гидрометеорология и гидрохимия морей СССР
выпуск 1
Гидрометеорологические условия
Ленинград гидрометеоиздат—1990
Под редакцией канд. геогр. наук Ф. С. ТЕРЗИЕВА,
канд. геогр. наук Г. В. ГИРДЮКА,
канд. геогр. наук Г. Г. ЗЫКОВОЙ,
канд. геогр. наук С. Л. ДЖЕНЮКА
Редакционная коллегия серии монографий «Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР»
Ф. С. Терзнев (отв. редактор), Н. П. Гоптарев, В. И. Калацкий, А. И. Симонов М. М. Борисенко, В. Е. Бородачев, Д. Е. Гершанович, Г. В. Гирдюк, А. А. Керимов, Н. Н. Колесниченко, В. А. Рожков, В. Г. Федорей
Освещен широкий круг вопросов по метеорологии и климату, физической океанологии и динамике вод Баренцева моря. Содержится подробный научный анализ закономерностей формирования и современного состояния элементов климата (ветер, температура и влажность воздуха, облачность, осадки, грозы, туман, ограниченная видимость и др.) и гидрологического режима (тепловой баланс, температура, соленость и плотность воды, уровень, течения, волнение, ледяной покров и др.), их пространственно-временной изменчивости и взаимосвязей. Информационной основой являются данные океанографических съемок, судовых и береговых гидрометеорологических станций, авиационных и спутниковых наблюдений, а также результаты, полученные расчетными методами.
Рассчитана на метеорологов, океанологов, проектировщиков, изыскателей, работников транспортного и промыслового флотов.
Отзывы и предложения просьба направлять Государственному океанографическому институту по адресу: 119838, ГСП, Москва, Г-34, Кропоткинский пер., 6.
Справочное издание
Проект «Моря СССР»
Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР
Том 1. Баренцево море
Вып. 1. Гидрометеорологические условия
ПРЕДИСЛОВИЕ
Окраинные и внутренние моря Советского Союза обладают огромными биологическими, минерально-сырьевыми, энергетическими, водными и другими ресурсами, которые используются многими отраслями народного хозяйства. К числу наиболее крупных отраслей относятся рыбное хозяйство, морская нефтегазодобывающая промышленность, морской транспорт, гидроэнергетика, гидромелиорация, здравоохранение (рекреация), коммунальное и промышленное строительство на побережье морей. Многим из них для рационального планирования своего развития и его эффективного осуществления требуется всесторонний учет гидрометерологических и гидрохимических факторов, в первую очередь таких, как колебания уровня моря, ветер и волны, ледовые условия, течения, химическая агрессивность морских вод, солевой состав, биогенные вещества и другие.
Дальнейшее развитие морских отраслей народного хозяйства вызывает острую необходимость разработки принципиально новых, более совершенных путей и форм гидрометеорологического обеспечения на морях, так как одни традиционные формы в виде таблиц приливов, гидрометеорологических карт океанов и морей, ежегодников, ежемесячников и т. п. уже не могут удовлетворить растущие запросы. Необходимо было создать целенаправленную систему обеспечения режимной гидрометеорологической и гидрохимической информацией хозяйственной деятельности на морях. Такая система создавалась в три этапа под общим научно-методическим руководством ГОИНа с участием ДАНИИ, ДВНИГМИ, республиканских и территориальных управлений Госкомгидромета СССР и ряда мореведческих организаций других министерств и ведомств. Первый этап приурочен к исследованиям прибрежной полосы моря и устьев рек, второй — к шельфовой зоне моря, третий — к открытым районам и морю в целом.
К основным компонентам системы относятся следующие:
1. Серия справочное кадастровых пособий по 12 морским бассейнам, содержащих режимные и статистические данные по важнейшим элементам гидрометеорологического и гидрохимического режима морей и крупных морских устьев рек, которые широко используются многими практическими и научными организациями.
2. «Руководство по расчету элементов гидрологического режима в прибрежной зоне морей и в устьях рек при инженерных изысканиях» (М.: Гидрометеоиздат, 1973), в котором изложены практические приемы расчета характеристик режима на основе натурных данных и теоретических исследований.
3. «Руководство по гидрологическим исследованиям в прибрежной зоне морей и в устьях рек при инженерных изысканиях» (М.: Гидрометеоиздат, 1972), содержащее методические рекомендации по организации и проведению полевых изысканий непосредственно в районе проектируемых гидротехнических сооружений.
4. Методы расчета основных характеристик гидрометеорологических элементов на шельфах и открытых акваториях моря, позволяющие определить параметры ветра, воля, уровня, течений, льда при конкретных синоптических условиях и в многолетнем (режимном) плане, изданные в 1975—1983 гг
5. Серия специализированных справочных пособий по гидрометеорологии и гидрохимии шельфа морей СССР, состоящая из 13 томов, изданная в середине 80-х годов.
В соответствии с заданиями проекта «Моря СССР» научно-технической программы ГКНТ «Мировой океан» 39 организациями Госкомгидромета СССР, Минрыбхоза СССР, АН СССР и союзных республик и других ведомств под общим руководством ГОИНа и специализированным научно-методическим руководством ВНИРО (океанологические основы формирования биопродуктивности), ГГО (метеорология и климат), ААНИИ (ледовые условия) подготовлена серия монографий «Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР». Серия состоит из 10 томов, включающих около 20 выпусков:
том I — Баренцево море,
том II — Белое море,
том III — Балтийское море,
том IV — Черное море,
том V — Азовское море,
том VI — Каспийское море,
том VII —Аральокое море,
том VIII — Японское море,
том IX — Охотское море,
том X — Берингово море.
