Погода Архангельск из Норвегии

Норвежский сайт Yr.no на русском Архангельская область

 

Часть 2. 2 Водные массы

 

2.1. Общие сведения

 

Основными источниками формирования водных масс Белого моря служат баренцевоморские и материковые воды. В результате смещения этих основных водных масс появляется ряд новых. Речные воды в чистом виде встречаются только в вершинах заливов, а баренцевоморские — в Воронке. Горло Белого моря занято водной массой, отличающейся постоянством характеристик по глубине, что является следствием интенсивного перемешивания в этом районе.

 Наибольший интерес исследователей всегда вызывали водные массы Бассейна. Зона постоянной отрицательной температуры в глубинных частях Белого моря рассматривалась И. М. Книповичем еще в 1899 г., высказавшим предположение, что источником ее образования могут служить воды повышенной солености Баренцева моря. Охладившись в зимнее время до точки замерзания, эти воды движутся через Горло в глубокие впадины Бассейна. По данным К. М. Дерюгина [37], воды с температурой — 1,4°С и соленостью 30 ‰ приурочены к центральному глубокому желобу, простирающемуся от меридиана о. Жижгин до района Средних Луд. В теплое время года температура ниже — 1 °С наблюдается уже с глубины 50 м. Дерюгин указал, что глубинные воды Белого моря не испытывают стагнации, благодаря чему донные холодноводные животные находят для себя достаточно благоприятные условия даже в «...глубокой яме Кандалакшского залива». Однако было неясно, каким образом в эту холодную толщу моря поступает кислород. Дерюгин считал, что это следствие конвективных токов в самой толще под. Но холодные придонные воды являются непреодолимым препятствием для погружения вновь образующейся на поверхности моря холодной и насыщенной кислородом воды в силу ее меньшей плотности. Позднее Дерюгин предложил другую гипотезу: аэрация глубин более 50 м происходит за счет горизонтальных токов, проникающих из Баренцева моря через Горло, и за счет поверхностных вод окраинных районов моря зимой. Возражая Дерюгину, Л. А. Зенкевич [37] утверждал, что если при льдообразовании осолонение превысит 30 ‰ то, насыщенная кислородом холодная вода будет сползать по склонам дна на самые большие глубины, вытесняя оттуда старые несколько опресненные воды. Причем достаточно чтобы такое явление имело место даже в отдельных районах моря. В. В. Тимонов [138] показал, что в конце зимы по всей центральной части Бассейн; ниже 50—60 м залегает сравнительно незначительный по толщине теплый промежуточный слой, нс охваченный конвекцией или иными видами перемешивания. Исходя из этого, он полагал, что вентиляция глубинных слоев происходит за счет горизонтальных течений из Горла. Дальнейшие исследования подтвердили справедливость данном гипотезы В частности, М. М. Адров установил, что ни npи каком охлаждении поверхностные воды не становятся идентичными холодным глубинным водам ни в каком районе Белого моря.

Таким образом, так называемое питающее течение [139], т. е. течение из Баренцева моря в Белое вдоль Терского берега является единственным источником холодных вод глубоководных впадин. Обновление вод происходит зимой, так как летом воды Горла сильно нагреваются и перемешиваются с более пресными водами.

Интересную точку зрения на структуру вод Бассейна высказывает автор работы [107]. Он выделяет кроме глубинной и поверхностной водной массы еще промежуточную, температура и солености которой лежат в пределах от — 1 до +5 °С и от 27 до 29 ‰. Залегает она в слое между 15 и 60 м источник ее образования — летние горловские воды.

Рис. 2.1. Схема стандартных океанографи­ ческих разрезов, выполняемых в Белом море

 Рис. 2.2. Схема расположения станций 13-го рейса НИЛ «Отто Шмидт». Январь. 1982 г

Из изложенного видно, что вопрос о водных массах Белого моря пока еще далек от решения. Отсутствуют обоснованные количественные оценки взаимодействия основных водных масс (баренцево- морских и пресных) и вод, образовавшихся в результате этого взаимодействия. При типизации водных масс и оценке их пространственного распределения различные авторы оперировали неравноценными данными, полученными по ограниченным районам моря [10, 11].

