Проаналізовано ряди інструментальних вимірювань морських течій загальною тривалістю понад півтора року, виконаних СахНІРО в прот. Лаперуза. Шляхом розрахунку середніх місячних векторів швидкості течії отримані оцінки сезонної мінливості, що має виражений річний хід з максимальними значеннями зональної компоненти в липні-серпні (7080 см / с) і мінімальними в декабреянваре (57 см / с). З урахуванням близькості швидкості в точці вимірювання до середньої по протоці (згідно з результатами спеціального дослідження) і площі його поперечного перерізу були оцінені значення витрати через протоку для різних місяців року, максимальні значення якого влітку можуть досягати 1,6 Sv. Отримані оцінки параметрів основних приливних хвиль дозволили оцінити швидкість приливних течій, максимальні значення яких в центральній частині протоки досягають 3 м / с і в північній частині зростають за рахунок різкого, приблизно в два рази, посилення меридіональної компоненти. Показано, що за приливної цикл через протоку може транспортуватися з Охотського моря в Японське і назад до 100 км3 води. В спектрах записів швидкості течій в досліджуваному районі постійно присутні коливання з періодами 1014 сут, що мають в літній період переважно антициклонального, а в зимовий циклональная завихренность. Показано, що при сильних вітрах східних румбів може відбуватися "звернення" течії Соя і спостерігатися винос великих обсягів охотоморского вод в південно-східну частину Татарської протоки.

Анотація наукової статті з наук про Землю і суміжних екологічних наук, автор наукової роботи - Шевченко Г. В., Кантака Г. А., Частиков В. Н.


Results of direct measurements of the currents in the La Perouse (Soya) Strait

The data series obtained by a number of moored buoys deployed in the La Perouse (Soya) Strait during approximately 1.5 years are analyzed to investigate the variations of currents and water exchange between Japan and Okhotsk Seas, in particular seasonal changes of Soya Warm Current and West Sakhalin Current. Besides, tidal and wind-induced currents were considered and their influence on the water transport through the Strait was estimated. Tidal currents are very strong in the central part of the La Perouse Strait: the amplitudes of the main diurnal waves O1 and K1 are about 1.0 m / s, the amplitude of the main semidiurnal wave M2 is about 0.5 m / s, so the maximal summary tidal current reaches 3.0 m / s. Orientations of large axes of the tidal ellipses are close to latitudinal. In the northern part of the Strait, at Krilion Cape, the tidal currents increase and the large axes of ellipses turn clockwise. The tidal currents in the La Perouse Strait are concluded to be barotropic because of their stable patterns with well-expressed fortnightly modulation that is typical for barotropic diurnal tides. Tide-induced water transport through the Strait was estimated from vertically averaged tidal currents as about 100 km3 from the Okhotsk Sea toward Japan Sea in the period of flow and the same volume in opposite direction in the period of ebb. The tidal transport from the Okhotsk Sea is supposed to be the reason of so-called "cold water belt" along the Krilion Peninsula. The spectra of residual currents usually include the well-expressed peak with period 1012 days. Water temperature oscillations with the same period were observed in the La Perouse Strait, as well. Both these oscillations were probably induced by bottom topography in the Strait. Larger occasional changes of residual currents were caused by the wind influence. For example, when a deep cyclone traveled across the southern part of Hokkaido Island in the spring of тисячу дев'ятсот дев'яносто дев'ять and induced strong easterly winds over the La Perouse Strait, these winds forced the water transport from the Okhotsk Sea to Japan Sea. As a result, in March 56, 1999. water temperature decreased rapidly from + 2.0 ~ 2.5 ° C to 1.5 ~ 1.6 ° C. All-the-year-round seasonal changes of residual current velocity and water exchange were estimated for the central part of the La Perouse Strait. The maximal monthly averaged velocity of the eastward current was occurred in JulyAugust (7778 cm / s) that provided the water transport about 1.5 Sv. The minimal monthly averaged velocity of the current was observed in DecemberJanuary (57 cm / s). These significant changes of the Soya Warm Current are connected with seasonal change of the sea level incline between the Okhotsk and Japan Seas.


Область наук:
  • Науки про Землю та суміжні екологічні науки
  • Рік видавництва: 2005
    Журнал: Известия ТІНРО (Тихоокеанського науково-дослідного рибогосподарського центру)
    Наукова стаття на тему 'Аналіз даних інструментальних вимірювань течій в протоці Лаперуза'

    Текст наукової роботи на тему «Аналіз даних інструментальних вимірювань течій в протоці Лаперуза»

    ?2005

    Известия ТІНРО

    Том 140

    УДК 551.465.53 (265.53)

    Г.В.Шевченко, Г.А.Кантаков, В.Н.Частіков (СахНІРО, м Південно-Сахалінськ)

    АНАЛІЗ ДАНИХ інструментальних вимірювань ТЕЧІЙ В Протока Лаперуза

    Проаналізовано ряди інструментальних вимірювань морських течій загальною тривалістю понад півтора року, виконаних СахНІРО в прот. Лаперуза. Шляхом розрахунку середніх місячних векторів швидкості течії отримані оцінки сезонної мінливості, що має виражений річний хід з максимальними значеннями зональної компоненти в липні-серпні (7080 см / с) і мінімальними в грудні-січні (5-7 см / с). З урахуванням близькості швидкості в точці вимірювання до середньої по протоці (згідно з результатами спеціального дослідження) і площі його поперечного перерізу були оцінені значення витрати через протоку для різних місяців року, максимальні значення якого влітку можуть досягати 1,6 Sv. Отримані оцінки параметрів основних приливних хвиль дозволили оцінити швидкість приливних течій, максимальні значення яких в центральній частині протоки досягають 3 м / с і в північній частині зростають за рахунок різкого, приблизно в два рази, посилення меридіональної компоненти. Показано, що за приливної цикл через протоку може транспортуватися з Охотського моря в Японське і назад до 100 км3 води. В спектрах записів швидкості течій в досліджуваному районі постійно присутні коливання з періодами 10-14 діб, мають в літній період переважно антициклонального, а в зимовий - циклональная завихренность. Показано, що при сильних вітрах східних румбів може відбуватися "звернення" течії Соя і спостерігатися винос великих обсягів охотоморского вод в південно-східну частину Татарської протоки.

    Shevchenko G.V., Kantakov G.A., Chastikov V.N. Results of direct measurements of the currents in the La Perouse (Soya) Strait // Izv. TINRO. - 2005. - Vol. 140. - P. 203-227.

    The data series obtained by a number of moored buoys deployed in the La Perouse (Soya) Strait during approximately 1.5 years are analyzed to investigate the variations of currents and water exchange between Japan and Okhotsk Seas, in particular seasonal changes of Soya Warm Current and West Sakhalin Current. Besides, tidal and wind-induced currents were considered and their influence on the water transport through the Strait was estimated.

    Tidal currents are very strong in the central part of the La Perouse Strait: the amplitudes of the main diurnal waves O1 and K1 are about 1.0 m / s, the amplitude of the main semidiurnal wave M2 is about 0.5 m / s, so the maximal summary tidal current reaches 3.0 m / s. Orientations of large axes of the tidal ellipses are close to latitudinal. In the northern part of the Strait, at Krilion Cape, the tidal currents increase and the large axes of elli pses turn clockwise. The tidal currents in the La Perouse Strait are concluded to be barotropic because of their stable patterns with well-expressed fortnightly modulation that is typical for barotropic diurnal tides.

    Tide-induced water transport through the Strait was estimated from vertically averaged tidal currents as about 100 km3 from the Okhotsk Sea toward Japan Sea in the period of flow and the same volume in opposite direction in the period of ebb. The

    tidal transport from the Okhotsk Sea is supposed to be the reason of so-called "cold water belt" along the Krilion Peninsula.

    The spectra of residual currents usually include the well-expressed peak with period 10-12 days. Water temperature oscillations with the same period were observed in the La Perouse Strait, as well. Both these oscillations were probably induced by bottom topography in the Strait. Larger occasional changes of residual currents were caused by the wind influence. For example, when a deep cyclone traveled across the southern part of Hokkaido Island in the spring of тисячу дев'ятсот дев'яносто дев'ять and induced strong easterly winds over the La Perouse Strait, these winds forced the water transport from the Okhotsk Sea to Japan Sea. As a result, in March 5-6, 1999. water temperature decreased rapidly from + 2.0-2.5 ° C to -1.5 ~ -1.6 ° C.

