Ищенко М. А.*, Дарницкий В. Б.**

ТОИ ДВО РАН, * соискатель;** в.н.с., к.геогр.н.

НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ КАРТОГРАФИЧЕСКИХ И ДИСТАНЦИОННЫХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ОКЕАНА В РАЙОНЕ КУРОСИО

Картографическаяинформация за период 1-ой международной многосудовой экспедиции CSK в районеКуросио и последующих одиночных экспедиций ТИНРО показала следующие результаты:

Анализ динамическихкарт, построенных для различных сезонов отдельных лет (1965 – 1975) (рис. 1, 2,3) позволил установить, что на всех схемах на поверхности океана по сгущениюдинамических горизонталей отчетливо прослеживается основной поток Куросио ввиде сравнительной узкой струи (Новиков, Павлычев, 1969; Павлычев, 1973, 1975,1976). Ширина потока в пределах 135 - 145° в.д. в те годы составляла 35 – 40 миль, при этом имеется ввиду стрежень струи Куросио со скоростями, превышающими 1.0 узел. На всемпротяжении Куросио отмечалось два участка, где скорости были наибольшие (2.5 –2.8 узла) – у южного побережья о. Хонсю и ~ в 300 милях к юго-востокуот п-ва Босо на участке 145 - 146° в.д. Увеличение скорости к востоку от п-ваБосо Масузава (Masuzawa, 1955, 1956) объяснял возрастанием термохалинного контраставзаимодействующих вод. Куросио перемещаясь в северном направлении, в районе 140- 144° в.д. встречается со спускающими на юг холодными субарктическими водами инесколько замедляется, при этом ширина потока в открытом океане увеличивается,далее к востоку скорость течения вновь возрастала за счет увеличения объемапереносимой воды при уменьшения его поперечного сечения.

При этом наблюдалосьнесколько квазистационарных областей меандрирования течения: циклоническийизгиб течения в южном направлении наблюдается между 137 - 140° в.д. и 152 -155° в.д. Антициклонические меандры почти постоянно существуют междумеридианами 141 – 145° в.д. и 148 - 152° в.д. От вершин меандров на юг -юго-запад и на север – северо-восток, развиваются струйные ответвления, однакоэто происходит не во все сезоны и зависит от интенсивности меандров Куросио.

Изветвей, отходящих на юг и юго-запад от основного потока формируетсяПротивотечение Куросио. Это течение берет свое начало восточнее 140 - 145°в.д., имея периодические в пространстве ответвления на восток до 170° в.д. Придвижении в западном направлении к противотечению присоединяются ветви Куросио врайоне 138 - 142° в.д. и между 149 - 152° в.д., за счет чего Противотечениеусиливается. В некоторые годы и сезоны (лето 1965, зима 1966 гг.), когдаПротивотечение было выражено слабо в районе его распространения наблюдалисьизолированные циклонические круговороты. Конвергенция Куросио, непрерывнойлинией простирающаяся с запада на восток, выделяет южную границу основногопотока.

Рис. 1. Динамические карты поверхности относительно 1000дцб:

А – лето 1965 г., Б – зима 1966 г.,

В – лето 1966 г., Г – зима 1967 г.,

Д – лето 1967 г.

Динамические горизонтали проведены через 0.1 дин.м.

1 – конвергенция, 2 – дивергенция (Павлычев, 1976)

Рис. 2. Динамические карты поверхности относительно 1000дцб. Зима 1966 г.Динамические горизонтали проведены через 0.1 дин.м. (Павлычев, 1976)

Наиболеесложная горизонтальная структура течений формируется в зоне смешения вод разныхструктур к северу от Куросио, где его отдельные ветви взаимодействуют с ветвямиОйясио. Теплые субтропические воды проникают в северные районы, в основном вдвух направлениях: в районах развития антициклонических меандров между 140 -145° в.д. и 148 - 151° в.д. Течение Ойясио в районе 41 -42° с.ш. такжеразделяется на ряд ветвей. Прибрежная ветвь спускается на юго-запад вдоль о.Хонсю до 38- 40°с.ш. Океаническая ветвь распространяется на юг до 38 -39° с.ш. между 145 - 147°в.д., вторая океаническая ветвь перемещается в южном направлении между 151 -153° в.д. Степень выраженности этих ветвей различна. Когда слабо развитаприбрежная ветвь (1966 – 1967 гг.), холодные субарктические воды движутся на югв основном в пределах океанических ветвей Ойясио. В процессе турбулентногообмена эти воды оказываются непосредственноу левой периферии Куросио и участвуют в формировании так называемого «холодногопояса» Куросио (Masuzawa, 1956; Ichiye, 1956). В такие периоды горизонтальныеградиенты температуры воды в районе слияния фронтов увеличиваются в два раза,происходит резкое обострение фронта Куросио.