Каждый том состоит, как правило, из двух выпусков: «Гидрометеорологические условия» (вып. 1) и «Гидрохимические условия и океанологические основы формирования биопродуктивности» (вып. 2). Для акватории некоторых морей подготовлен вып. 3, учитывающий особенности гидрометеорологических и гидрохимических условий моря и его отдельных районов.
В монографиях по единому типовому проспекту освещается широкий крут вопросов по метеорологии и климату, физической океанологии, динамике вод, гидрохимии, океанологическим основам биопродуктивности морей. Существенное внимание уделяется современным и ожидаемым антропогенным изменениям элементов режима. В силу объективных причин — специфики режима морей, степени изученности, различного уровня теоретических разработок — в освещении некоторых вопросов по разным морям имеются существенные различия. Однако при разработке научной программы и в процессе выполнения работ перед исполнителями ставилась основная задача — отразить современный уровень знаний гидрометеорологических и гидрохимических условий.
В разделах по метеорологии и .климату рассматриваются климатообразующие факторы — радиационные условия, циркуляционные процессы, орография берегов, морские течения; климатическое районирование; .режим ветра, местные его особенности, штормы; температура воздуха — средние, экстремальные, характерные значения; аномальные сезоны; влажность воздуха; атмосферные осадки и снежный покров; облачность — общая, нижнего яруса, число дней с ясным, полуясным и облачным небом; опасные и особо опасные гидрометеорологические явления — обледенение судов, туманы, метели, град, сильные морозы
Разделы по физической океанографии содержат характеристики: температурного режима, Теплового баланса; ледовых условий, включая условия ледового плавания и физико-механические свойства льда; солености — средняя соленость, соленость в зонах смешения морских и речных вод, многолетняя и сезонная изменчивость, антропогенные изменения солености; плотности — средние зпачения, сезонные изменения, вертикальное распределение, конвекция; цвета и относительной прозрачности вод; фронтальных зон; водных масс; водного и солевого баланса
В разделах по динамике вод рассматриваются: средний уровень моря, колебания уровня различных временных масштабов, включая приливы; течения— крупномасштабная геострофическая и ветровая циркуляция вод, сезонная, межгодовая и синоптическая изменчивость течений, циркуляция вод в шельфовых районах моря, приливные течения; ветровые волны, их режимные характеристики, максимальные высоты волн по районам морей и по сезонам.
По гидрохимии морей дается общая характеристика гидрохимического режима и определяющих его факторов, солевой состав морских вод и его трансформация; режим .кислорода, его межгодовая, сезонная и суточная изменчивость; водородный показатель (рН); щелочность как показатель смешения и происхождения вод в море, изменение ее под влиянием природных и антропогенных факторов; режим биогенных веществ — минеральных и органических, растворенных и взвешенных соединений кремния, фосфора и азота, характеристика элементов баланса биогенных веществ, антропогенные изменения баланса биогенных веществ.
В разделе «Океанологические основы формирования биопродуктивности», который впервые включен в подобного рода научно-справочные пособия, рассматривается влияние океанологических факторов на формирование биологической продуктивности вод, на воспроизводство, поведение и распределение основных промысловых объектов, дается оценка оптимальных факторов среды для обитания рыб в различные периоды их жизни.
При подготовке данной серии монографий исполнители стремились оптимально использовать имеющиеся натурные данные и современные гидротермодинамические и физико-статистические методы расчета гидрофизических и метеорологических параметров и характеристик, а там, где это было целесообразно, и полуэмпирические методы расчетов с привлечением натурных данных для оценки адекватности модели и натуры.
В результате исследований по проекту «Моря СССР» уточнены существующие представления о характеристиках гидрометеорологического и гидрохимического режима морей, в частности: — определены условия формирования режима элементов климата, закономерности их изменения в пространстве и времени и различные вероятностные характеристики;
— получены режимные характеристики ветра и волнения, непериодических колебаний уровня, приливов и льда;
— получены новые поля гидрологических и гидрохимических элементов и характеристики вертикальной структуры вод;
— уточнены данные о солевом составе и электрической проводимости вод морей, которые свидетельствуют о существенной трансформации ионного состава и минерализации речного стока под влиянием антропогенных факторов;
— изучены основные факторы формирования газового режима вод — вертикальная устойчивость, биопродукционные процессы, загрязнение морской среды и др.;
— исследованы механизмы и масштабы, даны оценки возможных изменений гидрометеорологического и гидрохимического режимов при осуществлении крупных водохозяйственных мероприятий, рассмотрена эффективность регулирования режима морей СССР.
В целом настоящая серия монографий представляет собой естественное продолжение и развитие общей системы обеспечения режимной гидрометеорологической и гидрохимической информацией морских отраслей народного хозяйства страны на морях, омывающих берега Советского Союза, и служит ее важнейшей составной частью.
Общее научно-методическое руководство исследованиями по проекту «Моря СССР» и по подготовке серии монографий «Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР» осуществлялось ГОИНом. Руководство исследованиями по отдельным морям осуществляли: МФ ААНИИ (Баренцево море), Севгидромет (Белое море), ЛО ГОИН (Балтийское море), СО ГОИН (Черное море), ГОИН (Азовское и Аральское моря), БО ЗакНИГМИ (Каспийское море), ДВНИГМИ (Японское, Охотское и Берингово моря).
