Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Физико-географическая характеристика района 10
1.1. Развитие промысла и особенности структуры Срединно-Атлантического хребта между островом Исландия и Азорскими островами 10
1.2. Метеорологический режим района 22
1.3. Океанологическая характеристика района 29
1.3.1. Общая циркуляция вод , 32
1.3.2. Океанологические процессы в районе субполярного фронта над Северо-Атлантическим хребтом 39
1.3.3. Основные черты распределения термохалинных характеристик в районе 41
1.3.4. Гидрохимический режим 43
ГЛАВА 2. Материалы и методика исследований 45
2.1. Использованные материалы 45
2.2. Методика исследований 46
ГЛАВА 3. Промыслово-океанологическое описание района 49
3.1. Особенности динамика вод района и ее влияние на промысел 49
3.2. Гидробиологическая характеристика вод 66
3.3. Характеристика ихтиофауны САХ 73
ГЛАВА 4. Особенности термического режима и динамики вод в северной части Срединно-Атлантического хребта и их влияние на распределение промысловых гидробионтов 76
ГЛАВА 5. Мезо- и микромасштабные океанологические условия и их влияние на формирование океанологического режима над отдельными горами 88
5.1. Мезомасштабные условия 88
5.2. Океанологические условия на отдельных горах 93
ГЛАВА 6. Использование спутниковой информации для мониторинга океанологических условий 103
Заключение 109
Библиографический список использованной литературы 115
- Развитие промысла и особенности структуры Срединно-Атлантического хребта между островом Исландия и Азорскими островами
- Океанологические процессы в районе субполярного фронта над Северо-Атлантическим хребтом
- Особенности динамика вод района и ее влияние на промысел
- Океанологические условия на отдельных горах
Введение к работе
В начале 70-х годов прошлого столетия рыбопоисковые суда СССР обнару
жили над подводными горами Срединно-Атлантического хребта (САХ), в северной
его части, промысловые скопления макруруса. С этого времени началось ком
плексное изучение районов Северо-Атлантического хребта и хребта Рейкьянес, как
составных частей Срединно-Атлантического хребта. В настоящее время в новых
экономических условиях возник снова интерес к этому району, как одному из по-
'Ф тенциальных районов промыла. Автором был проанализирован накопленный рет-
роспективный материал по этому району.
Исследуемый район занимает центральную часть Северной Атлантики. На юге ограничен Азорскими островами, на севере 60с.ш., на западе и востоке границами приняты 40 и 20з.д. соответственно, что совпадает с положением подножий склонов Северо-Атлантического хребта. Главными критериями в выборе пределов служили: ареал обитания промысловых рыб, лов которых ведется в районе; мери-диональное простирание Северо-Атлантического течения и его ответвлений; формы рельефа дна. Таким образом, определилась область с границами 40-60с.ш. и 20-40з.д.
Опыт 30-летнего изучения и промысла макруруса свидетельствует, что его
доступность и успешность промысла в определяющей степени зависит от рас
пределения рыбы по глубине, которое существенно изменяется как в сезонном,
так и в межгодовом масштабах.
Ф В 2003 г. СТМ "АТЛАНТИДА" выполнило оценку биомассы макруруса на
26-ти подводных горах между 47 и 57с.ш. Максимальная глубина регистрации рыбных скоплений достигала 1450 м. Общая биомасса составила 129 тыс.т, возможное изъятие - 32 тыс.т. Этого уже вполне достаточно для масштабного промысла (максимальный вылов в 1975 г. составил 27 тыс.т).
В настоящее время появилась возможность использовать для комплексного
описания структуры и динамики вод этого района новые современные спутнико-
ф вые данные с высоким пространственно-временным разрешением. Так, кроме
традиционных регулярных спутниковых наблюдений за температурой поверхности океана (ТПО), стало возможным использовать регулярные спутниковые аль-
тиметрические измерения уровенной поверхности, которые позволяют более детально исследовать особенности термической структуры и динамики вод океана в районах подводных гор и хребтов.
Это обуславливает актуальность темы диссертации.
Цель работы состоит в изучении гидрометеорологических условий, мезо-масштабных элементов структуры и динамики вод в районе северной части Сре-динно-Атлантического хребта. Район расположен в центральной части Северной Атлантики, на юге он ограничен Азорскими островами, на севере - 60с.ш. На западе и востоке границами приняты 40 и 20з.д. соответственно.
В связи с поставленной целью были определены следующие задачи:
Анализ и обобщение существующих представлений об изменчивости гидрометеорологических и океанологических процессов в исследуемом районе и их влиянии на распределение глубоководных объектов промысла.
Изучение на современной информационной основе сезонной и межгодовой изменчивости термических и гидродинамических условий. Выделение мезо- и мелкомасштабных районов, различающихся по характеру и условиям изменчивости процессов.
