Распределение температуры и солености
Горизонтальное распределение температуры
На картах горизонтального распределения температуры воды на поверхности северная и южная части моря отчетливо разделяются термическим фронтом, положение которого в течение всех сезонов года остается примерно постоянными. Этот фронт отделяет теплые и соленые воды южного сектора моря от более холодных и распресненных вод северной части моря. Горизонтальный градиент температуры на поверхности поперек фронта на протяжении года изменяется от максимальных значений 16°/100 км в феврале, до минимальных - 8°/100 км в августе. В ноябре-декабре севернее основного фронта параллельно российскому побережью формируется вторичный фронт с градиентом 4°/100 км. Перепад температуры в пределах всей акватории моря во все сезоны остается почти постоянным и равным 13-15°. Наиболее теплым месяцем является август, когда температуры на севере равны 13-14°, а на юге, в Корейском проливе, достигают 27°. Самые низкие температуры (0…-1,5°) характерны для февраля, когда в северных мелководных районах образуется лед, а в Корейском проливе температура понижается до 12-14°. Величины сезонных изменений температуры воды на поверхности в общем возрастают с юго-востока на северо-запад от минимальных значений (12-14°) у Корейского пролива – до максимальных (18-21°) в центральной части моря и у зал. Петра Великого. Относительно среднегодовых значений отрицательные аномалии температуры имеют место в период с декабря по май (во время действия зимнего муссона), а положительные - с июня по ноябрь (летний муссон). Наиболее сильное охлаждение (отрицательные аномалии до -9°) происходит в феврале в области 40-42° с.ш., 135-137° в.д., а наибольший прогрев (положительные аномалии более 11°) наблюдается в августе вблизи залива Петра Великого.
С увеличением глубины диапазон пространственных изменений температуры и ее сезонных колебаний на различных горизонтах значительно сужается. Уже на горизонте 50 м сезонные колебания температуры не превышают 4-10°. Максимальные амплитуды колебаний температуры на этой глубине отмечаются в юго-западной части моря. На горизонте 200 метров средние месячные значения температуры воды во все сезоны возрастают от 0-1° на севере моря - до 4-7° на юге. Положение основного фронта здесь не изменяется по отношению к поверхностному, но проявляется его меандрирование на участке между 131° и 138° в.д. В центральной части бассейна к северу от основного фронта температура на этом горизонте равна 1-2°, а южнее – возрастает скачком до 4-5°. На глубине 500 м температура в пределах всего моря меняется незначительно. Она составляет 0,3-0,9° и практически не испытывает сезонных вариаций. Зона фронтального раздела на этой глубине не проявляется, хотя в области, прилегающей к побережью Японии и Кореи, отмечается некоторое увеличение температуры, обусловленное переносом тепла в глубинные слои вихревыми образованиями, активно формирующимися в этой области моря.
Из региональных особенностей горизонтального распределения температуры следует отметить зоны апвеллинга, вихревые образования и прибрежные фронты.
Апвеллинг у южных берегов Приморья интенсивно развит в конце октября – начале ноября, однако отдельные случаи его быстротечного проявления можно идентифицировать в сентябре – начале октября. Диаметр пятна холодной воды в зоне апвеллинга равен 300 км, а перепад температуры между его центром и окружающими водами может достигать 9°. Возникновение апвеллинга обусловлено не только усилением глубоководной циркуляции, но и, главным образом, муссонной сменой ветров, которая приурочена именно к этому промежутку времени. Сильные северо-западные ветры, дующие с материка, создают благоприятные условия для развития апвеллинга в этом районе. В конце ноября под влиянием охлаждения происходит разрушение стратификации в зоне апвеллинга и распределение температуры на поверхности становится более однородным.
