Водообмен Азовского моря по данным измерений в 2021 г

рактеризуются малыми глубинами, сейшами и сгонно-нагонными явлениями. Системные исследования Азовского моря начаты Н.М. Книповичем в 20-е гг. XX в [2]. Важными вехами стали работы А.М. Бронфмана, Е.П. Хлебникова [3] и других авторов. С 1997 г Азовское, Черное и Каспийское моря России становятся объектом исследований Южного научного центра РАН [4]. Работы периода 2000 – 2010 гг. исследовали море в период понижения солености при повышенном речном стоке. В 2010 – 2020 гг. в регионе стали появляться признаки наступления новой климатической эпохи. Участились разрушительные стихийные бедствия. Ежегодные съемки Азовского моря показали, что с 2008-2009 гг. растут показатели солености. В 2016 г между Керченским проливом и косой Долгой регулярно наблюдаются значения выше 15 е.п.с., что очень близко к солености поверхности Черного моря (17-18 е.п.с.). Это прямое следствие маловодья. Долговременное присутствие соленых вод в Темрюкском заливе Азовского моря уже обусловило формирование устойчивых колоний бентосных организмов, характерных для Черного моря [5].

В 2018 г в северной части Керченского пролива начаты регулярные съемки встречных течений с целью измерить количество поступающих черноморских вод при разных метеоусловиях [6]. Впервые для современных маловодных условий получены количественные оценки переноса вод. Во время каждой съемки наблюдались северное и южное течения, однако не всегда в южном течении соленость превышала 17 е.п.с. Необходимы новые измерения для классификации условий развития черноморской адвекции.

Целью работы является представление новых измерений термохалинной структуры и поля течений в Керченском проливе, Таганрогском и Темрюкском заливах на основе экспедиционных исследований в 2021 г.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Для изучения водообмена в ключевых районах Азовского моря использованы данные экспедиций НИС «Денеб» Южного научного центра РАН в ноябре и декабре 2021 г. Всего обработано 68 станций гидрофизического мониторинга. Измерения течений и параметров термохалинной структуры проводились с борта судна с помощью регистратора течений Aanderaa RCM 9 LW, оснащенного дополнительно датчиками давления, температуры и электропроводности. Дис- кретность измерений настраивается оператором от 30 секунд до 2 часов. Датчики измеряют течения на расстоянии от 0,4 до 2,2 м от прибора. Частота акустического сигнала составляет 2 МГц, соответственно, производителем заявлен диапазон измерения скоростей от 0 до 300 см/с с абсолютной точностью ±0,15 см/с. Точность магнитного компаса для определения направления течений составляет ±5°. Ложные записи измерений помечены и отфильтрованы согласно программному обеспечению фирмы-производителя Aanderaa [7].

Вертикальное профилирование течений на каждой станции проводилось с интервалом 30 с в ноябре и 5 мин в декабре на каждом горизонте измерений с шагом 1 м. Для построения векторных картосхем Таганрогского залива (рис. 1 – 4) выбиралось значение в средней части водной толщи (2,5 м), затем для каждого разреза проводилось усреднение значений.

РЕЗУЛЬТАТЫ ПОЛЕВЫХ НАБЛЮДЕНИЙ

В холодное время года в азовоморском бассейне часто наблюдаются сильные (более 7 – 9 м/с) ветра восточной составляющей [1]. Съемка течений Керченского пролива проведена в условиях понижения скорости восточного-се-веро-восточного ветра до 8 м/с. На рис. 1 представлены вертикальные распределения компонент скорости течения и солености в северной части Керченского пролива. Разброс скоростей течений северной компоненты достиг 0,5 м/с (22 см/с на юг до 28 см/с на север). Стратификация течений не наблюдалась. Наиболее широкий (более 12 км) поток на север расположен

Рис. 1. Течения и соленость Керченского пролива 17 ноября 2021 г.

в центральной части пролива. К западу от него обнаружено противотечение. На прибрежных станциях зафиксированы узкие струи течений, с восточной стороны на юг, с западной – на север.

У западной и восточной границ разреза обнаружены зоны распреснения со значениями менее 13,4 е.п.с. на востоке и менее 13 у поверхности и 13,6 е.п.с. у дна на западе. В центральной части, в зоне действия северо-восточного течения соленость превышает 13,8 е.п.с. Заток соленых вод наблюдается при ветрах восточной составляющей, однако, в ноябре 2021 г соленость была даже ниже значений, характерных для Азовского моря при ослабевании восточно-го-северо-восточного ветра.

Систематические измерения течений в Темрюкском заливе [6, 8] показывают наличие чередования потоков разных направлений с интервалом 3 – 7 км. В 2021 г такие течения обнаружены повторно (рис. 2). Вероятно, в Темрюкском заливе развиваются ячейки циклонической циркуляции, диаметром 10 – 15 км. Скорости минимальные, 0 – 5 см/с, на грани чувствительности датчиков. Сток р. Кубань прижат к устью, изогалины имели почти вертикальную форму.