Изучение влияния крупномасштабных гидродинамических процессов на процессы более мелкого масштаба.
4. Определение возможностей использования спутниковых измерений
температуры поверхности океана высокого разрешения и спутниковых альти-
метрических данных для диагноза термических и динамических условий в ис
следуемом районе.
5. Оценка современных особенностей океанологических условий, их ожи
даемого развития в ближайшие годы и ожидаемых особенностей распределения
тупорылого макруруса и других глубоководных объектов промысла.
В основу работы положены данные из различных массивов гидрометеорологической (данные о приземном атмосферном давлении) и океанологической информации (WOD Base, 1998), результаты спутниковых альтиметрических измерений уровня океана, а также материалы 35-ти экспедиций АтлантНИРО и ЗРПР с 1973 по 1988 г. и экспедиция 2003 г., в которой автор принимал непосредственное участие.
Материалы океанологических наблюдений были обработаны традиционными методами, применяемыми в океанологических исследованиях.
Аномалии рассчитаны относительно среднего уровня морской поверхности (СМП) GSFCOO.l и включают в себя стандартные геофизические поправки (Koblinsky et al., 1999). Средняя климатическая динамическая топография (ДТ) относительно уровня 1000 м рассчитывалась по средним многолетним данным температуры и солености (Levitus et al., 1997) и прибавлялась к значениям аномалий уровня океана (АУО) для каждого цикла. Полученные карты интерпретировались как карты ДТ поверхности океана за десятидневный период.
Новым является то, что впервые с использованием всей накопленной информации включая принципиально новый вид данных (спутниковые альтимет-рические измерения уровенной поверхности океана), а также методов многомерного статистического анализа, выполнено описание сезонной и межгодовой изменчивости термической структуры и динамики вод северной части Срединно-Атлантического хребта и выявлены закономерности этих изменений.
Установлена связь между мезомасштабной циркуляцией и океанологическими условиями над отдельными подводными вершинами, связь между термическими и гидродинамическими процессами.
Установлены закономерности формирования промысловых скоплений макруруса и их распределения по глубине в связи с гидродинамическими ситуациями, наблюдавшимися над отдельными подводными горами.
В данной работе основными были положения:
закономерности сезонной и межгодовой изменчивости температуры воды в поверхностном слое океана и динамики вод в северной части Срединно-Атлантического хребта;
выделение районов по характеру изменчивости структуры и динамики вод;
связи океанологических условий над отдельными подводными вершинами с мезомасштабной циркуляцией над северной частью Срединно-Атлантического хребта;
распределение и формирование промысловых скоплений рыб в связи с гидродинамическими процессами;
- возможности мониторинга динамических процессов в районе северной части Срединно-Атлантического хребта с использованием спутниковых альти-метрических измерений уровенной поверхности океана.
Результаты, полученные в представленной диссертации, используются для рекомендаций при планировании промысла глубоководных рыб в районе САХ, в том числе при разработке для рыбопромысловых организаций перспективных прогнозов возможного вылова рыб в районе САХ. Выявленные закономерности позволяют эффективным образом планировать проведение экспедиций по определению численности, биомассы и распределения промысловых рыб на САХ.
Результаты сравнения динамики океана по данным спутниковой альтиметрии с инструментальными данными могут быть использованы для мониторинга промыслово-океанологических процессов в районе САХ.
Материалы могут быть полезными в теории разработки модели, описывающей связь мезомасштабной циркуляции в океане, к примеру, положения гидрологического фронта, и океанологическими процессами над отдельными вершинами САХ.
Отдельные части работы, а также диссертация полностью докладывались и обсуждались на коллоквиумах лаборатории промысловой океанологии и отчетных сессиях АтлантНИРО, на кафедре географического факультета Калининградского Государственного Университета, на IX Всероссийской конференции по проблемам рыбопромыслового прогнозирования (Мурманск, 2004), а также на научной конференции Международного совета по исследованию моря (ICES) в 2004 г.
Опубликовано 13 научных работ, одна в печати.
Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и библиографического списка используемой литературы.
В первой главе на основе литературных данных представлена физико-географическая характеристика района северной части Срединно-Атлантического хребта.
Описывается метеорологический режим над исследуемым районом. Показано, что вариации положения и глубины Исландского минимума связаны с колебаниями теплового состояния океана. С использованием индекса Погосяна-
Павловской выделены эпохи с преобладающими зональными или меридиональными процессами
Дается океанологическая характеристика района, описание общей циркуляции вод. Описаны крупномасштабные океанские течения, связанные с циркуляционными образованиями среднего масштаба, генерируемыми над формами рельефа дна в промежуточной структурной зоне океана и не уступающими по своей интенсивности вихрям открытого океана.
