Карское море распределение глубин
Карское море является окраинным морем Северного Ледовитого океана. На севере оно широко открыто к Арктическому бассейну, на западе граничит с Баренцевым морем, на востоке с морем Лаптевых. В большей части море лежит на материковой отмели. Его площадь 885.2 тыс. кв. км , объем вод 112 тыс. куб. км, средняя глубина 127 м, наибольшая 620 м. (рис.1). Контуры моря очерчены сушей и условными линиями. Западная граница моря проходит от м. Кользат до м. Желания, далее по восточным берегам Новой Земли, по западной границе пролива Карские Ворота от м. Кусов Нос до м. Рогатый, восточному берегу о. Вайгач и по западной границе пролива Югорский Шар от м. Кользкат до м. Арктический на о. Комсомолец ( Северная Земля ). Восточная граница моря проходит по западному берегу островов архипелага Северная Земля и восточным границам проливов Красной Армии, Шокальского и Вилькицкого. Южная граница Карского моря проходит по материковому берегу от м. Белый Нос до м. Прончищева.
В Карском море много островов. Подавляющая их часть расположена вдоль азиатского берега, несколько крупных островов ( Шмидта, Ушакова, Визе ) находятся на севере моря
Береговая линия и рельеф дна Карского моря.
Береговая линия Карского моря сложна и извилиста. Восточные берега Новой Земли изрезаны многочисленными фьордами. Значительно расчленено материковое побережье, где глубоко в сушу вдаются Байдарацкая и Обская губы, между которыми далеко в море выступает полуостров Ямал, восточнее расположены крупные заливы: Гыданский, Енисейский, Пясинский, начиная от которого береговая линия очерчивает много небольших заливов. Менее извилисто западное побережье Северной Земли.
Рельеф дна Карского моря неровный: наряду с мелководными районами существуют глубоководные желоба (рис.1). В море преобладают глубины до 100 м, около 40% площади дна имеют глубины менее 50 м [1]. Наиболее мелководны южная и восточная части моря, наибольшие глубины находятся на западе и северо-западе Карского моря. Вдоль побережья Новой Земли протягивается Новоземельская впадина с глубинами более 500 м, севернее расположен желоб Святой Анны, выходящий за пределы моря в океан. Между Центральной Карской возвышенностью и Северной Землей дно моря прорезает желоб Воронина с глубинами более 200 м. На юго-западе и северо-востоке дно пересекают многочисленные небольшие углубления, разделенные порогами. В центрадьном районе Карского моря рельеф дна ровный.
Рисунок 1. Рельеф дна Карского моря
Климат Карского моря.
Климат Карского моря — холодный, полярный. Несмотря на относительную близость Атлантического океана, оно более сурово, чем расположенное к западу от него Баренцево море. Температура воздуха ниже 0°С сохраняются на севере 9-10 месяцев, на юге — 7 — 8 месяцев. Средняя температура воздуха в январе -20, -28°С (минимальная до -45,-50°С), в июле 1-6°С (максимальная до 16°С) [1].
Погода отличается неустойчивостью, сильными ветрами, резкими изменениями температуры, что объясняется пограничным положением Карского моря между относительно теплыми морями Северной Атлантики и сильно охлаждающими районами Центральной Арктики и северной Азии.
Зима в Карском море продолжительная и холодная. На большей части моря преобладают ветра южных направлений, на северо-востоке отмечаются также и ветры северных румбов. Скорость ветра в среднем 7-8 м/с. Часты штормовые дни. Наибольшее количество штормов приходится на западную часть моря. На Новой Земле, Северной Земле и Земле Франца-Иосифа нередко образуется бора, скорость ветра при которой достигает 40 м/с.
Весной, в связи с разрушением Сибирского максимума и смещением Полярного антициклона к полюсу, циклоническая деятельность ослабевает, скорости ветра уменьшаются до 5-6 м/с. Происходит быстрый прогрев воздуха. Преобладает тихая, пасмурная погода с температурами -5,-10°С.
