В период МПГ 2007/2008 по проекту «Взаимодействие вод антарктического склона и шельфа» (Synoptic Antarctic Shelf Slope Interaction Study – SASSI) были выполнены океанографические разрезы в морях Рисер-Ларсена, Содружества, Амундсена и к югу от пролива Брансфилд. Редкое в практике океанографических съемок плотное расположение станций на материковом склоне позволило получить подробную картину структуры в области взаимодействия вод шельфа и глубокого океана – Антарктическом склоновом фронте. Показано, что принципиальные различия в характеристиках вод и структуре фронта между исследованными морями определяется особенностями крупномасштабной циркуляции и физико-географическими особенностями регионов (параметрами шельфа, конфигурацией береговой линии, наличием и размерами шельфовых ледников). С привлечением исторических данных показано, что в районе моря Содружества создаются условия для формирования донных и вентиляции глубинных вод Южного океана, демонстрируется временная изменчивость этих процессов.
Океанографический режим Южного океана к югу от антарктического циркумполярного течения (АЦТ) на большей части региона, который принято именовать субполярной областью, определяется структурой крупномасштабной циркуляции, основными элементами которой являются крупномасштабные циклонические круговороты и направленное на запад антарктическое склоновое течение (АСТ). Стрежень этого течения располагается над верхней частью материкового склона, вблизи бровки шельфа. Термин «прибрежное течение», ранее применявшийся для обозначения направленного на запад потока вблизи антарктического побережья, целесообразно сохранить для регионов с широким шельфом (моря Уэдделла и Росса, залив Прюдс). Здесь от следующего вдоль склона АСТ отделяются южные ветви, огибающие шельфовые области вблизи береговой черты, которые целесообразно обозначить термином «Антарктическое прибрежное течение».
Наиболее известными и изученными крупномасштабными циклоническими круговоротами к югу от АЦТ являются круговороты Уэдделла и Росса, например (Гурецкий, Данилов, Малек, 1990; Клепиков, 1963; Deacon, 1937, 1979; Reid,1986). В их формировании основную роль играет топография дна, под воздействием которой происходит поворот к югу вод южной периферии АЦТ и формируются восточные звенья круговоротов, обеспечивающие поступление теплых и соленых циркумполярных глубинных вод (ЦГВ) к материковому склону значительной части Антарктиды. Формирование западных (выносных) ветвей круговоротов также определяется донной топографией и конфигурацией береговой линии. В работе (Антипов, Клепиков, 2003) показано, что режим каждого из окраинных морей Восточной Антарктиды, выделенных в этом регионе, связан с собственными ячейками циклонической циркуляции, положение и масштабы которых определяются в значительной степени топографией дна и конфигурацией береговой линии.
Циклонические круговороты субполярной области являются важнейшим элементом крупномасштабной циркуляции, поскольку обеспечивают поступление тепла и соли с циркумполярной глубинной водой в область материкового склона и шельфа Антарктиды. Этот факт имеет и климатическое значение, поскольку создает условия для вентиляции абиссали и формирования антарктических донных вод (АДВ). Тепло и соль глубинных вод передаются поверхностным водам путем апвеллинга, конвекции, турбулентного обмена. Район активного взаимодействия поверхностных и глубинных вод, характеризующийся заметным обострением градиентов океанологических параметров и обычно расположенный вблизи бровки континентального шельфа, над материковым склоном, принято именовать Антарктическим склоновым фронтом (АСФ) (Jacobs,1991). В динамическом отношении с АСФ связан стрежень антарктического склонового течения.
Поступающие с восточными ветвями круговоротов ЦГВ смешиваются с поверхностными и шельфовыми водами.
Образовавшиеся в результате достаточно плотные воды могут опускаться по материковому склону и формировать АДВ или трансформировать ЦГВ на соответствующих их плотности уровнях (вентилировать глубинные воды). В первую очередь именно на исследование этих процессов направлены работы кластерного проекта МПГ 2007/08 № 8 «Взаимодействие вод антарктического склона и шельфа» (Synoptic Antarctic Shelf Slope Interaction Study – SASSI).
