Разномасштабная изменчивость поля солености в северо-западной части Японского моря

Для вертикального распределения солености воды в Японском море общей закономерностью является малая изменчивость на глубинах ниже 200 м. В глубинных слоях соленость остается почти постоянной - около 34.06‰. Зимой в верхнем слое изменения солености по вертикали на большей части моря не превышают 0.06 – 0.07‰, а в его центральной части не достигают 0.01 ‰. Вдоль берегов Японии, в Татарском проливе и у берегов северной части Приморья они увеличиваются до 0.25‰. Весенне-летнее опреснение поверхностных вод приводит к изменениям солености по вертикали в больших пределах. Летом соленость на поверхности минимальная, в подповерхностных слоях создаются заметные вертикальные градиенты солености, а соленость глубинных вод на 0.01 ‰ меньше, чем зимой. В общем, вертикальные изменения солености от поверхности до дна не превышают 1.7‰ (преобладают близкие к 0.5‰). Изменения прослеживаются в основном в слое до 50-150 м. В северной и северо-западной частях моря в течение всего года на профилях вертикального распределения не наблюдается экстремумов. Главная особенность холодного сектора моря - это монотонный рост солености с глубиной. [4, 11]

Наиболее распресненные воды на поверхности Японского моря наблюдаются в области Татарского пролива. Здесь выпадает достаточно много осадков, и сюда проникают пресные Амурские воды. Низкая соленость отмечается вдоль берегов моря. Стока рек, несмотря на небольшой его вклад в общий пресный баланс моря, вполне достаточно для распреснения прибрежной области. Воды с наибольшей соленостью приходят в северо-западную часть Японского моря с Цусимским течением, ветвь которого проникает в южную часть Татарского пролива. [7, 11]

Главной закономерностью пространственного распределения солености на поверхности Японского моря является ее уменьшение с юга на север с декабря по июнь, и увеличение от берегов к центру в июле-сентябре (гидрологическое лето). Октябрь и ноябрь – время перестройки поля солености от одного типа к другому. [7]

По распределению солености на горизонте 300 м в северо-западной части можно проследить процессы формирования промежуточных вод Японского моря в течение года. Зимой в северной части наблюдаются воды пониженной солености, которые, очевидно, опустились сюда из поверхностных и подповерхностных слоев моря в результате охлаждения летних распресненных вод и осенней конвекции. Весной, наоборот, в этой части моря локализуются воды повышенной солености, происхождение которых можно объяснить процессами льдообразования. Язык соленых вод протягивается именно от той части моря, где образуется лед над глубокими районами, а не на шельфе. [7]

Основной закономерностью распределения солености в глубоких слоях моря является ее увеличение с северо-запада на юго-восток на горизонте 500 м и от центра к периферии котловин на нижних горизонтах, что является практически противоположной картиной распределения солености в вышележащих слоях. [7]

Суточные колебания солености вод Японского моря, в основном, определяются приливами. Зимой в верхнем слое, сформированном под воздействием конвекции, колебания солености минимальны. В северной части толщина этого слоя достигает 200 м. Суточные колебания солености здесь составляют 0.02-0.03‰. В нижележащем слое колебания солености более значительны и возрастают до 0.07‰.  По чередованию максимальных и минимальных значений выделяются периоды, близкие к полусуточным. Летом в водах ниже галоклина и в верхнем квазиоднородном слое минимальная суточная изменчивость солености не превышает 0.05 ‰, максимальные суточные колебания 0.2-0.3 ‰  характерны для слоя сезонного скачка. Существенное изменение вертикальных профилей солености в течение суток происходит в районах фронтальных зон. [11]

Годовой ход солености воды в Японском море существенно отличается от района к району в зависимости от годового хода факторов, оказывающих влияние на изменчивость солености. Сезонность изменения солености наиболее ярко выражена в поверхностном слое. По годовому ходу солености воды на поверхности в северо-западной части моря выделяются Татарский пролив, прибрежный район и южный глубоководный район, примыкающий к центральной котловине моря (Рисунок 1).

 

Годовую изменчивость солености в Татарском проливе можно согласовать с основными гидрологическими фазами годового стока рек в Японское море, реки Амур (зимняя межень в феврале-марте, весенний максимум в мае, летняя межень в июне-июле, летне-осенний паводок в августе-сентябре) и с режимом ветра над проливом. Соответственно главный минимум солености приходится на время пика речных весенних половодий в мае. В это же время отмечается весенний максимум стока вод из Амурского лимана в Японское море [10] (Рисунок 2). Таяние льда в Татарском проливе, в основном, заканчивается в апреле. На графике годового хода солености этот период отмечается началом понижения. Отмечаемый по натурным данным второй минимум солености приходится на октябрь. Пик паводков приходится на сентябрь, но пресной воды впадающих в пролив рек недостаточно для формирования здесь минимума солености. Минимум проявляется в то время, когда ветер с севера наблюдается чаще, в результате сгонно-нагонных явлений высота уровня в Амурском лимане становится больше, чем в Татарском проливе, и через пролив Невельского начинают проникать в Японское море воды, опресненные летним стоком реки Амур. Максимумы солености закономерно отмечаются в период летней межени впадающих в море рек и р. Амур, во время хорошо развитого летнего муссона, препятствующего проникновению воды из Амурского лимана.  Изменения солености в Татарском проливе, главным образом, зависят от притока в Японское море вод, опресненных летним стоком р. Амур [7].

