Характеристика Баренцева моря

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Границы и берега моря

2. Рельеф дна

3 .Климат

4. Тепловой баланс

5. Гидрологический режим

5.1 Температура воды

5.2. Соленость и водообмен

5.3 Плотность и конвективное перемешивание

5.4 Водные массы

5.5 Уровень моря, приливы

5.6 Течения

5.7 Ледяной покров

Список использованной литературы

Введение

Баренцево море занимает самое западное положение среди арктических морей, омывающих берега России. Расположенное между северным берегом Европы и островами Вайгач, Новая Земля, ЗФИ, Шпицберген, и Медвежий, оно свободно сообщается с теплым Норвежским морем и холодным Арктическим бассейном, а также морями Карским и Белым.

Площадь Баренцева моря - 1405 тыс. км, средний объем воды - 282 тыс. куб. км, средняя глубина 200 м.

Климат моря полярный морской, наиболее теплый среди шельфовых морей Северного Ледовитого океана. Хотя Баренцево море относится к числу ледовитых и почти 3/4 его поверхности ежегодно покрывается льдом, но в отличие от других морей Арктики, оно никогда не замерзает полностью. Даже в зимний период около 1/4 его площади остается свободной ото льда, что объясняется притоком теплых атлантических вод, препятствующих охлаждению поверхностного слоя до температуры замерзания.

В гидрологическом режиме Баренцева моря значительную роль играет рельеф дна. Он неоднороден: пересечен подводными возвышенностями, впадинами и желобами. Н.Н.Зубов (1928) считал Баренцево море классическим примером влияния рельефа дна на гидрологические характеристики.

На гидрологические условия моря влияет и речной сток, однако только в его юго-восточной части; там сосредоточено около 90% материкового стока. В целом же сток относительно невелик (163 км³) и поэтому мало влияет на соленость и химический состав баренцевоморской воды, близкой по этой причине к характеристикам вод океана.

Одной из характерных черт гидрологии Баренцева моря является хорошее перемешивание его вод. С этой особенностью моря тесно связано содержание и распределение растворенных в воде газов и биогенных веществ. Воды моря хорошо аэрированы; содержание кислорода в толще воды по всей площади моря близко к насыщению.

Водные массы Баренцева моря неоднородны и формируются под совокупным влиянием энергообмена с атмосферой и циркуляции вод. Поступление вод из других бассейнов и неровный подводный рельеф создают весьма сложную систему поверхностных и глубинных течений, в которой ведущую роль играют многочисленные ветви Нордкапского течения и холодные воды, идущие из Арктического бассейна и Карского моря.

На систему постоянных течений накладываются периодические приливные течения, которые в поверхностном слое достигают 150см/с и, как правило, превышают скорость постоянных течений Приливные волны с запада и севера вызывают также значительные изменения уровня Баренцева моря. У южных берегов высота подъема уровня при приливе достигает 3 и даже 6 м, на севере и северо-востоке 0,5 - 2,0 м.

Такова самая общая характеристика Баренцева моря.

1. Границы и берега моря

Баренцево море целиком расположено за Полярным кругом и границы его во многом условны. Они проведены в соответствии с гидрометеорологическими и геологическими признаками. На западе Баренцево море граничит с Норвежским морем по линии: южная оконечность Шпицбергена (м. Южный) - о. Медвежий - м. Нордкап, на востоке - с Карским морем по линии м. Кользат - м. Желания и далее по южным новоземельским проливам. Южной границей моря служит берег материка и линия м. Святой Нос, отделяющая его от Белого моря. На севере граница проходит по северной окраине островов архипелага Земля Франца-Иосифа, далее от Земли Александры через о-ва Виктория и Белый к о. Северо-Восточная Земля в архипелаге Шпицберген. Юго-восточная часть Баренцева моря, лежащая между о. Колгуев и юго-западным берегом Новой Земли, носит название Печерское море.

Протяженность береговой черты Баренцева моря - 6645 км. Береговая линия изрезана многочисленными фьордами, заливами, бухтами; отдельные ее участки относятся к различным морфологическим типам. На западе, от м. Нордкап до п-ова Среднего, к морю подходит гористый берег Норвегии, восточнее, до о. Кильдин, прибрежные горы становятся ниже, еще восточнее берег представляет собой волнистую равнину с отвесными скалами. Для юго-восточной части моря характерны низменные пологие берега. Западный берег Новой Земли на его южном участке, до Горбовых о-ов, невысокий всхолмленный, севернее к морю подходят ледники Новоземельских гор, некоторые из них стекают в море. Ледяные берега встречаются также на Земле Франца-Иосифа и на Шпицбергене.

В Баренцевом море много островов. Они не велики, расположены вблизи берегов или крупных островов и сгруппированы в небольшие архипелаги. Геологическое строение островов и побережья, также как и особенности рельефа дна и грунтов позволяют сделать вывод, что в море происходили неоднократная смена суши и моря, тектонические движения и ледниковые процессы.

2. Рельеф дна

Баренцево море - типично материковое, целиком находящееся на шельфе Северного Ледовитого океана, который в его пределах более глубоководен, чем в других арктических морях. Большая часть моря имеет глубины 300 - 400 м (рис. 1.). Прибрежные мелководья с глубинами менее 50 м занимают значительную площадь только на юго-востоке и в его северо-западной части. Рельефу дна Баренцева моря свойственна сильная расчлененность. На расстояниях десятков километров перепады глубин составляют 50 - 100 м. В море выделяются равнины (Центральное плато), возвышенности (Центральная, Персея - минимальная глубина 63 м), впадины (Центральная - максимальная глубина 386 м) и желоба (Западный - максимальная глубина 600 м, Франц - Виктория - 430 м). Южная часть дна имеет глубины менее 200 м и отличается выравненным характером. Наиболее глубокие места расположены в западной части моря. Здесь же находится и максимальная глубина.