В результате выполнения этого проекта, в котором помимо России участвуют Австралия, Бразилия, Великобритания, Германия, Италия, Испания, Китай, Норвегия, США, Франция, Япония, область антарктического склона вокруг всего континента будет покрыта системой разрезов. На рис. 1 показано положение разрезов, выполненных с борта НЭС «Академик Федоров» по задачам этого проекта.
Рис. 1. Динамическая топография поверхности океана относительно уровня 300 дцб и положение разрезов, выполненных на НЭС «Академик Федоров» по программе кластерного проекта МПГ 2007/08 № 8 «Взаимодействие вод антарктического склона и шельфа»
Вместе с тем, до недавнего времени считалось, что прибрежное (склоновое) течение и склоновый фронт имеют практически циркумполярное распространение. Как следствие, предполагалось, что процессы, ведущие к формированию АДВ и вентиляции ЦГВ, имеют место по всему периметру Антарктиды, имея региональные отличия в объемах и интенсивности процессов опускания холодных плотных вод по материковому склону Антарктиды. Однако еще Дикон (Deacon, 1937) отмечал, что западная часть Антарктического полуострова может иметь отличия от остальной части антарктического побережья, поскольку она не находится под воздействием восточных ветров, вынуждающих движение вод склонового и прибрежного течений. На рис. 1 показана динамическая топография поверхности океана относительно уровня 300 дцб для области южнее 60° ю.ш. Антарктическое склоновое течение, характерное для Атлантического, Индийского и западной части Тихоокеанского секторов Южного океана, на картах динамической топографии в районе западного побережья антарктического полуострова не прослеживается. Это соответствует существующим представлениям об отсутствии у западного берега Антарктического полуострова направленного на запад (в данном случае на юго-запад) антарктического склонового течения и АСФ, разделяющего в большинстве районов Южного океана относительно теплые глубинные воды, поступающие из АЦТ, и холодные шельфовые воды, заполняющие при наличии необходимых условий придонные слои антарктического шельфа. Собственно Антарктическая шельфовая вода (АШВ) на шельфе запада Антарктического полуострова предыдущими исследованиями не обнаружена, а значит, отсутствует одно из необходимых условий для опускания вод по материковому склону.
Разрезы через область антарктический шельф – материковый склон, выполненные по программам МПГ, позволили получить подробную информацию о структуре вод в области взаимодействия вод шельфа и глубокого океана для принципиально разных, с точки зрения их роли в формировании донных и вентиляции глубинных вод, районов антарктического побережья. Особенностью выполненных по данному проекту разрезов является редко встречающееся в практике экспедиционных исследований района «антарктический шельф – материковый склон» близкое расположение станций (точек зондирования), расстояние между которыми на шельфе и в верхней части материкового склона составляло 2–4 км. Точное определение вертикальных границ водных масс обеспечивается высокой разрешающей способностью и высокой точностью измерений используемого зондирующего комплекса SeaBird 911+.
Рассмотрим структуру вод этого важного региона на разрезах, начиная с 15° в.д. и двигаясь в восточном направлении, что в принципе будет соответствовать и хронологическому порядку их выполнения.
В период с 20 по 22 февраля 2007 года был выполнен океанографический разрез в море Рисер-Ларсена. Разрез, состоящий из 13 станций, проходит по меридиану 15° в.д. в диапазоне широт от 65° до 69°15’ ю.ш.
Разрез расположен на западе моря Рисер-Ларсена, в области восточного склона подводного хребта Астрид. Этот район выделяется крайне узким шельфом, берег представлен шельфовым ледником Лазарева. Данных наблюдений о структуре и характеристиках вод прибрежного района крайне мало. В частности, недостаточно данных о локальных характеристиках Антарктического склонового фронта.
В результате проведенных наблюдений удалось получить подробную картину распределения температуры и солености, на основании которой определить типы водных масс и их характеристики, параметры склонового фронта (рис. 2).
