Новая схема поверхностной циркуляции Японского моря с учетом синоптических вихрей Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Никитин Александр Афанасьевич, Данченков Михаил Алексеевич, Лобанов Вячеслав Борисович, Юрасов Геннадий Иванович

По данным спутниковых изображений 1988-1996 гг. составлена новая схема поверхностных течений Японского моря с учетом вихревых образований. Выделено 7 квазистационарных антициклонических вихрей . Характерной особенностью северо-западной части моря является цепочка теплых вихрей , по которой субтропические воды поступают в район зал. Посьета. В северной части моря наблюдается две цепочки вихрей : одна расположена примерно вдоль 43о с.ш., а другая севернее, в южной части Татарского пролива, вдоль 46о с.ш. Время жизни вихрей составляет от 1 до 30 мес. Размер вихрей на поверхности по горизонтали от 20 до 160 км, по вертикали от 300 до 1000 м, а в северной части моря до дна. Скорость горизонтального перемещения вихрей достигает 4 см/с.

Surface circulation and synoptic eddies in the Japan Sea

New scheme of surface currents in the Japan Sea is proposed on the base of analysis of infrared satellite images obtained in the 1988-1996. Its main feature is 7 quasistationary anticyclone eddies and several chains of warm-water eddies. The chain in the northwestern part of the Sea enters the area Posyet Bay Tumangan. Two chains are in the northern part of the Sea: one goes approximately along 43о N and another in the southern Tatar Strait at 46о N. The eddies live from 1 to 12 months, sometimes to 30 months. Their spatial size at sea surface is 20-160 km, vertical size 300-1000 m or may be more and they can reach the bottom in the northern part of the Sea. The typical horizontal speed of eddies is estimated as 4 cm/s.

Текст научной работы на тему «Новая схема поверхностной циркуляции Японского моря с учетом синоптических вихрей»

УСЛОВИЯ ОБИТАНИЯ ПРОМЫСЛОВЫХ ОБЪЕКТОВ

А.А. Никитин1, М.А. Данченков2, В.Б. Лобанов3, Г.И. Юрасов3

1 Тихоокеанский научно-исследовательский рыбохозяйственный центр,

690091, г. Владивосток, пер. Шевченко, 4;

2 Дальневосточный региональный научно-исследовательский институт,

690091, Владивосток, ул. Фонтанная, 24;

3 Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН, 690041, г. Владивосток, ул. Балтийская, 43

НОВАЯ СХЕМА ПОВЕРХНОСТНОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ ЯПОНСКОГО МОРЯ С УЧЕТОМ СИНОПТИЧЕСКИХ ВИХРЕЙ

По данным спутниковых изображений 1988-1996 гг. составлена новая схема поверхностных течений Японского моря с учетом вихревых образований. Выделено 7 квазистационарных антициклонических вихрей. Характерной особенностью северо-западной части моря является цепочка теплых вихрей, по которой субтропические воды поступают в район зал. Посьета. В северной части моря наблюдается две цепочки вихрей: одна расположена примерно вдоль 43о с.ш., а другая — севернее, в южной части Татарского пролива, вдоль 46о с.ш. Время жизни вихрей составляет от 1 до 30 мес. Размер вихрей на поверхности по горизонтали — от 20 до 160 км, по вертикали — от 300 до 1000 м, а в северной части моря — до дна. Скорость горизонтального перемещения вихрей достигает 4 см/с.

Ключевые слова: спутник, изображение, течения, Японское море, вихрь, антициклонический вихрь, схема, квазистационарный, синоптический, циркуляция.

Nikitin A.A., Danchenkov M.A., Lobanov V.B., Yurasov G.I. Surface circulation and synoptic eddies in the Japan Sea // Izv. TINRO. — 2009. — Vol. 157. — P. 158-167.

New scheme of surface currents in the Japan Sea is proposed on the base of analysis of infrared satellite images obtained in the 1988-1996. Its main feature is 7 quasistationary anticyclone eddies and several chains of warm-water eddies. The chain in the northwestern part of the Sea enters the area Posyet Bay — Tumangan. Two chains are in the northern part of the Sea: one goes approximately along 43° N and another — in the southern Tatar Strait at 46о N. The eddies live from 1 to 12 months, sometimes to 30 months. Their spatial size at sea surface is 20-160 km, vertical size — 300-1000 m or may be more and they can reach the bottom in the northern part of the Sea. The typical horizontal speed of eddies is estimated as 4 cm/s.

* Никитин Александр Афанасьевич, кандидат географических наук, научный сотрудник, e-mail: nikitin@tinro.ru; Данченков Михаил Алексеевич, кандидат географических наук, заведующий отделом, e-mail: danchenk@vladivostok.ru; Лобанов Вячеслав Борисович, кандидат географических наук, заместитель директора, e-mail: lobanov@poi.dvo.ru; Юрасов Геннадий Иванович, кандидат географических наук, заведующий лабораторией, e-mail: yug@poi.dvo.ru.