Между тем в настоящее время имеются достаточно длительные ряды (40 лет) наблюдений по всем акватории Белого моря. Это позволило получить устойчивые оценки средних многолетних значений температуры и солености для трех сезонов (весил, лето, осень) на всех горизонтах стандартных разрезов (рис. 2.1) и но ним выделить водные массы. Наряду с обычным Т, S — анализом, использован один из методов многомерной классификации — гиперсферическая таксономия [44, 59,77,86]. Для зимнего сезона расчеты проведены по этой же методике, но ввиду отсутствия многолетних наблюдений в зимний период использованы материалы 13-го рейса НИЛ «Отто Шмидт» в Горле и Воронке Белого моря от II — 14 января 1982 г. (рис. 2.2)

 

 

2.2. Распределение водных масс в Горле и Воронке Белого моря зимой

 

Зимой выделяются три водные массы: баренцевоморская, Воронки и Горла (рис. 2.3). Баренцево- морские воды занимают всю западную половину Воронки, простираясь на юг вплоть до м. Терско- Орловский - Тонкий. Это однородные хорошо перемешанные воды с температурой 2,18°С и соленостью 34,28 ‰. Неизменна с глубиной и концентрация кислорода.

 Рис. 2.3. Распределение водных масс в Воронке и Горле Бе­ лого моря зимой

В районе м. Святой Нос существует аномалий: температура и соленость воды от поверхности до дна ниже на 0,34 °С и 0,11 ‰. С востока и юга баренцевоморская водная масса оконтурена хорошо выраженной фронтальной зоной. Здесь же расположена зона горизонтальных градиентов О2. Обычно считалось, что Воронка заполнена баренцевоморскими или мало от них отличающимися водами. Однако воды восточной части Воронки имеют специфические характеристики и особые условия формирования, поэтому они выделяются в отдельную водную массу Воронки. Она образуется в результате смешения вод Горла, Баренцева моря и Мезенского залива в районе от р. Кия до м. Канин Нос. На разрезе м. Канин Ноc — м. Святой Нос водная масса Воронки прослеживается только у Каминского берега до глубины 25 м, а на траверзе м. Большой Городецкий зона ее распространения увеличивается по глубине (до 40 м) и по плошали. Слой этой водной массы относительно тонок, поэтому она сильно выхолаживается до температуры — 1,6... — 1,7 °С. Поступление вод Мезенского залива обусловливает ее пониженную соленость: 31—32 ‰. Таким образом, в восточной части Воронки образуются сильно охлажденные и распресненные (по сравнению с баренцевоморскими) воды. При льдообразовании они осолоняются и приобретают к концу зимы соленость около 3 3 %и. Водная масса Воронки занимает на разрезе м. Святой Нос — м. Канин Нос всю восточную часть от поверхности до дна.

Часть баренцевоморских вод, трансформируясь в придонных слоях, не поворачивает на север, а следуя углублениям дна вдоль Терского берега, устремляется на юг в виде «питающего течения», прослеживаемого на всем протяжении Горла. Несмотря на сильное приливное перемешивание в этом районе и значительную трансформацию, воды Баренцева моря идентифицируются по максимуму температуры (—0,87 . . . —0,95 °С) и солености (28.9— 29,2 ‰) в придонных горизонтах (рис. 2.4, 2.5) вплоть до выхода из Горла в Бассейн. В Горле Бе­лого моря выделяются две водные массы — собственно Горла (на поверхности) и баренцевоморская (у дна). Характерным для вод Горла является постепенный рост солености по направлению к Воронке от 26,4 %о у м. Зимнегорский до 28,7 ‰ у о. Моржовец. Температура горловских вод зимой находится в пределах 1,4— 1,0 °С ниже пуля. Вертикальная стратификация в водной массе Горла практически отсутствует, что свидетельствует о пол ном перемешивании. На это же указывает отсутствие градиентов и высокая концентрация О? (дс 8,22 ‰) у дна (рис. 2.6)

 Рис. 2.4. Распределение температуры на разрезал через Горло Белого моря. Зима, °С

Рис. 2.5. Распределение солености на разрезах через Горло Белого моря. Зима, %о

Рис. 2.6. График распреде­ ления содержания кислорода на разрезе через Горло Белого моря. Зима, %о (по объему)

 

 

 Итак, зимой в Воронке и Горле Белого моря баренцевоморские воды залегают в придонных горизонтах на всем протяжении Горла. Эти воды под влиянием «питающего течения» попадают в Бассейн и вследствие их большей плотности погружа­ются в его глубинные части. Восточную часть Воронки заполняет водная масса собственно Воронки, формирование и максимальное развитие которой происходит зимой.