В эстуарном Таганрогском заливе смешиваются пресные речные и высокосолоноватые (морские) воды. Наблюдения показывают [6], что важный механизм этого смешения – сейши. Относительная изоляция залива косами Долгая и Белосарайская приводит к образованию собственной колебательной системы. По мере ослабевания раскачивающего ветра энергия одноузловой сейши рассеивается, в заливе проявляются движения низших мод на собственных резонансных частотах. Для поддержания таких сейш достаточно слабых ветров, которые наблюдаются в течение всего года. На приустьевом взморье Дона отмечаются колебания уровня и течений с периодом 12 ч, между Ейской до Долгой косами, - 24 ч [6]. Проведенные в декабре 2021 г измерения зафиксировали разные фазы сейшевых колебаний восточной части Таганрогского залива Азовского моря (рис. 3 и 4).

Для градиентных течений зафиксированы максимумы скорости у дна в обоих случаях. В период с 1 по 4 декабря (рис. 3) наблюдался ветер южной составляющей, 5 декабря произошла смена на северо-северо-восточный ветер, а течения приобрели выраженный компенсационный характер (рис. 4).

В начале зимнего сезона 2021 – 2022 гг. более соленые воды (до 9,5 е.п.с.) располагались у южного берега. 5 декабря, в районе с. Петрушино наблюдалось распреснение до 2,5 е.п.с.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

На основании инструментальных измерений установлено, что черноморская адвекция в Керченском проливе чаще всего наблюдается при ветрах восточной составляющей, что согласуется с теорией дрейфовых течений Экмана. Однако известно, что в природных условиях дрейфовые течения никогда не встречаются в чистом виде, и всегда осложнены влиянием берегов, неравномерностью поля ветра и дру-

Юго-юго-восточный ветер, 4 м/с

Векторы течений, указаны пунктиром на глубине 5 м

Вертикальные разрезы ADCP и СТО профилирования

Станции

ADCP и СТО профилирования

Скорость течений, см/с. С положительным знаком направлена в плоскость рисунка (слева направо на картосхеме), с отрицательным - из плоскости рисунка (справа палево на картосхеме)

Рис. 2. Течения и соленость Темрюкского залива Азовского моря 13.11.2021 г.

Поверхность Азовского моря

Соленость, е.п.с.

Поверхность Азовского моря

Восточная компонента течений, см/с

А

Векторы течений на горизонте 2,5 м (указан пунктиром на диаграммах компонент скорости течений)

Б

о

38°30'в.д.

39’ в.д.

10   12   14   16   18   20

Км

Рис. 3. Течения и соленость Таганрогского залива Азовского моря 05.12.2021 г.

Северо-северо-восточный ветер, 6 м/с

Б

Поверхность Азовского моря

Северная компонента течений, см/с

А

38°30'в.д

Км

39°в.д

Станция измерений поля течений с помощью

Aanderaa RCM9LW

АБ

Вертикальный разрез северной и восточной компоненты течений, солености

■ С.Ш.

Рис. 4. Течения и соленость Таганрогского залива Азовского моря 16.12.2021 г.

гими факторами [9]. В прикерченском районе Черного моря глубины повсеместно достигают нескольких десятков метров, этого достаточно для формирования полного потока дрейфового течения вплоть до глубины трения. Особенности воздушной циркуляции Восточной Европы в холодное время года обуславливают преобладание ветров восточной составляющей при развитии сибирского антициклона. При этом существует много факторов, осложняющих развитие черноморского дрейфового течения через Керченский пролив. Сейши могут являться еще одним. В пучности сейши скорости течений нулевые, а на узловых линиях – максимальные. Таким образом, при вращении амфидромий, течения в южной части Азовского моря способны переносить рас-пресненные Кубанью воды на значительные расстояния и блокировать черноморскую адвекцию.

Сейши Азовского моря никогда не затухают полностью и наблюдаются на записях уровнемеров даже в продолжительную штилевую погоду. Как только ветер усиливается, многоузло- вые амфидромические системы слабых ветров перестраиваются на более высокий энергетический уровень, вплоть до одноузловой структуры сильного сгона-нагона.

Стоковое течение Таганрогского залива ослабело с понижением водности Дона. Его отсеки плохо перемешиваются между собой из-за узких подводных оконечностей кос, которые почти перегораживают залив. Соответственно, даже с учетом низкого современного стока Дона, затруднено перемешивание донских вод с непосредственно азовоморскими. Резкие градиенты солености формируются после занесения соленых вод течениями одноузловых сейш, характерных для сильных ветров.

ВЫВОДЫ

Получены новые экспериментальные доказательства сложного характера циркуляции 6 Азовского моря. Замкнутая форма бассейна . ограничивает развитие ветровых течений, формируются компенсационные противотоки. Узловые линии, под влиянием силы Кориолиса, 7. приобретают вращающийся характер, переносятся массы воды, растворенные соли и взвеси. 8. Сейши, в зависимости от фазы, могут как усилить, так и ослабить течения Керченского про- 9. лива, заблокировав водообмен.