Лето короткое и холодное, с дождливой погодой и частыми туманами. Ветры преимущественно северных румбов со скоростью 4-5 м/с. Температура воздуха в июле 5-6°С в западной части моря и 1-2°С на востоке и северо-востоке. Возможны снегопады. В конце августа начинается осеннее охлаждение воздуха. Температура его понижается и становится отрицательной. Среднемесячная температура в октябре равна -2,-6°С на западе и -10, -12°С на востоке. Усиливается циклоническая деятельность, скорости ветра возрастают до 6-7 м/с.
Материковый сток в Карское море.
Материковый сток в Карское море составляет 1350 куб. км в год, что превышает суммарный сток в остальные моря Сибирского шельфа [1]. Под его влиянием находится 40% площади моря и такие определяющие элементы состояния вод, как постоянные поверхностные течения, морской лед и соленость. Весной в предустьевых областях лед интенсивно размывается благодаря тепловому и механическому действию стока. Средняя температура воды в низовьях Оби и Енисея составляет 9.6 и 7.0°С соответственно [Антонов,1936]. В осенний период тепловой сток с материка способен замедлить замерзание прибрежных вод.
Влияние речного стока сказывается также на аккумулирующей способности поверхностного слоя. В Карском море толщина поверхностного слоя, способного активно поглощать солнечное и атмосферное тепло, из-за сильного его опреснения речными и талыми водами, ограничена 20 м. Поэтому море поглощает только около 25% тепловой энергии, поступающей на его поверхность.
Хотя в Карское море впадает большое число рек, но основной объем речной воды (75-80%) поставляют две реки-Енисей (600 куб. км/год) и Объ (450 куб. км/год). Остальные реки: Пясина, Пур и Таз и прочие реки поставляют соответственно 80, 86 и74 куб. км/год.
В годовом ходе сток рек крайне неравномерен: 80-90% его приходится на летние месяцы; зимой вода поступает только из крупных рек, мелкие реки промерзают до дна. В результате соленость морской воды в поверхностном слое испытывает значительные сезонные колебания. Максимальный размах их наблюдается в предустьевых районах, достигая почти 8%. К северу амплитуда колебаний уменьшается и на широте м. Желания составляет 0-1%.
По акватории моря речные воды растекаются в зависимости от господствующих ветров. Они могут либо расходится веерообразно по значительной части моря, либо отклоняться к северо-западу, либо, наконец, двигаться узкой полосой вдоль материкового побережья на восток, к морю Лаптевых.
Распространение речных вод на запад к Новой Земле способствует изоляции вод юго-западной части Карского моря от притока холодных вод с севера, что вместе с притоком летних баренцевоморских вод через южные Новоземельские проливы создает условия для интенсивного прогрева вод в этом районе.
Гидрологическая характеристика моря.
Распределение температуры воды. Суровые природные условия Карского моря не способствуют прогреву его вод. Зимой, когда море сплошь покрыто льдом, температура воды под ним близка к температуре замерзания (-1.7,-1.9°С). Поэтому высокие температуры отмечаются вблизи устьев рек, наиболее низкие в районах поступления относительно соленых баренцевоморских вод (рис.2 ) [1]. В мелководных районах моря водные массы от поверхности до дна становятся почти однородными и имеют отрицательную температуру. Лишь в желобах Св. Анны и Воронина температура воды положительна и достигает 1.0-1.5°С, что обусловлено поступлением в эти районы теплых глубинных атлантических вод. Но их проникновение невелико и южных границ желобов они достигают сильно охлажденными (0°С и ниже).
 |  |
Рисунок 2. Температура воды зимой (а), летом (б)
Весной термический режим поверхностного слоя формируется главным образом в результате лучистого теплообмена и термического взаимодействия с нижними слоями воздуха. Солнечное тепло расходуется на таяние льда и нагревания воды почти нет. Поэтому температура воды на поверхности подо льдом не отличается от зимней. Лишь в южных районах моря, где лед уже растаял, она постепенно повышается На юго-востоке моря толщина прогретой воды с температурой выше нуля достигает 10-12 м, в юго-западной части моря положительная температура проникает до 15-20 м, а в отдельные и до 40-50 м. Ниже температура резко падает.