Рисунок 2 - Годовой ход солености поверхностного слоя Татарского пролива (1) и водный сток в Японское море (2) через пролив Невельского [10]

Годовой ход солености в прибрежных областях совпадает с ходом осадков. Известно, что и годовой ход речного стока в регионе Японского моря зависит от интенсивности осадков. И в районе Центральной котловины моря проявляется соответствие между годовым ходом солености и осадков.

В поверхностном деятельном слое межгодовая изменчивость солености не везде зависит от изменения соотношения осадков и испарения год от года, но также отражает долгопериодные колебания атмосферной циркуляции и адвективных факторов в регионе, которые, как правило, имеют циклическую составляющую, в частности квазидвухлетнюю и декадную. [7,  9]

В поверхностных водах отмечается два периода с некоторым понижением солености: вторая половина 40-х и конец 90-х - начало 2000-х годов. Особенно хорошо это заметно в Татарском проливе. [7]

Наибольшая амплитуда межгодовых колебаний проявляется в Татарском проливе (Рисунок 3).

Общее незначительное уменьшение солености проявляется в прибрежных и центральном районах. Это уменьшение можно связывать с изменением ветрового режима, поскольку ветер повсеместно стал несколько слабее [7, 3].

Татарский пролив

Центральная котловина

Прибрежная область

 

Рисунок 3 - Межгодовые колебания солености вод верхних слоев в разных районах Северо-западной части Японского моря [7]

Таким образом, изменился режим испарения, перемешивания и апвеллинга, что и отразилось в рядах изменчивости солености. Сильнее всего уменьшение солености отмечается в прибрежной области. Тренд в слое 0-5 м является значимым по критерию Фишера (r=0.31, n=81, 99% значимость).

Многолетние тенденции изменчивости солености воды Татарского пролива хорошо согласуются с многолетними тенденциями среднегодового стока р. Амур. Сток реки снижается, соленость увеличивается, причем практически во всех слоях пролива и во все сезоны, кроме зимы. Многолетние колебания солености и стока идут в основном, в противофазе (Рисунок 4). Нарушение этой закономерности отмечается только в 60-е годы. Это связано с резким усилением северного ветра, отмечаемым в этот период. Т.е. когда аномально сильный северный ветер в этом регионе преобладает, увеличивается поступление вод из Амурского лимана в Татарский пролив. Поскольку вода Охотского моря, а тем более Амурского лимана менее соленая, чем Японского моря, аномально низкие значения солености в проливе наблюдаются вне зависимости от маловодности или многоводности р.Амур [7].

   

Рисунок 4 - Среднегодовые аномалии стока р. Амур за теплый период года (1) и соленость на поверхности (2) Татарского пролива, ‰, сглаженные 7-летним скользящим средним и линейные тренды этих характеристик.

Интересно отметить, что многолетние изменения солености в Татарском проливе находятся в противофазе с многолетними изменениями солености в Корейском проливе (Рисунок 5), что может быть связано с изменениями режима летнего и зимнего муссонов, которые влияют на перенос и перемешивание вод в проливах [7].

   

Рисунок 5 - Межгодовые изменения солености в  верхних слоях Корейского (1) и Татарского (2) проливов, сглаженные 7-летним фильтром [7]

Характерное изменение амплитуды межгодовых колебаний отражается почти в каждом районе во всех слоях. На рисунке 6 амплитуда изменчивости солености в глубоких слоях в разных районах моря имеет затухающий характер [7].

   

Рисунок 6 - Межгодовые изменения солености в разных районах и слоях Японского моря. На врезках - ряды, сглаженные ортогональным полиномом.

1- 350-1000 м, 2 – 1000-2000 м, 3 – ниже 2000 м

Исследование многолетнего хода солености (1950-1996) на ГМС Посьет [1] показало, что с 1976 года, наряду с уменьшением амплитуды колебаний солености, уменьшается и сама величина солености. Максимальные значения солености отмечались в 1952 и 1958 годах, минимальные – в 1968 (30.25‰), 1971 (30.14‰), 1974 (30.04‰). Анализ межгодового хода среднемесячных значений солености [1] выявил значимые на 99%-ном уровне отрицательные тренды в декабре, январе и мае. В остальные месяцы значимых трендов не отмечалось, но можно отметить, что в феврале имеет место также отрицательный наклон тренда, в марте, мае, августе-сентябре – положительный, в апреле, июне и июле, октябре-ноябре снова отрицательный. За 1977-1996 гг. на ГМС Посьет отмечается постепенное повышение значений солености морской воды в зимние (январь, февраль) и понижение в осенние (сентябрь-ноябрь) месяцы. Это может быть связано с распреснением поверхностного слоя и более устойчивой стратификацией вод в этот период [1, 2].