Рисунок 1. Рельеф дна Баренцева моря

Кроме крупных структурных форм донного рельефа, на глубинах меньше 200 м существуют многочисленные мелкие неровности дна, что связано не только с геологической историей моря, но и с влиянием гидрологических элементов. С этим же связано и распределение грунтов в море.

Большая часть дна Баренцева моря (северная половина, Центральная впадина, Новоземельский желоб) покрыта песчаным илом. Прибрежные склоны и склоны Мурманской и Рыбачьей банок и Центральная возвышенность покрыты илистым песком. На поверхности Медвеженской и Шпицбергенской банок имеется песок. Юго-восточную часть моря занимают илистые отложения, что объясняется слабой подвижностью вод в этом районе и переносом реками и льдами мелкого материала. В Норкапском желобе наблюдаются зоны размыва, скопление валунов и участки скалистого дна, обусловленные интенсивным Нордкапским течением.

3. Климат

Климатические условия Баренцева моря определяются соседством его с теплым Норвежским морем и холодными районами Арктического бассейна. Через Баренцево море проходят траектории подавляющей части теплых североатлантических циклонов, идущих на восток и северо-восток вглубь арктической области. Часто этот перенос теплых воздушных масс прерывается мощным вторжением гребней поляр6ного антициклона, сопровождающимся проникновением холодных арктических воздушных масс далеко на юг. Синоптические процессы в Баренцевом море развиваются особенно бурно. Это один из самых неспокойных и изменчивых по погоде районов. По сравнению со всеми морями Арктики климат Баренцева моря отличается высокими температурами воздуха, мягкими зимами и большим количеством осадков. Суровость климата, по средним данным, возрастает в море с юга на север и с запада на восток. Средняя годовая температура воздуха характеризуется следующими значениями: о. Медвежий -1.6°, Баренцбург (Шпицберген) -5.2°, Бухта Тихая (ЗФИ) -10.5°. Средние температуры самых холодных месяцев на побережье равняются: -10°, -15°, на северных островах -20°, -22°. В июле средняя температура в различных районах колеблется от +1° до +7°. Находясь под влиянием поступления теплых масс воды и воздуха из Атлантического океана и холодных - из Арктического бассейна, климат Баренцева моря весьма неоднороден. В северной части моря господствует арктический воздух, а на юге - воздушные массы умеренных широт. По климатическим условиям в море можно выделить четыре крупных региона: юго-западный (Медвеженский), юго-восточный (Колгуево - Вайгачский), северо-западный (Восточно - Шпицбергенский), Центральный и северо-восточный.

Юго-западный район находится под сильным воздействием циклонической циркуляции и теплого Нордкапского течения. Частые выносы тепла циклонами, отдача тепла от поверхности моря в атмосферу делают этот район аномально теплым. Ветры здесь сильные, преимущественно юго-западной четверти. Температура воздуха зимой -2,-3°С, летом 8,9°С. Метеорологический режим отличается небольшой междусуточной и межгодовой изменчивостью температуры воздуха, устойчивым направлением ветра, частыми осадками, значительной облачностью.

Юго-восточный район характеризуется частой сменой теплого атлантического воздуха холодным воздухом с Евразийского континента; поэтому здесь наблюдаются большие градиенты температуры. Температура воздуха резко понижается к востоку и юго-востоку, т.е. к району, в котором велико влияние холодных вод Карского моря, поступающих сюда через проливы Карские ворота и Югорский Шар. Среднемесячная температура -7°С зимой 7°С летом.

Северо-западный район - это акватория севернее о. Медвежий, находящаяся под сильным влиянием Арктического бассейна. Район выделяется наиболее низкими температурами воздуха и водных масс, плавучими льдами, наличием айсбергов. Зима суровая (-22^о С), ветры преимущественно северо-восточной четверти.

Четвертый район включает в себя центральную и северо-восточную части моря. Атлантические воды в этот регион поступают с северной и Колгуево - Новоземельской ветвями Нордкапского течения.

Регион испытывает значительные воздействия атлантических воздушных масс, особенно при перемещении циклонов с юго-запада на северо-восток. Среднемесячные температуры в центральном районе колеблются от -4 до -10^о С зимой и от 3 до 5^о С летом, в юго-восточном районе от -15 до -20^оС зимой и от 1 до 3^оС летом.

4. Тепловой баланс

Высокоширотное положение Баренцева моря и наличие в нем больших пространств постоянно открытой воды, превращают это море в зону активного взаимодействия с атмосферой. Примыкая к аналогичной зоне в Норвежском море, Баренцево море по ряду климатических параметров энергообмена сопоставимо с ней и даже может превосходить ее, в частности, по теплоотдаче за счет турбулентного потока и затрат тепла на испарение.

Радиационная характеристика Баренцева моря определяется его расположением за Полярным кругом и большой облачностью, которая наблюдается над морем в течение года. Облачность значительно уменьшает поступление суммарной радиации, а существование полярного дня и полярной ночи за Полярным кругом вызывает большие внутригодовые колебания суммарной солнечной радиации. Так, в целом за год поступает только 60% возможной радиации, в годовом же ходе суммарная (суточная) солнечная радиация при реальных условиях облачности изменятся от 0 в декабре и январе до 17.8МДж/м² в июне. Пространственная изменчивость суммарной радиации, так же как и поглощенной, относительно не велика: среднее квадратическое отклонение в июне составляет 0.7 МДж/м², в другие месяцы несколько выше - 0.9-1.1МДж/м². Временная изменчивость больше пространственной в весенне-летние месяцы, когда поступает более 70% от годового количества радиации. В целом за год водные массы Баренцева моря поглощают 88% поступающей солнечной радиации. Расходной составляющей радиационного баланса является эффективное излучение. Определяется оно преимущественно облачностью и разностью температур воды и воздуха. Облачность сохраняется значительной в течение всего года, тогда как разность температур воды и воздуха изменяется от 7-8°С в декабре- марте до 0°С в июне-августе. В результате эффективное излучение в течение года изменяется в 2-2.5 раза (5-6МДж/м² в ноябре-апреле и 2-3МДж/м² в июне-сентябре). Среднее квадратическое отклонение составляет 0.4-1.3МДж/м², увеличиваясь от лета к зиме. Временная изменчивость практически в течение года меньше пространственной. Тепловое излучение атмосферы в течение года изменяется незначительно (21МДж/м² в феврале-марте и 27МДж/м² в июле-августе). Следует отметить важную роль теплового излучения атмосферы в радиационном теплообмене между атмосферой и поверхностью моря. В ноябре-январе тепловое излучение атмосферы является единственным источником тепла, поступающего на поверхность моря, в июне-июле (при максимальном поступлении солнечной энергии) тепловое излучение атмосферы в 1.5 раза превышает суммарную радиацию.