Key words: satellite oceanography, infrared image, synoptic eddy, anticyclonic eddy, Japan Sea, scheme of water circulation, current, quasistationary eddy, water circulation.

Проникновение теплолюбивой фауны рыб в северную часть Японского моря отмечается с 1950-х гг. (Румянцев, 1951; Иванкова, Самуйлов, 1979; и др.). Совершенно ясно, что причиной увеличения численности теплолюбивых видов в Японском море, появления ранее неизвестных для вод Дальнего Востока тропических и субтропических видов животных, и в частности рыб, является значительное потепление вод, вызванное активизацией потоков теплых течений. В то же время традиционные представления (Яричин, 1980) о течениях этого района противоречат этому предположению.

Начиная с 90-х гг. прошлого столетия в осенний период в южном Приморье наблюдается продолжительная теплая осень. Продление теплого периода (теплая осень) наблюдается и в районах среднего (43-45° с.ш.) и северного Приморья (мыс Золотой), что можно объяснить поступлением субтропических вод в эти районы.

Согласно В.Г. Яричину (1980), поверхностная циркуляция в северной части Японского моря определяется тремя круговоротами, движение вод в которых осуществляется против часовой стрелки. Их западные периферии формируют в прибрежной части моря три холодных течения: Лиманское (Шренка), Приморское и Северо-Корейское. В южной части моря выделяются две устойчивые ветви теплого Цусимского течения, одна из которых с тем же названием следует вдоль побережья Японии, а другая, называемая Восточно-Корейским течением, распространяется вдоль Корейского полуострова и затем поворачивает на восток по 38-39о с.ш. Менее устойчивая ветвь, выделяемая многими авторами как вторая ветвь Цусимского течения, направлена прямо на север от Корейского пролива (Kawabe, 1982; Kim, Legeckis, 1986). Считается, что субтропические воды переносятся в северном направлении вдоль юго-восточной периферии Японского моря, в то время как северо-западное побережье омывается направленными к югу холодными течениями.

Исследования последних десятилетий, основанные на данных как контактных, так и дистанционных наблюдений, показали, что формирование области теплых вод в северо-западной части Японского моря обусловлено конвергенцией поверхностных вод под воздействием участка антициклонической завихренности ветра, формирующегося к западу от зал. Петра Великого (Yoon et al., 2005; Трусенкова, 2007). Регулярная генерация струйных вторжений с юга обусловливает незональное положение Субарктического фронта (САФ) в западной части моря (северо-западная ветвь фронта) и поставку теплых высокосоленых вод к северному побережью п-ова Корея и району зал. Петра Великого. Присутствие антициклонического вихря, а вместе с ним и других вихрей в этом районе вызывает направленные на северо-восток прибрежные течения и вторжение струй в район морского заповедника (Danchenkov et al., 1997; Lobanov et al., 1998; Никитин и др., 2002; Никитин, Харченко, 2002).

Таким образом, появившиеся с 1990-х гг. новые данные позволяют предположить иную схему поверхностной циркуляции, отличающуюся от традиционной (Яричин, 1980) наличием в схеме квазистационарных вихрей.

Материалы и методы

В работе анализировались спутниковые инфракрасные (ИК) и телевизионные (ТВ) изображения Японского моря со спутника NOAA за 1988-1996 гг., сформированные в базу на магнитных носителях. В эту базу включены данные: ДВНИГМИ (г. Владивосток), УГ КМС (г. Петропавловск-Камчатский и г. Южно-

Сахалинск) и ДВ РЦПОД (г. Хабаровск). Также в информационный массив начиная с 1999 г. включены данные регулярного приема аналогичной информации Межинститутского центра спутникового мониторинга, организованного на базе Института автоматики и процессов управления ДВО РАН (г. Владивосток).

Основные положения методики обработки спутниковых снимков представлены в более ранних работах (Булатов, 1984; Методические указания . 1987; Алексанин, Алексанина, 2006), которые основаны на визуальном дешифрировании ИК-, ТВ-изображений, совместном анализе спутниковых и судовых данных и на синоптическом анализе результатов дешифрирования. При этом вихри на спутниковых снимках представлены как термические кольцевые или дугообразные образования, иногда с хорошо выраженной спиралевидной структурой. В пределах всего моря отслеживались все вихри диаметром более 20 км.

Результаты и их обсуждение

Проведенный нами анализ спутниковых изображений, судовых данных и литературных источников позволяет подтвердить, что в Японском море наблюдаются устойчивые квазистационарные антициклонические вихри синоптического масштаба (Toba et al., 1984; Isoda et al., 1992; Isoda and Saitoh, 1993; Лобанов и др., 2007). Ранее нами (Никитин, Юрасов, 2008) была представлена обобщенная схема положения синоптических вихрей в Японском море, в которой отмечается, что во все сезоны районы наибольшей встречаемости (повторяемости) вихрей сохраняются. В настоящей статье мы представляем новую схему поверхностных течений, включающую устойчивые квазистационарные вихри, сосредоточение которых наблюдается вдоль струй основных течений (рис. 1 ). Для построения этой схемы учитывали положение синоптических вихрей и их повторяемость в Японском море (Никитин, Юрасов, 2008). Районы, обозначенные на этой схеме темно-серым тоном, отражают теплые области, а светло-серым — холодные. Темные стрелки показывают известные течения Японского моря (Яричин, 1980; Юрасов, 1991). Линии и стрелки в данной схеме отражают только положение и направление течений. На схеме представлено 7 стационарных антициклонических вихрей (K1, K2, B, G, Y2, N, L) и один циклонический круговорот Vk, расположенный в восточной части моря (Данченков, 2003).