В прибрежной зоне северо-западной части Японского моря (в районе Приморского течения) фронтальный раздел формируется в начале лета на фоне общего повышения температуры поверхностного слоя. Основной фронт проходит параллельно береговой линии. Кроме него существуют вторичные фронты, ориентированные перпендикулярно берегу. В сентябре-октябре основной фронт присутствует только в северной части моря, а южнее наблюдаются отдельные пятна холодной воды, ограниченные фронтами. Возможно, что появление ячеек холодной воды у побережья обусловлено быстрым охлаждением поверхностного слоя в мелководных районах. Эти воды, после окончательного разрушения термоклина, распространяются в направлении открытой части моря в виде непрерывных интрузий. Наиболее активно вихревые образования формируются по обе стороны от фронта и, охватывая значительную толщу вод, вносят аномалии в поле горизонтального распределения температуры.
В зал. Петра Великого температура воды на поверхности имеет существенную сезонную изменчивость, обусловленную, главным образом, взаимодействием поверхностного слоя с атмосферой. Весной температура воды в поверхностном слое на акватории залива изменяется в пределах 4-14°. В вершинах Амурского и Уссурийского заливов она достигает соответственно 13-14° и 12°. В целом Амурский залив характеризуется более высокими температурами, чем Уссурийский. Летом воды залива хорошо прогреваются. В это время в вершинах Амурского и Уссурийского заливов она достигает 24-26°, в заливе Америка - 18°, а в открытой части залива - 17°. Осенью происходит понижение температуры до 10-14° во вторичных заливах и до 8-9° в открытой части. Зимой вся масса вод охлаждается, температура ее колеблется от 0 до –1,9°. Отрицательные температуры имеют место по всему мелководью, а также во вторичных заливах. Положение изотермы 0° примерно совпадает с 50-метровой изобатой. В это время воды открытой части залива теплее прибрежных и характеризуются положительными значениями температуры. С увеличением глубины диапазон изменения температуры уменьшается и уже на глубине 50 м не превышает 3°, а на глубинах более 70 метров сезонные изменения почти не проявляются.
Вертикальное распределение температуры
Отсутствие водообмена Японского моря с соседними бассейнами на глубинах более 200 м, а также активная вентиляция глубинных слоев за счет осенне-зимней конвекции в северных и северо-западных районах, приводят к четкому разделению толщи вод на два слоя: приповерхностный деятельный слой, характеризующийся сезонной изменчивостью, и глубинный, где как сезонная, так и пространственная изменчивость почти не прослеживаются. По существующим оценкам граница между этими слоями расположена на глубинах 300-500 м. Экстремальные глубины (400-500 м) приурочены к южной части моря. Это связано с наблюдающимся здесь нисходящим движением вод в центре обширного антициклонического меандра Восточно-Корейского течения, а также с вариациями положения фронтальной зоны на его северной и восточной границах. До горизонта 400 м прослеживаются сезонные колебания температуры у берегов Японии, что является следствием опускания вод в антициклонических круговоротах, формирующихся при взаимодействии Цусимского течения с материковым склоном. Высокие значения глубины проникновения сезонных колебаний температуры (до 400-500 м) обнаруживаются в Татарском проливе. В основном это связано с конвективными процессами и значительной сезонной изменчивостью параметров поверхностных вод, а также с внутригодовой изменчивостью интенсивности и пространственного положения ветви вод Цусимского течения. У берегов южного Приморья сезонные вариации температуры воды проявляются только в верхнем трехсотметровом слое. Ниже этой границы сезонные колебания температуры почти не прослеживаются. Как видно на вертикальных разрезах поля температуры характеристики деятельного слоя претерпевают значительные изменения не только в сезонном ходе, но и от района к району. Воды глубинного слоя, занимающего около 80% объема моря, слабо стратифицированы и имеют температуру от 0,2 до 0,7°.
Термическая структура вод деятельного слоя складывается из следующих элементов (слоев): верхнего квазиоднородного слоя (ВКС), сезонного слоя скачка температуры и основного термоклина. Характеристики этих слоев в различные сезоны на акватории моря имеют региональные отличия. У берегов Приморья в летнее время года нижняя граница ВКС находится на глубине 5-10 м, а в южных районах моря она заглубляется до 20-25 м. В феврале нижняя граница ВКС в южном секторе находится на глубинах 50-150 м. Сезонный термоклин интенсифицируется от весны к лету. В августе вертикальный градиент в нем достигает максимума – 0,36°/м. В октябре сезонный термоклин разрушается и сливается с основным, расположенным в течение всего года на глубинах 90-130 м. В центральных районах моря отмеченные закономерности сохраняются на фоне общего уменьшения контрастов. В северной и северо-западной части моря основной термоклин ослаблен, а иногда и вовсе отсутствует. Сезонный термоклин здесь начинает формироваться с началом весеннего прогрева вод и существует до зимнего периода, когда полностью разрушается конвекцией в пределах всей толщи вод деятельного слоя.