    All-the-year-round seasonal changes of residual current velocity and water exchange were estimated for the central part of the La Perouse Strait. The maximal monthly averaged velocity of the eastward current was occurred in July-August (77-78 cm / s) that provided the water transport about 1.5 Sv. The minimal monthly averaged velocity of the current was observed in December-January (5-7 cm / s). These significant changes of the Soya Warm Current are connected with seasonal change of the sea level incline between the Okhotsk and Japan Seas.

    Через прот. Лаперуза відбувається надходження в Охотське море щодо щільних (більш 26,6 а) Япономорской вод, які стають одним із джерел солі, що визначає процеси змішання в південно-західній улоговині Охотського моря. В цілому надходження вод з Японського моря контролює найважливіші особливості океанографічного режиму вод Сахалино-Курильско-го регіону, такі як: інтенсивність Ойясіо, змішання вод в глибоководних протоках південній частині Курильської гряди, що впливають на вентиляцію проміжних шарів північно-західній частині Тихого океану. На шельфі о. Кунашир приплив теплих вод течії Соя забезпечує сприятливі умови для проживання ряду цінних видів гідробіонтів, таких як трепанг, морський гребінець, краби, креветки тощо.

    Незважаючи на режімообразующую роль затока Япономорской вод в Охотське море як для океанографії, так і для гідробіології регіону, динамічні процеси в прот. Лаперуза в цілому, і особливо в найбільш вузькій його частині - прот. Соя, - де вони особливо складні, вивчені поки недостатньо. Також немає достатньої ясності в проблему вивчення водообміну між Охотским і Японським морями, характер його мінливості під впливом різних факторів. Це пов'язано перш за все з малою кількістю довготривалих вимірювань течій в цьому районі, що відрізняється досить складною динамікою.

    Дослідження потоків проводилися переважно біля берегів (Aota et al., 1988, 1998; Tanaka, Nakata, 1999), питання ж просторової неоднорідності поля течій в протоці залишається відкритим до теперішнього часу. Серйозним кроком у цьому напрямку можна вважати роботу японських дослідників (Tanaka et al., 1996), в якій аналізувалися дані вимірювань спеціального спільного російсько-японського експерименту. Японські фахівці отримали за допомогою суднового ADCP три 25-годинних серії, які виконувалися в точках японської частини розрізу S1, орієнтованого по меридіану 142 ° східної довготи СахНІРО встановив дві буйкові станції, одну - в найпівденнішій точці російської частини цього розрізу, приблизно по центру протоки, а другу - поблизу мису Крільон (рис. 1). Тривалість роботи цих станцій склала близько 4,5 добу. Матеріали цих вимірів, так само як і аналізувалися раніше (Кантака, Шевченко, 2001) даних спостережень, отриманих на АБС Astarta в 1999 р, розглядаються нижче. Серед інших найважливіших опублікованих результатів досліджень течій інструментальними методами в районі прот. Лаперуза відзначимо аналіз приливних течій в роботі Одамакі (Odamaki, 1994), заснований на двох серіях місячної тривалості, виконаних в 1930-х рр. Японської гідрографічної службою.

    45.9-

    45.6

    45.7-

    45.6-

    45.5

    |NLP

    м.Крільон

    |Cleone-2 |SL ^ Astarta |Cleone-3 ^ Cleone-1

    м.Соя

    |Cleone-4

    протоку Лаперуза

    141.9 142 142.1 142.2

    Мал. 1. Схема розташування автономних буйкових станцій СахНІРО в прот. Лаперуза. Штриховий лінією показаний стандартний Океанологічний розріз S1, орієнтований по 142-му меридіану

    Fig. 1. The scheme of SakhNIRO moorings locations in the La Perouse Strait. Standard S1 line oriented along 142 meridian is shown by dotted line

    У зв'язку з труднощами визначення водообміну між Японським і Охотським морями на основі інструментальних вимірювань оцінки швидкостей течій і витрати вод через прот. Лаперуза проводилися переважно розрахунковими методами (Нємченко, 1961; Aota, 1970, 1975; Будаева і ін., 1980; Budaeva, Makarov, 1996; Пищальники, Архипкин, 2000; Saveliev et al., 2002). При всій важливості чисельного моделювання як підходу (а також інших непрямих оцінок), воно не може повністю замінити інструментальні вимірювання, що дають найбільш точну інформацію про характер динамічних процесів в досліджуваному районі, йдеться про типові швидкостях потоку і його сезонних варіаціях. Особливий інтерес викликає вплив припливів і впливу вітру на структуру течій в протоці, так як ці фактори вивчені дуже слабо.

    У зв'язку з цим СахНІРО зробив серію постановок автономних буйкових станцій (АБС) (рис. 1, табл. 1) приблизно по центру самій вузькій частині прот. Лаперуза, між мисами Соя і Крільон. Основною метою дослідження було на підставі всіх отриманих матеріалів прямих вимірювань великий загальної тривалості оцінити сезонну мінливість течій і витрати через протоку. Цьому питанню приділяли найбільшу увагу, проте були поставлені і додаткові завдання - визначити характеристики приливної складової і вивчити варіації неперіодичної компоненти течій в синоптическом діапазоні періодів.

    Таблиця 1

    Інформація про виконані СахНІРО постановках АБС в прот. Лаперуза (Соя) і отриманих матеріалах спостережень

    Table 1

    Moorings deployed by SakhNIRO in the La Perouse (Soya) Strait, and about data obtained information

    Найменування Період Глибина, Горизонт, Вимірювач Дискретність,

    АБС вимірювань м м течій хв

    NLP 07-11.08.1995 37 12 RCM-4 15

    NLP 07-11.08.1995 37 35 RCM-4 15

    SLP 06-11.08.1995 67 25 RCM-4 15

    SLP 06-11.08.1995 67 45 RCM-4 15

    Astarta 21.02-18.06.1999 69 15 RCM-4 60

    Astarta 21.02-14.08.1999 69 45 RCM-4 60

    Cleone-1 13.07-09.09.2000 75 35 SonTek 20

    Cleone-2 27.11.2000-

    02.04.2001 63 37 RCM-4 180

    Cleone-3 02.04-15.08.2001 64 34 RCM-4 180

    Cleone-4 15.08-17.11.2001 61 34 RCM-4 180

    Вимірювання течій проводилися шляхом постановки з борта НПС "Дмитро Пєсков" автономних буйкових станцій, які виставлялися в притупування-ленном варіанті. Вертикальне натяг троса з приладами забезпечувала гірлянда кухтилей, підйом станцій здійснювався подачею сигналу на акустичний розмикач, при спрацьовуванні якого відокремлювався баласт і апаратура спливала на поверхню моря. В основному використовувалися вимірювачі течій AANDERAA RCM-4, забезпечені також датчиками температури води.

    Місця постановки автономних буйкових станцій в прот. Лаперуза наведені на рис. 1: по суті, вимірювання проводилися приблизно в одній точці (виняток становить станція NLP в північній частині протоки), в ідентичних умовах, що дозволяє розглядати їх як послідовні серії даних, що характеризують мінливість поля течій в часі. Сумарна тривалість спостережень за течіями склала більше півтора року, причому в результаті постановок АБС С1еопе-2 - С1еопе-3 - С1еопе-4 була отримана безперервна серія протягом повного року - з листопада 2000 по листопад 2001 р.

    Вимірювання при першій довготривалій постановці (АБС Astarta) проводилися одночасно на двох горизонтах - 15 і 45 м, - що дало змогу дослідити вертикальну структуру поля течій. Надалі, грунтуючись на отриманих оцінках, вимірювання проводилися в проміжному шарі, на горизонті 30-35 м. Це забезпечувало підвищення безпеки станції та зменшення горизонтальних коливань троса, а також дозволило розглядати отримані дані як близькі до середніх по вертикалі значень швидкості потоку. Проведення вимірювань в центральній частині протоки і біля мису Крільон в серпні 1995 р дає можливість в деякій мірі відповісти на питання про просторової неоднорідності поля швидкості течій в прот. Лаперуза.

    Для дослідження відгуку на вплив вітру залучалися дані спостережень за приземним атмосферним тиском і швидкістю і напрямком вітру на метеостанції мис Крільон Сахалінського управління Росгідромету.

    Нижче наведені основні результати аналізу отриманих матеріалів.