Подготовка серий монографий «Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР» выполнена под общим руководством научного руководителя проекта «Моря СССР» канд. геогр. наук Ф. С. Терзиева. Ответственные исполнители работ канд. геогр. наук Н. П. Гоптарев, д-р физ.-мат. наук В. И. Калацкий, д-р геогр. наук. А. И. Симонов (ГОИН), д-р биол. наук Д. Е. Гершанович (ВНИРО), канд. геогр. наук В. Е. Бородачев (ААНИИ), д-р геогр. наук М. М. Борисёнко (ГГО).
Том «Баренцево море» подготовлен в соответствии с общим планом серии монографий и состоит из двух выпусков — «Гидрометеорологические
условия» ,и «Гидрохимические условия и океанологические основы формирования биопродуктивности». Первый из них, представленный в этой книге, содержит комплексную характеристику метеорологических, гидрологических и ледовых условий Баренцева моря, предназначенную для многоцелевого использования в научно-исследовательской работе и при гидрометеорологическом обеспечении народного хозяйства. Выпуск разделен на две части: «Метеорологический режим» и «Гидрологический режим», каждая из которых является самостоятельной работой и может рассматриваться независимо от другой.
Сведения о гидрометеорологических условиях Баренцева моря необходимы для рационального планирования рыбного промысла и марикультуры, проектирования и эксплуатации гидротехнических сооружений на шельфе, обеспечения безопасности мореплавания, а также для решения задач охраны водной и воздушной среды. На их основе осуществляется оптимизация системы наблюдений, определяются направления дальнейших исследований моря. Хорошая изученность отдельных элементов гидрометеорологического режима, наличие (продолжительных рядов наблюдений позволяет использовать эти данные для мониторинга климата. Арктики, в гидрометеорологическом и промысловом прогнозировании.
На протяжении длительного времени исследования Баренцева моря проводятся организациями Гоокомгидромета СССР (Мурманским и Северным территориальными управлениями по гидрометеорологии, Мурманским филиалом ААНИИ), институтами и экспедициями АН СССР, Минрыбхоза, Миннефтепрома, а также учреждениями других министерств и ведомств. В результате этих исследований создан большой информационный фонд, включающий архивы гидрометеорологических наблюдений и синоптических карт, научно-справочную литературу, статьи, отчеты и многочисленные неопубликованные работы. Определенное представление об этом фонде дает библиография настоящего выпуска; достаточно полная характеристика информационной базы содержится в разделах работы, посвященных рассмотрению тех или иных элементов гидрометеорологического режима.
Монография существенно дополняет справочные данные о гидрометеорологических условиях Баренцева моря, представленные в более ранних работах. Многие режимные характеристики получены «первые или со значительно большей пространственно-временной детализацией, чем прежде. Преимущественное внимание уделено оценкам экстремальных значений гидрометеорологических элементов и опасным гидрометеорологическим явлениям. Наряду с этим в монографии широко представлены новые научные и научно-методические результаты, полученные в ходе выполнения проекта «Моря СССР», дан критический анализ современной изученности гидрометеорологического режима, показаны перспективы дальнейших исследований. При подготовке монографии не ставилась задача описания методов метеорологических и морских прогнозов, применяемых на бассейне (это потребовало бы значительного увеличения ее объема), однако во многих случаях выявленные закономерности гидрометеорологического режима имеют прогностическое значение. Поэтому данная работа может быть рекомендована широкому кругу читателей: специалистам научно-исследовательских учреждений и прогностических органов, проектировщикам, изыскателям, работникам транспортного и рыбопромыслового флотов, а также студентам и аспирантам гидрометеорологических и географических специальностей.
Часть I настоящего выпуска монографии подготовлена в Мурманском филиале ААНИИ под научно-методическим руководством канд. геогр. наук Г. Г. Зыковой. Авторами отдельных разделов являются: введение, гл. 2, п. 3.1—3.4, гл. 4,10 — Г. Г. Зыкова (п. 2.3 — при участии Т. Н. Скворцовой, п. 2.4, 2.7, гл. 10 — совместно с Е. Б. Терещенко); Физико-географическая характеристика — С. Л. Дженюк; п. 1.1 — Г. В. Гирдкж; п. 1.2, 1.3 — Т. Н. Скворцова; п. 1.4, 1.5 — Е. Б. Терещенко; «п. З.б — А. П. Полхов; гл. 5 — Н. Ф. Орлов; гл. 6— 9 — Е. С. Мартемьянова (гл. 8 — при участии В. К- Дяченко, п. 9.2, 9.3 — совместно с Г. Г. Зыковой), заключение—Г. Г. Зыкова, Е. С. Мартемьянова.
Часть II подготовлена коллективом сотрудников Мурманского филиала ААНИИ при участии специалистов ГОИНа, Мурмансклидромета и некоторых других организаций. Авторами отдельных разделов являются: введение, п. 3.1, 4.1, 7.4, гл. 8, заключение — С. Л. Дженюк; гл. 1 — Л. В. Антропова, С. Л. Дженюк; п. 2.1, 2.2, 2.4 — Г. В. Гир- дюк; п. 2.3 — Г. В. Гирдкж, Л. Ф. Яковлев; п. 3.2 — B. А. Голубев, С. Л. Дженюк; п. 3.3 — С. Л. Дженюк, А. Н. Зуев, И. А. Лебедев; п. 4.2, 4.3 — C. Л. Дженюк, Л. Ф. Яковлев; гл. 5 — С. Л. Дженюк, А. А. Косолапов, И. А. Лебедев; п. 6.1, 6.2 — В. А. Потанин; п. 6.3 — О. И. Зильберштейн, В. А. Потанин; п. 6.4, 6.5 — В. В. Денисов, В. А. Потанин; п. 6.6 — В. В. Денисов, С. В. Короткое, В. А. Потанин, п. 7.1, 7.3 — С. Л. Дженюк, В. А. Потанин; п. 7.2 — В. А. Потанин, С. П. Савельева, В. И. Турчанинов; «п. 9.1—9.3, 9.7 — Г. К. Зубакин; п. 9.4 — Г. К. Зубакин, С. В. Хведынич; п. 9.5 — Г. К. Зубакин, А. Н. Зуев, О. Н. Майоров; п. 9.6 — П. Т. Морозов; п. 9.8 — В. В. Денисов.
