Введение к работе
Актуальность исследования. Залив Петра Великого - крупнейший из заливов в северо-западной части Японского моря, простирающийся от устья реки Туманная на западе до мыса Поворотный на востоке Он включает несколько заливов второго порядка Посьета, Амурский, Уссурийский, Стрелок, Восток, Находка Изменчивость гидрологического и гидрохимического режимов залива создают в совокупности уникальные сочетания условий обитания для населяющих этот район животных и растений
Первые океанологические исследования вод залива были выполнены в конце 1920-х гг К А Гомоюновым В50-егг прошлого столетия специалисты ТИНРО и Гидрометслужбы начали вьшолнять стандартные наблюдения в заливе, которые в настоящее время служат основой для исследования режима его вод Установлено, что режим вод залива Петра Великого определяется, главным образом, следующими факторами географическим положением, климатическими условиями, их изменчивостью и связанными с ними сезонными и межгодовыми колебаниями атмосферной циркуляции и температуры воды, распресняющим влиянием материкового стока, конфигурацией берегов и рельефом дна, водообменом с Японским морем, различными динамическими факторами приливными явлениями, течениями, волнением, ветровыми сгонами и нагонами, перемешиванием вод, теплообменом между морем и атмосферой (Юрасов, 2002)
Несмотря на большое число выполненных к настоящему времени
наблюдений, опубликованных сведений по океанографическому режиму залива
Петра Великого все еще недостаточно Рядом авторов были рассмотрены
термические условия, основанные на данных прибрежных
гидрометеорологических станций, вертикальное распределение
океанографических параметров на разрезах для отдельных акваторий залива и по результатам единичных съемок, внутригодовое изменение отдельных характеристик океанофафического режима по средним многолетним данным за
4 непродолжительный период времени или для отдельных частей залива Петра Великого, пространственное распределение океанографических параметров для отдельных участков залива на поверхности и у дна
К настоящему времени существенно увеличилась база данных океанографических наблюдений в заливе Петра Великого Благодаря этой информации можно наиболее полно исследовать океанографический режим залива и подготовить параметры, необходимые для оценки первичной продукции Несмотря на наличие значительной информационной базы данных по планктону, до сих пор все еще остается недостаточно изученным фитопланктон - важнейший компонент биоты океана, продуцирующий первичное органическое вещество Недостаток натурных данных о пространственно-временном распределении фитопланктона является важным аргументом в пользу использования моделирования
Для расчета первичной продукции в работе была использована модель В В Меншуткина (1993) Она открыта для расширения и усовершенствования по мере накопления информации, и может применяться для конкретных бухт и заливов Более того, накопленный за последнее время обширный гидрологический и гидрохимический материал позволяет на качественно новом уровне выполнить оценку первичной продукции в отдельных районах залива Петра Великого
Цель и задачи работы. Целью настоящей работы является исследование океанографического режима залива Петра Великого и применение параметров режима для оценки первичной продукции
В соответствии с поставленной целью, решались следующие задачи
1 Сформировать из всех доступных источников наиболее полную базу гидрологических и гидрохимических данных по району исследования а) по заливу в целом за весь период наблюдений, б) для Амурского и Уссурийского заливов за период с 1990 по 2005 гг
-
Исследовать вертикальную структуру океанографических характеристик (температуры и солености морской воды, растворенного кислорода, а также биогенных веществ - фосфатов, силикатов, нитратов) юд залива Петра Великого
-
Изучить сезонную изменчивость океанографических параметров вод исследуемой акватории
-
Определить закономерности пространственного распределения океанографических характеристик вод залива Петра Великого
-
Усовершенствовать модель для оценки первичной продукции, рассчитать первичную продукцию Амурского и Уссурийского заливов, сравнить полученные результаты с расчетами других авторов и натурными данными
Использованный материал. Для анализа закономерностей распределения и пространственно-временной изменчивости океанографических параметров вод залива Петра Великого использованы данные наблюдений, собранные из всех доступных источников (учреждений Гидрометслужбы, ТИНРО, ТУРНИФ, Гидрографической службы, Академии наук) После критического контроля данных с помощью программ «GloUtils» и «Ocean Data View» в результирующем массиве осталось 25 062 станции, выполненные за периоде 1925 по 2001 гг
Для оценки первичной продукции на акватории Амурского и Уссурийского заливов использованы данные наблюдений на станциях Общегосударственной службы наблюдений (ОГСН) за период с 1990 по 2005 гг Как правило, наблюдения на сети выполнялись ежемесячно в период с апреля по октябрь на стандартных горизонтах Менее представительный ряд наблюдений (три года) имеется для ноября и декабря Общее количество станций ОГСН, обработанных в указанный период, в Амурском заливе - 693, в Уссурийском заливе - 423
Методы исследования. Особенности пространственно-временного распределения океанографических параметров рассмотрены на основе
обработки исторической информации в пределах трапеций (квадратов) 10 минут по широте и долготе Вертикальное распределение и сезонная изменчивость всех элементов рассмотрены для 5 наиболее крупных акваторий отдельно Амурский (1) и Уссурийский (2) заливы, открытая часть залива Петра Великого (3), залив Посьета (4), заливы Находка и Восток (5) (рис 2а) В каждом из квадратов, на стандартных горизонтах были рассчитаны среднее многолетнее месячное значение, максимум, минимум и среднее квадратическое отклонение для всех характеристик Указанные статистики относились к центрам соответствующих квадратов