    приливні течії

    Аналіз приливних течій в районі прот. Лаперуза представляє собою важливе завдання, так як приливна компонента відіграє основну роль в перемішуванні вод в досліджуваному районі, а також, ймовірно, є одним з можливих факторів формування апвеллинга в районі скелі Камінь небезпеки (ВоЬ ^, Fux, 1997).

    Виміряні вектори швидкості течій розкладалися на зональну (і, позитивний напрямок на схід) і меридіональну (&, позитивний напрямок на північ) компоненти. Приливна і неперіодичних складова досліджувалися окремо. Для оцінки приливних течій методом найменших квадратів визначалися параметри: гармонійні постійні амплітуд і фаз - 8 основних хвиль, 4 добового 01, Р1, К1) і 4 півдобовий М2, S2, К2) діапазону. Розрахунки проводилися для проекції на паралель і на меридіан незалежно, на підставі розрахованих величин будувалися приливні еліпси (рис. 2), в наочній формі відображають особливості приливних течій для кожної хвилі, а також проводилися передобчислювання приливних рядів, за якими оцінювалися їх максимальні швидкості, що досягають на горизонті 15 м величини 3 м / с.

    На горизонті 15 м амплітуди основних добових хвиль О1 і К1 для зональної компоненти мають величину близько 1 м / с, а головною півдобовий складової М2 - близько 0,5 м / с, що за відомим співвідношенням (Дуванін, 1960) за характером припливів дозволяє віднести прот. Лаперуза (у вузькій його частині) до районів з правильними добовими течіями. На горизонті 45 м амплітуди швидкостей основних хвиль приблизно в два рази менше. Таким чином, спостерігається зменшення великої осі приливних еліпсів і деякий їх розворот зі збільшенням глибини вимірювань, що є типовою картиною для районів зі значним впливом донного і бічного тертя на приливний потік (Марчук, Каган, 1977). Характерно різне напрямок обертання вектора в приливному циклі для основних гармонік: для хвиль О1 і М2 зміни відбуваються за годинниковою стрілкою, а для К1 - проти, причому на горизонті як 15, так і 45 м. Відзначимо, що в роботі Одамакі (1994) для обох добових хвиль було отримано однакове антициклональне напрямок обертання, хоча орієнтація великих осей еліпсів основних добових хвиль була ідентична отриманої нами.

    В отриманих записах для обох проекцій на всіх АБС в даному районі і на всіх горизонтах домінують приливні коливання - на їх частку припадає понад 80% загальної дисперсії варіацій швидкості течій.

    На рис. 3-4 наведені відрізки запису швидкостей течій на горизонтах 15 і 45 м, отримані на АБС Astarta. Баротропного характер припливу легко можна визначити навіть візуально на представлених малюнках: в проекціях векторів швидкості присутній стійка, характерна для районів з переважанням добових припливів структура з вираженими півмісячних нерівностями (до того ж вона однотипна на різних горизонтах), яка втрачається при бароклинной-ном характер течій , що наочно було продемонстровано в результаті аналізу даних інструментальних вимірювань в районі о. Монерон (Kantakov, Shevchenko, 1999) при порівнянні рядів в придонному і верхньому прогрітому шарі. Другим фактом, що вказує на баротропного характер припливів в прот. Лаперуза, є висока стійкість гармонійних постійних при їх обчисленні по різним відрізкам даних місячної тривалості.

    Астарта (h = 15 м). 01 .

    Астарта (h = 45 м). 01.

    75 50 25 ^ I I I

    00 -75 -50 -25 ^^^ -25 -50 -75 75 1

    Астарта (h = 15 м). К1 .

    Астарта (h = 15 м). M2 .

    50 25

    0 -25 ^ "-" • |i -25 - -50 5

    Астарта (h = 45 м). K1.

    Астарта (h = 45 м). M2 .

    Мал. 2. Еліпси основних добових приливних хвиль О1 і К1 і головною півдобовий складової М2 по АБС Astarta на глибині 15 і 45 м. Амплітуди швидкостей нормовані на максимальне значення і дані в процентному вираженні, фази - в умовному часовому поясі

    Fig. 2. Tidal ellipses of main diurnal waves K1 and O1 and semidiurnal M2 at the depth of 15 and 45 m on the base Astarta mooring data. Velocity's amplitudes were normalized related maximal values ​​and given in percentage terms, phases given in specific time

    Мал. 3. Проекції векторів швидкості морських течій на паралель (u, см / с) і на меридіан (v, см / с) - вихідні дані, містять приливну компоненту, за даними АБС Astarta. Горизонт 15 м

    Fig. 3. Velocity vectors projections on the latitude (u, cm / s) and longitude (v, cm / s) - measured data including tides. As-tarta mooring, depth 15 m

    250

    u

    Мал. 4. Проекції векторів швидкості морських течій на паралель (u, см / с) і на меридіан (v, см / с) - вихідні дані, містять приливну компоненту, за даними АБС Astarta. Горизонт 45 м

    Fig. 4. Velocity vectors projections on the latitude (u, cm / s) and longitude (v, cm / s) - measured data including tides. As-tarta mooring, depth 45 m

    На рис. 3-4 також видно, що приливні швидкості на обох горизонтах дуже великі і дуже часто на фазі припливу спостерігаються негативні значення у проекції виміряних векторів швидкості на паралель, що досягають на горизонті 15 м величини 150 см / с, і на горизонті 45 м - 100 см / с. це озна-

    чає, що потік спрямований на захід, тобто прилив долає протягом Соя і спостерігається рух щодо холодних вод з Охотського моря в Японське.

    Хоча це явище спостерігається лише кілька годин, але з огляду на великих швидкостей приливних течій через протоку транспортуються значні обсяги води. Для оцінки цієї величини був виконаний спеціальний розрахунок.

    На основі отриманих гармонійних постійних були перечислити приливні ряди для горизонтів 15 і 45 м. Розрахунок проводився тільки для нормальної до протоки осі схід-захід на літо 2002 г. З отриманих рядів були обрані добу з найбільшими швидкостями приливних течій - максимальне значення на верхньому горизонті становило 278,5 см / с, на нижньому - 150,0 см / с.

    Значення швидкості на двох горизонтах осередненою, і також обчислювалося середнє значення за період 12 год, коли зональна компонента припливної течії мала негативний знак, тобто потік був орієнтований в Японське море. Відповідна величина склала близько 125 см / с, це означає, що з урахуванням площі поперечного перерізу протоки в найвужчому місці близько 2 км2 за приливний цикл з Охотського моря може бути винесено понад 100 км3 води, що становить для порівняння близько 20% обсягу зал. Анива, і стільки ж може надійти назад на фазі відпливу. З урахуванням характерної для літнього сезону швидкості течії Соя 70-75 см (тобто оцінюючи можливість її подолання), реально може надійти в Японське море близько 45-50 км3 мисливсько-морських вод. Незважаючи на орієнтовний характер отриманих оцінок, що пов'язано з припущенням про близькість величини швидкості приливної потоку на АБС Astarta до середньої по протоці, дані цифри дозволяють зрозуміти, про які значних переміщеннях водних мас через прот. Лаперуза під впливом припливів може йти мова.

    Розглянемо питання про правомірність зробленого припущення на основі даних спостережень в поверхневому шарі в двох точках - в центральній і північній частині протоки - за вимірюваннями 1995 г. Оскільки через недостатню тривалості вимірювань оцінити гармонійні постійні приливних хвиль не представлялося можливим, обмежимося візуальним порівнянням отриманих записів. На рис. 5 представлені синхронні ряди проекцій на паралель і на меридіан виділеної методом найменших квадратів приливної компоненти. Видно, що на обох станціях зональні компоненти близькі (коефіцієнт лінійної регресії 1,05), що свідчить про коректність прийнятого при розрахунку приливної транспорту вод допущення. У той же час для меридіональних компонент відмінності великі, на більш північній станції NLP швидкість приблизно в два рази вище, ніж на розташованій у південній межі російських територіальних вод (коефіцієнт регресії становить 1,94). Ця обставина вказує на те, що на фазі припливу більш холодні охотоморского води поширюються переважно в північному напрямку, в бік мису Кузнєцова. Отже, існуючий в районі мису Крільон пояс холодних вод, виявлений ще першими дослідниками океанографічних умов в прот. Лаперуза Е.В.Майделем (1877) і С.О.Макаровим (1950) і добре ідентифікований на супутникових знімках в інфрачервоному діапазоні, має, найбільш ймовірно, приливна походження.

