Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Физико-географическая характеристика обской губы и бассейна реки Оби 8
1.1. Морфометрия и геологическое строение 8
1.2. Климат 10
1.3. Водный баланс И
1.4. Гидрологический режим
1.4.1. Колебания уровня 14
1.4.2. Волнение 15
1.4.3. Течения 15
1.4.4. Температура воды 17
1.4.5. Ледовый режим 17
1.4.6. Проникновение морских вод 19
1.5. Рыбохозяйственное значение Обской губы 20
Глава 2. Изученность обской губы 22
Глава 3. Материалы и методы исследований 31
3.1. Гидрологические исследования 3 5
3.2. Биогидрохимические исследования 3 5
Глава 4. Пространственно-временная изменчивость гидролого-гидрохимических характеристик обской губы 39
4.1 Гидрологические условия в период открытой воды 39
4.2 Гидрохимические условия в период открытой воды
4.2.1. Растворенный кислород 55
4.2.2. Биогенные элементы 60
4.2.2.1, Кремний 60
4.2.2.2. Минеральный и органический азот 63
4.2.2.3. Минеральный и органический фосфор 69
4.2.2.4. Железо 73 84
4.3. Гидрохимическая структура вод фронтальной зоны на этапе высоких и низких вод
4.4. Сезонная изменчивость гидрохимических характеристик
4.4.1. Растворенный кислород 84
4.4.2. Биогенные элементы
4.4.2.1. Кремний 87
4.4.2.2. Минеральный азот 88
4.4.2.3. Минеральный фосфор 90
4.4.2.4. Железо 92
Глава 5. Гидрохимическая основа биопродуктивности вод обской губы
5.1 Распределение первичной продукции на акватории Обской губы
5.2 Расчет первичной продукции в "речной" части губы по кремнию и минеральному азоту
Заключение 105
Список литературы Приложение
- Водный баланс
- Биогидрохимические исследования
- Гидрохимические условия в период открытой воды
- Гидрохимическая структура вод фронтальной зоны на этапе высоких и низких вод
Введение к работе
. Актуальность.
Обская губа (эстуарий р. Оби) - замыкающий водоем бассейна р. Оби, в котором расположены крупнейшие промышленные центры России, загрязняющие сток широким спектром промышленных и бытовых отходов, включая химические и нефтяные. В этой связи роль природного потенциала Обской губы и ее способность к самоочищению трудно переоценить. С другой стороны, сам водоем является ценнейшим и самым крупным в мире местообитанием сиговых пород рыб. Таким образом, в Обской губе за тысячелетия сложилась уникальная экологическая система, позволяющая не только очищать загрязненную антропогенным воздействием воду, но и поддерживать богатую естественную среду. В последние годы резко возросло внимание государства к разработке углеводородного сырья, которым очень богаты как берега губы, так и недра под ее акваторией. Это обстоятельство еще больше увеличивает и без того существенную нагрузку на уникальный водоем, более того, мы стоим на переломном рубеже, когда каждое решение по вмешательству в экосистему этого региона, может стать непоправимым. К сожалению, Обская губа изучена слабо, работы, проводившиеся в разное время, фрагментарны и не объединены единым методическим и научным подходом. В этой связи, комплексные исследования процессов, происходящих в Обской губе, имеют крайне важное значение.
Цели и задачи исследования.
Цель работы состояла в изучении закономерностей пространственно-временной изменчивости гидролого-гидрохимических характеристик Обской губы, как основы для понимания процессов, формирующих ее биологическую продуктивность. Для достижения поставленной цели было необходимо решить ряд задач, основными из которых являлись:
- исследование распределения гидрологических и гидрохимических параметров (температуры, солености, кислорода, биогенных элементов и др.) на акватории Обской губы в различные сезоны;
- районирование акватории губы на гидролого-гидрохимической основе;
оценка кислородного режима водоема и условий формирования гипоксии;
изучение закономерностей биогенной обеспеченности и условий формирования первичной продукции.
Научная новизна.
