения формируется ВКС, нижняя граница которого постепенно заглубляется, а вертикальные градиенты содержания кислорода минимальны.

Ниже слоя продуцирования кислорода, начиная примерно с горизонтов 75-100 м, следует слой резкого падения концентраций растворенного кислорода. Значения вертикальных градиентов здесь максимальны для всей толщи вод Японского моря. Это связано с тем, что поступление кислорода в более глубокие слои моря происходит исключительно за счет вертикального обмена (конвективного и турбулентного перемешивания) и глубинных течений. В промежуточном слое вод моря распределение содержания кислорода в основном определяется процессами распада органического вещества и адвективным переносом кислорода течениями. Поэтому ниже зоны фотосинтеза происходят только процессы, снижающие содержание кислорода. К основным из них относится окисление органического вещества, приводящее к падению концентраций кислорода.

Для северной и северо-западной частей моря в течение всего года характерно максимальное содержание растворенного кислорода. Главная причина этого – наиболее низкая температура воды, которая на шельфе зимой опускается ниже нуля. Однако уже за пределами материкового склона она, как правило, положительная. В фотическом слое в весенне-летний период дополнительным источником кислорода в морской воде является фотосинтетическая деятельность фитопланктона.

Зимой в поверхностных водах Японского моря содержание растворенного кислорода изменяется от 5,7 до 8,5 мл/л. Наиболее низкие концентрации кислорода (5,7-7,0 мл/л) отмечаются в Корейском проливе, а также в южной и восточной частях моря (рис. 1).

В северной и северо-западной частях моря, где температура поверхностных вод за счет термодинамического взаимодействия с атмосферой оказывается наиболее низкой, содержание растворенного кислорода в поверхностном слое зимой возрастает до 7,5-8,5 мл/л. Особенно ярко это проявляется у берегов Приморья и в северной части Татарского пролива, где содержание кислорода в поверхностных водах в марте достигает 8,0-8,5 мл/л.

Интенсивный весенний прогрев поверхностных вод Японского моря приводит к существенной отдаче кислорода в атмосферу. Однако, в апреле, несмотря на начавшийся прогрев вод, он сдерживается фотосинтетической деятельностью фитопланктона. Поэтому содержание кислорода в прибрежных районах моря остается сравнимым с зимними концентрациями и достигает 8,0-8,5 мл/л. Вместе с тем уже в мае-июне содержание кислорода в северной и северо-западной частях Японского моря понижается до 7,0-7,5 мл/л (рис. 2).

В северной и северо-западной частях моря летом отмечаются минимальные концентрации кислорода. Абсолютный минимум, как и в южной части моря, выделяется в июле и августе (5,5-6,0 мл/л), когда поверхностная температура воды достигает максимума. Наиболее высокие концентрации кислорода в этой части моря характерны для прибрежных участков, где происходит смешивание морских и материковых вод, а также наблюдается интенсификация приливных и непериодических  течений и как следствие усиливается горизонтальный и вертикальный обмен вод, приводящий к выносу биогенных веществ к поверхности моря.

Осенью содержание растворенного кислорода в поверхностных водах начинает увеличиваться и, как правило, составляет 5,2-5,6 мл/л в южной части моря и достигает 7,0-7,6 мл/л в северной и северо-западной частях моря (рис. 3).

На горизонте 10 м с января по апрель пространственное распределение содержания растворенного кислорода идентично поверхностному. Такая закономерность характерна и для мая на преобладающей части Японского моря. Только в прибрежных районах северной и северо-западной частей моря концентрации кислорода выше поверхностных на 0,2-0,3 мл/л.

В июне на горизонте 10 м в северной мелководной части Татарского пролива и на акватории к югу от зал. Петра Великого содержание растворенного кислорода выше поверхностного на 0,3-0,5 мл/л. На остальной части моря концентрации растворенного кислорода не отличаются от поверхностных (рис. 4).

В июле в северо-западной части моря различия между содержанием кислорода на горизонте 10 м и на поверхности возрастают до 50 мл/л. Наиболее значимые различия (до 1,0 мл/л) характерны для северной части Татарского пролива.

В августе и сентябре, когда отмечается максимальная температура поверхностного слоя вод, содержание растворенного кислорода на горизонте 10 м существенно снижается (до 5,0-6,5 мл/л).

В прибрежных районах северной и северо-западной частей моря содержание растворенного кислорода в июле и августе максимальное и достигает 6,0-6,5 мл/л. Наиболее вероятно, что это связано с материковым стоком, который поставляет дополнительное количество биогенных веществ в фотический слой моря.

Осенью, несмотря на снижение интенсивности фотосинтеза, содержание растворенного кислорода на горизонте 10 м начинает увеличиваться. В основном это происходит за счет термодинамических факторов (перестройки атмосферной циркуляции, в результате чего понижается температура воздуха и возрастает скорость ветра, отмечается наибольшая повторяемость ветра северных направлений). Все это приводит к интенсификации обменных процессов между поверхностным и подповерхностным горизонтами. Поэтому с октября по декабрь на горизонте 10 м пространственное распределение содержания растворенного кислорода (как и для периода с января по май) не отличается от поверхностного.