Во второй главе представлены материалы и методы исследований.
В третьей главе дается промыслово-океанологическое описание района. Рассматриваются особенности динамики вод района, влияющие на промысловое состояние. Анализируются определяющие факторы в распределении макруруса по глубине, а, следовательно, в его доступности промыслу. Такие как горизонтальная и вертикальная циркуляция вод, которая, в свою очередь, находится в связи с типом циркуляции атмосферы и режимом вращения Земли.
Дается гидробиологическая характеристика района. Описывается ихтиофауна хребта, ядро которой составляет глубоководный комплекс, в котором доминируют 42 семейства океанических глубоководных рыб. Промысловое значение имеет только макрурус, обитающий на подводных горах между 47-58с.ш.
Четвертая глава посвящена особенностям термического режима, и динамики вод в северной части Срединно-Атлантического хребта и их влиянию на распределение объектов промысла. В данной работе выделены 16 подрайонов с максимальной обеспеченностью данными. По глубине залегания деятельного слоя в них исследуемый район разделен на три части:
Анализируется сезонная изменчивость в повелении Северо-Атлантического течения, влияющая на характеристики деятельного слоя в исследуемом районе. Определено положение основных потоков Северо-Атлантического течения.
Выделены периоды максимального вихреобразования, совпадающие с началом теплого сезона, то есть со временем перестройки океанологического режима.
Изменчивость Северо-Атлантического течения характеризуется с использованием выделенных стандартных разрезов (по 35з.д., 30з.д. и 50с.ш.).
Многолетняя изменчивость термического фона в исследуемом районе характеризуется при анализе температуры на станции погоды "С" (5245'с.ш., 3530'з.д.) Выделены макромасштабные временные периоды изменчивости температуры воды на западном склоне Срединно-Атлантического хребта.
Характеризуется положение Северо-Атлантического течения в многолетнем масштабе.
В пятой главе рассматриваются разномасштабные гидрологические процессы и их влияние на гидрологический режим над отдельными подводными горами.
Анализируются мезомасштабные океанологические условия, сложившиеся в период работы СТМ "АТЛАНТИДА" в 2003 г. в сравнении с условиями 70-80-х годов прошлого века. Даются гидродинамические характеристики по всему району. Сравниваются оптимальные условия среды для формирования промысловых скоплений рыб. Рассматриваются океанологические условия на отдельных подводных горах в связи с крупномасштабными процессами. Дается характеристика промысловой ситуации в зависимости от условий среды. Сравниваются ситуации 2003 г. с ситуациями активного промысла.
В шестой главе рассматривается возможность использования спутниковой информации для мониторинга океанологических условий.
Показана хорошая согласованность карт температуры поверхности океана и аномалий уровня океана, принимаемых на берегу и распределение температуры воды, и динамические высоты, полученные путем инструментальных измерений в данном районе. В поле спутникового ТПО выделяется основные черты распределения температуры в районе.
Определяется положение субарктической фронтальной зоны путем сравнения температуры поверхности по данным CTD-зондирования (глубоководные станции с использованием океанологических зондов) с климатическим распределением ТПО по спутниковым данным.
При сопоставлении данных о топографии уровненной поверхности океана, полученных по результатам гидрологической съемки и спутниковых наблюдений выделяются основные пространственные особенности течений.
Показано, что спутниковые карты ТПО и ЛУО в целом отображают кар-
Ф тину динамических процессов в данном районе, что карты ТПО позволяют под-
твердить вывод о смещении к югу относительно своего среднего многолетнего положения субполярного фронта. Показано также, что мониторинг мезомас-штабных гидрометеорологических процессов с помощью карт ТПО и АУО позволит вести оперативный контроль положения фронта и связанной с ним системы течений.
В Заключении сформулированы основные результаты и выводы работы. #
Текст работы изложен на 129 страницах, содержит 3 таблицы и 51 рисунок. В списке литературы 169 названий, из которых 47 на иностранных языках.
Автор выражает искреннюю признательность и благодарность за помощь
и постоянное внимание к работе своему научному руководителю к.г.н. П.П.
Чернышкову, д.г.н. В.Н. Яковлеву, С.К. Кудерскому, к.г.н. И.К. Сигаеву, к.г.н.
a A.M. Сироте, а также коллегам из лаборатории промысловой океанологии и дру-
гих подразделений АтлантНИРО.