В летний период распределение температуры воды на поверхности моря определяется ледовыми условиями, стоком речных вод и водообменом с соседними водоемами. Поэтому на севере в зоне дрейфующих льдов температура воды лишь немного выше точки замерзания и имеет зимнее распределение с глубиной. На открытой поверхности моря вода прогревается до 2°С на севере и до 6°С на юго-западе. При этом в северной и восточной частях моря прогрев распространяется на глубину 10-15 м, на юго-западе-до 60-70 м. Выше нуля устанавливается температура воды на мелководьях юго-западной части моря. На востоке температура водыот высоких значений (1.7°С) на поверхности понижается с глубиной и на горизонте 10 м достигает величины -1.2°С, а у дна -1.5°С.
В прибрежных районах, находящихся под влиянием речного стока Енисея, Оби и др., температура поверхностных вод в теплые годы может достигать летом 8-10°С и больше. В юго-западной части моря при усилении притока теплых вод из Баренцева моря температура воды может достигать 8°С, на широте Маточкина Шара, где влияние баренцевоморских вод ослаблено, температура воды понижается до 3-4°С. Северо-восточная часть моря, находящаяся под влиянием Арктического бассейна, характеризуется более низкими температурами воды, редко превышающими 0°С.
Осеннее выхолаживание быстро уничтожает летний прогрев и выравнивает температуру по всей толще воды, исключая районы распространения глубинных атлантических вод.
Температура воды в Карском море испытывает значительные сезонные колебания. Формируются они главным образом летом, когда состояние поверхностного слоя в сильной степени зависит от распределения льда, величины речного стока, притока теплых вод из других районов, колебаний положения полярного гидрофронта. Зимой колебания температуры воды в Карском море незначительны в поверхностном слое, но весьма ярко проявляются в тепловом состоянии глубинных вод. В среднем величина изменчивости среднегодовой температуры воды в Карском море составляет плюс-минус 1.5°С Наибольшая устойчивость температур наблюдается в северных районах моря, за исключением областей очищающихся от ледяного покрова. Здесь значения изменчивости особенно велики; также велики они и в районах, где важную роль играет адвекция тепла из Баренцева моря и Арктического бассейна.
Распределение солености. Свободное сообщение с океаном, большой материковый сток, образование и таяние льда определяют величины и распространение солености в Карском море (рис.3).
Соленость его поверхностных вод меньше средней солености океана и меняется в пределах от 3-5‰ в южной части моря до 33-34‰ на севере. Кроме того, она испытывает сезонные колебания. В холодное время года, когда речной сток мал и происходит интенсивное ледообразование, соленость характеризуется повышенными значениями. Исключая устьевые области, соленость на поверхности равна 25-30‰ и увеличивается в общем с юга на север [1].
 |  |
Рисунок 3. Соленость воды зимой (а), летом (б)
В теплые сезоны весенний приток речных вод уменьшает поверхностную соленость в приустьевых участках и в прибрежной полосе. В дальнейшем таяние льдов и максимальное распространение речных вод летом распресняют поверхностный слой, причем складывается довольно сложное распространение величин солености. Наиболее низкая соленость (5-10‰) наблюдается в районах устья р. Оби, Енисея и других крупных рек. Севернее Обь-Енисейского мелководья соленость поверхностных вод увеличивается до 15-20‰. Такую же соленость имеют поверхностные воды юго-западной части моря. Для северных районов Карского моря к северу и северо-востоку от м. Желания соленость поверхностных слоев характеризуется быстрым повышением с юга на север. В северных районах отмечены наиболее высокие значения солености (33.8-34.0‰).