 

2.3. Распределение водных масс весной

 

Весной в Белом море насчитывается восемь водных масс: баренцевоморская, горловская, Воронки, верхних слоев Бассейна, промежуточная, глубинная, распресненных вод заливов и слабо трансформированных речных вод (рис. 2.7). В связи с увеличением стока рек, большую роль в гидрологической структуре моря начинают играть речные воды. Вершины Двинского и Онежского заливов заняты слабо трансформированными речными водами с температурой 8,5 °С и  соленостью 4,3—7,6%и. Нижняя граница их проникновения — горизонт 5 м.

Рис. 2.7. Карга распределения водных масс весной

Рис. 2.8. Т, 5-крнвые некоторых станций. Весна.

 Смешиваясь с водном массой верхних слоев Бассейна, речные воды формируют раснресненную водную массу заливов. Прогретые до 7,2 °С и с соленостью 21—2 2 %0 эти воды занимают поверхностный слой толщиной до 10 м, постепенно выклиниваясь в направлении выходов из заливов. Зона их распространения весной не ограничивается самими заливами, а простирается в Бассейн на 15—20 миль.

у Двинского залива и на 20—30 миль вдоль Карельского берега у Кандалакшского. Кроме этого, воды Двинского залива проникают в поверхностных горизонтах в Горло вплоть до м. Вепревский.

На всей акватории Бассейна до глубины 25 м расположена поверхностная водная масса Бассейна с температурой 6,4 — 7,0 °С и соленостью 26,6 ‰  В слое между горизонтами 10 и 25 м она проникает в Двинский и Кандалакшский заливы.

В Бассейне, Двинском и Кандалакшском заливах на глубине около 40 м расположено ядро промежуточной водной массы. Ее верхняя граница — 30, нижняя — 60 м. Т, S - значения этой водной массы: температура — 0,4 ... 0,8 °С и соленость 28,3—28,7 ‰, что приблизительно соответствует температуре и солености баренцевоморского «питающего течения» на выходе из Горла в Бассейн в начале зимы. Формирование данной водной массы происходит в декабре—январе. Глубинные воды формируются в конце зимы — начале весны, когда выхолаживание в Горле достигает максимального развития. Температура глубинных вод значительно ниже, чем у промежуточных вод. Т, S - индекс глубинной водной массы: — 1,4 °С и 29,8 — 30,0 ‰. Эти более плотные воды заполняют глубокие части Бассейна и Кандалакшского залива, начиная с горизонта 100 м и до дна.

Горловская водная масса занимает все Горло и южную часть Воронки. Для ее однородных по вертикали вод характерны температура 1,0 — 1,7 °С и соленость 28,5 — 28,8 ‰. От вод Баренцева моря они отделяются фронтальной зоной, которую условно можно обозначить линией, соединяющей м. Терско - Орловский и р. Шойну.

Баренцевоморской водной массе, занимающей западную часть Воронки от поверхности до дна, также свойственны, гомотермия и гомохалинность. Температура и соленость вод Баренцева моря в этот период 2,1 °С и  34 ‰. Слабая стратификация, связанная в основном с вертикальным распределением солености, имеет место в непосредственной близости от м. Святой Нос.

Водная масса Воронки весной присутствует только в придонных горизонтах восточной части Воронки. Вследствие того, что она сформировалась зимой, ее воды резко отличаются от окружающих баренцевоморских вод низкой температурой (до — 1,1 °С). По солености различие менее выражено (на 0,5 ‰). Весной холодные воды придонных горизонтов восточной части Воронки прослеживаются и в Баренцевом море на разрезе по 43° 15' в. д. у м. Канин Нос.