Впервые проведено комплексное гидролого-гидрохимическое исследование большей части акватории Обской губы; в рамках одного сезона открытой воды прослежено пространственное изменение основных характеристик, свойственных как этапу высоких, так и низких вод.
Впервые подробно рассмотрены процессы, происходящие во фронтальной зоне в условиях сильной вертикальной стратификации, характерной для периода высоких вод, и изменения, происходящие при падении стока.
Впервые изучены продукционно-деструкционные процессы на акватории губы, как в период пика фотосинтеза, так и в период его затухания.
Впервые исследована обеспеченность биогенными элементами различных частей акватории Обской губы с целью оценки биологической продуктивности ее вод. Защищаемые положения
в формировании биологической продуктивности Обской губы, пик которой приходится на половодье, доминирующую роль играет речной сток.
во фронтальной зоне на этапе высокой воды идет активная регенерация биогенных элементов, которая оказывает существенное влияние на процесс первичного продуцирования и меняет традиционные представления о гидрохимическом составе вод губы и биогенном стоке в Карское море.
формирование первичной продукции в «речной» части губы определяется предвегетационным запасом биогенных элементов, а лимитирует фотосинтез минеральный азот.
наиболее продуктивной частью Обской губы является область, примыкающая к речной границе фронтальной зоны, и находящаяся под ее периодическим воздействием.
предложено районирование акватории Обской губы по условиям формирования биологической продуктивности (первичной продукции).
Практическое значение.
Полученные результаты дают четкое научное представление о процессах, происходящих в Обской губе на этапах различной водности, и могут являться научной основой для разработки и принятия любых хозяйственных решений и программ, касающихся вопросов управления данным природно-хозяйственным комплексом.
Учет полученных автором выводов при работах, предполагающих изменения в принципиальных составляющих существующего экологического равновесия в Обской губе, позволит избежать необратимых управленческих ошибок (подобных плану осуществления прорези в Обском баре для прохода крупнотоннажного флота, перевозящего сжиженный природный газ).
Фактические материалы.
В работе проведен анализ результатов экспедиционных исследований ФГУП «ВНИРО» в Обской губе в разные сезоны за период 2006-2010 годов. Основу для диссертационного исследования составили материалы двух комплексных экспедиций, проведенных на большей части ее акватории в период открытой воды летом и осенью 2010 года, организатором и участником которых был автор.
Апробирование работы.
Результаты исследований были представлены на IV международной конференции «Морские прибрежные экосистемы. Водоросли, беспозвоночные и продукты их переработки» (Южно-Сахалинск, 2011), на XY конференции по промысловой океанологии (Светлогорск, 2011), на научных семинарах и межлабораторных коллоквиумах ВНИРО (2010, 2011), кафедры гидрологии суши МГУ (2011).
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 7 работ: 3 из них - в рецензируемом журнале, определенном ВАК (в том числе одна в печати) и 3 - тезисы докладов.
Структура и объем работы.
Водный баланс
Ледообразование на акватории Обской губы начинается в среднем в северной части в конце первой декады октября, а на речных участках в конце второй декады октября (рис. 1.4). С середины октября, как правило, большая часть акватории покрывается молодым льдом, а у берегов происходит образование припая.
Окончательное схватывание льдом происходит чаще всего в конце октября - начале ноября. Максимального развития ледяной покров достигает в апреле-мае. К этому времени толщина ровного льда обычно составляет 150-180 см. Иногда в суровые малоснежные зимы она достигает 250 см. Положение северной границы припая определяется температурным и ветровым режимом и в умеренные зимы проходит чуть севернее линии остров Белый - остров Шокальского, а в суровые - по широте 74с.ш. [Бурмакин, 1940; Лоция..., 2001; Пискун и др., 2001; Налимов и др. 2004]. Дровяной мыс
Торосистость льда составляет 1-2 балла, увеличиваясь до 4 баллов у его кромки, островов и мысов, к северу от границы припая развивается заприпайная полынья [Бурмакин, 1940]. Ее повторяемость и параметры меняются в значительных пределах в зависимости от условий конкретного года, силы и направления господствующих ветров.