Однако такое распределение солености изменяется таянием льдов. Среди плавающих льдов можно наблюдать соленость на поверхности на 7-8‰ ниже, чем на свободных от льда участках моря. В толще воды соленость увеличивается от поверхности ко дну. Зимой на большей части моря она относительно равномерно повышается от 30‰ на поверхности почти до 35‰ у дна. Вблизи устьев рек переход от менее соленых поверхностных вод к подстилающим их соленым водам выражен более резко. Весной, особенно в начале сезона, распределение солености по вертикали подобно зимнему. Лишь у берегов усилившийся приток материковых вод опресняет самый поверхностный слой моря, а с глубиной соленость резким скачком повышается до горизонта 5-7 м, ниже которого она постепенно увеличивается ко дну. Летом соленость от низких значений на поверхности (10-20‰) резко повышается с глубиной (до29-30‰) на горизонтах 10-15 м. Отсюда она увеличивается более плавно, и у дна ее величины достигают 34 и даже 35‰.
Такой характер распределения солености по вертикали в летние месяцы особенно ярко выражен в восточной половине моря- в зоне распространения речных вод и в северных районах среди дрейфующих льдов при спокойном море. В штормовую погоду ветер перемешивает верхний 5-метровый слой воды, поэтому в нем устанавливается однородная, но несколько более высокая, чем до перемешивания, соленость. Непосредственно под перемешанным слоем величина ее резко возрастает, ниже она плавно повышается с глубиной. В западную часть моря поступают сравнительно однородные и соленые баренцевоморские воды, поэтому здесь соленость немного выше и увеличение ее с глубиной происходит менее резким скачком, чем на востоке моря. Осенью речной сток снижается, а в море начинает образовываться лед. Вследствие этого соленость на поверхности повышается, скачек солености начинает сглаживаться, изменение ее по вертикали становится более равномерным.
Распределение плотности воды. В Карском море на распределение плотности воды определяющее влияние оказывает соленость. В связи с этим воды южной и восточной частей Карского моря имеют меньшую плотность по сравнению с водами северных и западных районов. Осенью и зимой они более плотны, чем весной и особенно летом. Плотность увеличивается с глубиной. Осенью, зимой и в начале весны по всему морю характерно плавное и сравнительно небольшое повышение плотности от поверхности ко дну. Летом во время максимального распространения речных вод в море и при таянии льдов плотность верхнего слоя (5-10 м) весьма понижена, а под ним она велика.
Таким образом, увеличение плотности по глубине происходит очень резким скачком. Толща воды как бы разделена на два слоя. Наиболее ярко это выражено на юге и востоке Карского моря в зоне распространения речных вод, менее на севере, где понижение плотности поверхностных связано с опреснением при таянии льдов. В западной части плотность плавно увеличивается с глубиной, так как сюда проникают однородные воды Баренцева моря и выравнивают плотность по вертикали.
Неравное распределение плотности воды на поверхности моря и в его толще создает неодинаковые условия как для формирования сезонного термоклина, так и для развития перемешивания, особенно конвективного. Ветровое перемешивание в западном и центральном районах проникает до 10-15 м, на Объ-Енисейском мелководье только до 5-7 м. Осенне-зимняя конвекция проникает глубже. В районах, где для этого складываются наиболее благоприятные условия, она достигает 50-75 м. Такими районами являются юго-западная и северо-западная части моря и акватория у западных берегов Северной Земли. Центральные районы и Объ-Енисейское мелководье находятся под влиянием материкового стока, поэтому здесь воды расслоены по плотности, что затрудняет конвекцию, которая развивается в основном за счет осолонения при ледообразовании и достигает дна только к концу зимы.
В местах резкого перепада глубин более плотные воды, сформировавшиеся на мелководьях, сползают по склонам подводных впадин ко дну, вентилируя таким образом придонные слои на глубинах 400-500 м.
В восточной части моря над глубинами30-50 м вертикальная циркуляция захватывает верхний (10-15 м ) слой, так как она не в состоянии преодолеть значительную устойчивость, созданную большим различием их плотностей. Рассмотренные особенности перемешивания вод Карского моря представляют собой одну из наиболее характерных черт его гидрологии.
Гидрохимические условия Карского моря (кремний и кислород).
Распределение кремния и растворенного кислорода на поверхности Карского моря летом представлены на рисунке 4 [2]. Основным источником поступления кремния в Карское море служит речной сток, так как все крупные реки, впадающие в море, имеют высокое содержание кремния [3]. В приустьевых мелководных районах Карского моря содержание кремния во все периоды не опускается ниже 53 мкг-а/л, достигая в весенний период 110 мкг-а/л.
 |  |
Рисунок 4. Распределение кремния мкг-а/л. (а) и растворенного кислорода мл/л (б) на поверхности в Карском море летом [2].