Развитие промысла и особенности структуры Срединно-Атлантического хребта между островом Исландия и Азорскими островами
Северо-Атлантический хребет располагается в срединной части Северной Атлантики в виде широкого сильно расчлененного вала. Его гребень почти совпадает с осевой линией океана, а боковые границы образованы наклонными поверхностями вблизи осей максимальных глубин восточного и западного бассейнов. К северу от Азорских островов хребет простирается на северо-восток. В районе 50с.ш. и 30з.д. его ось резко выгибается и до южной части хребта Рейкьянес Северо-Атлантический хребет ориентирован в северозападном направлении. Рельеф хребта отличается сложным расчленением, большими перепадами высот и значительной крутизной склонов (Ильин, 1960). Основная особенность рельефа дна - крупные поднятия, высота которых от основания до вершины достигает 3000 м. Большинство поднятий на гребне хребта имеет острые вершины. Одна из особенностей большинства поднятий - отсутствие мелкого расчленения на склонах. Они, как правило, прямые и ровные.
Хребет Рейкьянес находится на севере района. Он отделен от Северо-\/Атлантического хребта широтной зоной разлома Гиббса, вдоль которого оси хребтов сдвинуты относительно друг друга почти на 200 миль (Котенев и др., 1974). Рельеф хребта Рейкьянес не так сильно изрезан, как рельеф Северо-Атлантического хребта за исключением своей южной оконечности, где имеют место резкие перепады глубин, образованные поднятиями различных масштабов.
Вершинные поверхности хребтов, как в осевой части, так и на отрогах увенчаны множеством подводных гор высотой до 1000 м и более. Последние в свою очередь осложнены скалистыми грядами, остроконечными холмами, поднимающимися до глубин 400-500 м. Эти подводные горы имеют разную конфигурацию, высоту, крутизну склонов, площадь оснований. В отечественных экспедиционных отчетах и публикациях они называются по-разному: подводные возвышенности, банки, пики, холмы, конусы, горы и т.д. Некоторые из этих подводных гор имеют крутизну вершинных поверхностей и склонов 2-10 (Золотой хребет, Атлант, Победа, Хекате) и вполне доступны для тралений в донном варианте. Другие же имеют уклоны 20 и более, поднимаются с глубин более 2000 м (Витязь, Чосер). Это уже типичные океанические подводные горы (Mace, Clement, 2002). Однако все эти поднятия имеют одну общую функциональную черту: вокруг них и над ними формируется относительно изолированный биотоп, обеспечивающий повышенную биологическую продуктивность, а, в конечном счете - благоприятные условия для обитания изолированной талассной популяции макруруса. Исходя из этого, для упрощения изложения, все подводные структуры, возвышающиеся над вершинными поверхностями хребтов, предлагается называть подводными горами (Описание подводных гор..., 1988). Глубины их от 462 м (Ай-Петри) до 1400 м (горы Фарадея). Максимальное количество гор выявлено в гребневых частях хребтов. В настоящее время известно более 80 подводных гор, где отмечены эхозаписи, идентичные макрурусу (рис. 1). Однако, таких гор, особенно с глубинами более 1000 м, в действительности может быть гораздо больше. Последние экспедиционные исследования (СТМ "АТЛАНТИДА", 2003) свидетельствуют, что нижняя граница распределения макруруса не ограничена горизонтами 1400-1500 м, а подводных гор с глубинами более 1400 м здесь достаточно много. Впервые в этом регионе макрурус обнаружен в августе 1972 г. НПС "ОДИССЕЙ" (Севрыбпромразведка). Уловы в 2-4 т за траление получены в северной части хребта Рейкьянес на островном склоне Исландии (6220 6250 с.ш.). В апреле-мае 1973 г. это научно-поисковое судно расширило поиск макруруса до 57с.ш. Уловы на отдельных горах достигали 3-5 т. Однако, полученные результаты связывались с исландской популяцией макруруса и не интерпретировались, как наличие самостоятельной океанической популяции. Впервые сформулировать концепцию о существовании громадной океанической популяции макруруса позволили работы научно-поискового судна управления Запрыбпромразведка БМРТ "АТЛАНТ".
На подводной горе Пингвин (53с.ш.) 20 июня 1973 г. были получены уловы в 4-6 т макруруса. Затем, после отработки техники и тактики лова на больших глубинах, уловы за траление увеличились до 10-20 т. В июне-августе 1973 г. было выявлено 10 подводных гор между 49-56с.ш. со скоплениями макруруса, что позволило рекомендовать работу 15-20 крупнотоннажным промысловым судам с суточной производительностью БМРТ - 20-30, РТМА - 25-35 т. И действительно, в мае-сентябре 1974 г. средний вылов судов первой промысловой экспедиции ВРПО Запрыба составил 31 т за судо-сутки лова (табл. 1). Общий вылов практически за 4 месяца 1974 г. составил 11,5 тыс.т, а в 1975 г. он уже превысил 27 тыс.т. По оценке ПИНРО, на подводных горах САХ севернее 49с.ш. общее количество макруруса составило 437 тыс.т. Без подрыва воспроизводящей способности стада возможное изъятие было оценено в 80 тыс.т ежегодно. На основе результатов съемки, выполненной в 1976 г., Ат-лантНИРО промысловый запас макруруса в этом районе оценивался в 400-800 тыс.т, а возможное изъятие - в 100 тыс.т. Однако уже в 1977-1978 гг. уловы промысловых судов на усилие снизились более, чем в 2 раза. Динамика вылова макруруса за период 1973-2001 гг. (рис. 2) свидетельствует, что после 1980 г. его уловы неуклонно сокращались (за исключением 1986 г.). Вероятно, это можно объяснить и тем, что с 1981 г. начался отечественный промысел морского окуня в море Ирмингера. Следует также иметь в виду, что максимальные выловы макруруса получены в 1974-1975 гг., когда направлялись в район специально подготовленные экспедиции, технически оснащенные по тому времени для глубоководного лова. Несовершенство гидроакустических приборов компенсировалось установкой усилителей (прибор Копышко).