В зал. Петра Великого в теплый период года (апрель-ноябрь) наблюдается монотонное уменьшение температуры с глубиной. В это время на подповерхностных горизонтах формируется слой сезонного термоклина – везде, кроме мелководья, где вся толща вод хорошо прогревается и перемешивается. Осенью с начала действия зимнего муссона и охлаждения происходит подъем холодных глубинных вод на мелководье и на глубине 40 м формируется второй слой скачка температуры. В декабре оба слоя скачка температуры под воздействием конвекции разрушаются, и весь зимний период (с декабря по март) температура остается постоянной в пределах всей толщи вод залива.
Горизонтальное распределение солености
Крупномасштабные особенности распределения солености на поверхности определяются водообменом моря с соседними морскими бассейнами, балансом осадков и испарения, льдообразованием и таянием льда, а также материковым стоком в прибрежных районах. В зимний сезон на большей части поверхности моря соленость вод превышает 34‰ , что обусловлено, главным образом, поступлением высокосоленых вод (34.6‰ ) из Восточно-Китайского моря. Менее соленые воды сосредоточены в прибрежных районах азиатского материка и островов, где их соленость уменьшается до 33.5 -33.8‰ . В прибрежных районах южной половины моря минимум солености на поверхности наблюдается во второй половине лета и в начале осени, что связано с ливневыми осадками второй половины лета и опреснением вносимых из Восточно-Камчатского моря вод. В северной же части моря, кроме летне-осеннего понижения формируется второй минимум солености весной в период таяния льдов Татарского пролива и залива Петра Великого. Наиболее высокие значения солености в южной половине моря приходятся на весенне-летний сезон, когда усиливается подток соленых в это время тихоокеанских вод из Восточно-Китайского моря. Характерно постепенное запаздывание максимумов солености с юга на север. Если в Корейском проливе максимум наступает в марте-апреле, то у северного побережья о.Хонсю он наблюдается в июне, а у пролива Лаперуза – в августе. Вдоль материкового побережья максимум солености имеет место в августе. Наиболее соленые воды располагаются у Корейского пролива. Весной эти особенности в основном сохраняются, но область пониженных значений солености в прибрежных районах в связи с таянием льда и увеличением материкового стока, а также количества осадков увеличивается. Далее к лету, вслед за поступлением в море через Корейский пролив распресненных из-за обилия осадков поверхностных вод Восточно-Китайского моря, общий фон солености на акватории моря снижается до значений менее 34‰ . В августе диапазон изменчивости солености в пределах всего моря составляет 32.9-33.9‰ . В это время на севере Татарского пролива соленость уменьшается до 31.5‰ , а на отдельных участках прибрежной зоны – до 25-30‰ . Осенью при усилении северных ветров происходит сгон и перемешивание вод верхнего слоя и наблюдается некоторое увеличение солености. Минимальные сезонные изменения солености на поверхности (0.5-1.0‰ ) отмечаются в центральной части моря, а максимальные (2-15‰ ) – в прибрежных районах северной, северо-западной части и в Корейском проливе. На больших глубинах наряду с общим увеличением значений солености происходит резкое уменьшение диапазона ее изменчивости как в пространстве, так и во времени. По среднемноголетним данным уже на глубине 50 м сезонные изменения солености в центральной части моря не превышают 0.2-0.4‰ , а на севере и юге акватории – 1-3‰. На горизонте 100 м горизонтальные изменения солености укладываются в диапазон 0.5‰, а на горизонте 200 м во все сезоны года они не превышает 0.1‰ , т.е. величины, характерной для глубинных вод. Несколько большие значения наблюдаются только в юго-западной части моря. Следует отметить, что горизонтальные распределения солености на глубинах, больших 150-250 м, имеют большое сходство: минимальные солености приурочены к северным и северо-западным частям моря, а максимальные - к южным и юго-восточным. Вместе с тем слабо выраженный на этих глубинах халинный фронт полностью повторяет очертания термического.