В выполнении расчетов и различных видов технических работ принимали участие: В. В. Бараба- нова, Н. О. Бут, Т. И. Бутенко, Л. Ф. Волохова, В. И. Дремалкина, В. К. Дяченко, В. А. Исакова, Т. Н. Калугина, Т. Д. Короткова, В. С. Захарчен- ко, С. В. Казанок, 3. А. Кравченкова, М. В. Майорова, Т. А. Малова, Н. В. Миланова, В. А. Намя- това, И. Д. Павлюк, И. А. Панкратова, Н. Д. Сто- ян, В. Е. Танасоглу, Л. И. Хорикова, О. Б. Шо- шина.
ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Баренцево море расположено на шельфе Северного Ледовитого океана между северным побережьем Европы и тремя группами больших островов- арх. Новая Земля, арх. Земля Франца-Иосифа (ЗФИ) - и арх. Шпицберген. Морские границы его акватории проходят по линиям о. Серкапейа (арх. Шпицберген)—о. Медвежий —м. Нордкап, м. Святой Нос (Кольский п-ов)—м. Канин Нос, м. Желания ( арх . Новая Земля)—м. Кользат (о. Греэм-Белл и Мэри Хармсуорт (о. Земля Александры) — о. Виктория — о. Белый —м. Ли-Смит (о. Северо -Восточная Земля). В районе арх. ЗФИ граница проходит по северным побережьям или оконечностям о-вов Земля Александры, Артура, Рудольфа, Ева-Лив, Греэм-Белл. Четыре пролива, соединяющие Баренцево море с соседними бассейнами,—Маточкин Шар, Карские Ворота, Югорский Шар, Хинлопен— рассматриваются самостоятельные географические объекты, из них только последний относят к акватории Баренцева Моря остальные принадлежат Карскому морю [19]. Условные линии, ограничивающие море западе и севере, близки к внешней границе шельфа, но нигде с ней не совпадают, оставляя узкую полосу шельфа за пределами моря.
Морфометрические характеристики Баренцева моря ( площадь, объем воды, средняя и максимальная глубины) приводятся во многих работах, ,но не всегда с указанием первоисточника и нередко по устаревшим данным . В современной литературе можно встретить по меньшей мере четыре значения площади моря и столько же — его объема или средней глубины, причем расхождения между этими величинами существенно превышают точность из расчета. Краткая сводка данных по морфометрии Баренцева моря приведена в табл. 1, ниже к ней даны необходимые пояснения.
До недавнего времени наиболее фундаментальным пособием по географии Мирового океана был Морской Атлас» [256]. Несмотря на то, что его информация полностью обновлена в «Атласе океанов» [19], она еще не исключена из научного обращения, так как многократно повторялась в энциклопедичеюких и других справочных изданиях.
Следующим этапом морфометрических исследований Мирового океана и его морей стала работа, выполненная на географическом факультете ЛГУ Ю. С. Фроловым [383]. Ее результаты получили широкое распространение в научной литературе [129, 265, 349]. Как видно из более поздних оценок, точность измерений в этой работе была сильно завышена, и в настоящее время ее нельзя рекомендовать к использованию.
Наиболее современные данные о морфометрий Северного Ледовитого океана и его морей помещены в соответствующем томе «Атласа океанов» [19] и в «Атласе Арктики» [17]. В справочных и картографических изданиях последних лет они стали общепринятыми. Вместе с тем в некоторых источниках площадь моря указывается по неопубликованному отчету Союзморниипроекта (ссылка на него дана в работе [155]). Следует также упомянуть статью «Баренцево море» в третьем издании БСЭ, где по ходу изложения указаны разные значения средней глубины, а значение объема, равное 282 тыс. км3 , в других изданиях не встречается.
Необходимо отметить, что во всех рассмотренных источниках определение морфометрических характеристик Баренцева моря было частью более общей работы, не требовавшей детального анализа для каждого морского бассейна. Чтобы по возможности снять расхождения между справочными данными и получить базовый материал, поддающийся проверке и сопоставлениям, мы выполнили собственные измерения, результаты которых включены в табл. 1. При этом использовались крупномасштабная карта рельефа дна, составленная в ПИНРО [25], и набор навигационных карт масштаба от 1:750000 до 1:2000 000, перекрывающих всю береговую линию и острова Баренцева моря. Площадь моря определялась путем подсчета доли морской поверхности в трапециях со сторонами 20' параллели и 1° меридиана, объем моря получен путем осреднения глубин в пределах тех же трапеций. По результатам таких измерений можно определить площадь и объем любой части моря, ограниченной меридианами и параллелями, они легко поддаются уточнению по мере обновления картографической основы.