Особенности вертикальной структуры вод хорошо видны на Т, S -кривых, построенных для различных районов Белого моря (рис. 2.8). На рис. 2.8 в представлена Т, S - кривая ст. № 118. Здесь можно выделить три типа вод. В слое 0—5 м находятся распресненные воды Двинского залива, горизонт 10 м репрезентативен для поверхностной водной массы Бассейна, п далее после переходной зоны с глубины около 30 м начинается промежуточная водная масса. Структуру вод Бассейна можно проследить по Т, S -кривой ст. №° 126 (рис. 2.8 г). Здесь также отчетливо выражены три типа водных масс: в слое 0—20 м водная масса верхних слоев Бассейна, на горизонте 40 м находится ядро промежуточной водной массы и, начиная со 100 м и глубже, залегают глубинные воды. Интересный вид имеет Т, S -кривая ст. № 107 (рис. 2.9), расположенной в Кандалакшском заливе. Верхние 10 м занимают распресненные воды залива. Далее между 10 и 30 м расположена поверхностная водная масса Бассейна. В слое между 40 и 80 м слабо выражена промежуточная водная масса, и ниже 100 м лежат глубинные воды с характерным Т, S -индексом — 1,4 °С и 29,8 %о. Характерной для весны особенностью является отклонение Т, S - кривых па станциях № 120 — 121 от классического для Бассейна вида (рис. 2.8 а, б). Это явление имеет место на глубинах 20—30 м. Вероятно, оно — следствие опускания вод, вызванного усилением прифронтальной конвергенции, так как в это время здесь проходит зона раздела вод залива и верхних слоев Бассейна.

 Рис. 2.9

2.4. Распределение водных масс в Белом море летом

 

Значительный летний прогрев вод усиливает стратификацию и увеличивает градиенты в термоклине. Летом можно выделить шесть водных масс: баренцевоморскую, Горла, поверхностную Бассейна, промежуточную, глубинную, распресненных вод заливов (рис. 2.10). Баренцевоморские воды занимают Воронку от поверхности до дна. Они практически однородны по всей толще при температуре 5,7 °С и солености 34,16 ‰. Южная часть Воронки и все Горло заполнены водной массой Горла. Это полностью перемешанные воды при небольшом падении температуры с 6,85 СС на поверхности до 5,96 °С у дна п слабом росте солености с глубиной от 27,83 до 28.42 ‰. Поверхностная водная масса распространена по всей площади Бассейна и на глубинах 10 — 20 м проникает в заливы. Нижняя граница ее распространения 20 м, температура вод 10,0 — 12,0 °С, соленость 25,9—27,0 ‰. Промежуточная водная масса залегает в слое от 40 до 70 м, что на 10— 15 м глубже, чем весной. Зона ее распространения: Бассейн, Двинский и Кандалакшский заливы. Температура промежуточных вод меняется от —0,2 °С в районе, прилегающем к Двинскому заливу и Горлу, до 0,7—0,9 °С в Кандалакшском заливе н центральной части Бассейна, соленость колеблется в пределах 28.0—28,2 ‰. Глубинная водная масса заполняет Кандалакшский залив и  Бассейн ниже горизонта 100 м (Т,S-индекс: 1,4 ° и 29,7 ‰). Распресненные воды заливов занимают верхний 5 метровый слой в вершинах Кандалакшского, Двинского н Онежского заливов. Это хорошо прогретые (до 16,1 °С) воды с соленостью 21,2 — 23.0 ‰. Вертикальная структура вод Бассейна такова: от поверхности до глубины 20 м расположены поверхностные воды, далее идет переходный слой мощностью около 20 м. Между горизонтами 40 и 60 м находится промежуточная водная масса и  после переходного слоя, начиная с глубины 100 v и до дна, залегают глубинные воды.

Рис. 2.10. Карта распределения полных масс летом (вверху) м осенью (внизу)

Рис. 2.10. Карта распределения полных масс летом (вверху) м осенью (внизу)

Более сложна структура вод Кандалакшского залива. Поверхностный 10-метровый слой представлен распресненными водами залива. Под ними расположены воды поверхностных слоев Бассейна до горизонта около 25 м. После переходной зоны с 40 до 100 м находится промежуточная водная масса и, начиная со 100 м,— глубинная.

Таким образом, летом происходят значительные сезонные изменения характеристик водных масс. Изменяются Т, S -индексы всех водных масс кроме глубинной в основном за счет повышения температуры. Меняются границы распространения вод различных типов. Сокращаются области занятые водами заливов. Полностью исчезает водная масса Воронки, заглубляется ядро промежуточной водной массы.