На горизонтах 20 и 30 м содержание растворенного кислорода возрастает по сравнению с вышележащими слоями (рис. 5, 6)

На горизонте 50 м доминирующее влияние на содержание растворенного кислорода в водах Японского моря оказывают термодинамические факторы (температура воды и система существующих течений). Влияние фотосинтеза сказывается значительно слабее. Поэтому в течение всего года основные крупномасштабные особенности распределения содержания кислорода сохраняются. Максимальное содержание растворенного кислорода характерно для собственных вод Японского моря в северной и северо-западной его частях. Здесь температура воды имеет наиболее низкие значения, а верхний прогретый и перемешанный слой в теплый период года имеет незначительную вертикальную протяженность.

Зимой содержание растворенного кислорода в Японском море на горизонте 50 м изменяется от 5,8-6,0 до 7,5-7,7 мл/л (рис 7). В январе и феврале крупномасштабные особенности его распределения идентичны поверхностному. Только в северо-западной части моря на поверхности содержание кислорода больше, чем на горизонте 50 м, примерно на 0,2-0,3 мл/л. В марте в прибрежных районах северной и северо-западной частей моря эти различия возрастают до 0,5-1,0 мл/л.

В апреле различия между содержанием растворенного кислорода на поверхности и на горизонте 50 м затрагивают уже всю акваторию Японского моря. Однако если в преобладающей части моря содержание кислорода на горизонте 50 м ниже поверхностного примерно на 0,5 мл/л, то у берегов северной и северо-западной частей моря эта разница достигает 1,0 мл/л.

В мае на горизонте 50 м крупномасштабные особенности распределения содержания кислорода аналогичны характеристикам, представленным для апреля (рис. 8).

В июне основные особенности пространственного распределения содержания кислорода на горизонте 50 м сохраняются. Однако диапазон пространственных изменений уменьшается и составляет 7,5-7,7 мл/л у северо-западных берегов Японского моря. Снижение содержания кислорода в северной части моря в основном связано с прогревом поверхностного слоя вод и передачей кислорода в атмосферу. Однако в Татарском проливе, где более поздно разрушается ледяной покров, отдача кислорода в атмосферу компенсируется его продукцией в процессе фотосинтеза. Поэтому не наблюдается различий между распределением содержания кислорода на горизонтах 0 и 50 м.

В июле пространственные перепады содержания растворенного кислорода на горизонте 50 м по сравнению с июнем снижаются примерно на 0,5 мл/л и составляют от 5,4 до 7,0 мл/л. Главная причина этого – неравномерный прогрев подповерхностных вод на акватории Японского моря. Так, за счет интенсивного прогрева поверхностных вод на всей акватории Татарского пролива формируется резко выраженный сезонный пикноклин, который препятствует обмену кислородом между поверхностными и подповерхностными водами. В результате этого образуется разница между содержанием кислорода на поверхности и на горизонте 50 м. Так как на горизонте 50 м в этом районе моря отмечается самая низкая (от 2 до 4°С) температура воды, то содержание кислорода здесь выше поверхностного на 0,5-1,0 мл/л. У берегов северо-западной части моря (особенно в зал. Петра Великого и на подходах к нему) прогрев в июле затрагивает уже и горизонт 50 м. Поэтому разница между содержанием кислорода на поверхности и на горизонте 50 м здесь (по сравнению с июнем) снижается до 0,5 мл/л.

В августе на горизонте 50 м содержание растворенного кислорода на акватории Японского моря изменяется от 5,0 до 7,5 мл/л. На большей части моря содержание кислорода (по сравнению с июлем) понижается примерно на 0,3-0,5 мл/л. (рис. 8). В основном это связано со снижением интенсивности развития фитопланктона, количество которого лимитируется запасом биогенных веществ в верхнем слое моря, так как температура воды на горизонте 50 м от июля к августу практически не меняется.

В районе полярного фронта, в Татарском проливе и у северо-западных берегов моря на горизонте 50 м содержание растворенного кислорода выше поверхностного примерно на 1,0 мл/л.

В сентябре и октябре на горизонте 50 м происходит дальнейшее уменьшение пространственных изменений содержания растворенного кислорода до 6,5-7,0 мл/л у северо-западных берегов (рис. 9).

В ноябре и декабре, начавшаяся перестройка атмосферных процессов, понижение температуры воздуха, а также рост скорости ветра приводят к интенсификации обменных процессов между поверхностными и подповерхностными горизонтами. В результате этого вновь происходит насыщение подповерхностных слоев вод Японского моря кислородом. Более того, пространственное распределение содержания растворенного в воде кислорода на горизонте 50 м практически не отличается от поверхностного [1].