Радиационный баланс поверхности моря в октябре-марте отрицательный, в апреле-сентябре - положительный с максимальным значением в июне, что обусловлено соответствующими изменениями потока солнечной радиации в течение года. При этом в теплую часть года значения радиационного баланса на 30-40% меньше суммарной радиации В период полярной ночи радиационный баланс определяется только эффективным излучением поверхности моря. В среднем для южной части Баренцева моря годовой радиационный баланс положителен и составляет 1.5МДж/м².

Свободная ото льда поверхность Баренцева моря в течение года обеспечивает значительное поступление тепла в атмосферу не только за счет эффективного излучения, но и за счет турбулентного потока тепла Н и затраты тепла на испарение LE. Наибольшие значения Н и LЕ наблюдаются в декабре-феврале (соответственно 10-12МДж/м² и 7-8МДж/м²), уменьшаясь в июне-августе до 0.2 и 1-2МДж/м² . В целом за год результирующий поток тепла В отрицателен и равен 8.1МДж/м². В период с мая по август результирующий поток тепла положителен за счет относительно большого поступления солнечной радиации и уменьшения эффективного излучения, турбулентного теплообмена и затрат тепла на испарение. Переход теплового баланса через 0° наблюдается в конце апреля - начале мая и в конце августа. На сезонные изменения знака результирующего потока тепла большое влияние оказывают окружающие Баренцево море суша и ледяной покров, охлаждающее влияние которых в зимнее время приводит к значительному увеличению разности температур воды и воздуха. В летнее время различия радиационных характеристик водной поверхности, ледяного покрова и суши уменьшаются. Пространственная изменчивость потоков Н, LЕ и В несколько выше пространственной изменчивости составляющих радиационного баланса. Что касается временной изменчивости Н, LЕ и В, то она в целом меньше пространственной изменчивости этих потоков.

Важнейшей составляющей теплового баланса Баренцева моря является адвекция тепла течениями. Основной приток тепла в море осуществляется в его южных районах. Н.С.У раловым показано, что 60-65% тепла, вносимого в Баренцево море между м. Нордкап и арх. Шпицберген, отдается в атмосферу и в окружающие Нордкапское течение воды в пределах южной части моря. Вместе с тем в юго-западной и юго-восточной части моря расход тепла атлантических вод происходит с разной интенсивностью. Если между Нордкапским и Кольским разрезами энтальпия вод уменьшается в осенне-зимний период лишь на 2.8% на100 км, то восточнее Кольского разреза это уменьшение резко возрастает, составляя 5.7% на каждые 100 км. Причинами этого являются уменьшение скорости течения из-за его дробления, воздействие охлажденных до температуры замерзания вод юго-восточной части моря и наличие здесь льдов.

В годовом ходе адвекции тепла течениями в слое 0-200 м достаточно хорошо прослеживается сезонная изменчивость. Максимум адвекции отмечается в зимний период (январь-март), второй максимум наступает, как правило, в июле-сентябре. Максимальное значение адвективного теплообмена наблюдается весной (апрель-июнь), при этом в районе теплых течений адвекция в слое о-200 м положительна в течение года. Годовая амплитуда составляет 10-20МДж/м². Сезонная изменчивость в характере адвекции тепла течениями связана с режимом преобладающих западных ветров и с изменчивостью положения струй основных течений в Баренцевом море. Так, для Нордкапского и Мурманского течений отмечается значительный сектор изменчивости в направлении струи этих течений, достигающий в некоторых случаях 200°. Меньшая изменчивость характерна для струй Новоземельского и Канинского течений.

В холодную часть года и в целом за год наибольшие значения адвекции отмечаются в западной части моря, к юго-востоку от арх. Шпицберген. К востоку значения адвекции уменьшаются и затем несколько увеличиваются у кромки льда вдоль арх. Новая Земля Максимальные годовые значения адвективного теплообмена на западе моря составляют 10-15 МДж/м², в центральной части моря 6-8МДж\м², в восточной части моря у кромки льда 10-13МДж/м². В целом для незамерзающей части Баренцева моря годовое значение адвекции составляет 8.1МДж/м². В теплую часть года адвективный теплообмен в западной части моря не превышает 10МДж/м²,в центральной части моря он становится отрицательным, т.е. происходит отток тепла.

Следует отметить, что вклад суммарного теплообмена поверхности моря с атмосферой и адвекции тепла течениями в изменение энтальпии слоя 0-200 м существенно зависит от сезона. В зимний период роль обоих факторов велика, однако роль результирующего потока тепла несколько выше, чем адвекции, и в этот период происходит общее понижение энтальпии. Вместе с тем в отдельные годы роль адвекции может быть настолько значительной, что температура поверхности воды на Кольском разрезе в январе и феврале бывает выше, чем в предшествующих ноябре и декабре. В осенний и летний периоды, когда результирующий поток тепла значительно уменьшается по абсолютному значению и становится положительным, происходит увеличение энтальпии. Однако роль адвекции в этом процессе несколько больше, чем результирующего потока тепла. В среднем для весенне-летнего периода адвекция в 1.5-2 раза превышает поток тепла В, хотя по сравнению с зимним периодом значение адвекции уменьшается в 2-3 раза. Осенью, когда резко возрастает поток тепла В, его вклад снова превышает вклад адвекции.