Рис. 3. Динамические карты поверхности относительно 1000дцб:

А – весна 1971 г., Б – лето 1971 г.,

В – весна 1972 г., Г – лето 1972 г.,

Д – лето 1973 г.. Е – лето 1974 г.,

Ж – весна 1975 г., З – лето 1975 г.

(Павлычев, 1976)

В субарктической зонеокеана к северу от 40° с.ш. скорости течений невелики и составляют около 0.2 –0.3 узла. Однако, у южного побережья о. Хоккайдо нередко отмечаются сильныепотоки со скоростью около 1.0 узла. Усиление течений в этом районе обусловленовзаимодействием прибрежной ветви Ойясио и течения, выходящего из Сангарскогопролива, а также наличием здесь в отдельные годы (зима 1966, зима 1967, лето1967 гг.) крупного антициклонического круговорота (вихря Цугару).

До горизонта 300 м характергеострофической циркуляции в целом не меняется (рис. 2), но наблюдаетсяуменьшение скоростей во всех звеньях циркуляции. На глубине 500 м имеются существенныеразличия по сравнению с поверхностными слоями. Северо-восточная ветвь Куросио,которая меандрирует в широтном поясе 39 - 41° с.ш., на горизонте 500 м исчезает и во всейзоне, расположенной к северу от 36° с.ш. наблюдаются изолированные анти- и циклоническиекруговороты. Поток холодных вод Ойясио вдоль 151° в.д. зимой 1967 г. отмечался и на глубине500 м,что можно считать его аномальным развитием по вертикали, - обычно отделяющиесяветви ограничены по глубине верхними 200-400 м горизонтами.

Таковы главныеособенности течений, полученные в экспедиции CSK. Отдельные элементыгоризонтальной структуры течений можно видеть и на съемках ТИНРО, выполнявшихсяодним научно-поисковым судном (Рис. 3). В основе представленных данных лежалкартографический метод их изображения.

Как следует из этихматериалов и другой ретроспективной информации, район СЗ Пацификихарактеризуется интенсивной вихревой активностью и крупномасштабныммеандрированием струи Куросио к югу от о. Хонсю. Это было неоднократноустановлено различными отечественными и зарубежными экспедициями, особенномеждународной программой CSK (1965-1970 гг.) и последними советскимиэкспедициями под общим названием «РАЗРЕЗЫ» (1980-1991 гг.) и межведомственнойэкспедиции «МЕГАПОЛИГОН-87».

Анализ информациивоенно-морской лаборатории США по альтиметрическим расчетным течениям наповерхности (данные Internet),подтверждает многие ранее установленные факты по горизонтальной структуремеандров Куросио и вихревой активности в северо-западном секторе Субтропического круговорота.

Однакодистанционные наблюдения с временной дискретностью в одни сутки позволили такжеустановить многие черты приповерхностной динамики вод, которые, в принципе, немогли быть обнаружены классическими океанографическими съемками, дажевыполнявшимися с сезонной периодичностью, а иногда и чаще.

На картах поверхностныхтечений отчетливо стали видны также районы динамического хаоса, распределенныемежду периодическими по пространству упорядоченными мезомасштабнымиструктурами, которые в синоптическом и сезонном интервалах времени меняют ихлокализацию в пространстве. Переходы от регулярного движения к хаосу отмечаютсявдоль струи Куросио и Субарктического фронта. Наиболее часто повторяющиесярежимы хаотического движения наблюдаются между возвышенностью Шатского иИмператорским хребтом, распространяясь иногда до 180° меридиана (Дарницкий,Булатов, 2004).

Переход от регулярногодвижения к хаосу, в основном, наблюдается вдоль южной ветви Субарктическогофронта, но иногда может осуществляться и за счет квазимеридиональных вторженийв виде дерева бифуркаций из районов северной ветви Субарктического фронта(ССАФ). Проблема хаоса в геофизических науках стала освещаться сравнительнонедавно (Overland et al., 1999). В океанологии она разрабатывается в основном теоретиками (Динамический хаос в океане,2007). Практические приложения этого направления еще ждут своих исследователей.