На точности определения площади моря сказываются погрешности обмера сложных контуров, неоднозначность задания границ моря (если они отнесены не к точкам, а к участкам побережий) неустойчивость аккумулятивных форм берега и ледяных берегов арктических островов. Абсолютная погрешность измерения общей площади моря, по нашей оценке, лежит в пределах от 1,0 до 3,0 тыс. IKM2 , что соответствует относительной погрешности от 0,07 до 0,2 %.
Точность вычисления объема моря в основном зависит от достоверности батиметрических данных. Случайные ошибки при снятии глубин с карты дают суммарную погрешность, не превышающую 1,0 тыс. (км3 или 0,3 % объема моря. Рельеф дна представлен на крупномасштабных картах довольно (подробно, однако нет уверенности, что все участки дна картированы правильно. Достаточно указать, что общепринятое в справочных изданиях значение максимальной глубины Баренцева моря (600 м в точке 73° 32' с. ш., 22° 38' в. д. [20]) не подтверждается ни батиметрической картой ПИНРО, ни материалами глубоководных океанографических наблюдений, согласно которым глубины в этом районе моря не достигают даже 500 м. На навигационной карте, изданной в 1985 г., отметка 600 м уже снята, максимальная глубина, показанная в Медвежинском желобе, составляет 513 м. Тем не менее можно полагать, что значение объема моря 282 тыс. км3 получено с относительной погрешностью, не превышающей 1 %. Точное совпадение этого результата с цифрой, (приведенной в БСЭ, следует признать случайным, так как в нашей «работе использованы более поздние материалы.
Распределение площади и объема моря по ступеням глубин представлено в работах [20] и [383], причем шкалы глубин в этих источниках не совпадают, а объемы, как и в табл. 1, сильно расходятся по абсолютному значению. В результате объединения и «корректировки этих данных, а также с использованием наших собственных измерений «получено более детальное распределение, согласованное по абсолютным и относительным величинам (табл. 2, рис. 1). Чтобы избежать погрешностей округления, объемы даны с тремя значащими цифрами.
Условия водообмена и формирования водных масс в значительной степени зависят от площади сечения проливов и разрезов, образующих границу моря. В табл. 3 приведены сведения о площадях и линейных размерах сечений по контуру моря, его широтной и меридиональной осям, а также по двум разрезам на северо-востоке моря. Площади сечений измерялись по батиметрической и навигационным картам. Для проливов Хинлопен, Маточкин Шар, Карские Ворота, Югорский Шар приведены справочные данные из работы [20]. Из контура моря исключена граница, проходящая по внешнему краю арх. Земля Франца-Иосифа, так как она не показательна для условий водообмена, которые в районе этого архипелага определяются проливами «между его южными островами.
Границы Баренцева моря в основном совпадают со створами наименьшего сечения, однако на востоке моря минимальными по площади являются разрез XXVI (или вековой разрез V на схеме Карского моря) и разрез XXV. Последний можно рекомендовать для использования при оценках водообмена, так как он замыкает контур моря, исключая из него примерно 70 % площади поперечного сечения проливов арх. ЗФИ. В целом, как свидетельствуют данные табл. 3, водообмен на границах Баренцева моря затруднен лишь незначительно, и влияние морфометрии дна берегов на циркуляцию вод не является определяющим.
По сравнению с другими арктическими морями баренцевоморский шельф значительно более глубоководен, и .при этом здесь нет монотонного «возрастания глубины в сторону океана (рис. 2). Прибрежные мелководья с глубинами до 50 м занимают большую площадь только на юго-востоке моря и в его северо-западной части (Медвежинско-Надеждинская возвышенность). У других побережий Баренцева моря глубины возрастают до 100—200 м уже в нескольких десятках километров от берега. Большой сложностью подводного рельефа отличаются проливы ЗФИ, глубины которых достигают 500 м.
На мелкомасштабных картах рельеф дна Баренцева моря выглядит сглаженным, в действительности ему свойственна сильная расчлененность. На расстоянии порядка десятков километров перепады глубин составляют 50—100 м или 10—30% глубины моря [19]. Многие особенности рельефа объясняются молодостью морского бассейна, который приобрел свой современный облик не более 10 тыс. лет назад в результате трансгрессии океана, последовавшей за распадом материковых и шельфовых ледников. Согласно реконструкции Г. Г. Матишова [244], в период максимального развития вюрмского оледенения (18—20 тыс. лет назад) почти весь баренцевоморский шельф был покрыт материковым льдом толщиной до 300—700 м и шельфовыми ледниками. Центры ледниковых покровов располагались в горах Скандинавии, Новой Земли, Земли Франца-Иосифа, Шпицбергена. Самостоятельные ледяные купола могли существовать на Медвежижжо-Надеждинской и Центральной возвышенностях. Уровень океана в этот период был примерно на 120 м ниже современного.
Крупные структурные элементы рельефа дна имеют тектоническое происхождение. На них наложены реликтовые субаэральные формы рельефа и древняя речная сеть. Многочисленны формы рельефа дна, выработанные материковыми льдами — фьорды, желоба, подводные моренные гряды и другие краевые ледниковые образования.
Детальная геоморфологическая характеристика дна Баренцева моря содержится в работе [128]. Рельефу дна присуще равнинно-платформенное строение, осложненное тектоникой и вулканизмом. Наиболее распространенными формами рельефа являются структурно-денудационные возвышенности (Демидовская, Центральная, Персея, Медвежинско-Надеждинская), аккумулятивные и пластовые равнины (Медвежинский, Зюпдкапекий, Финмаркенский желоба, Центральная впадина, Печороморская равнина). К гористым побережьям примыкают узкие цокольные равнины с глубинами 100—250 м, прорезанные подводными фьордами, и краевые желоба. Система подводных долин Баренцева моря соответствует дочетвертичной гидрографической сети.