    Таким чином, існує постійний фактор, що сприяє проникненню охотоморского вод і відповідно властивих їм субарктических видів гідробіонтів в південну частину Татарської протоки. Очевидно, основна частина виносу відбувається в північній частині протоки - тут швидкості припливної течії трохи вище, а основного потоку течії Соя, навпаки, найнижчі. Особливо вірогідний такий винос в зимовий період, коли, як буде показано нижче, цей потік значно слабшає.

    Мал. 5. Синхронні відрізки проекції на паралель (u, см / с) і на меридіан (v, см / с) приливної компоненти течії за вимірюваннями в поверхневому шарі на станціях NLP і SLP в серпні 1995 р Мітки на осі часу через 6 ч

    Fig. 5. Synchronous projections on the latitude (u, cm / s) and longitude (v, cm / s) of the tidal currents measured in the upper layer. NLP and SLP moorings, August, 1995. Time marks axe with 6 hours step

    Ймовірно, в моменти посилення приливних течій, що спостерігається з двотижневої періодичністю, на фазі відпливу з південної частини Татарської протоки захоплюється більший, ніж при звичайних умовах, обсяг модифікованих Япономорской вод, що, поряд зі збільшенням загальної швидкості потоку, може сприяти інтенсифікації явища апвеллинга в районі скелі Камінь небезпеки, зазначеної раніше (Bobkov, Fux, 1997).

    Неперіодичні течії в синоптическом діапазоні

    Розглянемо тепер мінливість неперіодичної компоненти течій в синоптическом діапазоні, характерні періоди варіацій яких складають від декількох діб до декількох тижнів. Серед причин, які можуть формувати ці течії, можна виділити дві основні: з одного боку, цей вплив метеорологічних факторів, перш за все змінного поля вітру на морську поверхню безпосередньо в досліджуваному районі; з іншого боку, добре відомо, що як саме Цусимское протягом, так і його гілка - протягом Соя, - являє собою ланцюжок вихрових утворень. Найбільш яскраво останнє твердження підтверджується супутниковими знімками, на яких ці структури виявляються як плями більш теплої води - велика кількість подібних зображень накопичено і може бути отримано через Інтернет.

    Нижче наводиться аналіз конкретних ситуацій, які розглядаються в якості прикладів переважаючого впливу одного із зазначених вище факторів.

    На рис. 6 (а) наведені проекції на паралель і меридіан неперіодичної складової течії, отримані шляхом вирахування з вихідних рядів перевирахованой припливу з вихідних даних, виміряних за допомогою АБС С1еопе-1 влітку 2000 р протягом всього періоду спостережень в записах виявляються значні, з амплітудою 15 -20 см / с, варіації правильного, майже

    циклічного характеру. Для визначення властивостей цих коливань швидкості течії були обчислені їх ротарние спектри (Герман, Цвецінскій, 1977) (рис. 6, б), в яких виявляється виражений максимум з періодом близько 11 діб, з переважанням компоненти S-, що відповідає руху за годинниковою стрілкою.

    Мал. 6. Проекції на паралель (u, см / с) і на меридіан (v, см / с) неперіодичної складової швидкості течій за вимірюваннями АБС Cleone-1 влітку 2000 року (а) і графіки обертальних спектральних компонент (S + відповідає обертанню проти, S- - за годинниковою стрілкою), розраховані за спостереженнями АБС Cleone-1 влітку 2000 року (б). Число ступенів свободи - 20

    Fig. 6. Projections on the latitude (u, cm / s) and longitude (v, cm / s) of the residual currents. Cleone-1 mooring, summer 2000 (a) and plots of rotary spectra components (S + corresponds to counterclockwise, S-to clockwise motions) calculated on the base of Cleone-1 mooring data, summer 2000 (б). Number of degrees of freedom is 20

    Даними спостережень за швидкістю і напрямком вітру в цей період ми не маємо в своєму розпорядженні, тому подальші міркування носять гіпотетичний характер і ґрунтуються на припущенні, що значні за інтенсивністю, з вираженою періодичністю коливання швидкості вітру протягом двох місяців представляються малоймовірними. Швидше за все, виявлений пік з періодом близько 11 діб обумовлений умовами формування течії Соя, зокрема бароклинной нестійкістю, що виникає при проходженні через вузьку частину протоки між мисами Соя і Крільон - можливість виникнення вихрових структур в даному районі методами чисельного моделювання була показана раніше (Ohshima, Wakatsuchi, 1990).

    Досить близька картина спостерігалася протягом літнього сезону як раніше, в 1999, так і пізніше, в 2001 р Так, за даними спостережень на АБС Astarta, в зональної компоненті течій виявляються виражені коливання з періодом близько двох тижнів, розмах яких перевищував 50 см / с. При цьому спостерігалися значні, до 2-3 ° С, варіації температури води з тим же періодом (рис. 7).

    Були обчислені також спектральні характеристики записів течій, отриманих в квітні-серпні 2001 р Оскільки дана серія була дуже довгою, в розрахованих спектрах, крім вираженого піку з періодом близько

    10 діб, виявляється ще один, з періодом близько двох місяців, обидва відповідають антициклонального обертанню. Природа низькочастотного піку, ймовірно, пов'язана з впливом поля вітру, що мав аналогічний максимум в спектрі, а ось висока стійкість піків в діапазоні періодів 10-14 діб протягом трьох років вказує на те, що ці коливання є характерною особливістю перебігу Соя, хоча справжня причина їх утворення поки недостатньо ясна.

    Мал. 7. Проекції на паралель (u, см / с) і на меридіан (v, см / с) неперіодичної компоненти морських течій (а), а також варіації температури води (б) на горизонті 45 м за даними АБС As-tarta влітку 1999 г.

    Fig. 7. Projections on the latitude (u, cm / s) and longitude (v, cm / s) of the residual currents (а) and water temperature variations (б) at the depth of 45 m. Astarta mooring, 1999, summer

    Цікаво, що в зимовий період (грудень-березень, серія С1еопе-2, середньодобові вектори також представлені на рис. 11) в спектрах течій виділявся пік з періодом 10-11 діб, але вже іншого, ніж в літній період, циклонічного напрямку обертання. Близькість періодів вказує на визначальну роль у формуванні цих коливань топографії берегів і дна в протоці, що узгоджується з результатами моделювання (Ohshima, Wakatsuchi, 1990).

    Розглянемо ще один приклад, а саме: відрізок записи неперіодичних течій, виміряних на АБС Astarta в лютому-березні 1999 року на горизонтах 15 і 45 м. Найбільш примітним моментом, який привертає увагу при аналізі рис. 8, є наявність декількох випадків, коли зональна компонента течії мала негативний знак, тобто потік був спрямований в Японське море. Особливо яскраво цей ефект "звернення назад" течії Соя проявився 56 березня, кілька слабше - 21 березня. Аналогічні випадки з виносом охотоморского вод, а також морського льоду в район мису Кузнєцова і на північ від нього описані також в роботі Е.К.Шелеговой (1960). Ймовірно, наслідком подібних "звернень", а також впливу описаних вище приливних течій є підвищена біомаса планктеров в південно-східній частині Татарської

    протоки і наявність деяких субарктических видів планктону в його субтропічних водах (Брагіна, 2002).

    Мал. 8. Проекції швидкості вітру (а) по ГМС мису Крільон (за даними СахУГМС) і неперіодичної складової течій (б) за даними АБС As-tarta з 22 лютого по 31 березня 1999 р.

    Fig. 8. Projections on the latitude (u, cm / s) (а) and longitude (v, cm / s) of the wind vectors measured at Krilion Cape meteorological station (Sakhalin Hy-drometeorological Agency) (б) and residual currents on the base of Astarta mooring data, February, 22 - March, 31, 1999.

    Для більш детального дослідження цього цікавого явища ми залучили додаткову інформацію про зміни приземного атмосферного тиску і швидкості і напрямку вітру по метеостанції мису Крільон за 22 лютого - 31 березень 1999 р даними СахУГМС. Графіки проекцій на паралель і меридіан векторів швидкості вітру (наведених до системи координат течій, тобто позитивні значення відповідають напрямку повітряного потоку відповідно на схід і на північ), синхронні рядах неперіодичної складової течій, також наведені на рис. 8.