Средняя продолжительность ледового периода изменяется от 262 до 298 суток. Освобождение акватории губы ото льда происходит в среднем с конца июня по середину июля. Дольше всего припай держится в средней части губы между мысом Каменный и бухтой Тамбей. Таким образом, период открытой воды (безледный) в Обской губе охватывает вторую половину волны половодья, начинаясь при стоке близком к максимальному и заканчиваясь слабо выраженной осенней меженью.
Южная (речная) граница зоны смешения (фронтальной зоны) пресных вод Оби и соленых Карского моря претерпевает существенные изменения, главным образом, в сезонном временном масштабе. Самое северное ее расположение свойственно этапу высоких вод периода открытой воды в июле -августе. Как правило, в средние и многоводные годы эта граница колеблется в диапазоне широт 71-72с.ш. (исследования ИО РАН и ВНИРО 1993, 2007 и 2010 годов). Однако, в маловодные годы, каковым, например, являлся 2005 год, эта граница располагалась на 60-100 км южнее. Наибольшее распространение языка соленых вод вглубь Обской губы, благодаря сезонному изменению речного стока, отмечается в марте-апреле.
По данным из различных источников [Васильев, 1976; Становой, 2008], наиболее дальнее проникновение морских вод в губу в этот период - до мыса «Трехбугорный» (6903 с.ш.), однако, строгого документального подтверждения этому факту нет. Вероятнее всего, южная граница сезонной миграции языка галоклина не пересекает границу в 6930 с.ш. Таким образом, внутригодовой диапазон миграции южной границы галоклина составляет около 300 км. [Геоэкология..., 2001]. Кроме этого изменение широтного положения гидрофронта на 35-40 км может происходить под действием приливных и сгонно-нагонных явлений [Становой, 1984, 1985].
По данным Лоции...[2001] соленость поверхностного слоя воды в северной части Обской губы в июле в среднем составляет 1-2%о, к сентябрю увеличивается до 5%о, однако уже на глубине в 8м летом она составляет 6-9%о, а ко дну увеличивается до 20%о и более. 1.5. Рыбохозяйственное значение Обской губы
Водоемы низовьев и устьевой области Оби играют ведущую роль в воспроизводстве полупроходных рыб - осетра, пеляди, муксуна, чира, пыжьяна, ряпушки и налима. Здесь сосредоточено основное, уникальное и самое многочисленное местообитание сиговых в мире. Южные и центральные районы Обской губы служат местом зимовки этих рыб, а придельтовые пространства, дельта и пойменные водоемы - местом нагула [Москаленко, 1958; Новицкий, Катков, 1980].
Полупроходные рыбы р. Оби являются в большинстве своем пресноводными формами и не выдерживают повышения солености. Их зимовальная область в губе расположена в рамках подвижных границ солоноватой зоны с севера и «заморной» с юга. В среднем протяженность района зимовки вдоль губы составляет около 220 км, а площадь - 10.5 тыс. км2. Солоноватая зона определяется глубиной продвижения языка галоклина на юг в зимний период (см. выше) и, как правило, располагается по линии Се-Яха -Напалково (70с.ш.).
Центром образования «заморных» вод является район р. Оби от устья Васюгана до устья р. Иртыш. В этом районе возникает самый ранний замор на Оби, оттуда он начинает продвигаться вниз по течению со скоростью около 25 км в сутки. В Обской губе к концу ледового периода «заморные» воды по правому берегу доходят до мыса Круглого (6850 с.ш.), то есть до Тазовской губы, а по левому - до бухты Новый порт (6735 с.ш.). Замор охватывает и Тазовскую губу, часто до ее устья (рис. 1.5) [Юданов, 1929; Мосевич, 1947; Смагин и др., 1980; Андриенко, 1981].
Разрушение «заморных» вод происходит со вскрытием ледового покрова губы, после чего они обогащаются кислородом, выдавливаются и рассеиваются в северном направлении под воздействием полых вод [Пивоваров, 2000]. Заполнение «заморными» водами водной толщи вдоль западного побережья грозит серьезными последствиями в виде массовой гибели рыб.