 

2.5. Распределение йодных масс в Белом море осенью

Осенью в Белом море выделяются следующие водные массы: баренцевоморская. Горла, поверхностная Бассейна, промежуточная, глубинная, распресненные воды заливов (см. рис. 2.10 б). Баренцевоморские воды занимают всю Воронку от поверхности до дна. Температура их в среднем составляет 5,6—6,0 °С, соленость — 34,2 ‰. Несколько меньшую соленость (до 32,4 ‰) эти воды имеют в восточной части Воронки, что вызвано притоком более пресных вод, поступающих со сточным течением Белого моря. В южной части Воронки воды Баренцева моря граничат с водами Горла, причем граница раздела имеет наклон, так как у дна баренцевоморские воды прослеживаются до входа в Горло, и на поверхности их распространение ограничено линией м. Терско-Орловский — р. Шойна. Воды Горла имеют температуру 5,6—6,1 °С н соленость 28,8—30,0 ‰. Для них характерен небольшой рост солености по направлению от Бассейна к Воронке и почти полная гомохалинность.

Поверхностная водная масса Бассейна занимает весь Бассейн до глубины 40 м, часть Горла вдоль Зимнего берега до глубины 10 м и в слое от 5 м до 30 м проникает в Двинский и Кандалакшский заливы. В Онежском заливе она распространена в западной его части у Поморского берега. Температура вод верхних слоев Бассейна составляет 3,95 — 5,02 °С, соленость — 26,7—27,7 ‰. Ядро промежуточной водной массы залегает осенью на глубинах 60—70 м, а граница раздела поверхностных и промежуточных вод проходит на горизонте 40 м. Такое заглубление переходной прослойки между поверхностной и промежуточной водными массами есть следствие максимального развития вертикального квазиоднородного слоя в рассматриваемый сезон. Поэтому слой промежуточной водной массы имеет гораздо меньшую толщину, чем в другие сезоны. Площадь ее распространения также несколько сокращается, оставаясь в пределах изобаты 60 м в Бассейне, Кандалакшском и Двинском заливах. Т, S -значения промежуточной водной массы таковы: —0,41...0,11 °С и 28.4 — 29,0 ‰. По обе стороны горизонта 100 м расположен переходный слой между промежуточными и глубинными водами. Глубинная водная масса занимает часть Бассейна и Кандалакшского залива ниже изобаты 120 м. Распресненные воды заливов занимают верхний слой толщиной 5— 10 м в вершинах всех заливов, причем зона их распространения проходит в основном у восточных берегов Двинского к Онежского заливов и южного берега Кандалакшского. Температура этих вод 4.5—5,1 °С, соленость 21.2—24,6 ‰.

Для осенней структуры вод характерно присутствие слоя инверсии в верхних горизонтах, что обусловлено началом вертикальной зимней конвекции. Так, на ст. Кя 116 в районе м. Зимнегорский слой воды до горизонта 10 м занят раепресненными водами Двинского залива, в которых отчетливо прослеживается инверсия температуры до глубины Юм. Ниже расположены воды верхних слоев Бассейна с обычным распределением характеристик. Для Бассейна отмечается повышение температуры до глубины 10 м в поверхностной водной массе. Зона перехода от поверхностных вод к промежуточным заглублена до горизонтов 45—50 м. Промежуточная водная масса расположена между горизонтами 60 и 100 м. Ниже 150 м залегает глубинная водная масса практически с одинаковыми во все сезоны параметрами. Сложную вертикальную структуру имеет Кандалакшский залив (ст. 107). Поверхностная водная масса занимает слой толщиной 40 м. В верхних 10 м наблюдается инверсия температуры, вызванная вертикальной конвекцией, далее идет понижение температуры с глубиной, причем до горизонта 40 м оно незначительно (1°С), а ниже температура резко падает. Зона слабых градиентов температуры соответствует верхнему квазиоднородному слою, толщина которого в этом районе составляет 30—35 м. Промежуточная водная масса расположена между горизонтами 60 п 100 м. Начиная с горизонта 150 м и до дна находятся глубинные воды. При рассмотрении осеннего распределения водных масс в Белом море уместно еще раз затронуть вопрос о формировании промежуточных и глубинных вод. На рис. 2.11 представлена соленость на разрезе м. Зимнегорскнй — о-ва Ивановы Луды в ноябре 1982 г. Отчетливо видно опускание вод на свале глубин у Карельского берега. В табл. 2.1 приведены результаты наблюдений за температурой, соленостью и кислородом на придонном горизонте в Бассейне (ст. № 126) в различные сезоны с 1978 г. по 1982 г. Как видно из этих данных, осенью 1979 г. на глубине 260 м наблюдалась температура —0,57 °С и соленость 27.27 ‰, летом того же года соленость на глубине 2-10 м была 28,57 ‰. Можно предположить, что в отдельные годы обновление глубинных вод происходит не только зимой, но и в другие сезоны, в частности осенью.