Океанологические процессы в районе субполярного фронта над Северо-Атлантическим хребтом
В районе гор Фарадея сосредоточено большое количество подводных воз вышенностей с вершинами на глубинах менее 1000 м. Подводные горы на этом участке по своему морфологическому строению и происхождению идентичны более северным аналогичным образованиям. Геоморфологические профили, выполненные для этого района, показывают интенсивное расчленение и большую амплитуду рельефа (до 1000 м). Дно рифтовой долины расположено на глубинах 3000-3500 м. На этом участке Северо-Атлантического хребта между разломом Гиббса и 46-47с.ш. наибольшая вероятность обнаружения еще не выявленных подводных гор, так как в период интенсивного освоения хребта в 70-80-е годы основным методом определения местоположения судна был радионавигационный по системе "Лоран-А", "Лоран-С", который на этих широтах был ненадежен из-за плохого прохождения радиоволн.
В более южных районах, вплоть до 40с.ш., прослеживается общее погружение хребта. На большом протяжении встречаются подводные горы с вершинами менее 1000 м. Чаще всего такие горы вулканического происхождения и представлены высокими конусообразными пиками с большой крутизной и слабой расчлененностью склонов. Иногда в вершинной части отмечается несколько пиков с относительной высотой 100-150 м. Рифтовая долина здесь представлена глубокой V-образной депрессией шириной 10-30 миль. Дно ее обычно сильно расчленено и расположено на глубинах 2800-3300 м. Крутые склоны рифтовой долины - это сбросовые склоны больших расчлененных блоков, расположенных по обеим сторонам долины. Несколько подводных гор с вершинными поверхностями на глубинах менее 1000 м свидетельствуют о слабой расчлененности рельефа. На глубинах более 1500 м хребты и горы сильно расчленены. Такое распределение глубин, скорее всего, - результат общего погружения хребта на южном участке исследуемого района и опускания отдельных блоков в зонах многочисленных трансформных разломов, секущих хребет вкрест простирания.
К настоящему времени выявлено и в той или иной степени освоено промыслом порядка 80 подводных гор с глубинами 434-1460 м. Причем, облов рыбы на горах с глубинами более 1000 м в основном был осуществлен в 2003 г. СТМ "АТЛАНТИДА".
В целом для С АХ характерно, что между 53-60с.ш. и к югу от 51с.ш. подводные горы имеют общее основание с глубинами менее 2000-2500 м. Эта особенность при ослабленной вертикальной циркуляции позволяет глубинным водам арктического происхождения, богатым минеральными солями, просто обтекать поднятия, не обогащая вышележащие слои воды.
Участок же САХ между 51-53с.ш. характерен отсутствием общего основания у подводных гор, которые, как правило, разделены глубинами более 2000-2500 м. Это приводит к тому, что и в относительно неблагоприятные периоды, когда субполярный фронт расположен восточнее хребта, здесь вертикальная циркуляция вод более интенсивна, чем на северных и южных комплексах подводных гор.
Погодные условия исследуемого участка зависят от общей циркуляции атмосферы и формируются преимущественно под воздействием двух областей пониженного давления в районах Исландии и Ньюфаундленда и Азорского максимума. Значительные изменения в метеорологическую ситуацию вносит также теплое Северо-Атлантическое течение. Ряд исследователей считают, что основное значение для режима атмосферной циркуляции имеет изменчивость характеристик Исландской депрессии. Показано, что вариации положения и глубины этого центра связаны с колебаниями теплового состояния океана (Абрамов, 1970; Серяков, Гулов, 1970).