В целом можно отметить, что адвективная составляющая теплового баланса деятельного слоя Баренцева моря весьма существенна для его юго-западной части и не может не учитываться в остальных районах моря. Значительная пространственная и временная изменчивость адвекции также определяется непостоянством течений в море и зависит в конечном итоге от особенностей атмосферной циркуляции, как над самим Баренцевым морем, так и за его пределами.

В табл.1 приведены годовые значения рассмотренных выше элементов теплового баланса моря.

Таблица.1. Годовые значения составляющих теплового баланса поверхности для южной части Баренцева моря

Положительный баланс	Поступление тепла за год	Отрицательный баланс	Отдача тепла за год
	МДж/м2	%		МДж/м2	%
Поглощенная радиация	5.8	42	Турбулентный теплообмен	5.1	37
Адвекция тепла течениями	8.1	58	Затраты тепла на испарение	4.5	32
			Эффективное излучение	4.3	31
Всего поступает за год	13.9	100	Всего отдается за год	13.9	100

Поступление тепла за счет речного стока /4/ и расход тепла за счет ледовых процессов / 5/ составляют менее 0.1% от общего поступления тепла за год и поэтому в тепловом балансе незамерзающей части моря могут не учитываться.

Представление о сезонной изменчивости составляющих теплового баланса дает табл.2.

Таблица.2 Средние суточные значения составляющих теплового баланса поверхности южной (незамерзающей) части Баренцева моря, МДж/м²

Элемент	I -III	IV - VI	VII - IX	X - XII	год
Q	1.6	14.1	10.2	0.5	6.6
Вк	1.3	12.6	9.0	0.3	5.8
Еа	21.3	24.2	26.6	23.2	23.8
Еэф	6.0	3.8	2.6	4.7	4.3
R	-4.7	8.8	6.4	-4.3	1.5
Нт	10.9	2.3	0.4	6.9	5.1
LE	7.3	2.9	2.1	5.9	4.5
В	-22.9	3.6	4.0	-17.1	-8.1

Q - суммарная солнечная радиация,

В_к - поглощенная солнечная радиация,

Е_а - тепловое излучение атмосферы,

Е_эф - эффективное излучение поверхности моря,

R - радиационный баланс,

Н_т - турбулентный поток тепла,

LE - затраты тепла на испарение,

В - результирующий поток тепла на поверхности моря.

Данные табл. 2 показывают, что годовой радиационный баланс положителен, т.к. поглощенная радиация летом превышает ее отток зимой. Отрицательные величины радиационного баланса в период полярной ночи целиком определяются эффективным излучением.

5. Гидрологический режим

Гидрологический режим Баренцева моря отличается большим разнообразием и складывается в результате циркуляции вод различного происхождения и с различными свойствами:

1) теплых вод, приходящих из северной части Атлантического океана;

2) теплых вод речного происхождения;

3) сравнительно холодных местных вод;

4) холодных полярных вод.

В предыдущем разделе было показано, что термогалинные условия в Баренцевом море складываются под влиянием как адвекции тепла течениями, так и радиационных факторов. Отдельные элементы этого влияния обусловливают устойчивость климатических характеристик температуры и солености, другие (например, нестационарность течений и ледовых условий) формируют их пространственную и временную изменчивость.

Рассмотрим структуру полей температуры и солености в их годовом ходе, а также основные процессы, которые определяют их распределение.

5.1 Температура воды

В Баренцевом море температура воды в значительно большей мере, чем в других арктических морях определяет все процессы, связанные с плотностной структурой вод (конвекция, образование слоя скачка и др.). Кроме того, в Баренцевом море температура воды является основным показателем, характеризующим распространение теплых атлантических вод, которые в свою очередь, определяют ледовые условия и климат приатлантического сектора Арктики.

Термический режим Баренцева моря формируется под воздействием ряда процессов, из которых ведущими являются осенне-зимняя конвекция, выравнивающая температуру от поверхности до дна, и летний прогрев поверхностного слоя, обусловливающий возникновение сезонного термоклина.

Большой приток теплых атлантических вод делает Баренцево море одним из самых теплых в Северном Ледовитом океане. Значительная часть моря от берегов до 75°с.ш. круглый год не замерзает и имеет положительные значения поверхностной температуры. Влияние адвекции тепла атлантических вод особенно заметно проявляется в юго-западной части моря и незначительно на юго-востоке из-за малых глубин в этом районе Вместе с тем именно это обстоятельство способствует более интенсивному радиационному прогреву данного региона летом и поэтому в июле-августе температура воды здесь достигает 8°С.

В поверхностном слое максимальная температура наблюдается в юго-западной части моря ( 9°С в июне-сентябре), минимальная (0°С) - у кромки льда. С июля по октябрь область максимальных температур распространяется также и на юго-восточную часть моря, положение изотерм становится близким к широтному (рис.2).



Рисунок 2. Среднемноголетняя температура воды на поверхности в летний и зимний периоды

Сезонное изменение температуры воды повсеместно невелико, на юго-западе и в северной части моря оно не превышает 5-6°С и только на юго-востоке достигает 10°С. В атлантической водной массе на крайнем юго-западе моря поверхностная температура воды зимой не опускается ниже 3°С и не превышает 6°С, летом она лежит в пределах от 7 до 13°С. В районах, где возможно появление льда, абсолютный минимум ограничен температурой замерзания, равной -1.8°С. Летние максимальные температуры в поверхностном слое достигают в северо-западной части моря 4-7°С, на юго-востоке - 15°С в открытой части моря и 20-23 в Печорской губе.

С глубиной колебания температуры воды уменьшаются. В юго-восточной части моря на горизонте 50 м они составляют около 2/3 от их величины на поверхности.

Распределение температуры воды на нижележащих горизонтах отражает развитие в море процессов конвекции (зимой) и летнего прогрева. В летний период происходит формирование сезонного термоклина, которое начинается с перехода теплового баланса поверхности моря к положительным значениям и продолжается до августа-сентября, когда глубина слоя скачка достигает таких значений, при которых перемешивание в поверхностном слое уже не может заметно повлиять на условия в слое термоклина. На большей части акватории Баренцева моря толщина квазиоднородного слоя и глубина верхней границы термоклина к этому времени достигают 30 м, а наибольшие градиенты приходятся на слой 30-50 м.