В зал. Петра Великого орографические условия и влияние материкового стока создают своеобразный режим распределения и изменчивости солености. Вода в некоторых прибрежных районах залива распресняется до солоноватой, а в открытых районах - близка к солености прилегающей части моря. Годовой ход солености характеризуется минимумом летом и максимумом зимой. Весной на поверхности минимальные значения солености приурочены к вершине Амурского залива, где они составляют 28‰. В вершине Уссурийского залива соленость равна 32.5‰, а на остальной акватории повышается до 33-34‰. Летом поверхностный слой подвергается наибольшему распреснению. В вершине Амурского залива соленость составляет 20‰, а в целом в прибрежных водах и вторичных заливах она не превышает 32.5‰ и увеличивается в открытых районах до 33.5‰. Осенью горизонтальное распределение солености подобно весеннему. Зимой на всей акватории залива соленость близка к 34‰. На глубинах более 50 метров соленость изменяется в пределах акватории залива в интервале 33.5-34.0‰. С увеличением глубины соленость, как правило, возрастает (весна-осень) или остается постоянной (зима). В придонном слое залива в связи с процессом осолонения при образовании льда в зимние месяцы формируются воды высокой плотности с температурой менее -1.5°, и соленостью 34.2-34.7‰ . В экстремально ледовитые годы, высокоплотные воды, распространяясь у дна достигают кромки шельфа, скатываются вдоль склона и вентилируют глубоководные слои моря.
Вертикальное распределение солености
Вертикальная структура поля солености в различных частях Японского моря характеризуется значительным разнообразием. В северо-западной части моря наблюдается монотонное увеличение солености с глубиной во все сезоны года, за исключением зимнего, когда она во всей толще вод практически постоянна. В южной и юго-восточной части моря в теплый период года ниже распресненных поверхностных вод отчетливо выделяется промежуточный слой повышенной солености, сформированный высокосолеными водами (34.3-34.5‰), поступающими через Корейский пролив. Ядро его расположено на глубинах 60-100 м на севере и несколько глубже – на юге моря. К северу соленость в ядре этого слоя уменьшается и на периферии достигает значений 34.1‰. В зимний сезон этот слой не выражен. В это время года изменения солености по вертикали на большей части акватории не превышают 0.6-0.7‰. В ограниченном районе, расположенном к востоку от Корейского полуострова на глубинах 100-400 м, выделяется промежуточный слой пониженной солености, формирующийся в зимний сезон за счет погружения поверхностных вод в зоне фронтального раздела. Соленость в ядре этого слоя равна 34.00-34.06‰. Сезонные изменения вертикальной структуры поля солености хорошо заметны только в верхнем 100-250-метровом слое. Максимальная глубина проникновения сезонных колебаний солености (200-250 м) отмечается в зоне распространения вод Цусимского течения. Это связано с особенностями внутригодового хода солености в подповерхностных тихоокеанских водах, поступающих в море через Корейский пролив. В вершине Татарского пролива, у берегов Приморья, Кореи, а также в районе к югу и юго-западу от зал. Петра Великого сезонные вариации солености проявляются только в верхнем 100-150-метровом слое. Здесь влияние вод Цусимского течения ослаблено, а внутригодовые изменения солености поверхностного слоя вод, связанные с процессами льдообразования и речным стоком, ограничиваются акваториями бухт и заливов. Эта область с минимальными значениями глубины проявления сезонных колебаний солености перемежается зонами с более высокими значениями, происхождение которых связано с проникновением до северо-западных берегов моря ветвей высокосоленых вод Цусимского течения. Общее представление о вертикальной структуре поля солености дают пространственные разрезы распределения этой характеристики и табличные значения, приведенные в атласе [7] http://pacificinfo.ru/data/cdrom/2/.