Биогидрохимические исследования
Обская губа - замыкающий объект Обь-Иртышского бассейна, гигантский сложноорганизованный водоем, характеризующийся весьма изменчивым режимом и большим количеством действующих факторов, которые этот режим определяют. Обская губа собирает и трансформирует в своей акватории более 530 км пресного стока, который преодолевает по губе сотни километров на север от обской дельты, прежде чем достигает соленых карских вод и образует обширную зону смешения.
Роль и значение Обской губы, как уникального объекта трудно переоценить, так как он одновременно является и гигантским фильтром, очищающим слагающие его воды и ценнейшим природным резерватом для богатой ихтиофауны, имеющей мировое значение [Павлов, Мочек, 2006; Матковский, 2006].
В этой связи абсолютным диссонансом значимости данного объекта является его крайне слабая изученность. Это связано с исторически сложившейся практикой, когда большинство таких исследований инициируются только в случае возникновения каких-либо планов или необходимости хозяйственного использования территорий, на которых он расположен. В историческом разрезе побудительные мотивы исследования Обской губы менялись от интересов пушного промысла, развития водных путей до современных надобностей в виде весьма перспективной добычи ценного углеводородного сырья под водами как непосредственно губы, так и акватории арктического шельфа. Таким образом, начиная с пионерных походов лейтенанта Овцына в 1734 году и до наших дней, исследования Обской губы носили дискретный характер, имели четко выраженную ведомственную направленность. Каких-либо системных и уж тем более систематических исследований, целью которых было бы выявление особенностей режима этих, безусловно, важных областей не производилось. Не существовало и не существует единой сбалансированной программы изучения этого сложнейшего объекта, единой концепции и методической базы. Отсутствует комплексный подход, который мог бы соединить усилия представителей разных областей знания в вопросах изучения Обской губы, а это единственно возможный путь познания таких сложных объектов, позволяющий избегать серьезных ошибок [Лапин, 2011в].
Как уже отмечалось выше, большинство проводимых в Обской губе исследований прошлых лет носили узковедомственный характер, отличались пестротой и слабой совместимостью методических подходов, и к настоящему времени в значительной степени устарели. Тем не менее, усилиями энтузиастов и ученых ведущих профильных институтов удалось достичь определенных результатов. В первую очередь, важно упомянуть за последние 35 лет серьезные исследования научных школ ДАНИИ, ИО РАН и ГЕОХИ РАН.
Арктический и антарктический институт (ААНИИ), пожалуй, можно отнести к пионерам серьезных исследований устьевого взморья Оби. Именно им принадлежат наиболее значимые работы по исследованиям водного баланса и гидрологического режима устьевой области, оценки ледового режима и его специфики на базе многолетней практики ледовых разведок, первые попытки исследований района гидрологического фронта.
Прежде всего, необходимо упомянуть работы В.В. Иванова [1976; 1980], которые наиболее четко и ясно представили гидрологическую основу для всех последующих исследований. Была проведена выверенная оценка величин стока, проходящего через Обскую губу (в том числе и ранее малоисследованного стока малых рек с территории Ямала и Выдана) с учетом сезонных и межсезонных колебаний [Иванов, Осипова, 1972; Иванов и др., 1984]. На сегодня балансовые расчеты величин стока в Обскую губу (530 км3 -средний, с колебаниями от 410 до 713 км ), рассчитанные В.В. Ивановым, являются наиболее признанными и принимаются большинством исследователей. На базе имевшихся на тот период экспедиционных данных проведены первые оценки состояния и сезонной динамики в районе гидрологического фронта, а несколько позднее [Русин, Святский, 1981,1983; Иванов, Святский, 1987] предпринята попытка формализации полученных знаний - разработка численной модели вторжения морских вод в Обскую губу в сезонном временном масштабе. Конечно, представленная модель была весьма несовершенна, но все-таки это было серьезным шагом вперед. Взаимодействие речных и морских вод в обской устьевой области исследовалось также А.Н. Васильевым [1976], который проанализировал гидрохимические материалы, собранные различными экспедициями за 1936-1973 годы, в том числе весенних экспедиций Амдерминского УГМС (1968-1973 гг.) и экспедиций «Ледовый патруль» (1947-1973 гг.).
