Естественно, что водные массы холодного прибрежного течения, покрывающего отмель западного побережья Шпицбергена, оказывают решающее влияние на водные массы, выполняющие фьорды. У юго-западного побережья, где прибрежное течение всего холоднее, мы соответственно находим и особенно холодные водные слои во фьордах, тогда как дальше к северу воды фьордов становятся теплее. Прежде всего я остановлюсь на условиях в Ис-фьорде, которые исследованы нами наиболее полно.

Ис-фьорд. Водные слои в устье этого фьорда были исследованы нами 16, 18 и 21 июля, а также 24 и 29 августа 1912 года (разрезы).

Распределение температуры и солености на глубине 50 м, с указанием движения Полярного и Атлантического течений. 1 – вода Полярного течения с температурой ниже 0 ℃ и содержанием соли ниже 34,6 ‰; 2 – вода Атлантического океана с температурой свыше 2 и 4 ℃ и содержанием соли обычно свыше 34,9 и 35,0 ‰; 3 – холодное Полярное течение; 4 – теплое Атлантическое течение

Можно сказать, что воды фьорда представляют три слоя: поверхностный теплый слой с температурами выше нуля (21 июля мы нашли у поверхности даже температуру в +4,8 ℃). Мощность этого теплого слоя составляет около 70 метров.

Под этим слоем мы нашли холодный промежуточный слой с температурами ниже нуля (до –1 ℃ 18 июля). Обычно температура падала до –0,4 ℃ и –0,7 ℃ в июле, а 29 августа она была –0,3 ℃. Мощность этого слоя сильно колебалась, но в большинстве случаев превышала 150 метров, так что нижняя граница этого слоя находилась на глубине 220 метров (разрезы, где этот слой обозначен пунктиром).

Под этим слоем снова располагался более теплый придонный слой с температурами выше нуля, достигавшими у дна +1 ℃ и даже +1,4 ℃.

Содержание соли повышалось с глубиной; ниже всего оно было в верхних теплых слоях, у поверхности соленость иногда падала до 29 ‰, с возрастанием же глубины повышалась до 34,4 ‰ на глубине около 70 метров.

В холодном промежуточном слое соленость возрастала с глубиной, колеблясь в большинстве случаев от 34,4 до 34,7 ‰. В придонном слое соленость была выше, достигая в июле 34,83 и 34,86 ‰ у самого дна. В августе она была несколько меньше (34,79 ‰).

Эти водные слои, очевидно, однородны с теми, которые мы встречали в области прибрежного течения над отмелью, с той разницей, что поверхностный слой во фьорде смешан с талыми водами, текущими с суши, и поэтому несколько теплее. В большинстве случаев вода здесь до глубины свыше 50 метров пересыщена кислородом, что указывает на оживленную циркуляцию и связь со слоями, близкими к поверхности.

Холодный промежуточный слой фьорда образован теми же водами, что и соответствующий слой в течении Южного мыса. Он обладает той же соленостью и тем же содержанием кислорода (приблизительно 7,5 кубического сантиметра на 1 литр морской воды или, при температуре –0,3 ℃, около 92 % насыщения).

Этот слой, однако, расположен во фьордах на большой глубине, вследствие того, что воды его переливаются через порог в устье фьорда и затем опускаются, образуя более мощный слой (разрез В), направленный из глубины фьорда к морю и проходящий через порог перед устьем.

Таблица 10. Распределение температуры и солености воды Шпицбергенского полярного течения

Теплый придонный слой фьорда состоит из воды, которую мы встречаем в теплом Атлантическом течении на прибрежной отмели на глубине от 150 до 200 метров. Он обладает приблизительно тем же содержанием соли и кислорода. Эта вода проникает во фьорд по подводному желобу, составляющему внешнее продолжение фьорда и прорезающему прибрежную отмель до ее склона. В этом подводном желобе должен находиться порог, лежащий приблизительно на глубине около 200 метров. Вследствие своей большой плотности вода переливается через порог в бассейн фьорда и образует там придонный слой (разрез В).

Одна из наших станций (№ 49, 29 августа) была сделана именно в этом желобе, пересекающем отмель мористее устья фьорда; и там были найдены те же три водных слоя. Однако поверхностный слой был здесь значительно теплее, а холодный промежуточный слой не заходил так глубоко, как этого можно было бы ожидать. На глубине 200 метров температура равнялась +0,3 ℃. Очевидно, это были принесенные с юга прибрежным течением водные слои, которые, следовательно, проникают во фьорд, частично опускаясь на большую глубину.

26 августа мы, кроме того, сделали две станции (№ 45 и 46) дальше в глубь Ис-фьорда, к востоку от Грён-фьорда и перед устьем Адвент-фьорда. Мы нашли там тот же самый теплый верхний слой (который оказался более теплым, чем на станции ближе к устью фьорда) и тот же холодный промежуточный слой, что и в устье фьорда. Только последний доходил здесь до самого дна, так как глубина не превышала 194 и 159 метров (см. продольный разрез В).