При огромной массе выносимого речными водами кремния основные изменения его содержания в поверхностных водах происходят все же за счет смешения этих вод с арктическими, поступающими из северных районов моря; содержание кремния в них не превышает 10 мкг-а/л. Распределение кремния в поверхностных слоях Карского моря определяется в основном господствующей гидрометеорологической ситуацией [4]. В годы с сильно развитым Западно-Таймырским течением наблюдается существенный перенос вод богатых кремнием в направлении пролива Вилькицкого и к берегам Северной Земли. При этом течения Св. Анны и Ямальское, способствующие северо-западному переносу распресненных вод, ослаблены. В результате северные и центральные районы моря занята водами с низким содержанием кремния, а в западные и юго-западные районы поступают баренцевоморские воды с содержанием кремния ниже 5 мкг-а/л. При ослаблении Западно-Таймырского течения и усилении течений Св. Анны и Ямальского создаются условия для распространения богатых кремнием речных вод в северном и северо-западном направлениях. При этом поверхностные воды с содержанием кремния более 10 мкг-а/л достигают мыса Желания. Восточная часть моря заполнена поверхностными водами с низким содержанием кремния. Распределение растворенного кислорода на поверхности моря в летний период находится под влиянием многих факторов: адвекции вод, фотосинтеза, радиационного прогрева воды, влияния речного стока и газообмена с атмосферой, процессов таяния льда, и волнового перемешивания вод в деятельном слое. Влияние этих факторов создает сложную картину распределение растворенного кислорода в поверхностном слое моря. В общих чертах можно отметить, что минимальное значение растворенного кислорода в юго-западной части моря наблюдается обычно в Байдарацкой губе и в районах распространения теплых и более соленых вод Баренцева моря (6.3 — 7.3 мл /л). В северной части Карского моря содержание растворенного кислорода в поверхностных слоях обычно наблюдается в пределах 8.2 — 8.8 мл/л. Самая низкая концентрация в этом районе характерна для вод Баренцева моря, поступающих севернее Новой Земли (менее 7.5 мл/л). У кромки дрейфующего льда в период цветения планктона часто наблюдаются высокие значения растворенного кислорода (9.5 мл/л).
Постоянные течения. В Карском море наиболее изученными являются постоянные поверхностные течения. В их формировании большую роль играют речной сток и водообмен с прилежащими бассейнами, особенно с Баренцевым морем. Под воздействием стоковых течений и притока из других морей воды Карского моря образуют хорошо выраженный круговорот вод против часовой стрелки на юго-западе и менее отчетливый на севере (рис.5). Южный круговорот образуется западной ветвью Объ-Енисейского течения и притоком баренцевоморских вод, поступающих в море через пр. Карские Ворота и Югорский Шар. Объ-Енисейское течение при движении на север разделяется на три ветви — западную, северную и восточную; из них западная, достигая северо-восточного побережья Новой Земли, в свою очередь, разделяется на две ветви, из которых одна движется на северо-восток, а другая, под названием Новоземельского течения направляется к югу. У Карских Ворот от Новоземельского течения отделяется течение Литке, уходящее в Баренцево море, а основной поток поворачивает на восток и, сливаясь с течением из Баренцева моря, направляется к побережью Ямала, вдоль которого под названием Ямальского течения идет на север до встречи с западной ветвью Объ-Енисейского течения, замыкая тем самым круговорот поверхностных вод в юго- западной части моря.
Рисунок 5. Схема постоянных течений в поверхностном слое моря [8]
Северная струя Объ-Енисейских вод наеправляется на северо-восток к о-вам Северная Земля, а восточная — вдоль Таймырского берега к пр. Вилькицкого. У о. Русский часть этого течения поворачивает на север, следует вдоль берегов Северной Земли, а затем, несколько отклоняясь к северо-западу, замыкает северо-восточный круговорот.