Сезонные изменения атмосферной циркуляции над районом связаны как с изменением интенсивности каждого из центров, так и с их положением относительно друг друга. Исследования показали (Абрамов, 1966), что изменениям географического положения североатлантических центров активности присуща известная упорядоченность. Сезонные миграции Исландского минимума и Азорского максимума происходят согласованно и преобладающими направлениями перемещений являются северо-восточное (летом) и юго-западное (весной и осенью). Миграции этих центров действия происходят и по другим направлениям, но большая ось эллипса перемещения каждого из них составляют с параллелью угол 20, а отношение большой и малой осей эллипса для обоих центров соответствует 3:1 (Организация поиска..., 1975). Сезонные перемещения центров действия атмосферы происходят почти синхронно, лишь в январе они перемещаются навстречу друг другу, что вызывает усиление ветра в районе севернее 45с.ш. Эффект усиливается за счет интенсификации центров в этот период.
Перемещение Азорского максимума связываются с миграцией центра Южно-Атлантического максимума давления, а во времени они происходят таким образом: в марте-апреле (после весеннего равноденствия) Азорский максимум перемещается к экватору, это же происходит и в октябре-ноябре (после осеннего равноденствия), а в июле-августе (после летнего солнцестояния) и в январе-феврале (менее четко выражено) центр движется от экватора (Абрамов, 1970).
Во внетропических широтах Северной Атлантики максимум скорости ветра наблюдается в один из холодных месяцев, а минимум - в июле-августе. Среднемесячная скорость ветра зимой, как правило, превышают 10 см/с, а летом редко падает ниже 6 см/с. Наиболее сильные ветры в центральной части Северной Атлантики преобладают в области западного переноса севернее 50с.ш. В среднем за год ветер достигает здесь силы 5 баллов, однако, устойчивость его невелика - 35-45% (табл. 2, 3).
Особенности динамика вод района и ее влияние на промысел
Хотя район и расположен в центральной части Северной Атлантики - самого изученного океана, количество наблюдений по нему довольно ограниченно. Лишь в годы интенсивного промысла (1973-1988) рыбопоисковыми и научно-исследовательскими судами проводились комплексные исследования, приуроченные, как правило, к определенному месту промысла. Суда погоды вели исследования, как правило, в точках и на разрезах, положение которых неизменно и которые лежат на больших расстояниях друг от друга.
Материалами для 4-ой главы послужили данные 35 рейсов, выполненные судами АтлантНИРО и управления Запрыбпромразведка с 1973 по 1988 г. Это более 1200 глубоководных гидрологических станций. В основном, они были приурочены к подводным горам и представляли собой микросъемки в виде 5-6 станций, одна из которых располагалась над вершиной подводной горы. Районы выполнения этих съемок был приурочены, как правило, к промысловым скоплениям макруруса и могли находиться в любой части Срединно-Атлантического хребта. Работы проводились, главным образом в летне-осенний период. К сожалению, над одними и теми же горами в многолетнем масштабе съемки могли быть сделаны в разные месяцы. Попытки упорядочить положение стандартных океанологических станций были не совсем успешными. По сути, каждое судно решало свою сиюминутную задачу.
Кроме этого были использованы данные по этому району из Word Ocean Date Base (1998). Они охватывают период с 1930 по 1990 г. Это около 10 000 глубоководных станций с измерением температуры и солености и около 60 000 станций с измерением только температуры. Станции с измерением одной температуры охватывали, главным образом, по вертикали только поверхностные и верхнюю часть подповерхностных вод. В эту выборку попали станции между 40 и 20з.д. от 40 до 60с.ш. В этой базе аккумулированы информация из различных массивов данных различных государств. Данные охватывают и глубоководную часть и район подводных гор.
В 5-ой главе были использованы материалы рейса СТМ "АТЛАНТИДА", в котором были проведены комплексные исследования по гидрометеорологическому режиму в районе северной части Срединно-Атлантического хребта в мае-июле 2003 г. Это 35 океанологических стаций мезомасштабной съемки, в которую вошли глубоководная часть и районы над подводными вершинами, и 24 океанологические станции 4-х микросъемок.
Для 6-ой главы использовались спутниковые карты температуры поверхности океана в период работ СТМ «АТЛАНТИДА» и среднеклиматические карты. Были использованы также среднемесячные аномалии уровня океана в узлах одноградусной сетки, охватывающие период с мая 1992 г. по май 2004 г., полученные из массива данных спутниковой альтиметрии NASA GSFC.
Все натурные данные с рейсов были занесены в океанологическую базу данных и обработаны таким образом, что позволило вести сравнение и расчеты на стандартных заданных горизонтах. Весь материал прошел фильтрацию и отбраковку на корректность данных. Осреднение данных было геометрическим, гармоническим и др., исходя из поставленных задач, При выделении районов с вихрями анализировались карты распределения океанологических параметров с достаточным информационным обеспечением (количество станций более 5).
Районирование по информационному обеспечению океанологическими станциями, выполненными в экспедициях АтлантНИРО и Запрыбпромразведки, проводилось с учетом густоты станций и близости их к подводным вершинам. Анализ изменчивости океанологических параметров в выделенных районах проводился на основе их средневзвешенных значений, приуроченных к центру этих районов.