Были оценены основные действующие факторы, определяющие поведение галоклина, а также рассмотрены различные типы его продвижения на юг с приведением соответствующей классификации. Важной частью этой работы был подробный анализ солевого состава вод при переходе от карбонатных обских вод в хлоридно-натриевые морские в ранней стадии смешения вод в диапазоне соленостей 0.5-1.5%о. В данных работах впервые были оценены диапазоны колебаний южной границы языка галоклина, высказаны предположения о его меандрировании в период низкого стока. Однако основой для анализа были весьма разрозненные данные и сами авторы утверждали о необходимости детальных гидрохимических исследований по специальной программе. В.В. Становым [1984; 1985; 2008] проведена работа по оценке структуры термохалинной изменчивости в северной части Обской губы в зависимости от межсезонной изменчивости стока и ледовых явлений, а также приливных явлений. Основой стали все доступные материалы исследований с 1950 по 2003 годы. В работе [Становой, 2008] им был предложен к использованию показатель Б, отражающий распресненность вод (Р=0 - пресная вода, Р=1 - морская вода). По этому критерию в среднем граница пресных вод в августе находится в зоне 7150 - 7210 с.ш., а зимой (март-апрель) - в зоне 7000 - 7030 с.ш. Резюмируя исследования ААНИИ в области оценки внутригодовой миграции южной границы соленых вод, можно отметить, что чаще всего она оценивается в 300 км и подвержена большим изменениям в зависимости от условий текущего и предшествующих сезонов.
Гидрохимические условия в период открытой воды
Определение температуры и солености (минерализации) проводились с использованием поверенных приборов (СТД-зондов), измерение прозрачности -диском Секки, а определение направления и скорости течений - акустическим доплеровским измерителем течений «Aquadopp» фирмы Nortek.
Основным прибором для зондирования водной толщи являлся зонд FSLNXIC, сертифицированный FSI 24 апреля 2007 года, данные с которого непосредственно после каждого зондирования сбрасывались на компьютер и обрабатывались для принятия решения по последующему батиметрическому отбору проб с нужных горизонтов. Для полевых сверок в период первой съемки 2010 года периодически использовался также резервный зонд Micro СТД (FSI) модели MCTD3 - 2000 м.
Пробы воды отбирались батометром Van Dorn, при необходимости консервировались и хранились в соответствии с ГОСТ Р 51592-2000, ГОСТ 17.1.5.04-81 и методиками, используемыми для анализа. На станциях отбор проб осуществляется с двух или более горизонтов, в зависимости от вертикальной структуры вод.
Химико-аналитические определения проводились сразу же после отбора проб в экспедиционной судовой лаборатории. В стационарных аккредитованных лабораториях выполнялись химико-аналитические лабораторные исследования биохимических показателей, допускающих консервацию. Перечень определяемых гидрохимических показателей включал в себя; растворенный кислород, рН, взвешенные вещества, азот общий, нитритный, нитратный и аммонийный, фосфор общий и минеральный, кремний, первичную продукцию, концентрацию фитопигментов.
Кислород определялся методом Винклера с использованием электронно-механической бюретки. Процент насыщения воды кислородом рассчитывался с помощью таблиц Грина-Кэррита.
Величину рН определяли потенциометрическим методом по ПНД Ф 14.1:2:3:4.121-97. Определение величины рН проводилось в судовой лаборатории не позднее чем через 1 час после отбора пробы. Для калибровки иономера «Эконикс-Эксперт - 001» (Россия) использовали образцовые буферные растворы ГОСТ 8.135-74. Калибровка проводилась в начале каждой серии определений. Показатель точности (границы погрешности при вероятности 0.95) 0.02 ед. рН.
Фосфор определялся методом Морфи и Райли, основанном на образовании голубого восстановленного комплекса фосфорномолибденовой гетерополикислоты в присутствии аскорбиновой кислоты. Измерение проводилось при длине волны 885 нм.