Скорости постоянных течений колеблются от 5 до 15 см/с. Однако, если они совпадают по направлению с ветровыми течениями, то их скорости увеличиваются до 70-90 см/с. В зависимости от типа атмосферной циркуляции система течений может испытывать значительные изменения. Циклонические круговороты вод могут либо сокращаться, либо расширяться, а потоки баренцевоморских вод у м. Желания менять направление на обратное.
Уровень, приливы, приливные течения. В Карском море изменения уровня возбуждаются приливной волной, циркуляцией атмосферы и температурным режимом вод. В годовом цикле повышения и понижения уровня проявляются как результат сезонных изменений распределения атмосферного давления над морем и соответствующих полей ветра. Их величины колеблются от 10 до 50 см. Приливные изменения уровня также не велики. В среднем по морю они составляют 50-80 см; в районах покрытых льдом они еще меньше. Сгонно-нагонные колебания уровня близки к 50 см у берегов Новой Земли и Северной Земли и повышаются до 1 м в южной прибрежной части Карского моря и еще больше в Енисейском заливе и Обской губе (до 2 м). Приливы имеют преимущественно правильный полусуточный характер. Лишь на крайнем северо-востоке отмечаются суточные приливы. В целом картина приливо-отливных явлений в Карском море довольно сложна, поскольку формируется из приливных волн, поступающих в море с разных направлений: с запада- из Баренцева моря (между Новой Землей и Землей Франца-Иосифа, а также через новоземельские проливы), с севера — из Арктического бассейна и с востока — из моря Лаптевых. Приливные волны, идущие через новоземельские и североземельские проливы, проникают в море на небольшие расстояния, их влияние ограничивается районом поступления. Основную роль играют приливные волны распространяющиеся с севера на юг вдоль восточного побережья Новой Земли и западных берегов Северной Земли. К северу от о. Уединения они сливаются воедино и эта волна, достигнув юго-западных берегов, отражается от них, и в результате интерференции здесь возникает поступательно-стоячая волна. Движение приливной волны возбуждает приливные течения, которые во многих местах Карского моря достигают значительных величин. Например, у о. Белого и в Карских Воротах скорости приливных течений достигают 150 см/с.
По определении А. Д. Добровольского, «водной массой следует называть некоторый, сравнительно большой объем воды, формирующийся в определенном районе Мирового океана — очаге, источник этой массы, — обладающей в течение длительного времени почти постоянным и непрерывным распределением физических, химических и биологических характеристик, составляющих единый комплекс, и распространяющийся как единое целое» [5]
Впервые водные массы арктических морей были рассмотрены в работах В. Н Сепанова, В. С. Большакова, В. Т. Тимофеева и др. В работе [6] приведен результат анализа методов выделения водных масс и описание водных масс Северного Ледовитого океана и Арктических морей. В частности Карское море заполнено водными массами приведенными в таблице 1. Распределение водных масс на поверхности и на разрезах приведены на рисунках 6 и 7.
Таблица 1. Характеристики водных масс в «ядрах» Карского моря [6].
| Водная масса | Температура °С | Соленость ‰ |
| Поверхностная вода Арктического бассейна | -1.8 | 32.00 |
| Поверхностная вода арктических морей зимняя | -1.4 | 25.00 |
| Поверхностная вода арктических морей летняя | -1.4 | 22.00 |
| Модифицированная летняя | 7.0 | 24.50 |
| Баренцевоморская зимняя | -1.9 | 35.60 |
| Баренцевоморская летняя | 10.5 | 35.30 |
| Речная летняя | 11.7 | 0.50 |
| Атлантическая | 2.25 | 34.98 |
Поверхностная вода Арктического бассейна — водная масса, располагающаяся в верхних слоях Арктического бассейна и отличающаяся возрастающей с глубиной соленостью и температурой, близкой к температуре замерзания при данной солености. Для этой воды в целом характерны небольшие сезонные изменения температуры и солености.
 | |||||||
| |||||||
|
Рисунок 6. Распределение водных масс на поверхности и положение разрезов [6].
Источник