На юго- западе моря максимальные градиенты температуры воды не превышают 0.1°С/м, а на остальной его глубоководной акватории достигают 0.2°С/м; в юго-восточной части моря и в прибрежных районах максимальные градиенты приходятся на слой 10-25 и 0-10 м и составляют 0.4°С/ м.

В большой степени распределение температуры в толще воды Баренцева моря зависит от проникновения теплых атлантических вод, от зимнего охлаждения и от рельефа дна. Поэтому изменение температуры воды по вертикали происходит неодинаково.

В юго-западной части наиболее подверженной влиянию атлантических вод, температура плавно и в небольших пределах понижается с глубиной, оставаясь положительной до самого дна. На северо-востоке моря зимой отрицательная температура распространяется до горизонта 100-200 м, глубже она повышается до +1°С. Летом поверхность моря имеет невысокую температуру, которая быстро понижается до 25-50 м, где сохраняются низкие значения температуры (-1.5°С), достигнутые при зимнем охлаждении. Ниже, в слое 50-100 м, не затронутом зимней вертикальной циркуляцией, температура повышена до -1°С. Таким образом, между 50 и 100 м наблюдается холодный промежуточный слой. В тех впадинах, куда не проникают теплые воды и происходит сильное выхолаживание, например Новоземельский желоб, Центральная котловина и т.д., температура воды однородна по всей толще зимой, а летом от небольших положительных значений на поверхности понижается до -1.75°С у дна.

Подводные возвышенности служат препятствиями на пути движения атлантических вод, поэтому последние обтекают их. В местах обтекания повышений низкие температуры поднимаются близко к поверхности воды. Кроме того, над возвышенностями и на их склонах вода охлаждается больше. В результате образуются характерные для банок Баренцева моря "шапки холодной воды".

В районе Центральной возвышенности зимой температура воды одинаково низкая от поверхности до дна. Летом она понижается с глубиной и в слое 50-100 м имеет минимальные значения. Ниже температура снова повышается, но до самого дна остается отрицательной. Таким образом, и здесь имеется промежуточный слой холодной воды, но его не подстилают теплые атлантические воды. В юго-восточной части моря изменения температуры с глубиной имеют ярко выраженный сезонный ход.

Зимой температура всей толщи воды отрицательна. Весной верхний 10-12-метровый слой охватывается прогревом, ниже его температура резко понижается ко дну. Летом прогревание поверхностного слоя достигает наибольших величин, поэтому понижение температуры между горизонтами 10 и 25 м происходит резким скачком. Осенью охлаждение выравнивает температуру по всему слою, которая к зиме становится почти однородной по вертикали.

На рис.4 представлены вертикальные профили температуры воды в четырех районах (западном, северном, приновоземельском и северо-восточном рис. 3), характеризующие период формирования и разрушения термоклина (май-ноябрь). Из них видно, что, несмотря на значительные различия гидрологического режима районов, для них характерен ряд общих закономерностей, в частности, запаздывание годового максимума температуры воды по мере увеличения глубины и замедленное падение температуры осенью по сравнению с весенним ростом. В реальных условиях эти обобщенные профили распределения температуры воды осложняются существованием суточного и синоптического термоклинов, неравномерностью адвекции тепла, внутренними волнами, влиянием речного стока и таянием льда. Например, в юго-восточной части моря в июле на горизонте 10 и 20 м наблюдается значительное понижение температуры воды, связанное с тем, что в июне-июле этому району свойственна сильно выраженная плотностная стратификация, обусловленная поступлением большого объема речных вод.

Рисунок 3. Схема квадратов, для которых строились вертикальные профили

Номер кв. Зимний период Летний период

1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

4

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

5

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 4. Средняя температура [°C] по многолетним данным на стандартных горизонтах

В летний период изменения температуры воды в различных по вертикальному градиенту слоях практически не связаны. Исключение составляют слой ветрового перемешивания (0-10 м) и слой сезонного термоклина (20-30 или 30-50 м), между этими слоями связь отсутствует.

Характерные значения колебаний температуры воды, обусловленные приливной изменчивостью, составляют 0.2-0.5°С в однородных слоях и до 1.0-1.5°С - в слое термоклина.

5.2 Соленость и водообмен

Соленость Баренцева моря определяется, прежде всего, интенсивностью его водообмена с окружающими бассейнами, поскольку объем этих вод более чем на два порядка превышает остальные составляющие пресноводного баланса. Особенно сильное влияние оказывают атлантические воды. Их приток на западной границе составляет по разным оценкам от 49 до 74 тыс. км³/год. На северной и северо-восточной границе приходные и расходные составляющие водообмена наименее достоверны и по данным работы /6/ составляют 5-10 тыс. км³/год; их результирующая, равная 500 км³/год, направлена в Баренцево море; в проливе Карские Ворота она направлена из Баренцева моря в Карское и составляет 20 тыс.км³/год . В итоге 2/3 акватории моря находятся под влиянием атлантических вод и даже на поверхности моря соленость воды превышает 34‰ , составляя в ядре (73^о с.ш., 20-35^о в.д.) 35‰ . На остальной акватории моря соленость колеблется в пределах 32-34 ‰ (рис.5). Наибольшие величины распреснения имеют место на юго-востоке моря, куда выносятся распресненные беломорские воды (31-33 ‰) и поступает основное количество материковых вод.



Рисунок 5. Среднемноголетняя соленость воды на поверхности в летний и зимний периоды

Номер кв. Зимний период Летний период

1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

4

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

5

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 6. Средняя соленость (psu, ‰) по многолетним данным на стандартных горизонтах

Максимальная соленость на поверхности моря (35‰) наблюдается в его юго-западной части (Нордкапский желоб), где проходят соленые атлантические воды и где не образуются и не тают льды. К северу и югу соленость понижается до 34.5‰ благодаря таянию льдов. Еще более распреснены (32-33‰) воды в юго-восточной части моря, где таяние льдов сочетается с мощным притоком пресных вод с суши.