Предварительный анализ распределения станций из базы WOD позволил выделить станции, приуроченные к меридиональным разрезам по 35 и 39з.д., и широтному разрезу по 50с.ш., так как именно в их районе расположено большинство станций. К выбранным точкам разрезов приводились расположенные рядом данные из базы WOD..
Максимальное количество данных из базы WOD приурочено к станции погоды "С" (5245 с.ш., 3530 з.д.). Это связано с ее международным статусом. Иногда океанологические станции находились на значительном расстоянии от станции погоды. Поэтому для анализа температуры воды на этой точке брались лишь те данные, которые попадали в район, ограниченный радиусом в четверть градуса. Из-за того, что большинство океанологических данных характеризует, главным образом, только температуру на небольших глубинах, на станции погоды "С" анализировалась изменчивость температурного фона в поверхностных слоях океана.
При анализе полей температуры поверхности океана, распределения океанологических характеристик использовалась статистическая обработка результатов наблюдений и анализ временных рядов с использованием стандартных методов, реализованных в пакетах прикладных программ анализа данных Statistica и SPSS. Для анализа поля температуры на станции погоды "С" использовалась полиноминальная кривая третьей степени.
При вычислении динамической топографии, расчете течений использовались широко применяемые в океанологии методы (Зубов, Мамаев, 1957; Мамаев, 1987). Динамическая топография рассчитывалась для мезомасштабной съемки относительно нулевой поверхности 1500 м и для микросъемок относительно 1200 м.
Уровень океана (УО), рассчитанный по данным спутниковой альтиметрии (СА), несет в себе информацию о поле динамической топографии (ДТ). Однако он отличается от привычных результатов расчета по глубоководным гидрологическим данным или от результатов модельных расчетов, так как УО в данном случае измеряется относительно отсчетного эллипсоида, связанного с центром масс Земли. Поэтому изменчивость ДТ изучают по аномалиям уровня океана (АУО) относительно средней морской поверхности, рассчитанной по многолетним данным СА (Satelitte altimetry..., 2001). Для восстановления синоптического поля ДТ используется суперпозиция полей средней климатической ДТ и АУО (Лебедев, 2002).
АУО из массива данных NASA/GSFC Pathfinder Version 1.0, рассчитаны по данным спутниковой альтиметрии программы TOPEX/Poseidon и осреднены по десятидневным циклам в узлы регулярной одноградусной сетки за период 1992-2003 гг. Аномалии рассчитаны относительно СМП GSFC00.1 и включают в себя стандартные геофизические поправки (Koblinsky et al., 1999). Средняя климатическая ДТ относительно уровня 1000 м рассчитывалась по средним многолетним данным температуры и солености (Levitus et al., 1997) и прибавлялась к значениям АУО для каждого цикла. Полученные карты интерпретировались как карты ДТ поверхности океана за десятидневный период.
Океанологические условия на отдельных горах
Выше подробно рассмотрена цикличность циркуляции атмосферы над Северной Атлантикой за последнее столетие, выделенная Г.А. Чернега и В.Н. Яковлевым (2002) с использованием индекса Погосяна - Павловской, и наличие связи этой цикличности с режимом вращения Земли (см. рис. 8). В частности, выделены эпохи преобладания меридиональной циркуляции с начала 50-х до середины 80-х годов и зональной циркуляции с конца 80-х годов прошлого столетия до настоящего времени. Причем, меридиональной циркуляции атмосферы соответствует замедление вращения Земли, а зональной - ускорение. В последние годы (2000-2003) на фоне преобладающих зональных процессов стали учащаться меридиональные, прекратилось ускорение вращения Земли. Если эта тенденция сохранится в ближайшем будущем, можно будет констатировать начало развития новой фазы климатических изменений, все большего влияния меридионального типа циркуляции атмосферы над Северной Атлантикой.
Известно, что основной перенос вод в Северо-Атлантическом течении осуществляется в слое 0-600 м, но проявляется в несколько ослабленном виде и до 1000 м. Само течение имеет как градиентную, так и дрейфовую составляющие. В районе САХ зимой дрейфовая составляющая может достигать 60-70% от градиентной и даже превосходить ее (Кисляков, Россов, 1973). Естественно, что дрейфовый перенос усиливается зимой и в эпохи преобладания зональной циркуляции атмосферы. Следовательно, результаты, полученные Г.А. Чернега и В.Н. Яковлевым (см. рис. 8), можно интерпретировать как ослабление интенсивности CAT с начала 50-х до середины 80-х годов и усиление — с конца 80-х до настоящего времени с тенденцией ослабления интенсивности в последние годы. На связь Северо-Атлантического колебания (градиент давления между Азорским максимумом и Исландским минимумом) и режима вращения Земли (см. рис. 5), а также возрастания западного переноса воздушных масс и интенсивности CAT при ускоренном вращении Земли указывает и Ю.А. Вялов (1999,2000).