Мелкомасштабные формы рельефа создаются экзогенными процессами, среди которых преобладает эрозионно-аккумулятивное выравнивание [244]. Для мелководных районов на юго-востоке моря характерны песчаные валы и гряды, образованные придонными течениями и волновым перемешиванием. Процессы осадкообразования протекают медленно. По имеющимся оценкам, максимальная скорость отложения осадив в среднем по акватории моря составляет до 0,4 мм/год [129] вместе с тем в прибрежных районах она может быть выше. Наиболее широко распространены терригенные осадки, биогенные и хемогенные отложения отмечаются только в отдельных районах моря.
Гранулометрический состав донных отложений зависит от источников их поступления (речной сток, абразия, перенос льдом и др.) и от интенсивности гидродинамических процессов. Крупнообломочный материал (валунно-галечно-гравийный) преобладает в районе Медвежпнско-Надеждинского мелководья и у побережий Кольского полуострова, Шпицбергена, Новой Земли. Песчаный материал распространен в юго-восточной части моря и в других его относительно мелководных районах. Алевритовая (0,1—0,01 мм) и пелитовая (0,01—0,001 мм) фракции встречаются как в прибрежной зоне, так и в центральных глубоководных областях моря [129].
Для Баренцева моря характерно разнообразие береговых процессов и типов берегов, обусловленное различными сочетаниями геоморфологических и гидрометеорологических факторов. Наибольшую протяженность имеют абразионные берега, мало измененные или совсем не измененные морем. На севере Скандинавского полуострова и арх. Новая Земля побережье изрезано фьордами, побережье Кольского полуострова мало расчленено. Берега о. Северный арх. Новая Земля, арх. ЗФИ, о-вов Западный Шпицберген и Северо-Восточная Земля на большом протяжении образованы ледниками и являются источником айсбергов. Берега юго-восточной части моря и о. Колгуев низменные, пологие, среди них преобладают абразионно-бухтовые и выровненные аккумулятивные.
На береговых процессах, особенно в юго-восточной части моря, существенно сказываются приливные колебания уровня. В зависимости от фазы прилива перемешается зона волнового воздействия на берег, причем наиболее четко выраженные элементы рельефа создаются работой волн и прибоя при высокой воде. Наиболее характерным геоморфологическим элементом берегов приливных морей являются осушки — широкие накопления тонкозернистого (песочного или илистого) материала, окаймляющие отмелые берега и характеризующиеся земноводным режимом [216]. На абразионных берегах, окаймленных широкими бенчами, образуются каменистые осушки, профиль берега вырабатывается главным образом морским волнение. Песчаные и илистые осушки формируются преимущественно приливом, и только на относительно приглубых аккумулятивных берегах при грубом составе наносов ведущим фактором становятся волны.
На Баренцевом море суммарная площадь осушек составляет, по нашим подсчетам, 1,6 тыс. км 2 . Они особенно развиты у побережий о. Колгуев и п-ова Канин, в Чешской, Печорской и Хайпудырской губах.
Интенсивность береговых процессов резко ослабевает на протяжении ледового периода (который на юго-востоке моря длится более полугода), особенно при образовании грпяя. Определенный вклад в формирование берегов при отрицательной температуре воздуха включает морозное выветривание — разрушение трещиноватых горных пород под воздействием замерзания воды .Совместное влияние абразии .... и морозного выветривания приводит к образованию так называемого стрэндфлета — выравненных скалистых поверхностей образующих несколько уровненных ступеней. Эта форма рельефа отмечается на побережьях Скандинавии и Новой Земли [216].
Важной физико-географической особенностью, Баренцева моря, оказывающей влияние на его гидрометеорологический режим, является современное оледенение арктических, островов. На о. Северный (арх. Новая Земля), большинстве островов ЗФИ, Северо-Восточной Земли господствуют покровные ледники — щиты или купола, от которых спускаются питаемые ими многочисленные выводные ледники. На о. Западный Шпицберген и на Новой Земле к югу от 740 с. ш. преобладает альпийский тип оледенения — разобщенные долинные ледники, имеющие самостоятельные области питания.
Небольшие о-ва Виктория и Белый представляют собой сплошные ледяные купола. Площадь оледенения составляет на Шпицбергене 35,1 тыс. км2 , на ЗФИ— 13,7 тыс. «км2 , на Новой Земле — 24,4 тыс. км2 . При толщине ледников от 200 до 400 м объем льда на Шпицбергене оценивается в 10,3 тыс. км3 , на ЗФИ — 2,9 тыс. км3 , на Новой Земле—10,4 тыс. км3 (данные (приведены по работе [154], несколько другие и более сомнительные значения площади ледников указаны в работе [324]). Оледенение всех перечисленных островов имеет тенденцию к сокращению, однако скорость отступания ледников в современную эпоху невелика [81].