Наши исследования показали, что водные слои в устье Ис-фьорда могут в течение немногих дней обнаружить большие колебания в отношении мощности и температуры.

21 июля мощность верхнего теплого слоя составляла в середине устья фьорда не больше 35 метров против 65 метров за три дня до этого. Холодный промежуточный слой обладал мощностью лишь приблизительно в 105 метров с нижней границей на глубине 140 метров против 190 метров мощности при нижней границе на глубине 255 метров три дня тому назад.

Гидрологические разрезы I–IV от западного и северного побережий Шпицбергена, произведенные с июля по сентябрь 1912 г. (по линиям I–IV, нанесенным на карте). Цифры над вертикалями – номера станций. Кружки на вертикальных линиях указывают глубину, на которой производились измерения температуры и солености. Тонкие курсивные цифры – температура, жирные прямые – соленость. Масштаб глубины налево – в метрах, масштаб длины внизу – в километрах. Горизонтальный масштаб 1:2 000 000, вертикальный – 1:10 000.

1 – атлантическая вода с температурой свыше 40 ℃; 2 – вода Полярного течения с температурой ниже 0 ℃; 3 – кривая температуры; 4 – кривая солености

Температуры также оказались различными. В то время как самая низкая температура, наблюдавшаяся нами в холодном промежуточном слое 21 июля, равнялась 0,7 ℃, она достигала 18 июля –1 ℃ (поперечные разрезы).

Эти значительные колебания за короткие промежутки должны быть отнесены за счет течений, вызываемых приливно-отливной волной, а также ветром.

Приливно-отливная волна образует течения, которые, как мы видели выше, имеют в различных слоях различные скорости и различные направления. Так, можно себе представить, что в то время как в Ис-фьорде в верхнем теплом слое и в холодном промежуточном действует сильное течение, направленное в глубь фьорда, в придонном слое течение идет в обратном направлении, вследствие чего мощность верхних слоев возрастает, а придонный слой становится тоньше.

В другое время условия могут оказаться обратными. Эти колебания течений частично, может быть, находятся в связи с большими внутренними волнами на границе между слоями.

Ветер тоже может оказывать влияние на поверхностные течения, следовательно, и на мощность более глубоких слоев как в самих фьордах, так и на прибрежной отмели.

Вода в Ис-фьорде в верхнем теплом слое и в холодном промежуточном слое за лето становится несколько теплее. Это может отчасти вызываться прогревом воды в самом фьорде, но в еще большей степени прогревом водных масс прибрежного течения на прибрежной отмели.

Например, 29 августа 1912 года самая низкая температура, наблюдавшаяся нами в холодном промежуточном слое в устье Ис-фьорда, составляла –0,3 ℃, тогда как 18 июля она равнялась –1 ℃ и –0,9 ℃.

26 августа на нашей станции в Ис-фьорде, лежавшей ближе всех к вершине фьорда (перед устьем Адвент-фьорда), мы нашли на глубине 140 метров –0,74 ℃. Это, по-видимому, означает, что теплая вода прибрежного течения еще не проникла далеко в глубь фьорда.

Наши измерения показали, что относительно легкие верхние слои в устье фьорда обладали у северного и южного берегов часто более значительной мощностью, нежели те же слои в середине фьорда. Это указывает на то, что вдоль южного берега устья фьорда проходило течение, направленное внутрь фьорда, тогда как вдоль северного берега течение выходило из фьорда. Как упоминалось выше, это явление вызывается вращением Земли. Поэтому в северном полушарии все течения в морях, озерах и реках отклоняются вправо от первоначального направления. В этих высоких северных широтах отклоняющая сила особенно велика.

Разрезы у входов Ис-фьорда, бухты Лифде и Вийде-фьорда.

Горизонтальный масштаб 1:400 000, вертикальный масштаб для верхнего разреза 1:10 000, для нижнего – 1:4000

Кросс-фьорд. В Кросс-фьорде (станции № 13 и 14, 29 июля) мы нашли те же три водных слоя, как и в Ис-фьорде. Но верхний теплый слой с температурой выше нуля и соленостью ниже 34,4 ‰ был здесь тонкий, быть может, не толще 15 метров, а содержание соли было гораздо выше, чем в Ис-фьорде (продольный разрез С).

Холодный промежуточный слой был тоже тоньше, чем в Ис-фьорде, достигая глубины не более 130 метров, а самая низкая температура равнялась –1 ℃. Незначительная мощность этого холодного слоя, очевидно, связана с малой мощностью холодного слоя в прибрежном течении над отмелью. Соленость и содержание кислорода были те же, что и в Ис-фьорде.