    Моменти "звернення" течії Соя пов'язані з посиленням східних вітрів (рис. 8). Особливо великої сили ці вітри досягли 5-6 березня, коли максимальна швидкість 10-хвилинного усереднення склала 26 м / с, при атмосферному тиску на станції близько 980 мбар. Ця ситуація була обумовлена ​​глибоким циклоном, який сформувався над материком і рухався в напрямку Тихого океану, перетинаючи Японію в північній частині архіпелагу. Найбільш сильні вітри в досліджуваному районі спостерігалися в той момент, коли центр циклону розташовувався в південній частині о. Хоккайдо. Максимальне значення зональної складової швидкості течії західного напрямку на горизонті 15 м досягало 120,3 см / с, на горизонті 45 м - 49,6 см / с. Виходячи зі звичайних співвідношень теорії Екмана для зменшення швидкості вітрового потоку, з глибиною, можна оцінити її величину на поверхні в момент "розвороту течії" 5-6 березня. Ця величина становить, за результатами розрахунку, близько 150 см / с. Меридіональна компонента швидкості в цей період мала позитивне значення, її величина досягала 75 см / с. Таким чином, в момент розвороту течії Соя неперіодичних складова мала напрям на захід-північний захід.

    Для даного прикладу ми оцінили (за тією ж схемою, як для приливних течій) обсяг охотоморского вод, що надійшли в Японське море в розглянутому вище випадку. З цією метою було виділено інтервал, коли зональна компонента течії мала негативний знак - його тривалість склала близько 60 год. Зональні компоненти на двох горизонтах були усереднити по вертикалі (протягом 6 год ця середня по всій товщі води швидкість перевищувала 70 см / с) і за часом - отримане значення швидкості залишило трохи більше 20 см / с. Зауважимо, що відмінності швидкості дрейфового течії по вертикалі були більш значними, ніж приливної, так що заток охотоморского вод в Японське море охоплював переважно верхні шари. Оцінка сумарного обсягу вод, що надійшли 5-6 березня 1999 року в південну частину Татарської протоки, склала близько 100 км3, що відповідає величині, отриманої для припливів.

    У березні спостерігалося ще кілька випадків, коли зональна компонента перебігу змінювала знак і потік прямував в Японське море, особливо в другій декаді березня, коли в цілому переважали вітри східних румбів. У цей період, проте, не спостерігалося таких великих швидкостей, як в розглянутому вище випадку.

    Аналогічний випадок "звернення" течії Соя був також зафіксований японськими океанологами 13-14 березня 1997 на незначній відстані від узбережжя Хоккайдо (Tanaka, Nakata, 1999). Таким чином, отримані результати показали, що випадки затока охотоморского вод в Японське море в період з грудня по березень цілком реальні. Вплив сезонних коливань рівня моря, а також проходження глибоких циклонів в досліджуваному районі в зимовий і весняний періоди створює сприятливі умови для виникнення подібних ситуацій.

    Розглянемо зміни температури води, отримані при вимірах на горизонтах 15 і 45 м (рис. 9). На обох горизонтах хід температури приблизно однаковий: спочатку спостерігається деяке охолодження водного шару з найнижчими температурами в квітні, а з травня починається поступовий прогрів. На тлі цих плавних варіацій виділяється різке зниження температури на горизонті 15 м 6-8 березня, приблизно з плюс 2,5 ° С до мінус 1,6 ° С. На нижньому горизонті також є зниження температури, але не таке значне. Цей приклад показує, що холодні води Охотського моря можуть виноситися в Японське море при сильних вітрах східних румбів, що викликають розворот течії Соя. Цілком ймовірно, що при таких ситуаціях може виноситися і морський лід, тим більше що він має велику парусність. Аналогічні ситуації, при яких охотоморского холодні води і лід можуть проникати в Японське море, вже були описані (Danchenkov et al., 1999).

    Мал. 9. Варіації температури води на горизонтах 15 і 45 м за даними вимірів АБС As-tarta навесні-влітку 1999 р.

    Fig. 9. Water temperature variations at the depth of 15 and 45 m on the base of the Astarta mooring data, spring- summer, 1999.

    На обох горизонтах також помітні досить сильні добові коливання температури води, обумовлені приливними течіями. Так само, як і при сильному східному вітрі, в результаті дії припливних течій може виникати "розрив" потоку теплого течії і спостерігатися винос холодних вод Охотського моря в Японське.

    Сезонна мінливість водообміну між Японським і Охотським морями в зв'язку з варіаціями рівня

    Одним з найбільш примітних обставин, які виявляються при аналізі неперіодичної компоненти за даними АБС Astarta, є сезонне збільшення зональної компоненти від весни до літа, особливо виражене на горизонті 15 м (рис. 10) (Кантака, Шевченко, 2001). Такий тренд спостерігається протягом всього періоду досліджень з кінця лютого до середини червня і задовільно описується рівнянням лінійної регресії. Показник тренда становить близько 0,5 см / с на добу, що дає загальне збільшення швидкості в червні в порівнянні з лютим приблизно на 50-60 см / с. Меридіональна компонента також характеризується наявністю вираженої односпрямованої тенденції в змінах швидкості, проте посилення течії в південному напрямку не таке інтенсивне, як в східному - коефіцієнт лінійної регресії становить близько 0,2 см / с на добу. Ця різниця в характеристиках тренда означає, що навесні відбувається не тільки збільшення витрат субтропічних водних мас, а й певний загальний розворот його осі від берегів Хоккайдо в сторону Сахаліну.

    200

    150

    100

    -100

    -150

    u

    Мал. 10. Непериодические течії по АБС Astarta на горизонті 15 м - проекції на паралель (u, см / с) і на меридіан (v, см / с)

    Fig. 10. Projections on the latitude (u, cm / s) and longitude (v, cm / s) of the residual currents. Astarta mooring, depth 15 m

    Для подальших досліджень сезонних варіацій поля течій в прот. Лаперуза була встановлена ​​серія АБС під назвою С1еопе в точках, незначно віддалених від місця установки ПАБС Astarta (див. Рис. 1), з положенням вимірників в проміжному шарі на горизонті 30-35 м. Таким чином (див.

    табл. 1) була отримана безперервна річна серія інструментальних вимірювань швидкості течій в прот. Лаперуза.

    Отримані дані були піддані статистичному аналізу. Середньодобові вектори, згруповані по місяцях, починаючи з грудня 2000 р (до нього приєднано кілька останніх днів листопада) по середину листопада 2001 р представлені на рис. 11, а середньомісячні значення проекцій на паралель і на меридіан наведені в табл. 2. Виявлено, що найбільше ослаблення потоку з Японського моря в Охотське спостерігається в грудні-січні, коли середнє за місяць значення східної компоненти швидкості становить 5-7 см / с, що більше ніж на порядок відрізняється від значень, характерних для літнього сезону. У цей період досить часто спостерігаються ситуації, коли вектори орієнтовані в Японське море, взагалі, синоптична мінливість, помітна протягом усього року, проявляється взимку найбільш яскраво.

    Зменшення загального потоку в Охотське море спостерігалося з середини вересня до кінця періоду спостережень, 18 листопада 2001 р Ймовірно, це пов'язано з сезонною перебудовою океанографічного режиму вод в цей період, обумовленої переходом поля вітру від літнього мусону з переважанням вітрів південних румбів до осіннього, що відрізняється стійкими північно-західними вітрами.

    У табл. 2 наведені не тільки середньомісячні значення проекцій швидкості течії на паралель і меридіан, але і значення витрати вод, які визначалися шляхом множення зональної складової швидкості на площу поперечного перерізу прот. Лаперуза, яка становить близько 2 км2. При всій приблизності подібних розрахунків, заснованих на вимірах в одній точці і на одному горизонті, отримана оцінка значення витрати через протоку має дуже важливе значення, так як дає певне уявлення про величину витрат і характер його сезонної мінливості. До того ж необхідно підкреслити, що датчик був встановлений в проміжному шарі, що в деякій мірі дозволяє врахувати вертикальну структуру потоку, так як швидкості на різних горизонтах відрізняються значно. Це, зокрема, видно з даних табл. 3, в якій наведено середні місячні величини проекцій швидкості в поверхневому і придонному шарах за спостереженнями на АБС Astarta навесні і влітку 1999 р Підкреслимо, що усереднені за двома горизонтами значення досить добре узгоджуються з результатами, наведеними в табл. 2 за річним ряду на АБС С1еопе-2, 3, 4. Причому у всіх випадках відзначено стабільний напрямок потоку з незначними коливаннями в межах 115-125 °. Кілька відрізнялося напрямок потоку по вимірах на найпівденнішій станції С1еопе-1, воно також протягом двох місяців було стабільним і становило близько 135о.