В целом отметим, что антициклонические вихри в Японском море имеют характерные размеры 20-160 км (см. таблицу). Как и на картах повторяемости (Никитин, Юрасов, 2008), они расположены к югу от зал. Петра Великого, над возвышенностью Ямато, вдоль п-ова Корея, к северу от п-ова Ното и к западу от о. Хоккайдо. Видно, что их расположение достаточно хорошо вписывается в циркуляционную систему вод Японского моря.

Оставляя вопросы связанные с циклоническими вихрями, для последующих публикаций, рассмотрим параметры и эволюцию антициклонических вихрей, представленных на обобщенной схеме (рис. 1). Основные характеристики вихрей, определенные с использованием ИК-изображений, приведены в таблице. (Координаты вихрей относятся к начальному периоду их формирования.) Анализ схем показывает, что отдельные системы вихрей огибают известные течения Японского моря (Яричин, 1980; Юрасов, 1991). Представленная схема также хорошо согласуется с положением поверхностных термических фронтов в Японском море (рис. 1, вставка) (Никитин, 2006; Никитин, Юрасов, 2007).

На построенной с учетом вихрей схеме течений (рис. 1 ) хорошо выделяется система Восточно-Корейского течения с двумя квазистационарными вихрями К1 и К2. Исследованию этих вихрей в области Восточно-Корейского течения посвящено значительное количество работ (Isoda and Saitoh, 1993; An et al., 1994; Никитин, Дьяков, 1995; Lie et al., 1995; Min et al., 1995; Shin et al., 1995, 2005;

Рис. 1. Схема поверхностных течений в Японском море с учетом положения квазистационарных вихрей (обозначены буквами): темно-серый тон — теплая область; светло-серый — холодная; стрелками показано направление основных течений. На вставке — обобщенная схема поверхностных термических фронтов в Японском море (Никитин, 2006): 1, 2 — фронты Цусимского течения (1 — южный фронт 1, 2 — южный фронт 2); 3 — юго-западная ветвь САФ; 4 — северо-западная ветвь САФ; 5 — САФ; 6 — северо-восточная ветвь САФ; 7 — северная центральная ветвь САФ; 8 — приморский фронт; 9 — северокорейский фронт; 10 — 2-я ветвь Цусимского течения; 11 — западный фронт; 12 — сахалинский фронт; 13 — фронт Татарского пролива

Fig. 1. Scheme of sea surface currents in the Japan Sea with positions of quasistation-ary eddies. K1, K2, . — anticyclonic eddies; Vk — cyclonic circulation. Insertion — generalized scheme of surface thermal fronts (Никитин, 2006): 1, 2, 10 — fronts of the Tsushima Current; 3-7 — branches of the Subarctic Front; 8 — the Primorye Front; 9 — North-Korean front; 11 — the Western Front; 12 — the Sakhalin Front; 13 — front of the Tatar Strait

Byun et al., 1996). Наблюдения показали, что в области Восточно-Корейского течения отмечаются 1-3 крупных вихря диаметром 55-160 км с вертикальным масштабом 300-400 м и продолжительностью существования до 2,5 года (Byun et al., 1996; Shin et al., 2005). Они наблюдаются как по судовым, так и спутниковым данным в различные сезоны. Отметим, что вторжение теплых вод из южного вихря (К1) в более северный (К2) ограничивается поверхностным слоем 0-75 м, и это поддерживает в последнем стабильный режим вод с показателями температуры (9,59-10,87 "С) и солености (34,19-34,26 %о) (Никитин, Дьяков, 1995). Вихрь содержит ядро однородных по вертикали вод за счет зимнего конвективного перемешивания в слое 0-300 м с температурой 10 °С и соленостью 34,2 % (Shin et al., 1995, 2005). Скорость течений в вихре варьирует от 30 до 60 см/с, а направление движения вихря меняется по часовой стрелке от западного до северо-восточного.

Цусимское течение представлено прибрежной и второй ветвью, на периферии которой формируется квазистационарный вихрь N (севернее п-ова Ното), а в районе возвышенности Ямато — квазистационарный вихрь Y2. На ИК-снимках вихрь N проявляется отчетливо весной, при этом его кинетическая характеристика такая же, что и в западной части моря (Гинзбург и др., 1998). Диаметр этого вихря составляет примерно 90 км. Сформированный в районе возвышенности Ямато вихрь Y2 удерживается ее топографией (отрогами) и является топографически захваченным (Isoda, 1994). Горизонтальные размеры этого вихря со-

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