Придонная вода под холодным промежуточным слоем в Кросс-фьорде теплее и обладает большей соленостью, чем в Ис-фьорде; температура достигала у дна +1,5 ℃ при солености 34,90 ‰. Это указывает на то, что подводный желоб, пересекающий береговую отмель и соединяющий бассейн фьорда с морскими глубинами, здесь глубже, чем желоб, выходящий из Ис-фьорда. Вследствие этого во фьорд могут проникать более глубокие теплые и соленые слои Атлантического течения.

Содержание кислорода оказалось сравнительно небольшим, что указывает на замедленную циркуляцию.

В глубине Кросс-фьорда, всего лишь в 200 и отчасти даже в 100 метрах от конечной стены большого ледника Лиллиехёк, мы, как уже упоминалось выше, сделали станцию. Она дала интересный результат: на всех исследованных глубинах (кроме поверхности) вода оказалась более теплой и соленой, чем дальше к устью фьорда. Самая низкая температура, какую мы нашли здесь вблизи ледниковой стены, равнялась –0,25 ℃ (на глубине 50 метров), тогда как дальше к устью фьорда (на станции № 14) она составляла –1 ℃ (тоже на глубине 50 метров), а над прибрежной отмелью (станция № 15) –0,5 ℃ (на глубине 50 метров).

Продольные разрезы в Лове-фьорде и Белльсунне, через Ис-фьорд и береговую отмель по линии А-С на карте (с. 311).

Масштаб для разрезов В и С тот же, что и для разрезов I–IV, с. 315, для разреза А – вдвое больше

Это сильно противоречит приведенному выше предположению, что такие ледники, изливающиеся во фьорды, оказывают сильное охлаждающее действие на их воды. Утверждали, что, приходя в соприкосновение со льдом, даже с пресным ледниковым, морская вода должна охладиться до точки замерзания (то есть до температуры около –1,9 ℃), причем одновременно соленость должна уменьшиться вследствие таяния глетчерного льда.

Однако мы не нашли здесь никаких подтверждений этим предположениям, хотя глубина в непосредственном соседстве отвесной ледниковой стены равнялась приблизительно 140 метрам, а ледник имеет в ширину 3 километра. Так что площадь соприкосновения между льдом и водой была велика даже в том случае, если глубина не повсюду одинакова.

Из этого следует, что лишь очень малое количество глетчерного льда тает при соприкосновении с морской водой, вследствие чего последняя охлаждается от этого таяния очень мало. По причине низкой годовой температуры воздуха в этой местности (вероятно, около –10 ℃) температура внутри льда – во всяком случае в верхних слоях ледника – должна держаться заметно ниже нуля, и таяние льда при соприкосновении с морской водой, содержащей незначительное количество тепла (температура до 85 метров глубины держалась ниже нуля, поднимаясь до +1 ℃ на глубине 130 метров), должно протекать чрезвычайно медленно, что можно доказать простыми вычислениями.

Неопровержимым доказательством этого служит то обстоятельство, что соленость у поверхности была здесь гораздо выше, чем дальше к устью фьорда: 34,2 ‰ против 33,7 ‰ (несмотря на множество обломков ледникового льда, плававших во фьорде вблизи ледяной стены) и даже выше, чем в море у побережья, где соленость равнялась 32,75 ‰. Температура у поверхности была вблизи ледника +0,3 ℃, дальше к устью она повышалась до +0,9 ℃ и достигала в море у побережья (на станции № 15) +2,5 ℃.

Все показывает, что в течение этого лета на поверхности ледника таяние, очевидно, тоже происходило в весьма незначительном размере. Иначе поверхностный слой воды в глубине фьорда должен был бы смешаться с талой водой и соленость значительно снизилась бы.

Причина медленного таяния, очевидно, та, что глетчерный лед вообще тает в морской воде гораздо медленнее, нежели морской лед.

Вследствие таяния последнего в прибрежном течении Южного мыса соленость поверхностных слоев сильно понижается, и когда вода этих слоев проникает во фьорды, соленость у поверхности вблизи устья может оказаться ниже, чем в глубине фьорда, если только там нет сколько-нибудь значительного притока пресной воды с ледников и с суши.

Кроме того, в глубине фьордов соленость морской воды повышается вследствие замерзания воды зимой, и если лед этот весной уносится в море береговым ветром, то соленость воды не может сколько-нибудь заметно понизиться путем ледотаяния.

В нашем случае мог также иметь значение дувший сильный северный ветер. Последний мог вынести часть поверхностных вод из фьорда в море, вследствие чего выступила на поверхность нижележащая более соленая вода. Однако следует иметь в виду, что, как мы уже говорили, вода у ледниковой стены была на всех глубинах теплее и солонее, чем вода на тех же глубинах дальше к устью фьорда и над прибрежной отмелью.

Наши исследования позволяют нам заключить, что охлаждение воды во фьордах от непосредственного соприкосновения со шпицбергенскими ледниками настолько ничтожно, что в этом отношении не составляет существенной разницы, образовались ли края фьорда ледниковой стеной или каменной породой[162].