Рис. 2. Потенциальная температура (вверху) и соленость (внизу) на разрезе в море Рисер-Ларсена
Из схемы течений на рис. 1 видно, что северная часть этого разреза располагается в районе восточного звена круговорота Уэдделла, переносящего достаточно теплую и соленую воду АЦТ (температура более 1 °С, соленость до 34,71 ‰) на юг (Антипов, Данилов, Клепиков, 1998). В соответствии с этой схемой вблизи бровки шельфа наблюдается направленный на запад поток АСТ, переносящий более трансформированную ЦГВ из моря Космонавтов (температура 0,75 °С, соленость около 34,69 ‰). При этом относительно высокие значения температуры и солености в ядре ЦГВ на расстоянии менее 5 км от бровки шельфа (которая, судя по профилю дна, располагается здесь на глубинах около 300 м) отражают влияние более теплых и соленых вод из АЦТ, переносимых восточной ветвью круговорота Уэдделла. Ядро ЦГВ вблизи бровки шельфа располагается на глубинах 600–800 метров, поэтому собственно АСФ выражен на глубинах 300–400 метров, и отделяет АШВ от модифицированной ЦГВ (результат вертикального перемешивания ЦГВ и антарктической зимней воды (АЗВ) – нижнего слоя АПВ). Горизонтальные градиенты относительно низки для АСФ, слой АШВ переходит мористее шельфа в слой АЗВ, имеющий те же термохалинные характеристики.
Антарктическая шельфовая вода имеет относительно низкую соленость (34,3 ‰), что связано с узким (и мелким) шельфом и отсутствием полыней, обеспечивающих дополнительный приток соли по мере ледообразования.
Признаков опускания холодных и плотных вод по материковому склону в данном районе не обнаружено, т. е. здесь не происходит формирования донных и вентиляции глубинных вод.
С выполнения разрезов в море Содружества начались Российские океанографические исследования в Южном океане по программам Международного полярного года еще до официального начала МПГ 2007/08. В период с 17 по 21 января 2007 г. НЭС «Академик Федоров» выполнил 3 меридиональных океанографических разреза (по 62, 64 и 70° в.д.) в восточной части моря Содружества. Всего было выполнено 29 зондирований от поверхности до дна океана.
Если остальные анализируемые в данной работе разрезы выполнялись впервые и в соответствии с программами МПГ, то разрезы в море Содружества, полностью вписываясь в задачи проекта SASSI, являлись продолжением исследований, начатых в этом регионе в 2004 г. Исходя из представлений о возможной роли данного района в формировании антарктической донной воды и вентиляции глубинных вод, в рамках национальных и международных программ в период 2004–2006 гг. были запланированы и выполнены разрезы в области предполагаемого опускания плотных холодных вод по материковому склону по меридианам 72, 71, 70, 68, 66 и 64° в.д. За этот период разрезы по 72 и 64° в.д. были выполнены дважды, а разрез по 70° в.д. – трижды. Неоднократное выполнение разрезов позволило получить представление о временной изменчивости структуры и характеристик вод.
В продолжение и расширение исследований этого района в 2007 г. были запланированы и выполнены разрезы по 70, 64 и 62° в.д. Разрезы по 70 и 64° продолжили исследование временной изменчивости, а разрез по 62° расширил область исследований в западном направлении. В табл. 1 приведены характеристики всех выполненных разрезов.
Таблица 1. Характеристики разрезов через шельф и материковый склон в море Содружества
Район моря Содружества и, в частности, залив Прюдс с начала регулярных исследований Южного океана считался перспективным с точки зрения его роли в формировании АДВ и вентиляции глубинных вод. Уже в 1960-х годах в заливе был выполнен ряд крупномасштабных океанографических съемок, позволивших составить представление о режиме вод и льдов залива (Антипов, Данилов, Клепиков, 1998; Григорьев, 1968, 1971; Денисов, Мызникова, 1978; Зверев, 1959; Купецкий, 1959). В 1980–90-е годы экспедиционные исследования региона проводили как российские, так и зарубежные исследователи (Саватюгин, Комова, 1969; Middleton, Humphries, 1989; Smiht et al., 1984; Vaz, Lennon, 1996). Обобщение полученных данных позволило получить достаточно полную и реалистичную картину крупномасштабной циркуляции вод, некоторые представления о сезонной изменчивости структуры и характеристик основных водных масс залива. Вместе с тем, данные натурных наблюдений, подтверждающие факт опускания приповерхностных вод и их модификаций вниз по склону с возможной трансформацией в донные и глубинные воды до недавнего времени практически отсутствовали. Имелись лишь косвенные указания на возможность формирования в этом регионе донных вод.