Изменчивость солености от года к году на большей части Японского моря согласуется с вариациями изменчивости ветрового режима [3], кроме того, в рядах можно обнаружить отклики на явления Эль-Ниньо и Ла-Нинья [8]. Изменяют многолетний ход солености и ледовые условия, разные год от года.

Относительно длинные ряды межгодовой изменчивости солености получены в результате накопления и обобщения данных по солености, измеряемой на прибрежных гидрометеостанциях (ГМС). Чтобы сделать доступной эту и другую существующую информацию, было разработано несколько электронных информационно-справочных пособий по Японскому морю [5, 6]. В электронном атласе “Климат морей России и ключевых районов Мирового океана» ВНИИГМИ-МЦД (Рисунок 7) представлены результаты обработки наблюдений за соленостью на ГМС Японского моря в виде среднегодовых значений, минимальных, максимальных и квантильных величин на графиках и в табличном варианте [5].

Рисунок 7 - Страница электронного атласа “Климат морей России и ключевых районов Мирового океана», посвященная солености Японского моря (http://data.oceaninfo.ru/atlas/Japan/2_watersalinity.html)

На большинстве станций наблюдения за соленостью велись, начинаются с 1977 г. и позже. На некоторых станциях (Владивосток, Александровск-Сахалинский, Рудная пристань, Углегорск, Холмск) наблюдения продолжаются, на других – прекратились по разным причинам (Мыс Золотой, Сосуново, Малая Кема, Мыс Гамова). На Рисунке 8 приведены сравнительные графики межгодовой изменчивости солености на разных ГМС. Можно отметить, что изменчивость в основном согласовывается, различия объяснимы [5].

В части гидрометеорологии открытого моря этого электронного атласа показано, что соленость вод Японского моря изменяется в довольно узких пределах на глубинах ниже 1000 м (34.05-34.075 ‰ ) и в достаточно широких - в деятельном слое (от 1 до 10-15 ‰). [5]

Рисунок 8 - Временная изменчивость среднегодовой солености на некоторых станциях Японского моря. Электронный атлас “Климат морей России и ключевых районов Мирового океана» (http://data.oceaninfo.ru/atlas/Japan/2_watersalinity.html)

Литература к разделу

1. Гайко Л.А. Особенности гидрометеорологического режима прибрежной зоны залива Петра Великого (Японское море). - Владивосток: Дальнаука, 2005. - 150 с.
2. Григорьева Н.И., Кучерявенко А.В. Гидрологические условия юго-западной части зал. Петра Великого // Известия ТИНРО. 2002. Т.131. С.78-95.
3. Дашко Н.А., Варламов С.М., Иванова А.А. Ветровой режим над Татарским проливом // Тем. вып. ДВНИГМИ №2 : Гидрометеорологические и экологические условия Дальневосточных морей: оценка воздействия на морскую среду. Владивосток: Дальнаука. 1999. С.42-53.
4. Основные черты геологии и гидрологии Японского моря. - М.: Изд-во АН СССР, 1961. - 224 с.
5. Отчетные материалы по 1-3 этапу договора N 43.634.11.0004/15 от 23 января 2003 г. «Подготовка специализированных массивов и анализ данных по гидрометеорологическому режиму дальневосточных морей и прилегающих акваторий” по теме «Комплексные исследования процессов, характеристик и ресурсов дальневосточных морей России». – Обнинск, 2003. - 10 с.
6. Ростов И.Д., Юрасов Г.И., Рудых Н.И., Дмитриева Е.В., Ростов В.И. Электронный атлас по океанографии Берингова, Охотского и Японского морей // Океанология. 2004. Т. 44. № 3. С. 469-471.
7. Рудых Н.И. Закономерности изменчивости солености воды в Японском море // Диссертация на соискание ученой степени к.г.н. Владивосток. 2008 г. 157 с.
8.  Савельев А.В. Отклики явления Эль-Ниньо в Японском море // Тем. Вып. ДВНИГМИ №2 : Гидрометеорологические и экологические условия Дальневосточных морей: оценка воздействия на морскую среду. Владивосток: Дальнаука. 1999. С.54-70.
9. Соснин В. А., Торгаева О. И. Исследование внутригодовой изменчивости солености в Японском море // Метеорология и гидрология. 2000. № 6. С.65-71.
10.  Якунин Л.П., Дударев О.В., Боцул А.И., Аникеев В.В., Уткин И.В. О влиянии гидрометеорологических факторов на распределение взвешенного стока р. Амур в Охотоморской части эстуария // Тем. вып. ДВНИГМИ №3 : Гидрометеорологические и экологические условия дальневосточных морей: оценка воздействия на морскую среду. Владивосток: Дальнаука, 2000. С.139-149.
11. Японское море : Гидрометеорологические условия / Проект "Моря". Т.8. Вып.1. - С-Петербург: Гидрометеоиздат, 2003. - 398 с.