Рис 2.11 Распределение солености на разрезе м. Знмнегор- скнй — о. Ивановы Луды. Ноябрь 1982 г., %о

Резюмируя, отметим, что в Белом море выделяются следующие водные массы: баренцевоморская, Горла, Воронки, верхних слоев Бассейна, промежуточная, глубинная, распресненных вод заливов и слабо трансформированных речных вод. Характеристики этих водных масс и их пространственное распределение имеют сезонную изменчивость.

Формирование промежуточной водной массы происходит в начале зимы, а глубинной — в конце зимы — начале весны. В отдельные годы происходит смешение этих двух типов вод с поверхностными за счет динамических факторов, в результате чего они приобретают несвойственные им характеристики.

Таблица 2.1 Сезонная изменчивость температуры, солености и кислорода за период с 1978 по 1982 г

На формирование водных масс большое влияние оказывают процессы перемешивания. В частности, приливное перемешивание формирует однородную вертикальную структуру вод Горла. Ветровое и конвективное перемешивание определяют глубину залегания поверхностных вод.

 

2.6. Фронты и фронтальные зоны

 

Фронтальной обычно называют такую зону в океане или море, где пространственные градиенты основных гидрологических и динамических характеристик значительно обострены по сравнению со средними их значениями [146]. Фронтальный раздел — это поверхность максимального градиента одной или нескольких характеристик, располагающаяся внутри фронтальной зоны [146]. Изучение фронтов и фронтальных зон имеет не только научное, но п народнохозяйственное значение, поскольку к ним приурочены повышенные содержания биогенов и хлорофилла. Фронтальные зоны в морях и океанах имеют различную физическую природу. Одни образуются гюд влиянием речного стока (стоковые п эстуарийные фронты), другие — под влиянием приливов и сезонного прогрева (приливные и шельфовые фронты). Несмотря на разные причины возникновения, они имеют много общих черт.

В общем случае фронтальные зоны характеризуются следующими параметрами:

а) шириной зоны, направлением ее простирания, протяженностью и пределами по глубине;

б) общей термохалинной характеристикой и средними горизонтальными градиентами температуры и солености. Взаимным расположением изотерм; изохалин и изопика в поперечном сечении зоны;

в) числом фронтальных разделов в зоне;

г) внешними н внутренними силами, поддерживающими фронтальную зону в обостренном состоянии или способствующими ее разрушению.

Указанные параметры можно получить прямыми измерениями. При наличии достаточно детальной съемки может быть дано удовлетворительное физическое описание фронтальной зоны.

В Белом море встречаются все перечисленные выше типы фронтов. Стоковые фронты формируются под воздействием стока Северной Двины, Онеги. Мезени и рек Кандалакшского и Онежского заливов. Они возникают в том случае, если речные воды, не успев в существенной мере перемешаться с морскими в устье, образуют на поверхности сравнительно тонкий слон пресных или распресненных вод. В местах соприкосновения морских и речных вод появляются резкие горизонтальные градиенты солености. Непосредственно под линзой пресной воды возникает скачок плотности, который существенно затрудняет перемешивание. Считая стоковый фронт стационарным, можно полагать, что потери воды из линзы за счет турбулентного вовлечения вертикально вниз компенсируются постоянным пополнением за счет стока реки. Общее количество воды, уходящей из линзы за счет вовлечения должно быть прямо пропорционально площади фронтального раздела. Предельные горизонтальные размеры пятна, растекающегося под влиянием избыточного горизонтального градиента давления, должны быть связаны с расходом реки и разностью средних значений солености воды в линзе S и за ее пределами S0. Поэтому из соображений размерности можно написать [146]

 

 

По этой формуле оценивался периметр внешнего фронта линзы, образуемой стоком Северной Двины. В зависимости от водности года он принимал значение 500— 100 км.