Относительно небольшие пространственные масштабы объектов, связанных с формированием и сползанием по склону холодных и плотных вод, требуют адекватных расстояний между станциями на разрезах. Еще раз отметим, что с этой точки зрения выполненные в январе 2007 г. разрезы (как и все, перечисленные в табл. 1), отличаются редко встречающимся в практике экспедиционных исследований района «антарктический шельф – материковый склон» близким расположением станций (точек зондирования) на разрезах (в зависимости от крутизны дна материкового склона расстояние между точками зондирования уменьшалось до 2 км).
На рис. 3 показано распределение потенциальной температуры и солености на разрезе по 70° в.д., а на рис. 4 – потенциальной температуры на разрезах по 64° и 62° в.д.
Рис. 3. Потенциальная температура (слева) и соленость (справа) на разрезе по 70° в.д., выполненном в январе 2007 г. с борта НЭС «Академик Федоров»
Рис. 4. Потенциальная температура на разрезах по 64° и 62° в.д.
В результате была получена достаточно точная информация о горизонтальном размере и структуре антарктического склонового фронта и о потоках в придонных слоях, имеющих небольшой горизонтальный масштаб. Достаточно точное определение вертикальных границ между водными массами обеспечено высокой разрешающей способностью и высокой точностью измерений используемого зондирующего комплекса. Необходимо отметить сложные гидрометеорологические условия, в которых выполнялись наблюдения. В частности, значительная часть станций сделана в дрейфующих льдах сплоченностью до 9–10 баллов и концентрацией айсбергов до 8 баллов. Подобные сложные ледовые условия практически в течение года существуют в большинстве районов Антарктики в области «шельф – материковый склон», что является причиной достаточно редкого проведения здесь океанографических работ.
В результате проведенных наблюдений удалось получить подробную картину распределения температуры и солености, на основании которой определить типы водных масс и их характеристики (Антипов, Клепиков, 2007).
Получено экспериментальное подтверждение формирования в этом регионе антарктических донных вод, опускание которых проявляется в низких значениях температуры и солености придонного слоя над материковым склоном на разрезе по 70° в.д. (рис. 3). Установлено также, что наблюденные донные воды (названные нами донные воды залива Прюдс – ДВЗП) являются результатом смешивания модифицированной циркумполярной глубинной воды с холодными шельфовыми водами, формирующимися в основном на юге залива Прюдс, вблизи шельфового ледника Эймери. Тонкая структура на вертикальных профилях температуры и солености в районе склонового фронта отражает активную роль опускающихся плотных вод в вентиляции (обогащении кислородом) глубинных вод на промежуточных глубинах и в пополнении слоя донных вод, распространяющихся в этот район из моря Уэдделла. Сравнение распределения температуры и солености между разрезами по 70, 64 и 62° в.д. (рис. 3 и 4) показывает, что объемы холодных плотных вод, заполняющих область материкового склона, возрастают в западном направлении, по мере сужения шельфа и увеличения уклона его дна в мористую сторону. При этом анализ данных предыдущих наблюдений на разрезах позволяет полагать, что основной сток плотных вод от бровки шельфа имеет место в районе 72–70° в.д. (Антипов, Клепиков, 2007).
Антарктический склоновый фронт на выполненных разрезах выражен в аномально высоких по сравнению с наблюденными в других районах Антарктики значениях горизонтальных градиентов гидрологических параметров в слое 400–800 м. Ширина фронта оценивается в 10 км, по мере смещения на запад в нем заметно возрастают градиенты температуры и солености.
Выполненный в 2007 году разрез по 70° в.д. позволил продлить ряд наблюдений над вертикальной структурой, выполненных в одних географических координатах в предыдущие года, и выявить наличие временной изменчивости в интенсивности процессов, связанных с формированием ДВЗП в этом районе (рис. 5).