С другой стороны, сравнение динамики вод на акватории САХ в 1968 г. (Кисляков, Россов, 1973) и в 2003 г. (Отчет СТМ "АТЛАНТИДА", 2003) (см. рис. 22, 23), свидетельствует, что в эпоху ускорения вращения Земли, преобладания зональной циркуляции атмосферы и усиления интенсивности CAT субполярный фронт сместился восточнее относительно САХ. Подтверждением происходящих процессов является изменение температуры воды на станции погоды "С" за 60 лет. Теплый период отражает усиление влияния Северо-Атлантического течения, которое занимает свое западное, северо-западное положение. Теплые воды его при этом, вносят наибольший вклад в формирование океанологических условий над горами, особенно на гидродинамические процессы, характеризующиеся образованием фронтальных зон и вихрей различного масштаба. Холодный период характеризуется пониженными значениями температуры воды на станции "С", что связано со смещением Северо-Атлантического течения и связанного с ним субполярного фронта в восточном направлении. Следствием этого является ослабление фронтальных зон и ослабление процессов вихреобразова-ния. Косвенным образом эти процессы отражаются на значениях температуры поверхности воды и в значениях превышения уровенной поверхности. Отследить за этим позволяют дистанционные методы зондирования с помощью спутниковой информации о ТПО (температура поверхности океана) и спутниковой информации о превышениях уровенной поверхности (альтиметрия). Правомерность таких суждений подтвердилась результатами рейса СТМ "АТЛАНТИДА" в район САХ в мае-июле 2003 года. Существенно уменьшилось содержание фосфатов вдоль хребта на горизонте 500 м (см. рис. 25). Понизилась биомасса зоопланктона в фотическом слое (см. рис. 26). Последние факторы можно объяснить ослаблением вертикальной циркуляции вод. Все это привело к более глубоководному распределению макруруса (см. рис. 3) и снижению его доступности промыслу. Практически на всех подводных горах хребта Рейкьянес с глубинами 1000 м скопления рыбы над вершинными поверхностями отсутствовали и удерживались лишь над склонами на глубинах более 1000 м.
Таким образом, эпоха с начала 50-х и до середины 80-х годов характеризовалась замедлением вращения Земли, преобладанием меридионального типа атмосферной циркуляции, относительно ослабленной интенсивностью Северо-Атлантического течения, ориентацией субполярного фронта вдоль САХ, усиленной вертикальной циркуляцией вод, вовлечением в эту циркуляцию придонных вод арктического происхождения, активизацией вертикальных топографических линз воды в виде конусов Хогга, повышением общего биогеносо-держания вод акватории хребта, повышенной биомассой зоопланктона в фоти-ческом слое, распределением макруруса над вершинами подводных гор с глубинами менее 1000 м, относительной доступностью скоплений промыслу. Практически на пике этой эпохи была обнаружена (1973 г.) и освоена отечественным промыслом (начиная с 1974 г.) океаническая популяция тупорылого макруруса над подводными горами Срединно-Атлантического хребта между 48-58с.ш.
С конца 80-х годов прошлого столетия и до настоящего времени имеет место совпадающий с эпохой ускорения вращения Земли, период преобладания в Северной Атлантике зонального типа атмосферной циркуляции, смещения субполярного фронта восточнее САХ, ослабления вертикальной циркуляции вод, что в свою очередь привело к ослаблению процесса вихреобразования над отдельными горами и уменьшению мощности этих вихрей, что ведет к уменьшения биомассы зоопланктона в фотическом слое, более глубокого распределения макруруса и, как следствие, снижение его доступности промыслу.
В последние годы наметилось окончание этой эпохи, что, несомненно, с каждым годом будет способствовать улучшению гидрометеорологической обстановки, благоприятной для рыбопромысловой ситуации в районе подводных гор САХ.
Представленная зависимость вертикального распределения макруруса от геофизических и гидрометеорологических факторов в межгодовых масштабах проявляется и во внутригодовом масштабе. Так по наблюдениям НПС "ЭВРИКА" в декабре 1973 г. - январе 1974 г. при ветрах западных румбов (78%) силою 7 баллов и более (54%) температура воды в слое 700-1000 м составляла 7-8С, что на 2,5С выше, чем в мае месяце. Это обуславливалось сезонным усилением Северо-Атлантического течения, что привело к отсутствию эхозаписей макруруса над вершинами подводных гор. Этот факт свидетельствует, что промысел в зимний период осложнен не только погодными условиями, но и более глубоким распределением макруруса.