Западная частьСубарктического круговорота может иметь как замкнутый, так и открытый характер:при этом всегда изменяется вихревая структура крупномасштабных пограничныхантициклонов А₁, А₂, А₃ и других более мелкихвихрей. Существенное уточнение представлений об океанической циркуляции вМировом океане произошло еще в 70-е годы в связи с началом использованияспутниковой информации в рыбохозяйственных исследованиях. Метеорологическиеспутники за один виток вокруг Земли производили съемку территории примерно 2500 км шириной и длинной 4000 км (Булатов, 1985).Это позволяло наблюдать в ИК-диапазоне северо-западную часть Тихого океанамежду 25-30°и 60-65°с.ш. от дальневосточных берегов до 150-164° в.д., а в редких случаях и до 180° (Дарницкий, Булатов, 2002). Прииспользовании спутниковых снимков в видимом и ИК-диапазонах удалось наблюдатьболее реальную горизонтальную структуру океанских вихрей – спиралевидные,грибовидные, стреловидные и хаотические термические неоднородности наповерхности океана. В пределах Субарктического фронта наблюдалось не 2, как этопредставлялось ранее (Булгаков, 1967, 1972), а обычно 5-6 термических фронтов.Как основные северный (ССАФ) и южный (ЮСАФ), так и вторичные фронты, имеют наснимках в большинстве разрывную структуру. Наблюдалось чередование вихревой иструйной структуры вдоль оси фронта. В 80-е годы было установлено, чтосеверо-восточная ветвь Куросио представляет собой не сплошную струю, а цепочкуследующих друг за другом антициклонов, отделявшихся от первого, самогокрупного, меандра Куросио к востоку от о. Хонсю.

Выводы. 1. На альтиметрическихсъемках, представляемых в сети Интернет американской военно-морскойокеанографической службой (управлением) хорошо различаются новые эффектыдинамики поверхностных вод наряду с ранее известными планетарными структурами,такими как Тихоокеанский Субарктический фронт, течение Куросио и его вихри,меандрирование и зоны бифуркаций.

2. При регулярноммониторинге на поверхности океана обнаруживают себя спонтанно возникающие струимеридионального направления обычно ориентированные по нормали к зональным потокам. Длина этих струйдостигает величин 300-600 миль. В среднем преобладают струи длиной 100-200 миль.

Эволюция струй при следованиитечений над подводными особенностями рельефа СЗТО испытывает бифуркации,которые при последовательном их повторении вдоль стрежня течения образуют«бифуркационные деревья». Дерево бифуркаций характеризуется системой теченийвеерообразно расходящихся от высокоскоростной концентрированной струи. Послекороткой жизни (1-8 суток) ветви диссипируют в хаотические мелкомасштабныевихри и струи меньших масштабов (Дарницкий, Каневский, 2006).

3. На больших акваторияхсъемки СЗТО (от Японии до 180 меридиана) обнаруживаются периодические попространству хаотические режимы мелкомасштабных движений вод в отличие отсплошных зональных течений, имеющих планетарный масштаб, изображаемые какнеразрывные потоки на большинстве карт и атласов различных лет издания. Приэтом большую роль в генерации вихревого движения имеют топографические вихри(Дарницкий, 2005).

4. Через промежуткивремени синоптического масштаба (дни-недели) в районах локализации хаотическихформ движения приповерхностных вод вновь возникают (самоорганизовываются)упорядоченные структуры в виде локализованных высокоскоростных струй, вихрейбольшого масштаба или зональные потоки разрывной структуры, чередующиеся снизкоскоростными потоками различных направлений.

5.Западный Субарктический круговорот Куросио, имеющий на климатических картахзамкнутую структуру (JMA, 1987; Куросио…, 1972; Нелезин, Манько, 1999), можетпериодически иметь полузамкнутую, открытую и вновь замкнутую структуру. Дляустановления временных масштабов, процессов самоорганизации этой макромасштабнойвихревой системы требуются дополнительные исследования.

Информационныеисточники*

1.    Дарницкий В.Б., Булатов Н.В. Структура и изменчивостьСубарктического фронта от Японии до 180° // Океанология, 2002, т. 42, № 3. С.337-347.

2.    Дарницкий В.Б., Булатов Н.В. Упорядоченные и хаотическиеструктуры в районе Тихоокеанского Субарктического фронта. // Четвертая Всероссийская научная конференция «Физические проблемы экологии(экологическая физика). М.: МГУ, 2004. С. 45-47.

3.    Дарницкий В.Б. К истории исследования подводных горТихого океана (океанологические процессы). / Известия ТИНРО, 2005, т. 141. С.255-283.

4.    Дарницкий В.Б., Каневский И.Н. Новые эффектысиноптической динамики морских течений. / В кн.: Актуальные проблемывоенно-морского образования на Дальнем Востоке России. Сб. статей, Владивосток:ТОВМИ им. С.О. Макарова, 2006, Вып. 60. 243 с.

5.    Динамический хаос в океане. В кн. Дальневосточные моряРоссии: кн.4: Физические исследования / отв. Ред. Г.И. Долгих. – М.: Наука,2007. С. 249-382.

6.    Overland J.E., Adams J.M., Mofjeld H.J. Chaos in theNorth Pacific: Spatial Models and Temporal Irregularity. Vladivostok, PICES-1999, Presentation at the PICES EighthAnnual Meeting.