Межгодовая изменчивость крупномасштабной циркуляции, процессов формирования и распространения холодных и плотных АШВ, разнообразие механизмов формирования и распространения ДВЗП от бровки шельфа на материковый склон проявляется в значительной временной изменчивости характеристик и объемов наблюденных в разные годы ДВЗП. Яркой иллюстрацией такой изменчивости является изменение термической структуры на разрезе по 70° в.д., представленное на рис. 5. Хорошо выражены временные изменения как характеристик ДВЗП (приведены в нижней части рис. 5), так различия в объемах опускающихся вдоль склона (или перемещающихся в западном направлении) донных вод. Эта вода, очевидно, смешивается с примыкающими водными массами и вносит вклад как в классические антарктические донные воды, так и в глубинные воды на уровнях соответствующей плотности. Структура полей отражает наличие таких процессов (рис. 3 и 4). Наличие интрузий и переслоенности на промежуточных глубинах связано с вентиляцией глубинных вод. Подобные особенности структуры выражены и в некоторых случаях в придонных слоях.
Рис. 5 Профили потенциальной температуры для станций разреза по 70° в.д., выполненного в 2005, 2006 и 2007 гг. В нижней части приведены значения потенциальной температуры и солености придонного слоя
После длительного перерыва в период 53-й РАЭ было осуществлено плавание НЭС «Академик Федоров» через Тихоокеанский сектор Южного океана. Хотя такой маршрут был связан в первую очередь с логистическими задачами, на этот переход был запланирован и выполнен разрез через шельф и материковый склон в практически неисследованном районе – море Амундсена. Разрез в заливе Пайн-Айленд (районе 105° з.д.), был выполнен в период с 14 по 16 февраля 2008 г. Разрез состоял из 19 станций, общая длина разреза составила 370 км. Как и на разрезах в морях Рисер-Ларсена и Содружества, здесь было обеспечено достаточно плотное расположение станций в области материкового склона. При относительно малой горизонтальной протяженности материкового склона в створе разреза здесь было выполнено 10 станций с расстояниями между ними от 1,7 до 7,5 км, что позволило получить достаточно подробную картину структуры вод в динамически активной области вблизи бровки антарктического шельфа.
Зондирования сопровождались отбором проб морской воды на горизонтах 0, 50, 100, 200, 500, 750, 1000, 2000, 3000 м, придонном горизонте и на глубинах, выбранных по наличию экстремумов на TS-кривых. Пробы использовались для определения содержания растворенного кислорода, растворенного кремния, минерального фосфора, нитратного, нитритного, аммонийного азота, органических форм азота и фосфора, мочевины и железа.
Распределения потенциальной температуры и солености представлены на рис. 6.
Рис. 6. Потенциальная температура (вверху) и соленость (внизу) на разрезе в заливе Пайн-Айленд (море Амундсена)
Предварительный анализ показал, что на разрезе присутствуют две основных водные массы – антарктическая поверхностная (АПВ) и циркумполярная глубинная вода (ЦГВ).
Антарктическая поверхностная вода представлена двумя слоями – относительно тонким хорошо перемешанным поверхностным слоем, и подстилающим его достаточно мощным слоем антарктической зимней воды (АЗВ) с температурой около –1,8 °С (слой минимума температуры (Тмин)).
Достаточно неожиданны характеристики однородного поверхностного слоя. Этот слой обнаружен практически на всех станциях разреза, толщина его около 20 м, температура от –1,4 до –1,7 °С, а соленость аномально низка – не превосходит 32,8 ‰. В этих параметрах слоя АПВ значительного различия между шельфовой и склоновой областями разреза не наблюдается. Слой перенасыщен кислородом, содержание растворенного кремния достаточно однородно и растет от 60 мкг-ат/л над основанием склона до 80 мкг-ат/л на шельфе.
Одним из возможных объяснений существования слоя с такими характеристиками является распространение талой воды из-под расположенных поблизости выводных и шельфовых ледников.
