Аннотация результатов, полученных в 2023 году
В отчетном году в рамках проекта проведены судовые гидрологические измерения в Баренцевом море и Карском море в экспедиции на НИС «Дальние Зеленцы», прошедшей в период с 11 по 30 сентября 2023 года. На основе проведенных измерений был проведен первичный анализ структуры и циркуляции атлантических водных масс в желобе Святой Анны и их затоку в Новоземельский желоб в период измерений. Сравнение данных, полученных в этой экспедиции с аналогичными разрезами, сделанными 22-26 августа 2021 года, выявило значительные межгодовые изменения в температуре баренцевоморской ветви Атлантических вод (БВМ). На разрезах 2021 года, аналогичных второму и пятому, температура БВМ составляла -1°С, что значительно ниже измеренной в настоящем рейсе и в целом является одной из самых низких зарегистрированных натурными измерениями температур БВМ за последние 20 лет. Такое изменение температуры связывается нами с межгодовой изменчивостью атмосферных условий в Баренцевом море, определяющих процесс осенне-зимней конвекции, что формирует термохалинные свойства БВМ. На основе анализа обширного массива натурных данных, собранных в юго-восточной части Баренцева моря, в безледный период года в 1993-2021 годах, а также спутниковых данных MODIS дано детальное описание структуры и изменчивости плюма реки Печоры. Оценено влияние основных внешних факторов (объема речного стока, ветрового воздействия и ледовых условий) на распространение плюма Печоры на синоптическом, сезонном и межгодовом временных масштабах. Выявлены три основных типа распространения плюма Печоры, которые определяются речным стоком и ветровыми условиями. Межгодовая изменчивость ледового режима в Печорском море также сильно влияет на пространственные характеристики плюма Печоры. Наличие крупных ледяных полей в юго-восточной части Печорского моря в период половодья, что происходит в отдельные годы, приводит к вовлечению большого объема талых вод в плюма Печоры, что значительно увеличивает объем и площадь плюма. Выявлена периодическая ветровая адвекция плюма Печоры через пролив Карские Ворота в Карское море. На основе анализа спутниковых данных Landsat 8 и Sentinel-2 и данных реанализа ветра ERA5 изучено влияние силы Кориолиса на распространение речных плюмов малых и средних размеров. Установлено, что угол между направлением распространения речного плюма и направлением ветра стабилен для отдельных речных плюмов при разных направлениях ветра (с некоторыми ограничениями, связанными со скоростью ветра и морфологией побережья). Этот угол отклонения одинаков для речных плюмов, расположенных на близких широтах, и варьируется от ~0° вблизи экватора до 15-25° в умеренных широтах и ~30° в полярных широтах. Получена прямая численная связь A = 0.45•L между географической широтой (L, в градусах) и углом отклонения (A, в градусах). На основе анализа спутниковых данных MODIS, реанализа ветра и ветрового волнения, а также натурных измерений были изучены основные механизмы эрозии морского дна на мелководных участках моря Лаптевых. Выявлено, что интенсивность донной эрозии на Васильевско-Семеновском мелководье в первом приближении определяется волновым воздействием, а не напряжением трения ветров. Интенсивное взмучивание донных отложений на Васильевско-Семеновском мелководье формируется, если средняя длина волны за предыдущие 9 дней превышает 20 м. Оценены суточные объемы потока наносов на Васильевско-Семеновском мелководье в безледный период в 1979-2021 годах. Рассчитанный поток взвешенных веществ в морскую воду в результате эрозии морского дна на Васильевско-Семеновском мелководье (в среднем 1,2 Тг в год) оказался в 20-50 раз меньше, чем от двух других основных источников поступления наносов в море Лаптевых: речного стока (24,1 Тг в год) и береговой абразии (58,4 Тг в год). Межгодовая изменчивость потока наносов на Васильевско-Семеновском мелководье в 1979-2021 годах демонстрирует устойчивую тенденцию к увеличению (на 0,13 Тг каждое десятилетие), что обусловлено увеличением