Стоковые фронты регистрируются в основном по градиентам солености. В Двинском заливе, например, в отдельные годы последние достигают нескольких промилле на километр. Весной градиенты солености в зонах стоковых фронтов в среднем составляют 0,13—0,37 ‰/км. Кроме соленостных наблюдаются и температурные градиенты, поскольку весной речные воды теплее морских, в среднем они составляют 0,08—0,17°С/км). С началом летнего прогрева температура морских и речных вод выравнивается, и стоковые фронты становятся чисто соленостными. Летом Т, S -градиенты находятся в пределах 0,05 — 0,08 °С/км и 01 — 0,2 ‰. На рис. 2.12 приведена квартальная диаграмма градиентов температуры н солености в районе м. Зимнегорский (Двинский залив).

Здесь и далее часто для оценивания параметров распределений рядов использованы элементы квантильного анализа выборочной совокупности случайных величин. Это обусловлено простотой вычисления оценок квантилей и более высокой их эффективностью по сравнению с классическими оценками при отклонении распределения от нормального (разбросанные хвосты оценки плотности, вызванные засорением, наличие асимметрии и  т. д.). Известно, что квантилью порядка Р называется такое значение выборки Хр , ранжированной по возрастанию, что F ( Х р ) = Р [143]. Графическое представление квантильных характеристик—«ящик с усами» (врезка на рис. 2.12). В качестве первого приближения оценок положения и масштаба возможно использование трехсреднего значения («центр ящика») и межквартального размаха («высота ящика»). Положение медианы относительно «центра ящика» говорит об асимметричности распределения: если медиана и «центр ящика» совпадают — распределение почти симметрично. Внутренние и внешние барьеры «ящика» используются для контроля однородности выборки [143].

Из всех фронтальных зон. образующихся под влиянием речного стока, фронтальная зона в районе м. Зимнегорский (Двинский залив) наиболее выражена. Квартильные диаграммы градиентов температуры и солености в ней, как уже указывалось выше, приведены на рис. 2.12. Во время половодья распресненная вода в Двинском заливе движется двумя струями: одна из них прижимается к Зимнему берегу и выходит в Горло, образуя на всем протяжении разные горизонтальные градиенты температуры п солености, вторая поворачивает влево и,смешиваясь с морскими водами, в виде частично распресненного клина проникает в БассеПн. Летом с уменьшением стока фронтальная зона смещается к югу. Температурные контрасты в ней почти исчезают, а соленостные ослабевают в 2—3 раза.

Сток Онеги и Мезени на порядок меньше стока Северной Двины. Значительно распресненные воды, заполняющие акватории устьевых взморий, выносятся преимущественно вдоль Онежского берега в Онежском заливе и Конушинского берега в Мезенском. Встречаясь с более холодными и солеными водами Бассейна или Воронки, они образуют вытянутую вдоль берега фронтальную зону.

Рис 2.12. Градиенты температуры (а) и солености (б) на горизонтах 0, 10 и 20 м весной (/), летом (2) и осенью («?)

 

Рис 2.13. T и S-кривые в районах стоковых фронтов весной (по медианным оценкам),

В Кандалакшском заливе интересен стоковый фронт, образующийся в районе м. Турни, где весной градиенты достигают 0,21%п/км и 0Л сС/км и где в отличие от других мест сохраняются значительные градиенты во все сезоны. Летом градиент солености на поверхности составляет 0,24%о/км, осенью — 0.14 %0/км. Соленостные контрасты сопровождаются температурными. Стоковые фронты образуются также в вершине залива и в районе впадения р. Ковды. На рис. 2,13 приведены Т, 5 - кривые станций, расположенных на разрезах поперек стоковых фронтов.

Обычно речные воды растекаются по поверхности более плотных подповерхностных вод п образуют линзу толщиной 5— 10 м. На рис. 2.14 изображена граница максимального распространения речных вод в Белом море по данным сезонных океанографических съемок. Видно, что существенное распресняющее воздействие в районах устьевых взморий оказывают помимо упомянутых рек также реки Варзуга и Кемь.

Достаточно детальные исследования стоковых фронтов ГОИНа в Онежском заливе позволяют получить представление о приливной изменчивости температуры п солености в зонах фронтов (табл. 2.2). В период исследований соленые воды на полной воде в придонном слое проникали до устьевого створа р. Онеги п входили в се русло. Смещение границы проникновения соленой воды за приливной цикл составляло около 6 км.