Ниже слоя Тмин до дна как на шельфе, так и на материковом склоне распространяется ЦГВ, поставляющая тепло и соль в субполярную область. Практически не трансформированная теплая ЦГВ, заполняющая шельфовую область, может быть причиной активного таяния выводных и шельфовых ледников Западной Антарктиды. В наличии на шельфе практически не трансформированной ЦГВ заключается одно из принципиальных отличий структуры вод на шельфе и материковом склоне в море Амундсена от таковых у берегов Восточной Антарктиды (в том числе и в районе обсуждавшихся выше разрезов в морях Амундсена и Содружества), от моря Уэдделла до моря Росса включительно, где ЦГВ значительно холоднее и преснее.
Другим принципиальным отличием является отсутствие на шельфе антарктической шельфовой воды, повсеместно обнаруженной на шельфах Восточной Антарктиды.
Распределение гидрохимических показателей соответствует термохалинной структуре и распространению водных масс. Содержание растворенного кислорода, отражает проникновение глубинных вод на шельф. Промежуточный минимум кислорода, свойственный ЦГВ в области глубокого океана (в данном случае выраженный величинами менее 4,5 мл/л), проникая на шельф, становится естественным придонным минимумом, дополнительно подтверждая отсутствие в придонном слое на шельфе других вод, кроме ЦГВ. Промежуточные максимумы фосфатов и нитратов, также характерные черты ЦГВ, формируют картину распределения этих элементов в придонном массиве шельфовых вод.
В период 55-й РАЭ было выполнено кругосветное плавание НЭС «Академик Федоров», что позволило выполнить океанографический разрез в районе западного побережья Антарктического полуострова. Это регион с одной стороны недостаточно изучен, особенно район материкового склона, а с другой стороны, это один из регионов, где обнаружены заметные проявления процессов, связанных с глобальным потеплением.
Глубоководный океанографический разрез был выполнен 2–3 февраля 2010 г. через шельф и материковый склон западной части Антарктического полуострова, к юго-западу от пролива Брансфилд. Разрез состоял из 16-ти станций, 8-ми в области шельфа и 8-ми в области материкового склона. Положение точек зондирования в области материкового склона обеспечило шаг по глубине не более 400 м (для достижения этой цели расстояния между станциями приходилось уменьшать до 1,5 км), что позволило получить подробную картину структуры вод в этом регионе. Все зондирования достигли придонного слоя, с запланированных горизонтов отобраны пробы воды, для которых выполнен гидрохимический анализ. На всех станциях определялось содержание растворенного кислорода, кремния, фосфора, нитритов и нитратов. Кроме того, на выборочных станциях дополнительно проводился анализ на содержание аммонийного азота, органических форм азота и фосфора, а также отбирались пробы на последующие определения содержания органического углерода. Распределение температуры и солености на этом разрезе представлено на рис. 7.
Рис. 7. Потенциальная температура (вверху) и соленость (внизу) на разрезе на западной стороне Антарктического полуострова
Предварительный анализ полученных данных позволил определить, что структура и характеристики вод на разрезе (как и на разрезе в море Амундсена) определяются присутствием двух основных водных масс Южного океана – АПВ и ЦГВ.
Данные наблюдений позволяют предполагать, что характеристики АПВ в основном формируется локально на шельфе за счет вертикальных потоков, а не являются следствием адвекции из глубоководных районов. Это отражается в пространственной неоднородности свойств АПВ, определяемой в известной степени ее расположением в областях указанных выше районов. В среднем более мощный (50–60 м), относительно теплый (1–1,2 °C) и более соленый (более 33,9 ‰) слой АПВ относится к внутреннему шельфу. Для этой области характерно и более высокое содержание кислорода и кремния в слое АПВ.
Подтверждено отсутствие признаков формирования на шельфе холодной и плотной шельфовой воды, наблюденной на большинстве антарктических шельфов. Относительно мелкие глубины залегания ЦГВ в районе бровки шельфа в сочетании с глубоким континентальным шельфом создают условия для проникновения ЦГВ на шельф в практически немодифицированном или слабомодифицированном виде.