Изменения солености на поверхности моря происходят не только от места к месту, но и от сезона к сезону. Зимой по всему морю соленость - около 35‰, в юго-восточной части - 32.5 - 33‰,так как в это время года усиливается приток атлантических вод и происходит интенсивное ледообразование. Весной почти повсеместно сохраняются высокие значения солености. Лишь узкая прибрежная полоса у Мурманского берега и в Канинско-Колгуевском районе имеет пониженную соленость: опреснение здесь вызвано постепенно возрастающим материковым стоком. Летом сокращается приток атлантических вод, растаивают льды, речная вода распространяется далеко в море, поэтому повсюду соленость понижается. Во второй половине сезона она везде становится ниже 35‰. В юго-западной части соленость равна 34.5‰, а в юго-восточной - 29‰, а иногда и 25‰. Осенью в течение некоторого времени по всему морю соленость остается пониженной. Но вследствие уменьшения речного стока и начавшегося ледообразования соленость повышается.

Соленость у побережья Новой Земли зимой и весной составляет 34.5‰, летом и осенью понижается до 33.5-34.0‰ и менее, что может объясняться как общим летним снижением солености на юго-востоке Баренцева моря, так и значительным поступлением сильно опресненных вод Карского моря с течением Литке.

В северной части моря водная масса имеет соленость аналогичную арктической водной массе (32-34 ‰); летом ее соленость понижается дополнительно за счет таяния льда. Отметим, что ледовые процессы отражаются только на сезонных изменениях солености, среднегодовые величины солености не зависят ото льда, т.к. явно выраженного годового стока или притока льда на границах моря не наблюдается. Осолонение при ледообразовании не приводит к заметному повышению солености у поверхности, т.к. ледообразование сопровождается интенсивной конвекцией.

Годовая изменчивость солености в море имеет место в основном в поверхностном слое. В сезонном термоклине и ниже ее практически нет. В атлантической водной массе среднеквадратическое отклонение среднемесячных значений солености составляет 0.1 ‰ , на юго-востоке моря в поверхностном слое -1.0 ‰ . Сезонные колебания солености в атлантической водной массе происходят за счет летнего понижения солености при превышении осадков над испарением; в других районах моря они обусловлены дополнительно таянием льда, а на юго-востоке моря, главным образом, речным стоком и Беломорским стоковым течением. Последний район отличается особым режимом солености: здесь формируется обширная зона распресненных вод, сосредоточенных в тонком слое (0-10 м), в результате чего вертикальный градиент солености в летние месяцы превышает 1.0% /м и образуется слой скачка; возникает сезонный галоклин сходный с сезонным термоклином и усиливающий плотностную стратификацию вод. При уменьшении речного стока и усилении ветрового перемешивания (в августе-ноябре) соленость воды быстро увеличивается и, следовательно, летнее распреснение меньше сказывается на ледовых процессах, чем, например, в Карском море, где к моменту ледообразования соленость поверхностных вод ниже.

По разному распределяется соленость с глубиной, что связано с рельефом дна и притоком атлантических и речных вод. В большинстве районов Баренцева моря соленость увеличивается от 34‰ на поверхности до 35.1‰ у дна. Над подводными возвышенностями изменения солености по вертикали еще меньше. Мало изменяется распределение солености по глубине и то сезона к сезону. Летом поверхностный слой опреснен, а с горизонта 25-30 м начинается повышение. Зимой скачок сглаживается. В значительно больших пределах изменяются величины солености с глубиной в юго-восточной части моря. Разность солености на поверхности и у дна может достигать нескольких промилле. Хорошо заметны в этом районе и сезонные изменения вертикального распределения солености. Зимой соленость почти выравнивается по всей толще воды. Весной речные воды начинают опреснять поверхностный слой. Летом опреснение его усиливается за счет растаявшего льда, поэтому между горизонтами 10 и25 м образуется резкий скачок солености. Осенью сокращение стока и ледообразование вызывают увеличение солености и выравнивание ее по глубине.

Особенности вертикального распределения солености в западном, северном, при ново-земельском и северо-восточном районах представлены на рис.6.

В отличие от сезонной изменчивости, межгодовая изменчивость солености зависит в большей мере от колебаний речного стока, чем от других составляющих пресноводного баланса.

5.3 Плотность и конвективное перемешивание

баренцево море гидрологический

Плотность морской воды является важнейшей характеристикой гидрологического режима, от распределения которой зависит плотностная циркуляция вод и процесс конвективного перемешивания. Вертикальное распределение плотности и ее годовой ход в деятельном слое океана в основном определяются изменениями температуры воды. Исключение составляет Северный Ледовитый океан, в котором определяющим фактором является пониженная соленость поверхностного слоя.

В Баренцевом море, которое занимает промежуточное положение между теплым Норвежским морем и холодным Арктическим бассейном, оба фактора имеют место, но их влияние на плотность зависит от района моря и преобладающей в нем водной массы. В атлантической водной массе плотность воды определяется в основном изменениями температуры, в водах северной части моря - тем и другим, примерно, поровну, на юго-востоке - распределением солености. Максимальных значений условная плотность воды в Баренцевом море достигает в атлантической водной массе (28.1-28.3) в зимний период, по мере ее охлаждения при продвижении от западных границ в глубь моря. Минимальные значения условной плотности воды в это время составляют 27.0. В летний период плотность атлантических вод в поверхностном слое понижается до 26.0. На севере это понижение возможно до 24.5, в юго-восточной части моря до 15.0-20.0.

Многолетняя изменчивость условной плотности воды в пределах моря также неодинакова. В юго-восточной части моря изменчивость плотности в поверхностном слое составляет 0.3-0.4 (по среднемесячным значениям) зимой и 2.0-4.0 летом, ниже термоклина 0.1-0.2 зимой, 0.3-0.5 летом На остальной акватории моря изменчивость плотности воды равна 0.1, повышаясь в деятельном слое летом до 0.2-0.3.