Площадь водосборного бассейна Баренцева моря составляет 668 тыс. км2 . При расчетах пресноводного баланса Баренцева моря необходимо учитывать его водообмен с Белым морем, у которого при собственной площади 87 тыс. км2 водосборный бассейн занимает 718 тыс. км2 . Суммарный речной сток в Баренцево и Белое моря оценивается в 478 «км3 в год [156]. Это сильно расходится со сведениями о годовом стоке, приведенными в работе [111]: 163 км3 в Баренцево море и 215 км3 — в Белое. Учитывая, что реки бассейна Белого моря изучены значительно лучше, последнюю цифру следует признать более достоверной, и в этом случае годовой сток в Баренцево море должен составить, согласно работе [155], 263 км3 . Его истинное значение, по-видимому, близко к этой цифре. Крупнейшей рекой барендевоморского бассейна является Печора, на которую приходится около половины водосборной площади (322 тыс. км2 ) и 130 км3 годового стока. Другая половина бассейна приходится на реки Скандинавии и Кольcкого полуострова, где средний годовой сток довольно значителен (около 500 мм слоя), тундровые реки юго-восточного побережья (250— 300 мм) и арктические острова, режим стока которых слабо изучен и отличается значительной пространственной неравномерностью. Имеются данные о суммарном речном стоке с поверхности островов (без разделения по бассейнам морей и без учета айсбергов): Шпицберген — 35,5 км3 , ЗФИ —3,65 км3 , Новая Земля —32,5 км3 [154]. Питание рек преимущественно снеговое или смешанное с преобладанием снегового. Этим определяется внутригодовое распределение стока, в котором хорошо выражены зимний минимум и весеннее половодье (табл. 4). Летняя межень проявляется слабо. На арктических островах практически весь речной сток приходится «а три летних месяца.
![Средний месячный сток рек, % годового (по данным [323])](/foto/barenzklimat2_1.jpg "Средний месячный сток рек, % годового (по данным [323])")
Твердый сток рек бассейна Баренцева моря невелик. Наименьшая мутность свойственна рекам Кольского полуострова, русла которых лежат в кристаллических породах, и рекам тундровой зоны с многолетнемерзлыми почвогрунтами. Крупнейшим источником твердого стока и растворенных веществ яляется Печора (средний годовой сток взвешенных наносов — 6,5 млн. т, растворенных веществ — 5,5 млн. т [323])
В этом обзоре мы ограничились физико-географическими характеристиками, не относящимися к элементам гидрометеорологического режима моря, детальный анализ которых составляет основное содержание других разделов данной монографии. Вместе с.тем здесь необходимо остановиться на вопросах физико-географического районирования, которое проводится с учетом всего комплекса элементов и процессов, включая и гидрометеорологические.
По схеме районирования Северного Ледовитого океана, разработанной Е. С. Короткевичем [324], Баренцево море почти полностью отнесено к арктическому физико-географическому поясу, который в свою очередь делится на полярно-арктическую и южно-арктическую зоны (рис. За). В полярно- арктическую зону включены арх. ЗФИ, о. Северо- Восточная Земля и морская акватория к северу от 78—79° с. ш. Для этой зоны характерны близкие к нулю или отрицательные значения годового радиационного баланса и средней месячной температуры воздуха в течение всего года. Подстилающая поверхность представлена «а морокой акватории акваландшафтом сплоченных дрейфующих льдов, на суше — гляциальными и пустынно-арктическими ландшафтами. Зона отличается качественной и количественной обедненностью органического мира. Растительный покров фрагментарен, в нем преобладают водоросли, лишайники, мхи.
К южно-арктической зоне относятся арх. Новая Земля, арх. Шпицберген (за исключением о. Северо-Восточная Земля), почти вся акватория и материковое побережье моря (за исключением северной оконечности Скандинанокого полуострова). Эта зона отличается от полярно-арктической положительными значениями годового радиационного баланса и наличием безморозного периода продолжительностью до 2 мес. Зональные типы ландшафтов — акваландшафт припайных и дрейфующих льдов и тундровый ландшафт на суше. Для южно-арктической зоны характерно изменение природных условий не только в широтном, но и в долготном направлении. Баренцево море входит в приатлантический сектор этой зоны, который находится под сильным воздействием циклонической циркуляции атмосферы (особенно в холодное время года) и поступления атлантических вод, вследствие чего является аномально теплым для своего широтного положения. Это способствует высокой биопродуктивности Баренцева моря, которое относится к числу важнейших рыбопромысловых районов Мирового океана.
К умеренному поясу принадлежат только побережье Скандинавского полуострова к западу от Кольского залива и прилегающая к нему акватория, ограниченная кромкой плавучих льдов при их наибольшем распространении в зимне-весенний период. Этому району присущ типичный океанический климат, зимняя температура воздуха близка к 0°С, температура воды положительна в течение всего года.
Более детальное физико-географическое районирование Баренцева моря, не вполне согласующееся с этой общей схемой, предложено Г. В. Горбацким [81]. Выделены следующие пять районов: 1) юго-западный или медвежинский; 2) северо-западный или восточно-шпицбергенский; 3) северный или район ЗФИ; 4) северо-восточный или западно-новоземельский; 5) юго-восточный или шельфовый, колгуево-вайгачский. Районирование включает морскую акваторию и окружающие острова. Карта районов не приводится, и не все их границы точно указаны в тексте (на рис. 3 б они даны ориентировочно).
Юго-западный район простирается от побережья Скандинавии до Шпицбергенской банки (75—76° с. ш.), с востока он ограничен 33° в. д. Основанием для его выделения является влияние Нордкапского течения, которое особенно заметно сказывается на климате и природных условиях о. Медвежий. Однако с учетом положения полярного гидрофронта и наибольшей повторяемости кромки дрейфующих льдов представляется более правильным ограничить юго-западный район примерно по 74° 30' с. ш., исключая из него Шпицбергенскую банку.