Установлена близость южной границы АЦТ к бровке шельфа. Поток АЦТ соответствующего направления в совокупности с особенностями донной топографии являются необходимыми условиями для поступления ЦГВ на западный шельф антарктического полуострова. Этот механизм может объяснить и эпизодический характер поступления ЦГВ на внешний шельф, отмечавшийся ранее (Hofmann, Klinck, 1998), и соответствующую изменчивость в распределении модифицированной ЦГВ на континентальном шельфе. Наблюденные в проливе Дрейка изменения в положении и интенсивности струй АЦТ(Nowlin, T. Whitworth III, Pillsbury, 1977) могут иметь определенное влияние на поступление ЦГВ на западный шельф антарктического полуострова. Эти воды перемешиваются с АЗВ, что приводит к большим потокам тепла и соли через этот регион, которые могут меняться в соответствии с изменениями в АЦТ. Таким образом, термохалинные свойства вод могут быть определены удаленным воздействием крупномасштабных океанических течений.
Непосредственное воздействие АЦТ на поступление ЦГВ на шельф определяет изменчивость этого процесса и распределения свойств модифицированной ЦГВ на шельфе, связанную с изменениями положения и интенсивности собственно АЦТ.
В результате проведенных экспедиционных исследований удалось получить данные, позволившие подтвердить принципиальные различия в структуре и характеристиках вод области «шельф – материковый склон» для разных районов Антарктики. Принципиальным вопросом является наличие на шельфе антарктической шельфовой воды, обладающей высокой плотностью и температурой вблизи точки замерзания. Ее образование связано с зимней конвекцией, возникающей вследствие процессов ледообразования. При формировании на шельфе АШВ, накоплении и перемещении ее к бровке шельфа создаются необходимые условия для образования АСФ, опускания вод по материковому склону, формировании АДВ и вентиляции ЦГВ. Подобная ситуация характерна для большей части антарктических шельфов, особенно для восточной Антарктиды. Все указанные районы объединяет присутствие АШВ, локального и адвективного происхождения. Для формирования АДВ и вентиляции ЦГВ требуются дополнительные условия – достаточно широкий шельф, наличие стационарных полыней, наличие депрессий на шельфе и т. д. – все это ведет к образованию и накоплению АШВ в заметных объемах, и обладающей достаточной соленостью, чтобы создавать в районе бровки шельфа и АСФ плотные смеси, способные опускаться по материковому склону. Такие условия имеют место в морях Уэдделла, Росса, заливе Прюдс и некоторых других (менее масштабных) районах, где зафиксировано образование АДВ. На выполненных в период МПГ разрезах АШВ обнаружена в морях Рисер-Ларсена и Содружества, а формирование АДВ и вентиляция ЦГВ – только в последнем, к северо-западу от залива Прюдс. Одним из условий формирования АШВ является отсутствие на шельфе подстилающей АПВ относительно теплой и достаточно соленой АДВ, которая ограничивает глубину проникновения конвекции, вызванной ледообразованием. Именно такие условия обнаружены на разрезах, выполненных в море Амундсена и у западного побережья Антарктического полуострова. Как показано выше, в этих районах АШВ не обнаружена, а ниже слоя поверхностных вод здесь распространяется слабо трансформированная ЦГВ, достаточно теплая и соленая. Как показали данные наблюдений, следствием этого является таяние шельфовых ледников, ведущее к распреснению поверхностного слоя и уменьшению его плотности, что создает дополнительные препятствия для образования АШВ. По мнению (Hofman., Klinck, 1998), отсутствие АШВ на западе антарктического полуострова кажется связанным с относительно спокойными условиями на этом шельфе (отсутствие катабатических ветров с континента) и балансом между формированием и таянием морского льда (поверхностная соленость обычно ниже 34.0 ‰).
Антипов Н.Н., Данилов А.И., Клепиков А.В. Циркуляция и структура вод западной части моря Уэдделла по данным натурного эксперимента «Дрейфующая станция „Уэдделл-1“» // Сб. «Антарктика», М.: Наука, 1998, Вып.34, С. 5–30.
Антипов Н.Н., Клепиков А.В. Циклонические круговороты окраинных морей восточной Антарктиды // Сб. «Арктика и Антарктика», М.: Наука, 2003, Вып.2 (36), С. 126–148.