Наибольшей трансформации воды Баренцева моря подвергаются в период осенне-зимней конвекции, возникающей вследствие увеличения плотности воды в поверхностном слое при понижении температуры воды, осолонении за счет ледообразования и адвекции более плотных вод в верхних слоях моря. В Баренцевом море различают три типа конвекции: арктическую, полярную, субполярную. По арктическому типу конвективное перемешивание развивается в северной части моря, где оно в основном обусловлено осолонением при ледообразовании. Начинается оно раньше, чем в других районах (в конце августа), но проникает относительно не глубоко (до 50-75 м). Полярный тип характеризует конвекцию, которая возникает на чистой воде при понижении ее температуры и продолжается после установления льда за счет осолонения. Начинается она, как правило, в первой декаде сентября и на мелководных местах (Центральная возвышенность, Гусиная банка, Мурманское мелководье и др.) доходит до дна, при этом раньше, чем в прилегающих глубоководных районах. В результате этого происходит "сползание" холодных тяжелых вод в глубинные слои, которое в сочетании с плотностным перемешиванием, позволяет конвекции проникнуть за зиму до глубин 200-300 м. Субполярный тип наблюдается в юго-западной части моря. Вызывается он только понижением температуры воды, начинается в середине сентября и, продолжаясь в течение всего зимнего периода, достигает глубин 150-200 м.

На акватории моря конвекция развивается с разной степенью интенсивности; в целом она убывает с запада на восток и зависит от теплового состояния моря и атмосферы. Особенно заметно эта зависимость проявляется в многолетнем ходе интенсивности конвекции. В аномально теплые годы конвективное перемешивание начинается позднее и его глубина меньше, в аномально холодные наоборот. Но эти различия особенно заметны на начальном этапе развития конвекции. В дальнейшем они сглаживаются и к концу зимы гидрологические условия в море становятся приблизительно равными. Описание термогалинных и плотностных характеристик вод моря были бы неполными без анализа структуры водных масс.

5.4 Водные массы

Водные массы относятся к наиболее обобщенной характеристике гидрологического режима моря. Они представляют собой относительно однородные массы воды, различающиеся по районам их происхождения и границам, в которых они существуют. Этими границами в горизонтальной плоскости являются гидрологические фронты, в вертикальной - слои скачка плотности.

По наиболее распространенной классификации вод Баренцева моря /3/ в нем выделяют четыре водные массы:

1) атлантические воды с повышенной температурой и соленостью, поступающие с запада в виде поверхностных течений и приходящие на глубинах с севера и северо-востока из Арктического бассейна;

2) арктические воды с отрицательной температурой и пониженной соленостью, входящие как поверхностные течения с севера;

3) прибрежные воды со значительной амплитудой годового хода температуры и низкой соленостью, формирующиеся под действием материкового стока и опресненных прибрежных течений;

4) баренцевоморские воды с низкой температурой и высокой соленостью, образованные в пределах моря в результате перемешивания водных масс, приходящих извне, и их трансформации под влиянием местных условий.

Границы этих вод в январе и июле показаны на рис.7[ 1 ] для горизонтов 0, 50 и 200 м. Видно, что наиболее распространенной является атлантическая водная масса, занимающая юго-западную часть моря и часть его центральной области. Как отмечалось выше, это самая устойчивая водная масса, сохраняющая свои характеристики в течение всего года и отличающаяся повышенными значениями температуры и солености. В поверхностном слое их характерные значения составляют 34.5-35.0% и 3-5°С зимой, 8-10°С летом; с глубиной температура понижается, но в течение всего года остается положительной, не опускаясь ниже 3^оС на горизонтах до 200 м. К востоку от Кольского разреза (33°30 в.д.) температура атлантических вод понижается до 1-3°С в поверхностном слое и до 1°С на горизонте 200 м. Эта водная масса выделяется как трансформированная атлантическая вода, которая от баренцевоморских вод отличается очень мало. Часть атлантических вод поступает в Баренцево море через его северную границу. Они распространяются здесь в виде подповерхностного потока, максимальные температуры которого (1.5^оС) наблюдаются на глубинах 100-200 м.

Рисунок заимствован из работы [1] Баренцево море, т 1, вып.1. В кн. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР, 1990.

Северную часть моря до глубины примерно 50 м занимают арктические воды, которые являются частью поверхностных вод Арктического бассейна, образующихся в результате конвекции в районе Шпицбергена и Земли Франца-Иосифа. Они мало отличаются от баренцевоморских вод: их соленость несколько ниже (33-34% летом, 34.0-34.5% зимой), а температура в конце лета не превышает 1^оС на поверхности и понижается с глубиной.

В прибрежных районах можно выделить четыре водные массы, главные особенности которых заключаются в сильно пониженной солености и значительной сезонной изменчивости температуры воды. Это - мурманская, беломорская, печорская и новоземельская водные массы.

Мурманская водная масса распространяется вдоль Кольского полуострова слоем до 50 м . Ее соленость составляет 33.5-34.5%,сезонная изменчивость не превышает 0.3% .

Беломорская водная масса образуется в результате водообмена с Белым морем и ее трансформации под действием приливного перемешивания в слое 0-40 м. Она распространяется к северу и востоку в виде потока шириною от 50 км зимой до 100-150 км летом. Соленость беломорских вод изменяется в годовом ходе от 33-34 % зимой и весной до 31-32% летом и осенью, их температура в летние месяцы понижена по сравнению с окружающими водами.

Крайний юго-восток Баренцева моря занимают прибрежные печорские воды, образованные стоком р. Печоры (около 85 км³ за май-июль).Эти воды отличаются максимальной для всего моря пространственной изменчивостью солености (от 0 до 30% ) и температуры воды (от 7 до 14^оС в июле). Печорские воды распространяются только в поверхностном слое. Ниже, на глубине от10 до 20 м, находится слой скачка плотности, под которым сохраняются гидрологические условия, свойственные беломорской водной массе. Осенью зона печорских вод постепенно сокращается, зимой она не выходит за пределы Печорской губы.