Аммонийный азот определялся методом Сэджи-Солорзано. Оптическая плотность образовавшегося голубого комплекса при реакции аммонийного азота с гипохлоритом и фенолом измерялась при длине волны 630 нм.
Анализ нитритного азота производился методом Бендшнайдера и Робинсона с использованием сульфаниламида и їчЦ1-нафтил) - этилендиамин-дигидрохлорида; интенсивность розового окрашивания определялась при длине волны 543 нм.
Определение нитратов производилось восстановлением их до нитритов на омедненных кадмиевых колонках с последующим определением нитритов методом Беншнайдера и Робинсона.
Валовое содержание азота и фосфора определялось минерализацией фосфор- и азотсодержащих органических соединений под воздействием окислительного реактива, предложенного Вальдеррама и Королевым, при высоких температурах и дальнейшим анализом с помощью методов для их неорганических форм. Количество органических форм азота и фосфора определялось как разница между их валовым и минеральным содержанием.
Для определения кремния использовался метод Динерта-Ванденбульке в желтой модификации (длина волны 380 нм) и модификации Королева с образованием голубого кремнемолибденового комплекса, что позволяет количественно оценивать минимальное содержание кремния (длина волны 810 нм).
Для определения железа использовалась методика, основанная на образовании комплекса железа с феррозином розового цвета с максимумом поглощения при 562 нм.
Колориметрирование окрашенных комплексов производилось на спектрофотометре НАСН DR-2800 (США) со спектральным диапазоном от 315 до 990 нм. В измеряемую оптическую плотность всех проб вносилась поправка на мутность. Для этого каждая проба дублировалась. В одну серию проб вносились все реактивы в соответствии с методикой определения элемента, а в другую реактивы, согласно таблиц методического руководства ФГУП «ВНИРО», для определения поправки на мутность [Руководство..., 2003].
Пробы на хлорофилл отбирались из батометра на тех же горизонтах, где отбирались пробы для гидрохимического анализа. Пробы объемом 200-300 мл фильтровали через стекловолокнистые фильтры марки GF/F фирмы Whatman под вакуумом при разряжении 0.3 атм. Определение содержания хлорофилла “а” проводили флуориметрическим методом [Strickland, Parsons, 1968]. Для проведения экстракции хлорофилла «а» фильтры помещали в 90% ацетон и при температуре +4С в темноте выдерживали в течение 24 ч. Затем определяли флуоресценцию экстрактов с использованием флуориметра Trilogy (Turner Designs, США) и рассчитывали концентрацию хлорофилла «а» по калибровочной кривой.
Первичная продукция (ПП) определялась кислородным методом [Винберг, 1960]. Пробы воды с поверхности отбирались в светлую и темную калиброванные склянки объемом 0.25 л, затем экспонировались в условиях близких к in situ по освещенности и температуре. Экспозиция проб в летний период составляла 24 часа, а в осенний - в светлое время суток. Отбор проб воды и все определения выполнялись в соответствии с методическими руководствами ФГУП «ВНИРО»
Гидрохимическая структура вод фронтальной зоны на этапе высоких и низких вод
Так, если вдоль разреза №19 на широте около 7215 с.ш., трансформированные речные воды занимают около 30 км у западного берега по всему поперечному сечению, то, оторвавшись от дна над пороговым барьером, на разрезах №18 и №17 они уже выделяются лишь до глубин 5-8 м, подстилаясь плотными солеными водами (рис. 4.1.6.6). Заметно уменьшается и ширина этого условного потока.
В восточной части губы, отмечается очень сильное перемешивание слоев, приводящее к уменьшению градиентов солености от поверхности ко дну. Так, на самом северном разрезе №17 (7240 с.ш.), соленость у поверхности достигает в зонах вне активного поверхностного стока величин в 8-9%о, с соответственным уменьшением придонных величин, относительно летних значений, до 20-25%о. Десятью минутами южнее, вдоль разреза №18, перемешанность заметно увеличивается и 8%о изогалина подстилает практически однородный верхний пятиметровый слой. Еще двадцатью минутами южнее, вдоль разреза №19, перемешивание постепенно захватывает водную толшу до 8 метровой глубины (рис,4.1.6.б).