Восточно-шпицбергенский район включает о-ва Белый, Надежды, Земля Короля Карла и все острова арх. Шпицберген, кроме о. Западный Шпицберген, который по районированию Г. В. Горбацкого не относится к провинции Баренцева моря. По природным условиям он мало отличается от северного района (арх. ЗФИ и о. Виктория). Морские границы обоих районов не указаны, и в целом их можно рассматривать как подразделения полярно-арктической зоны, охарактеризованной выше.
Остальные два района обладают рядом индивидуальных особенностей, и их разграничение в пределах южно-арктической зоны выглядит вполне обоснованным. Северо-восточный район подвержен влиянию атлантических вод, ему свойствен морской климат с аномально мягкой для высоких широт зимой. Колгуево-вайгачский район отличается наибольшей в пределах Баренцева моря континентальностью «климата, обусловленной близостью материка и относительной мелководностью этой части «моря. Здесь находится единственная в пределах Баренцева моря обширная зона вод с пониженной соленостью, сформированная под влиянием стока р. Печоры и Беломорского течения. Мелководность, распресненность и низкая зимняя температура способствуют ускоренному ледообразованию,продолжительность ледового периода достигает 8 мес.
Граница между «океаническим» юго-западным и «континентальным» юго-восточным районами Баренцева моря выражена не отчетливо и скорее представляет собой переходную зону, расположенную между 30 и 40° в. д. Акваторию к востоку от о. Колгуев нередко называют Печорским морем и рассматривают как самостоятельный водный объект [67]. Однако в современной картографии это подразделение не принято [20].
Таким образом, существующие схемы физико- географического районирования достаточно строго разграничивают природные области островов и побережий, но не позволяют однозначно определить границы районов на морской акватории. Это не противоречит представлениям о географической зональности Мирового океана, которые развивались академиком К. К. Марковым и нашли отражение в фундаментальной работе «География Мирового океана* [324]. Очевидно, что Баренцево море поддается районированию но характеристикам водных масс и другим элементам гидрометеорологического режима, что наказано в соответствующих разделах данной работы. Однако, если на суше подстилающая поверхность в целом сохраняется неизменной и воспроизводит сравнительно устойчивые климатические характеристики, то в море постоянно обновляется сама водная среда, границы водных масс могут смещаться в зависимости от многих факторов, процессы тепло- и массообмена протекают значительно интенсивнее, чем на суше. Необходимо также учитывать трехмерность морской среды. При районировании морпофизическим и биологическим признакам большое значение имеет выявление фронтальных разделов.
В практике гидрометеорологического обеспечения морских отраслей народного хозяйства нередко приходится сталкиваться со специализированным районированием — по промысловым районам, нефтегазоносным структурам и др. Это приводит к появлению многочисленных локальных гидрометеорологических описаний, составленных по запросам организаций-потребителей и не содержащих принципиально новой информации. По мере развития комплексных исследований, позволяющих выявить районы с однородными гидрометеорологическими условиями, а также создания современной информационной базы, необходимость в специализированных обобщениях должна уменьшиться. Сведения о гидрологическом режиме любого района моря будут содержаться в едином справочном, фонде многоцелевого назначения.
При описании гидрологического режима наряду с проблемами районирования ставится задача определения границ сезонов года по гидрометеорологическим показателям. Для Баренцева моря наиболее важными физическими факторами являются изменения вертикальной структура вод и Ледяного покрова. Основным отличием летнего гидрологического режима является существование верхнего квазиоднородного слоя, который наиболее отчетливо выражен в июле—августе. Осенние процессы (конвективное перемешивание, разрушение квазиоднородного слоя) сопровождаются быстрым продвижением кромки льда « югу и западу с сентября по ноябрь, в последующие месяцы оно замедляется. Зимний режим, для которого характерны медленное выхолаживание вод и вертикальная однородность гидрологических характеристик, сохраняется с декабря по апрель. Весенний прогрев вследствие большой инерционности гидрологических и ледовых условий, намного запаздывает по отношению к астрономической весне и приходится в основном «а май—июнь. С учетом изложенного для- оценки текущего теплового состояния моря наиболее репрезентативны гидрологические съемки, выполняемые в апреле и августе когда энтальпия вод становится соответственно минимальной или максимальной.
В зависимости от района моря и специфики тех или иных элементов режима границы сезонов могут отличаться от указанных выше. Так, по оценкам В. В. Бойцова [129], продолжительность гидрологического лета в разных районах южной и центральной части моря составляет от 1,5 до 3,5 мес, осени — от 0,5 до 3 мес. Начало зимы во многих районах приходится на ноябрь и даже на октябрь, окончание — на май. С другой стороны, при описании ветро-волнового режима целесообразно рассматривать сезоны в календарных границах, так как в большинстве районов моря наиболее Штормовым месяцем является январь, наименее штормовым— июль, а в марте—апреле повторяемость сильного ветра и волнения намного ниже, чем в предшествующие месяцы.
Использование календарных сезонов предпочтительно и в других отношениях. При неодинаковой продолжительности сезонов они входят в годовое осреднение с разным весом. Кроме того, при четном числе месяцев нельзя однозначно определить центральный месяц сезона (в некоторых справочных пособиях [19; 66], центральные месяцы не совпадают, что затрудняет сопоставление режимных характеристик).
Вопросы климатического районирования моря и выделения климатических сезонов более подробно рассмотрены в гл. 1 части I данной монографии.