Новоземельская прибрежная вода наиболее близка по своим характеристикам к мурманской. Зимние значения ее солености также равны 34.0-34.5% , а летние ниже и более изменчивы, т.к. на них отражается поступление вод с пониженной соленостью через пр. Карские Ворота. В июле-августе соленость в районе пролива Карские Ворота снижается до 28-30% . Температура воды в Новоземельской водной массе на поверхности также ниже (5-6^оС), чем на той же широте к западу от них (7-8^оС).

Баренцевоморские воды являются преобладающей водной массой моря. Они заполняют его северную половину от поверхности до дна и представляют собой по большей части трансформированные атлантические воды. Преобразованные неоднократной осенне-зимней конвекцией баренцевоморские воды очень однородны по солености (34.7 % зимой, 34.5% летом), а в зимний период и по температуре. С ноября по май в результате конвективного перемешивания температура воды выравнивается по вертикали и становится близкой к температуре замерзания. В летний период здесь формируется верхний квазиоднородный слой (30-50 м), температура в котором понижается с юга на север. Под ним залегает холодный промежуточный слой.

Границами водных масс чаще всего являются фронтальные зоны, которые разделяют также и основные циркуляционные потоки моря. Их положение изменчиво, поскольку обусловлено нестационарностью течений и условий теплообмена между морем и атмосферой.

Самой протяженной и наиболее отчетливо выраженной является климатическая фронтальная зона, проходящая с запада на восток между 73 и 76^о с.ш.. Она пересекает все море и отделяет теплые атлантические воды от баренцевоморских вод. На западе фронтальная зона хорошо выражена и проходит по 74^ос.ш., в восточной половине моря ее положение становится менее определенным, а под действием ветровых течений может смещаться на десятки километров за несколько суток. Особенно явно фронтальные зоны представлены в области резких перепадов глубин (от75 до 300 м). В зимний период фронтальная зона прослеживается от поверхности моря до глубин 150-250 м. При ширине фронтальной зоны 5-20 миль средние градиенты температуры и солености, как на западе, так и на востоке составляют 0.1-1.0^оС и 0.02-0.10 % на милю, максимальные - 2.5^оС и 0.4 % на милю.

В северной части моря фронтальная зона отделяет баренцевоморские воды от промежуточных атлантических вод, поступающих из Арктического бассейна. Она отмечается на горизонте 75-250 м; средние перепады температуры воды здесь составляют 1.5-3.0°С, солености - 0.30-0.35 %.

В центральной части моря образуются фронтальные зоны в области контакта холодных и соленых вод Центральной впадины с центральной ветвью Нордкапского течения, водами Новоземельского течения и относительно распресненными водами Мурманского течения. В центральной части моря выделяются также две квазистационарные соленостные фронтальные зоны. Первая из них связана с прибрежными водами, прослеживается в слое 0-200 м и характеризуется перепадами солености от 0.20 до 0.35 % при ширине 15-20 миль. Она располагается в непосредственной близости от южного участка термической фронтальной зоны. Вторая соленостная фронтальная зона располагается между 75.0-75.5°с.ш. Она прослеживается в верхних слоях (0-50 м) и является южной границей распреснения вод, обусловленного сезонными перемещениями ледяного покрова. Поскольку ледяной покров влияет не только на соленость воды, но и на другие характеристики гидрофизических полей, повышая их пространственно-временную изменчивость, есть основание отнести прикромочную область также к фронтальным зонам.

5.5 Уровень моря, приливы

Баренцево море относится к морям приливного типа, поскольку приливы в нем оказывают наибольшее влияние на его уровенный режим. Хотя и меньшие, но тоже заметные колебания уровня происходят под действием гидрометеорологических и ледовых факторов. Первые вызывают сгонно-нагонные колебания уровня, достигающие в прибрежных районах моря 1-2 м (в юго-восточной части моря даже 3-4 м), вторые тормозят приливную волну, уменьшают величину прилива и вызывают запаздывание времени наступления полных и малых вод.

По оценкам / 2 / отметка среднего многолетнего уровня в Баренцевом море равняется 0.46 м. Средний уровень подвержен межгодовым и сезонным колебаниям: в многолетнем ходе он меняется в пределах 10-30 см, в годовом цикле на 20-35 см в прибрежных районах (минимальные значения уровня наблюдаются в апреле-мае, максимальные - в октябре-ноябре), и на 8-12 см в открытой части моря. Максимальные величины уровня моря в прибрежной зоне составили по данным наблюдений за 1950-1980 гг. от 2 до 5.5 м.

Приливы в Баренцевом море вызываются главным образом атлантической приливной волной, которая вступает в море с запада между м. Нордкап и Шпицбергеном и движется к Новой Земле. На северные окраины моря поступает приливная волна из Арктического бассейна.

В западной и южной части моря приливы правильные полусуточные, в восточной части моря они имеют неправильный полусуточный характер. Величины прилива увеличиваются в южной части моря с запада на восток от 2 до 4 м; в юго- восточном районе Баренцева моря от м. Канин Нос к новоземельским проливам величина прилива убывает от 4 до 0.5 м. К северу высота приливов уменьшается (у Шпицбергена она равна 1-2 м, у Земли Франца-Иосифа - 20-30 см), что объясняется рельефом дна, конфигурацией берегов и интерференцией приливных волн, приходящих из Атлантического и Северного Ледовитого океанов.

5.6 Течения

В Баренцевом море существует сложная система поверхностных и глубинных течений, самым общим свойством которых является движение вод против часовой стрелки. Сформированная крупномасштабными процессами в системе океан-атмосфера северной Атлантики, она активно реагирует на изменчивость синоптических условий непосредственно над акваторией Баренцева моря, распространение приливной волны из Атлантики и Арктического бассейна и изменчивость плотностной структуры морских вод.