Необходимо отметить важное значение орографической специфики северной части Обской губы на характер залегания и деформации гидрологического фронта. Это, прежде всего, наличие так называемого обского порога или бара в диапазоне 7215 - 72251 с.ш., с глубинами (приведенными к минимальным) порядка 10 м, а также желобов, ограниченных изобатами 15 м севернее порога, ориентированных в направлении с северо-запада на юго-восток. Эти обстоятельства, накладываясь на отжим речного потока к западу, приводят к более активной адвекции соленых вод вдоль восточных берегов.
В целом, южнее 7210 с.ш., стратификация вод сходит на нет, и слабосоленые полностью перемешанные воды постепенно убывают к югу в абсолютных значениях солености от 3-4%о до 0%о ближе к «заужению» поперечного профиля губы на широте близкой 7150 с.ш. (траверз мыса Штормовой). По показателю смешения ("параметру стратификации Хансена Раттри") фронтальная зона южнее обского порога отвечает условиям практически полной перемешанности (п 0.1), севернее стратификация сохраняется, но вертикальные градиенты солености по сравнению с периодом высоких вод существенно уменьшаются (п=0.8-1.5). Примечательно, что схожая картина отмечалась в данном районе осенью 1993 [Буренков, Васильков, 1994] и осенью 2007 [Зацепин и др., 2010] года в исследованиях ИО РАН, проводившихся в близкие сроки.
На рис. 4.1.7 показано распределение солености вдоль Обской губы применительно к летнему и осеннему этапам, где наглядно отражены изменения, произошедшие в структуре фронтальной зоны при переходе от высоких вод к низким.
Распределение солености (%о) летом и осенью вдоль Обской губы. Таким образом, гидрологические условия в Обской губе в период открытой воды характеризуются следующими основными особенностями:
1. В летний период определяющим фактором является речной сток, который формирует струйную структуру вод в «речной» части губы и сильно стратифицированную двухслойную структуру вод на галоклине - в «морской».
2. Осенью при падении стока вдвое и возрастании значимости атмосферных факторов, основным процессом становится перемешивание вод, что делает «речную» часть губы похожей на озеро или водохранилище, а «морскую» разбивает на части под влиянием и вне влияния речного стока. При этом стратификация вод сохраняется севернее обского порога и полностью разрушается южнее.
Летом на этап высокой воды приходится пик фотосинтетической деятельности, а соответственно и продукционной активности на большей части акватории губы. В зоне смешения пресных вод с морскими (фронтальная зона) отмечается устойчивая стратификация вод, при которой по четко выраженному галоклину идет мощный турбулентный поток пресных и слегка осолоненных обских вод. В это время погибающий пресноводный фитопланктон, на 95% по биомассе представленный диатомовыми, подвергается в слое над галоклином интенсивной переработке. Это в свою очередь, приводит к регенерации и резкому повышению содержания биогенных элементов, прежде всего кремния и нитратов, в этих водах, создавая ситуацию второго (после предвегетационного периода) пика во внутригодовом цикле биогенов.
Этап низкой воды осенью перед ледоставом, в связи с падением стока приблизительно вдвое, характеризуется высокой перемешанностью вод, что на фоне угасания продукционной деятельности фитопланктона приводит к постепенному выравниванию всех гидрохимических характеристик на акватории Обской губы. В связи с крайней важностью периода открытой воды (особенно стадии высоких вод) для формирования биологической продуктивности вод губы, изменения гидрохимических характеристик этого этапа будут рассмотрены более подробно.
В целом концентрация растворенного кислорода в летний период определяется температурой воды, интенсивностью процесса фотосинтеза, а во фронтальной зоне спецификой смешения с солеными водами. Все это определяет колебания содержания растворенного кислорода на акватории Обской губы в широких пределах от 5.8 до 9.0 мл/л, как на поверхности,