Максимальная термохллнпнап изменчивость наблюдалась в поверхностном слое. На остальных горизонтах контуры изотерм н пзогалпн были такие же, как на поверхности, но изменчивость Т и S была намного меньше. Стоковые фронты, образуемые водами Онеги, относятся к эстуарийным, поскольку вершину Онежского залива можно рассматривать как эстуарий. Для Онежского залива характерны два типа эстуарийных фронтов. Результаты съемки 1978 г. показали, что сток Онеги осуществляется в виде отдельных струй, перемежаемых в горизонтальной плоскости в верхнем тонком слое соленостными клиньями. Фронтальные разделы образуются в районах контакта пресных и соленых вод и располагаются параллельно оси залива. На полной воде, когда соленая вода проникает в устье р. Онеги, наблюдается второй тип фронтов, характерный для узких эстуариев. В этом случае соленостный клин образует почти вертикальную «стенку» до самого дна. Горизонтальные градиенты солености в период съемки достигали 1,5%о/км, температуры — 0,55 °С/км. К эстуарийным относятся и фронты, образующиеся под влиянием стока рек Кандалакшского залива.

Рис. 2.14. Граница максимального распространения речных вод весной (/), летом (2), осенью (5).

Рис. 2.15. Распределение кривых Симпсона — Хантера по акваториям моря.

Таблица 2. Размах колебаний температуры и солености за приливной цикл

Другой тип фронтов, характерный для Белого моря,— шельфовые фронты. Они вызывают на границе перемешанных н стратифицированных вод. Приливное перемешивание на мелководье охватывает всю толщу вод, поэтому эти фронты обычно приурочены к свалам глубин, разделяющих однородные по температуре воды от стратифицированных. Шельфовые фронты в Белом море носят сезонный характер: только с началом летнего прогрева неперемешанные воды приобретают резкую температурную стратификацию, а летом они наиболее развиты. Фронты такой физической природы обнаружены и описаны на шельфе Европы, Берингова моря.

Впервые сведения о шельфовых фронтах в Белом море содержатся в работе Л. Г. Кравца. Пс материалам авиатермосъемок поверхности моря и анализа приливных течений автор выделил два ярко выраженных фронта на южной оконечности Горла и к северу от Соловецких островов. Имеющиеся данные показывают, что весной фронт Горла в восточной части смыкается со стоковым фронтом Двинского залива. В это время происходит значительное обострение градиентов плотности и, как следствие, интенсификация динамических процессов.

Симпсон и Хантер предложили эффективный физический критерий для диагностики положения шельфовых фронтов в прибрежной зоне. Этот критерий представляет собой отношение R скорости продукции потенциальной энергии, необходимой для поддержания вертикальной однородности слоя жид кости при наличии солнечного прогрева, к скорости диссипации энергии приливных течений за счет придонного трения. В предположении, что поток солнечного тепла и коэффициент придонного трения СD) постоянные величины, выражение для этого критерия имеет вид [204]

Расчет и картирование параметра S выполнены в тон же работе Кравца на основе гидродинамической модели приливов (рис. 2.15). Картирование позволяет установить положение шельфовых фротов, разделяющих стратифицированные (S > 2 ) перемешанные (S < 1 ) воды. Фронтальным зонам  ответствует значение S ~ 1,5 . Кроме двух упомянутых выше, шельфовые фронты наблюдаются у Канннского берега и у некоторых мысов. Однако, если первые два фронта хорошо прослеживаются по авиатермическим и океанографическим сезонным съемкам (градиенты температуры здесь в среднем 0,2 °С/км), то фронт у Канинского берега выражен слабо. Сезонные съемки показали наличие значительных горизонтальных градиентов вдоль всего Терского берега. Как известно, летом над Белым морем преобладают ветры северо-западного направления. По-видимому, они вызывают сосредоточенный в верхнем слое перенос, направленный от берега, что приводит к подъему глубинных и замещению ими поверхностных вод (рис. 2.16). Граница их соприкосновения может быть очень резкой.

Наконец, следует упомянуть о приливных фронтах, образующихся в результате конвергенции приливных течении в проливах и заливах. В Белом море фронты подобного рода встречаются в районе Восточной Соловецкой Салмы. Однако специально они не исследовались.

 

 Рис. 2.16. Распределение температуры на станциях, расположенных вдоль Терского берега по отдельным съемкам