Антипов Н.Н., Клепиков А.В. Особенности океанографического режима залива Прюдс по данным экспедиций ААНИИ 1997–2007 гг. // Проблемы Арктики и Антарктики, 2007, Вып.76, С. 36–48.
Григорьев Ю.А. Циркуляция поверхностных вод в заливе Прюдс // Информ. бюлл. САЭ, 1968, N68, С. 44–48.
Григорьев Ю.А. Гидрологические исследования в заливе Прюдс // Труды САЭ, 1971, N54, С. 180–199.
Гурецкий В.В., Данилов А.И., Малек В.Н. Климатическая структура круговорота Уэдделла // Сб. науч. трудов ВНИРО «Исследование Уэдделловского круговорота», 1990, С. 4–30.
Денисов А.С., Мызникова М.Н. Особенности гидрологического режима в заливе Прюдс (февраль 1973 г.) // Труды САЭ, 1978, N68, С. 100–105.
Зверев А.А. Аномалии температуры морской воды в заливе Прюдс // Информ. бюл. САЭ, 1959, N6, С. 30–31.
Клепиков В.В. Гидрология моря Уэдделла // Труды САЭ, 1963, Т. 17, С. 45–93.
Купецкий В.Н. О причинах аномалий гидрологических условий залива Олаф Прюдс // Известия ВГО, 1959, N91, С. 356–358.
Саватюгин Л.М., Комова В.В. Гидрологическая характеристика залива Прюдс в феврале 1969 г. // Труды САЭ, 1971, N57, С. 99–104.
Deacon G.E.R. The hydrology of the Southern Ocean / Discovery Rep., 1937, № 15, P. 1–124.
Deacon G.E.R. The Weddell Gyre // Deep-Sea Res., 1979,Vol. 26, № 9A, P. 981–995.
Hofmann E.E., Klinck J.M. Thermohaline variability of the waters overlying the West Antarctic Peninsula continental shelf // Ocean, Ice and Atmosphere: Interactions at the Antarctic Continental Margin. Antarctic Res. Ser., 1998, Vol.75, P. 67–81.
Jacobs S.S. On the nature and significance of the Antarctic Slope Front // Marine Chemistry, 1991, Vol. 35, P. 9–24.
Middleton J.H., Humphries S.E. Thermohaline structure and mixing in the region of Prydz Bay, Antarctica // Deep-Sea Res., 1989, Vol. 36, № 8, P. 1255–1266.
Nowlin W.D., Jr. T. Whitworth III, R.D.Pillsbury. Structure and transport of the Antarctic circumpolar current at Drake Passage from short-term measurements // J. Phys. Oceanogr., 1977, Vol. 7, P. 778–802.
Reid J.L. On the total geostrophic circulation of the South Pacific Ocean: Flow patterns, tracers and transports // Progr. in Oceanog., 1986, Vol. 16, Pergamon, P. 1–61.
Smiht N.R., Zhaoqian D., Kerry K.R. and Wright S. Water masses and circulation in the region of Prydz Bay, Antarctica // Deep-Sea Res., 1984, Vol. 31, P. 1121–1147.
Vaz R.A., Lennon G.W. Physical oceanography of the Prydz Bay region of Antarctic waters // J. Deep-Sea Res., 1996, Vol.43, P. 603–641.
Abstract
During the period of IPY 2007/2008 under the project «Synoptic Antarctic Shelf Slope Interaction Study» (SASSI) the oceanographic sections were made in the Riiser-Larsen, Commonwealth (Prydz Bay), Amundsen and Bellingshausen Seas. Sections with high horizontal resolution (~3 miles between stations) at the continental slope allowed us to obtain a detailed picture of the structure in the area of interaction of shelf and deep ocean water – at the Antarctic Slope Front. It is shown that the principal difference in the water characteristics and the front structure between the seas is determined by the peculiarities of large-scale circulation and the physical-geographical features of the regions (shelf parameters, coastline configuration, presence and size of the ice shelves). Using the historical data, it is shown that in the area to the west of Prydz Bay, the conditions for formation of bottom and ventilation of deep water of the Southern Ocean are created and the temporal variability of these processes is demonstrated.