    Отримані оцінки найбільш уразливі для критики з тієї точки зору, що вимірювання проводилися майже по центру протоки, а як відомо, на його краях швидкість потоку зазвичай падає. Це підтверджують і дані, отримані на станціях ^ Р і SLP в різних точках протоки. Представлені на рис. 12 синхронні ряди проекцій на паралель і на меридіан неперіодичної складової течій показують досить тісний зв'язок - коефіцієнти кореляції становлять близько 0,65 для зональної і 0,63 для меридіональної компоненти, що є статистично значущим при довжині порівнюваних рядів 416 значень, що також є важливим, так як не було виявлено потоку протилежного напрямку біля мису Крільон, і свідчить на користь висловленого вище припущення про приливному походження існуючого тут пояса холодних вод. При цьому середня швидкість на північній станції становить для зазначених компонент 0,55 і 0,61 від величини швидкості на найпівденнішій станції в російських водах.

    Мал. 11. Середньодобові вектори швидкості течій по безперервної річний серії спостережень (АБС Cleone-2, Cleone-3, Cleone-4)

    Fig. 11. Daily mean vectors of currents on the base of continuous all-the-year-round series (Cleone-2, Cleone-3, Cleone-4 moorings)

    Однак виконані японськими фахівцями в ході спільного експерименту з вивчення просторової структури течій в протоці вимірювання за допомогою суднового ADCP (Tanaka et al., 1996) показали, що найбільші швидкості потоку спостерігалися на південь від станції SLP, в японській зоні досліджуваної акваторії. Це узгоджується також з результатами розрахунку бароклинной перенесення, розрахованого в рамках геострофічного наближення і зробленого за результатами зйомки, виконаної синхронно російським і японським науково-дослідними судами в серпні 1995 року (кораблі почали рух одночасно від кордону відповідно в північному і південному напрямках). це

    обставина має велике значення, так як під дією припливів всього за кілька годин океанологічні характеристики на станціях можуть значно змінитися, що призводить до помилок при розрахунку плотностной структури і швидкостей потоку в протоці.

    Таблиця 2

    Середні за місяць значення проекцій векторів швидкості течії на паралель (u, см / с) і меридіан (v, см / с), а також величини витрати вод через прот. Лаперуза при оцінці площі поперечного перерізу протоки приблизно 2 км2.

    Розрахунок по утворюючим безперервну річну серію даними АБС Cleone-2,

    Cleone-3 і Cleone-4

    Table 2

    Monthly mean values ​​of projections oh latitude (u, cm / s) and longitude (v, cm / s)

    and value of water transport through the La Perouse Strait (cross-section sq uare of the strait is approximately 2 km2). Calculation on the base of all-the-year-round continuous series Cleone-2, Cleone-3, Cleone-4

    Місяць u, см / с v, см / с Витрата, Sv Витрата, км3 / міс

    Січень 7,3 -3,6 0,15 383,7

    Лютого 35,0 -23,1 0,70 1839,6

    Березня 42,6 -31,0 0,85 2239,1

    Квітня 61,9 -44,7 1,24 3253,5

    Травня 68,8 -42,6 1,38 3616,1

    Червні 66,8 -34,1 1,34 3511,0

    Липень 77,3 -30,5 1,55 4062,9

    Серпня 78,0 -29,1 1,56 4099,7

    Вересень 27,8 -24,9 0,56 1461,2

    Жовтень 28,8 -14,8 0,58 1513,7

    Листопад 39,0 -18,7 0,78 2049,8

    Грудня 6,0 -1,0 0,12 315,4

    Середнє за рік 45,0 -24,9 0,90 2365,2

    Таблиця 3

    Середні за місяць значення проекцій векторів швидкості течії на паралель (u, см / с) і меридіан (v, см / с) по виміру АБС Astarta на горизонтах 15 і 45 м

    Table 3

    Monthly mean values ​​of velocity vectors projections on latitude (u, cm / s) and longitude (v, cm / s). Astarta mooring, depths of 15 and 45 m

    місяць

    Горизонт 15 м

    Горизонт 45 м

    u, см / с

    v, см / с

    u, см / с

    v, см / с

    Таким чином, згідно з даними цього дослідження виявилося, що величина швидкості в точці, де вироблялося більшість наших вимірів, була близька до середньої по протоці, що вказує на допустимість застосованого підходу. Різниця витрати (і векторів швидкості) за вимірюваннями в серпні 1995 і 2001 рр. приблизно в 1,3 рази обумовлено, ймовірно, міжрічних варіаціями цих величин, які, згідно з результатами роботи Савельєва з співавторами (Saveliev et а1., 2002), де оцінки проводилися по різниці рівня між мареографнимі станціями мису Крільон і Вакканай, можуть досягати великих значень . На жаль, припинення роботи мареографних станцій мису Крільон в 1989 р і Корсаков в 1993 р позбавило нас можливості оцінити величини різниці рівнів між островами Хоккайдо і Сахалін в період проведення вимірювань течій.

    22-28 лютого 54,4 -33,5 36,1 -19,1

    Березня 44,0 -29,2 33,8 -15,8

    Квітня 68,2 -40,9 47,0 -25,1

    Травня 77,5 -46,9 48,9 -24,0

    Червень 101,1 -44,1 45,0 -21,8

    Липень 47,5 -23,3

    1-18 серпня 56,6 -23,8

    Мал. 12. Синхронні відрізки проекції на паралель (u, см / с) і на меридіан (v, см / с) неперіодичної компоненти течії за вимірюваннями в поверхневому шарі на станціях NLP і SLP в серпні 1995 р.

    Fig. 12. Synchronous projections on the latitude (u, cm / s) and on the longitude (v, cm / s) of the residual currents in the upper layer. NLP and SLP moorings, August, 1995

    При всій приблизності розрахунків витрати через протоку на основі спостережень в одній точці вельми важливим моментом представляється можливість дослідження його сезонних варіацій. Максимальні витрати в літній сезон досягає величини 1,6 Sv, взимку його величина зменшується на порядок. Можна сказати, що в зимовий період заток Япономорской вод в Охотське море припиняється.

    Необхідно відзначити вельми закономірний, майже синусоїдальний характер зміни проекцій середніх місячних значень швидкості течії. Ця обставина спонукала розрахувати параметри річної гармоніки і її основних обертонів для кожної зі складових подібно до того, як це робилося для оцінки сезонних варіацій рівня Японського (Oh е! А1., 1993) і Охотського морів (Поезжалова, Шевченко, 1997). Результати розрахунків наведені в табл. 4.

    Так само як і в коливаннях рівня, в сезонних зміни швидкості течії домінує річна гармоніка: її амплітуда становить близько 31 і 17 см / с для різних проекцій. Піврічна складова відіграє помітну роль тільки для меридіональної компоненти, а треть- і четвертьгодовие, навпаки, - тільки для зональної складової.

    Виникає природне запитання, в чому ж причина яскраво вираженою сезонною інтенсифікації перебігу Соя в весняний і деградації в зимовий період?

    Основною причиною зміни водообміну між Японським і Охотським морями при переході від зими до літа можуть бути сезонні зміни рівня моря, які в цих морях знаходяться в протифазі (Oh е! А1., 1993; Поезжалова, Шевченко, 1997; Ао! А е! А1 ., 1998; Іо ^ Ohshima, 2000).

    Розглянемо це питання більш детально на прикладі варіацій рівня за даними спостережень на мареографних станціях Росії та Японії за 1987 р Саме за цей рік ряди щогодинних значень рівня моря в пунктах Вакканай,

    Момбецу і Абасірі були люб'язно передані нам професором Аота з університету Хоккайдо. У цей період ще працювали мареографа в Невельську, Корсакові і на мисі Крільон, що дозволило розглянути просторову картину сезонних варіацій рівня досить детально.