продолжительности безледного сезона в исследуемом регионе. На основе натурных данных, собранных в пяти экспедициях, проводившихся в конце октября в 2020-2022 годах в Карском море, а также разработанной одномерной численной модели описан процесс вертикальной конвекции, развивающейся осенью в плюме Оби-Енисея в результате активной потери тепла поверхностным слоем моря. Показано, что конвекция, происходящая в течение относительно короткого периода времени поздней осенью до начала ледообразования значительно изменяет вертикальную структуру плюма. Конвекция вызывает вертикальное перемешивание в плюме, увеличивает его глубину и гомогенизирует соленость в плюме. Пограничный слой между плюмом и морем постепенно вовлекается в перемешанный слой, при этом конвекция не проникает ниже этого слоя из-за высокой солености и плотности нижележащей морской воды. Этот процесс приводит к образованию аномально резкого градиента между плюмом и нижележащим морем. Анализ натурных данных, полученных в экспедициях в море Лаптевых в 2017-2020 годах, а также результаты численного моделирования показали, что влияние конвективных процессов на структуру плюма Лены сильно зависит от погодных условий. Так, в 2017 году температура воздуха все лето была невысокой и к началу сентября температура плюма составляла всего 2°C. В результате конвекция не успела развиться достаточно, чтобы поменять границу раздела плюма Лены и моря. В 2018-2020 годах, когда лето было теплым и плюм прогрелся к концу августа до 6-7°C, натурные измерения и результаты моделирования показывают аналогичное наблюдаемому в плюме Оби-Енисея изменение структуры плюма — гомогенизацию плюма и формирование резкого скачка солености на его нижней границе. Изучено влияния ледотаяния на формирование опресненного поверхностного слоя в морях российской Арктики. Вклад талых вод в плюм Оби-Енисея оказался относительно невелик (в среднем 8%), а его общая годовая доля варьируется от 6 до 10% в 2012-2020 годах. Максимальный поток пресной воды от ледотаяния, поступивший плюм Оби-Енисея, был зарегистрирован в 2013 году и составил 93 км3. В теплое время года средняя доля талых вод в общем объеме пресной воды в плюме Оби-Енисея увеличивается от 1% весной до 11% летом, а затем снижается до 8% осенью. Обратная ситуация наблюдается в море Лаптевых и Восточно-Сибирском море. Ледотаяние является важным источником пресной воды для плюма Лены, обеспечивая в среднем 20% общего содержания пресной воды. При этом доля талых вод в плюме Лены имеет большую межгодовую изменчивость (14-29%), т.е. в отдельные годы талые воды обеспечивают почти треть объема пресной воды плюма Лены. В частности, в 2017 году объем пресной воды, поступивший в плюм Лены в результате ледотаяния, составил 302 км3. В теплое время года средняя доля талых вод в общем объеме пресной воды плюма Лены увеличивается от 2% весной до 23% летом, а затем снижается до 20% осенью. На основе натурных измерений в двух экспедициях, проведенных в августе и октябре 2021 года, была впервые подробно изучена структура и циркуляция в желобе Святой Анны, расположенном в северной части Карского моря. Было установлено, что большая часть фрамовской ветви атлантических вод (ФВМ), поступающих в желоб с севера, формирует стационарный циклонический круговорот и рециркулирует в пределах северной части желоба. Также по данным натурных измерений и спутниковых наблюдений описано динамическое взаимодействие между потоком БВМ и поверхностным слоем в районе желоба Святой Анны. Это взаимодействие вызывает вовлечение поверхностного слоя и перенос теплой поверхностной воды из района, прилегающего к северной оконечности Новой Земли, в область континентального склона вдоль восточного края желоба. Перенос теплых поверхностных вод от Новой Земли в район континентального склона также формирует повышенную температуру поверхности моря в восточной части желоба, что усиливает таяние льда весной и замедляет осеннее ледообразование в исследуемом районе, тем самым существенно увеличивая продолжительность безледного периода.