Для расчетов первичной продукции по данным ОГСН предварительно были вычислены средние многолетние месячные значения температуры воды, фосфатов, нитратов, силикатов на всех горизонтах наблюдений На конкретных станциях, как правило, наблюдается значительный разброс в исходных данных концентраций биогенных веществ, который связан с несоблюдением сроков наблюдений в течение месяца (наблюдения приходились на начало или конец месяца), различными гидрометеорологическими условиями конкретного месяца и года Поэтому было использовано медианное осреднение, которое дает более реалистичные оценки при ограниченной длине исходных рядов и большой временной изменчивости параметров Дополнительно были рассчитаны средние многолетние месячные значения прозрачности (для учета ослабления освещенности с глубиной), а также реальные средние многолетние месячные значения освещенности на поверхности моря с учетом альбедо водной поверхности и поглощения света ледовым покровом в зимние месяцы
В качестве основы для построения модели используется схема В В Меншуткина (1993), построенная на принципах имитационного моделирования с привлечением новых дополнений В настоящей модели уточнено влияние температуры юды на формирование первичной продукции - применена эмпирическая зависимость СЭ Иоргенсена (1985), а также использована зависимость первичной продукции от освещенности по уравнению W.L Webb
7 et al (1974) При расчете продукции на поверхности в зимние месяцы в модели учитывали поглощение света льдом
Научная новизна. Сформирована наиболее полная в настоящее время база гидрологических и гидрохимических данных по заливу Петра Великого На ее основе представлены уточненные закономерности вертикальной структуры и сезонных изменений океанографических параметров вод залива Петра Великого Показаны типовые особенности пространственного распределения температуры, солености и растворенного кислорода вод различных районов исследуемой акватории Представлена модель для оценки первичной продукции, в которой помимо ранее использованных данных по температуре воды, концентрации биогенных веществ, освещенности и зависимости интенсивности фотосинтеза от глубины, дополнительно учитывается поглощение света льдом в зимние месяцы В настоящей модели уточнено влияние температуры воды на формирование первичной продукции, а также зависимость первичной продукции от освещенности Впервые для Амурского и Уссурийского заливов в целом по средним многолетним месячным данным получена оценка первичной продукции
Практическая значимость. Настоящая работа выполнена в рамках НИР «Исследование гидрометеорологического состояния дальневосточных морей России и северо-западной части Тихого океана, его изменчивости и аномалий», № госрегистрации 01 20 03 08314, а также Федеральной целевой программы «Мировой океан» Представленные в ней сведения о гидрологическом и гидрохимическом режиме послужат основой для планирования экспедиционных исследований и мониторинга океанографического состояния вод залива Петра Великого Относительно средних многолетних данных можно будет оценивать степень пространственно-временной аномальности параметров режима конкретных лет Результаты работы и полученные в ней выводы могут быть востребованы при изучении продукционных процессов, прогнозировании запасов и динамики промысловых объектов, а также для разработки рекомендаций по их рациональному использованию
Обоснованность и достоверность результатов. Обоснованность полученных результатов определяется использованием наиболее полной базы океанографических данных по заливу Петра Великого и публикациями в рецензируемых изданиях, а достоверность - применением стандартных, опробованных в океанологии методов сбора и обработки данных и соответствием полученных результатов общим представлениям, известным из литературных источников
На зашиту выносятся следующие положения:
1. Уточненные закономерности вертикальной структуры океанографических характеристик (температуры и солености морской воды, растворенного кислорода, фосфатов, нитратов, силикатов) и их сезонной изменчивости на основе анализа данных многолетних наблюдений за период с 1925 по 2001 гг
-
Типовые особенности пространственного распределения температуры, солености и растворенного кислорода вод залива Петра Великого
-
Оценка первичной продукции отдельных районов залива Петра Великого на основе усовершенствованной имитационной модели, которая показывает результаты, сравнимые с другими моделями и натурными данными
Личный вклад автора. Автор работы лично принимала участие в экспедиционных наблюдениях на станциях стандартной сети ОГСН в заливе Петра Великого в период с 1998 по 2002 гг Результаты, изложенные в диссертации, получены автором самостоятельно или на равных правах с соавторами Все расчеты и оценки сделаны автором лично Анализ и интерпретация полученных результатов проведены при непосредственном участии автора
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на конференции студентов и аспирантов ДВГУ (Владивосток, 2000 г), международной конференции «Third Workshop on Okhotsk Sea and Adjacent Areas» (Владивосток, 2003 г), международных научных чтениях «Приморские зори - 2003» (Владивосток, 2003 г.), международной научно-технической
9 конференции «Технические проблемы освоения Мирового океана» (Владивосток, 2005, 2007 гг), международной научно-практической конференции «Морская экология - 2005» (Владивосток, 2005 г), восьмой региональной научной конференции «Вопросы гидрометеорологии и географии Дальнего Востока» (Владивосток, 2007 г), конференции молодых ученых ТОЙ ДВО РАН (Владивосток, 2007, 2008 гг); всероссийской конференции «Чтения памяти академика К В Симакова» (Магадан, 2007 г), научной конференции, посвященной 70-летию С М Коновалова «Современное состояние водных биоресурсов» (Владивосток, 2008 г), на семинарах лаборатории гидрологических процессов и климата ТОЙ ДВО РАН Результаты работ вошли в статьи и материалы отчетов по темам ФЦП «Мировой океан»
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ Структура и объем диссертации Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы Текст работы изложен на 171 странице, содержит 56 рисунков, 12 таблиц Список литературы включает 150 наименований, в том числе 34 на иностранном языке