    Таблиця 4

    Результати гармонійного аналізу сезонних варіацій проекцій швидкості на паралель і на меридіан - амплітуди і фази річної гармоніки і її основних обертонів з періодами 6, 4 і 3 міс. Вказані частки, які припадають на кожну гармоніку в загальній дисперсії середніх місячних значень

    Table 4

    Results of harmonic analysis of seasonal changes of velocity vectors projections

    on latitude and longitude - amplitudes and phases of annual harmonic and it's overtones with periods 6, 4 and 3 months. The shares of each harmonic

    in total variance are shown

    Період, міс Проекція на паралель Амплітуда, Фаза про Частка в см / с 'дисп.,% Проекція на меридіан Амплітуда, фаза про Частка в см / с' дисп.,%

    12 31,0 154,2 81,0 16,4 315,0 78,9

    6 0,5 133,2 0,3 6,9 345,8 14,1

    4 9,5 195,4 7,7 1,6 17,7 1,3

    3 11,2 95,1 10,7 3,5 293,5 3,7

    53-

    51-

    50-

    46-

    45-

    43-

    138

    Де-Кастрі ^

    1 0 ^ Сахалін

    ^ J Углего) РСК

    / \ Стародубське

    Холмськ

    / Невельськ 1

    / ^ Корсаков

    * Рудна 6

    Пристань м.Крільон

    Вакканай щ

    \ Момбецу

    Абасірі | / (Y

    J1 о. Хоккайдо / - "" - ^

    з 1 \ '

    На рис. 13 представлена ​​карта із зазначенням положення мареографних станцій (Кантака, Шевченко, 2001), матеріали вимірювань на яких використовувалися нами для аналізу. Крім зазначених вище японських пунктів спостереження це Рудна Пристань, Де-Кастрі, Вуглегірськ, Холмськ і Невельськ на узбережжі Японського моря і мису Крільон, Корсаков і Стародубський на охотоморского узбережжі Сахаліну.

    Мал. 13. Схема розташування Маре-графних станцій на узбережжі Охотського і Японського морів

    Fig. 13. The scheme of tide gauges locations on the coasts of Okhotsk and Japan Seas

    139

    140

    141

    142

    143

    144

    145

    146

    Для вивчення сезонних варіацій рівня моря розраховувалися середньомісячні значення (рис. 14). За характером мінливості рівня станції можна розділити на три групи. До першої відносяться пункти з сезонними варіаціями, типовими для Японського моря, з максимумом в липні-серпні і мінімумом в лютому-березні. Це Де-Кастрі, Рудна Пристань, Вуглегірськ і Вакканай. До другої групи, з варіаціями, типовими для Охотського моря (мінімум влітку, максимум в зимовий період) відносяться станції Стародубське, Абасірі, Корсаков і мис Крільон. В інших пунктах (Холмськ, Невельськ, Момбецу) спостерігається "змішаний режим", річний хід не виражений. Аналогічні результати були отримані раніше (Oh е! А1., 1993).

    Мал. 14. Варіації середніх місячних значень рівня моря, відрахованих від нульового середнього. Мареографние станції згруповані по режиму Японського (а) і Охотського моря (б); станції з невираженим річним ходом (змішаний режим) представлені окремо (в)

    Fig. 14. Monthly mean sea level variations, related to the zero mean level. Tide gauges were grouped according to Japan Sea regime (a) and Okhotsk Sea regime (б). Stations with weak annual sea level changes are shown in the lower figure (в)

    Відхилення від нульового середньорічного значення представлені у вигляді карт рівної поверхні в прот. Лаперуза для двох різних місяців (рис. 15), які найкраще відповідають відмінностям океанографічного режиму в літній та осінній період. Наведені карти дозволяють судити про

    характері впливу сезонних варіацій рівня на протягом Соя і відповідно на сезонну мінливість водообміну між Японським і Охотським морями.

    Мал. 15. Розподіл висот рівня моря (см) в прот. Лаперуза в листопаді 1987 р в період інтенсифікації Східно-Сахалінського течії (а), і в липні 1987 р в період максимального розвитку течії Соя (б)

    Fig. 15. Sea level distribution (cm) in the La Perouse Strait in November, 1987 (a, E ast Sakhalin Current intensification period) and in July, 1987 (б, maximal Soya Warm Current activity period)

    Особливо дивним виглядає відмінність річного ходу в таких близько розташованих пунктах уровенних спостережень, як Вакканай і мис Крільон. У січні-лютому висота рівня біля мису Крільон приблизно на 15 см вище (в припущенні, що середньорічні значення рівня на цих станціях збігаються), ніж у порту Вакканай. У літні місяці ситуація протилежна, а різниця рівнів сягає 12 см.

    Виникаючі градієнти рівня в зимовий період сприяють відтискування принесених плином Соя теплих і солоних вод до берегів Хоккайдо, в той час як влітку зона їх впливу повинна розширюватися. У період з січня по червень на станціях з режимом Охотського моря спостерігається поступовий спад рівня. Результати, отримані при аналізі течій, добре узгоджуються з цією виставою - очевидно, що спостерігалося посилення течії і деякий розворот вектора в східному напрямку в значній мірі формуються під впливом даного чинника.

    Восени (в жовтні-листопаді) відбувається дуже різке збільшення рівня в Охотському і таке ж різке зниження в Японському морі. Для південно-східного узбережжя Сахаліну це сезонне підвищення рівня асоціюється з приходом вод Східно-Сахалінського течії, яке різко активізується в осінній період. Як видно на рис. 15, восени охотоморского води поступово витісняють протягом Соя, що призводить до його істотного послаблення, а влітку спостерігається протилежна картина.

    Спроба "зв'язати" висотні основи мережі спостережень за рівнем на Сахаліні і Хоккайдо за відомими даними про витрату вод через протоку зроблена в роботі Савельєва (Saveliev, 2003). Близько результати були отримані іншими методами на інший інформаційної основі - за даними альтиметра

    супутника Topex / Poseidon уздовж треків, які перетинають обидва острова (Romanov et al., 2004). Таке відповідність отриманих різними способами оцінок дозволяє вважати, що обчислені по середнім місячним значенням різниці висот рівня на станціях Вакканай і мис Крільон витрати через прот. Соя і його сезонні варіації (Saveliev et al., 2002) можна вважати обгрунтованими. Як уже згадувалося вище, результати розрахунків показали, що в літні місяці максимальні значення витрати досягають 1,2 Sv, а взимку потік з Японського моря в Охотське припиняється, може спостерігатися навіть зміна його напрямку, правда, при відносно невеликих обсягах мисливсько-морських вод, надходять в південну частину Татарської протоки. Ці висновки добре узгоджуються з результатами, отриманими нами на основі інструментальних вимірювань. Певні розбіжності в оцінках максимальних значень витрати через протоку в літні місяці не є принциповими і пов'язані, ймовірно, з низкою припущень, що використовувалися при розрахунках на основі течій, виміряних в одній точці.

    Аналіз матеріалів тривалих інструментальних вимірювань швидкостей течій в прот. Лаперуза дозволив зробити наступні важливі висновки щодо характеристик поля течій в даному районі і водообміну між Японським і Охотським морями.

    Отримано оцінки швидкостей приливних течій, які носять в протоці правильний добовий характер і в поверхневому шарі можуть досягати при припливі 3 м / с (6 уз). У моменти посилення приливних течій через протоку може транспортуватися за приливної цикл з Охотського моря в Японське і назад до 100 км3 води.

    Виявлено, що в північній частині протоки швидкість приливних течій зростає в порівнянні з центральною частиною за рахунок різкого, приблизно в два рази, посилення меридіональної компоненти. Найбільш ймовірно, що пояс холодних вод в районі мису Крільон обумовлений впливом припливів.

    Показано, що протягом літнього сезону в 1999-2001 рр. в ротарних спектрах течій були присутні стійкі піки на періодах 10-14 діб з переважанням рухів за годинниковою стрілкою, що вказує на формування в перебігу Соя антициклонального вихрових структур. Можливо, наслідком цього є підвищена біомаса планктеров в південній частині прот. Лаперуза (Бра-гина, 2002). Стабільність періодів виділених коливань вказує на важливу роль топографії району у формуванні цих структур, що узгоджується з результатами модельних розрахунків (Ohshima, Wakatsuchi, 1990).

    Виявлено, що протягом зимово-весняного періоду неодноразово спостерігалися випадки, коли неперіодичних компонента течії була орієнтована в Японське море. Найбільш ймовірна причина подібних випадків "звернення" течії Соя - вплив сильних вітрів східних румбів. При подібних ситуаціях з Охотського моря в південну частину Татарської протоки може надходити до 100 км3 води і більше, залежно від синоптичної ситуації. Поряд з приливами цей ефект може бути причиною появи субарктических видів зоопланктону в субтропічних водах південної частини Татарської протоки.

    На основі безперервної річний серії вимірювань шляхом визначення середньомісячних векторів проаналізована сезонна мінливість швидкостей течій, що має виражений річний хід, причому величини зональної компоненти в зимовий період (6-7 см / с) на порядок менше, ніж в літній (70-80 см / с ). Показано, що ця мінливість добре описується річний гармонікою, амплітуда якої для зональної компоненти складає близько 30 см / с і для меридіональної - 17 см / с.

    Вперше на основі інструментальних даних отримана оцінка витрат вод через прот. Лаперуза, максимальні значення якого влітку досягають 1,6 Sv, і дана характеристика його сезонних змін протягом календарного року.

    Основною причиною сезонних варіацій витрати вод через протоку є коливання рівня, які в Охотському (максимум взимку) і Японському (максимум влітку) морях мають протилежний характер, що узгоджується з результатами досліджень, отриманими раніше (Saveliev et al., 2002).

    Лвтори висловлюють подяку екіпажу ЯЯС "Дмитро Яесков", що надав помоць в постановці Л? С в прот. Лаперуза. Ми також вдячні начальнику Гідрометцентру СахУГ ^ З 5. ^ ато і професору Університету Хоккайдо М.Лота за надані дані вимірювань швидкості вітру і коливань рівня моря.

    література

    Брагіна І.Ю. Сезонна і міжрічної мінливість зоопланктону за результатами досліджень 1995-1999 рр. в протоці Лаперуза (Соя) і прилеглих водах // Біологія, стан запасів і умови існування гідробіонтів Сахалино-Курильського регіону і суміжних акваторій: Тр. СахНІРО. - 2002. - Т. 4. - С. 48-69.

    Будаева В.Д., Макаров В.Г., Мельникова І.Ю. Діагностичні розрахунки стаціонарних течій в затоці Аніва і протоці Лаперуза // Тр. ДВНІГМІ. - 1980. - Вип. 87. - С. 66-78.

    Герман В.Х., Цвецінскій А.С. Спектральний аналіз векторних часових рядів швидкостей морських течій // метеоролого. і гидрол. - 1977. - № 12. - С. 43-50.

    Дуванін А.І. Припливи в море. - М .: Гидрометеоиздат, 1960. - 390 с.

    Кантака Г.А., Шевченко Г.В. Аналіз неперіодичних течій в протоці Лаперуза (Соя) у зв'язку зі змінами рівня і впливом вітру // Динамічні процеси на шельфі Сахаліну і Курильських островів. - Южно-Сахалінськ: ІМГіГ ДВО РАН, 2001. - С. 62-74.

    Майдель Е.В. Магнітні і гідрологічні роботи в Східному океані. Дослідження магнітної аномалії і магнітні спостереження по берегах Японського моря; визначення питомої ваги води в цьому морі і Лаперузовом протоці і висновки щодо течій Тсу-Сімского, Лиманського і Лаперузова протоки // Морской сборник. - 1877. - T. 162, № 10. - C. 49-72.

    Макаров С.О. Гідрологічні дослідження, вироблені в 1895 і 1896 рр. в Лаперузовом протоці та інших місцях. Океанографічні роботи. - М .: Географ-гіз, 1950. - С. 263-275.

    Марчук Г.І., Каган Б.А. Океанські припливи. - Л .: Гидрометеоиздат, 1977. - 295 с.

    Пищальники В.М., Архипкин В.С. Сезонна мінливість термохалінної структури вод протоки Лаперуза // Укр. МГУ. Сер. 5, Географія. - 2000. - № 5. - С. 43-47.

    Поезжалова О.С., Шевченко Г.В. Варіації середнього рівня Охотського моря // Цунамі і супутні явища. - Южно-Сахалінськ: ІМГіГ ДВО РАН, 1997. - С. 131-144.

    Нємченко М.А. Водний і термічний баланс Японського моря // Основні особливості геології і гідрології Японського моря. - Л .: Гидрометеоиздат, 1961. - С. 132-146.

    Шелегова Є.К. Випадки різкого похолодання вод в літній період у південно-західного берега Сахаліну // Изв. ТІНРО. - 1960. - Т. 46. - С. 249-251.

    Aota M. Study of the variation of oceanographic condition North-East of Hokkaido in the Sea of ​​Okhotsk // Low Temp. Phys. Sci. - 1970. - № 28. - P. 261-279.

    Aota M. Studies on the Soya Warm Current // Low Temp. Phys. Sci. - 1975. - № 33. - P. 152-172.

    Aota M., Ishikawa M., Yamada T. Dynamic of flow in the Soya Strait // Low Temp. Phys. Sci. - 1988. - № 47. - P. 147-160.

    Aota M., Tanaka I., Nakata A., Yagi H. Gradient of sea level and currents in the Strait Soya // 13th Intern. Sympos. on Okhotsk Sea & Sea Ice: Abstracts. - Mombetsu, Hokkaido, Japan, 1998. - P. 7-12.

    Bobkov A.A., Fux V.R. Tidal origin of thermohalinic anomalies in the La-Perouse Strait // Proc. of the 12th Intern. Sympos. on Okhotsk Sea & Sea Ice. - Mombetsu, Hokkaido, Japan, 1997. - P. 242-247.

    Budaeva V.D., Makarov V.G. Modeling of the typical water circulation in the La Perouse Strait and Aniva Gulf region // PICES Sci. Reports. - Sidney, Canada, 1996. - № 6. - P. 17-20.

    Danchenkov M.A., Aubrey D., Riser S. Oceanographic features of La Perouse Strait // PICES Sci. Reports. - Sidney, Canada, 1999. - № 12. - P. 159-171.

    Itoh M., Ohshima K.I. Seasonal Variations of Water Masses and Sea Level in the southwestern Part of the Sea of ​​Okhotsk Sea // J. of Oceanogaphy. - Tokyo, 2000. - Vol. 56. - P. 643-654.

    Kantakov G.A., Shevchenko G.V. In situ observations of Tsushima and West-Sakhalin currents near La Perouse (Soya) Straight // PICES Sci. Reports. - Sidney, Canada, 1999. - № 12. - P. 177-185.

    Odamaki M. Tides and tidal currents along the Okhotsk Coast of Hokkaido // J. of the Oceanogr. Soc. of Japan. - 1994. - Vol. 50. - P. 265-279.

    Oh I.S., Rabinovich A.B., Park M.S. and Mansurov R.N. Seasonal Sea Level Oscillations in the East Sea (Sea of ​​Japan) // The Journal of the Oceanological Society of Korea. - 1993. - Vol. 28, № 1. - P. 1-16.

    Ohshima K., Wakatsuchi M. A numerical study of barotropic instability associated with Soya Warm Current in the Sea of ​​Okhotsk // J. Phys. Oceanography. - 1990. - Vol. 20, № 4. - P. 570-584.

    Romanov A.A., Sedaeva O.S., Shevchenko G.V. Seasonal and tidal variations of the sea level between Hokkaido and Sakhalin Islands based on satellite altimetry and coastal tide gauge data // Pacific Oceanography. - 2004. - Vol. 2, № 1-2. - P. 117-125.

    Saveliev A.V. Estimation of climatological slope of the Sea of ​​Japan level and its seasonal variability // J. Pacific oceanography. - 2003. - Vol. 1, № 1. - P. 23-28.

    Saveliev A.V., Danchenkov M., Hong G.H. Volume transport through the La Perouse (Soya) Strait between the East Sea (Sea of ​​Japan) and the Sea of ​​Okhotsk // Ocean and Polar Research. - 2002. - Vol. 24, № 2. - P. 147-152.

    Tanaka I., Nakata A. Results of direct current measurements in the La Perouse Strait (the Soya Strait) // PICES Sci. Reports. - Sidney, Canada, 1999. - № 12. - P. 173-176.

    Tanaka I., Nakata A., Yagi H. et al. Result of direct current measurements in La Perouse Strait (the Soya Strait), 1995-1996 // ICOSS Proceedings. - Tokyo, Japan, 1996. - P. 58-62.

    ^ Ocrn ^ rtu ^ a e pedaK ^ aw 22.07.04


    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити