Разномасштабная вихревая динамика на акватории Тихого океана, прилегающей к полуострову Камчатка и северным Курильским островам

А. В. Зимин1, *, Д. А. Романенков1, А. А. Коник1, О. А. Атаджанова1, 2, Е. И. Свергун1, А. И. Варкентин1, 3, О. Б. Тепнин1, 3

1 Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва, Россия

2 Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

3 Камчатский филиал ФГНБУ «ВНИРО», Петропавловск-Камчатский, Россия

* e-mail: zimin2@mail.ru

Аннотация

Акватория шельфа и материкового склона Камчатского полуострова и северных Курильских островов со стороны Тихого океана является областью нереста и обитания некоторых видов промысловых рыб на ранних стадиях развития. Однако она остается недостаточно изученным районом океана с ограниченным набором данных наблюдений. Выполнен комплексный анализ разнородных спутниковых наблюдений и результатов расчетов по глобальной приливной модели за март – август 2015–2021 гг. Цель работы – получение новых сведений о пространственно-временной изменчивости характеристик разномасштабных вихревых структур и оценка влияния приливной динамики на некоторые особенности этой изменчивости. Используются следующие открытые архивы данных и атласы: Mesoscale Eddy Trajectory Atlas Product Meta3.2 DT, MODIS-Terra/Aqua и VIIRS-Suomi NPP (температура поверхности океана, концентрация хлорофилла а), радиолокационные изображения Sentinel-1A/B, ветер NASA SMAP, абсолютная динамическая топография AVISO, приливные течения TPXO9, течения CMEMS GLORYS12v1. По результатам анализа оценены межгодовая и сезонная изменчивость частоты встречаемости и характеристик мезомасштабных и субмезомасштабных вихрей и ее связь с вариациями Восточно-Камчатского течения и ветрового режима. Показан вклад прилива в вихревую динамику. В качестве примера рассмотрен случай проявления малых вихрей на периферии мезомасштабного антициклонического вихря в Авачинском заливе. Установлено, что взаимодействие антициклонической структуры с приливными течениями может служить самостоятельным механизмом генерации субмезомасштабных вихрей. Этот вывод может быть распространен для всего региона исследования, что представляется важным в понимании факторов, влияющих на выживание промысловых рыб на ранних стадиях развития.

Ключевые слова

вихрь, альтиметрия, спутниковая радиолокация, оптический диапазон, мезомасштабные вихри, субмезомасштабные вихри, прилив, течения, завихренность, минтай, Тихий океан

Благодарности

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-17-00174, https://rscf.ru/project/23-17-00174/.

Для цитирования

Разномасштабная вихревая динамика на акватории Тихого океана, прилегающей к полуострову Камчатка и северным Курильским островам / А. В. Зимин [и др.] // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2024. № 3. С. 16–35. EDN VPBEOU.

Zimin, A.V., Romanenkov, D.A., Konik, A.A., Atadzhanova, O.A., Svergun, E.I., Varkentin, A.I. and Tepnin, O.B., 2024 . Multiscale Eddies Dynamics in the Pacific Ocean Adjacent to the Kamchatka Peninsula and the Northern Kuril Islands. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea, (3), pp. 16–35.

Список литературы

  1. Буслов А. В., Тепнин О. Б. Характеристика нереста минтая у северных Курильских островов и юго-восточной оконечности Камчатки // Исследования водных биологических ресурсов Камчатки и северо-западной части Тихого океана. 2007. № 9. С. 235–245. EDN JMETCT.
  2. Буслов А. В., Тепнин О. Б. Условия нереста и эмбриогенеза минтая Theragra chalcogramma (Gadidae) в глубоководных каньонах тихоокеанского побережья Камчатки // Вопросы ихтиологии. 2002. Т. 42, № 5. С. 617–625.
  3. Буслов А. В., Тепнин О. Б., Дубина А. Ю. Особенности экологии нереста и эмбриогенеза восточнокамчатского минтая // Известия ТИНРО. 2004. Т. 138. С. 282–298. EDN HPMOYH.
  4. Сергеева Н. П. Интенсивность нереста минтая в Кроноцком заливе (Восточная Камчатка) // Сохранение биоразнообразия Камчатки и прилегающих морей (Петропавловск-Камчатский, 12–13 ноября 2019 года) : материалы ХX Международной научной конференции, посвященной 150-летию со дня рождения академика РАН В. Л. Комарова. Петропавловск-Камчатский : Камчатпресс, 2019. С. 177–182. EDN LFGKTL.
  5. Варкентин А. И., Саушкина Д. Я. О некоторых вопросах воспроизводства минтая в тихоокеанских водах, прилегающих к Камчатке и северным Курильским островам в 2013–2022 гг. // Труды ВНИРО. 2022. Т. 189. С. 105–119. EDN HQAYWV. https://doi.org/10.36038/2307-3497-2022-189-105-119
  6. Минтай в экосистемах дальневосточных морей / В. П. Шунтов [и др.]. Владивосток : Изд-во ТИНРО, 1993. 426 с.
  7. Brodeur R. D., Matthew T. W. A review of the distribution, ecology and population dynamics of age-0 walleye pollock in the Gulf of Alaska // Fisheries Oceanography. 1996. Vol. 5, iss. S1. P. 148–166. https://doi.org/10.1111/j.1365-2419.1996.tb00089.x
  8. Гидрометеорология и гидрохимия морей. Т. X. Берингово море. Вып. 1 : Гидрометеорологические условия / Под ред. Ф. С. Терзиева. Санкт-Петербург : Гидрометеоиздат, 1999. 301 с.
  9. Рогачев К. А., Шлык Н. В. Характеристики вихрей Камчатского течения // Метеорология и гидрология. 2019. № 6. С. 70–79. EDN TQTLGT.
  10. Тепнин О. Б. Изменчивость гидрологических условий в местах нереста восточнокамчатского минтая (Gadus chalcogrammus) в 2012–2022 гг. // Исследования водных биологических ресурсов Камчатки и северо-западной части Тихого океана. 2022. № 66. С. 79–93. EDN WPQKWL. https://doi.org/10.15853/2072-8212.2022.66.79-93
  11. Пранц С. В. Вихри глубоководных желобов северо-западной части Тихого океана: обзор // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2021. Т. 57, № 4. С. 387–400. EDN ESTQDT. https://doi.org/10.31857/S0002351521040106
  12. Вакульская Н. М., Дубина В. А., Плотников В. В. Вихревая структура ВосточноКамчатского течения по спутниковым наблюдениям // Физика геосфер : сборник научных статей по избранным материалам XI Всероссийского симпозиума «Физика геосфер». Владивосток : Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН, 2019. С. 73–81. https://doi.org/10.35976/POI.2019.47.98.007
  13. Observation and Lagrangian analysis of quasi-stationary Kamchatka Trench eddies / S. V. Prants [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2020. Vol. 125, iss. 6. e2020JC016187. https://doi.org/10.1029/2020JC016187
  14. Detection and analysis of the causes of intensive harmful algal bloom in Kamchatka based on satellite data / V. Bondur [et al.] // Journal of Marine Science and Engineering. 2021. Vol. 9, iss. 10. 1092. https://doi.org/10.3390/jmse9101092
  15. Methodology and results of satellite monitoring of Karenia microalgae blooms, that caused the ecological disaster off Kamchatka Peninsula / A. Alexanin [et al.] // Remote Sensing. 2023. Vol. 15, iss. 5. 1197. https://doi.org/10.3390/rs15051197
  16. Влияние абиотических факторов на распределение минтая на ранних этапах жизненного цикла на акватории Тихого океана, прилегающей к полуострову Камчатка / А. А. Коник [и др.] // Морские исследования и образование (MARESEDU-2023) (Москва, 23–27 октября 2023 года) : труды XII Международной научно-практической конференции. Тверь : ООО «ПолиПРЕСС», 2024. Т. II (IV). С. 308–318.
  17. Круглова К. А., Зимин А. В., Атаджанова О. А. Сравнительный анализ характеристик поверхностных проявлений субмезомасштабных вихрей в Курило-Камчатском регионе летом 2020 и 2021 годов // XXIX Береговая конференция: Натурные и теоретические исследования – в практику берегопользования (Калининград, 18–24 апреля 2022 года) : сборник материалов Всероссийской конференции с международным участием. Калининград : Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта, 2022. С. 123–125.
  18. Малые вихревые структуры Берингова моря и шельфа Курило-Камчатского региона по данным спутниковой радиолокации за теплый период 2020 –2021 гг. / А. В. Зимин [и др.] // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20, № 4. С. 239 –249. EDN IQUPQI. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2023-20-4-239-249
  19. Comparative analysis of the first baroclinic Rossby radius in the Baltic, Black, Okhotsk, and Mediterranean seas / A. Kurkin [et al.] // Russian Journal of Earth Sciences. 2020. Vol. 20, iss. 4. ES4008. https://doi.org/10.2205/2020ES000737
  20. Thomas L. N., Tandon А., Mahadevan А. Submesoscale processes and dynamics // Ocean Modeling in an Eddying Regime / Edited by M. W. Hecht and H. Hasumi. Washington : AGU, 2008. P. 17–38. https://doi.org/10.1029/177GM04
  21. Зимин А. В. Субприливные процессы и явления в Белом море. Москва : ГЕОС, 2018. 220 с.
  22. The occurrence, variability, and potential drivers of submesoscale eddies in the Southern California Bight based on a decade of high-frequency radar observations / A. R. Payandeh [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2023. Vol. 128, iss. 10. e2023JC019914. https://doi.org/10.1029/2023JC019914
  23. Submesoscale eddies near the Kuril Straits: Asymmetric generation of clockwise and counterclockwise eddies by barotropic tidal flow / T. Nakamura [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2012. Vol. 117, iss. C12. C12014. https://doi.org/10.1029/2011jc007754
  24. Atadzhanova O. A., Zimin A. V. Analysis of the characteristics of the submesoscale eddy manifestations in the Barents, the Kara and the White Seas using satellite data // Fundamental and Applied Hydrophysics. 2019. Vol. 12, iss. 3. P. 36–45. EDN GJYYMB. https://doi.org/10.7868/S2073667319030055
  25. Goyens C., Jamet C., Schroeder T. Evaluation of four atmospheric correction algorithms for MODIS-Aqua images over contrasted coastal waters // Remote Sensing of Environment. 2013. Vol. 131. P. 63–75. https://doi.org/10.1016/j.rse.2012.12.006
  26. Каримова С. С. Сезонная и межгодовая изменчивость субмезомасштабной вихревой активности в Балтийском, Черном и Каспийском морях // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9, № 4. С. 173–185. EDN PESYIF.
  27. Eddies in the North Greenland Sea and Fram Strait from satellite altimetry, SAR and high‐resolution model data / I. L. Bashmachnikov [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2020. Vol. 125, iss. 7. e2019JC015832. https://doi.org/10.1029/2019JC015832
  28. Белоненко Т. В., Шоленинова П. В. Об идентификации синоптических вихрей по спутниковым данным на примере акватории северо-западной части Тихого океана // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13, № 5. С. 79–90. EDN XAEWOB. https://doi.org/10.21046/2070-74012016-13-5-79-90
  29. Egbert G. D., Erofeeva S. Y. Efficient inverse modeling of barotropic ocean tides // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 2002. Vol. 19, iss. 2. P. 183–204. https://doi.org/10.1175/1520-0426(2002)019%3C0183:EIMOBO%3E2.0.CO;2
  30. Жабин И. А., Дмитриева Е. В., Таранова С. Н. Мезомасштабные вихри в Беринговом море по данным спутниковой альтиметрии // Исследование Земли из космоса. 2021. № 5. С. 46–65. EDN EZGARF. https://doi.org/10.31857/S0205961421050109
  31. Жабин И. А. Эволюция вихря Восточно-Камчатского течения по данным спутниковых наблюдений // Исследование Земли из космоса. 2006. № 1. С. 53–58. EDN HTPMMT.
  32. Шлык Н. В., Рогачев К. А. Быстрое опреснение Камчатского течения // Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук. 2016. № 5. С. 113–119. EDN XHOEIX.
  33. Хен Г. В., Заочный А. Н. Изменчивость расхода Камчатского течения и океанологических параметров в Камчатском проливе // Известия ТИНРО. 2009. Т. 158. С. 247–260. EDN KYMWQP.
  34. Булатов Н. В., Самко Е. В. Основные черты структуры фронтальных зон северозападной части Тихого океана // Известия ТИНРО. 2002. Т. 130, ч. 1. С. 12–23. EDN HSKZJZ.
  35. Кубряков А. А., Белоненко Т. В., Станичный С. В. Влияние синоптических вихрей на температуру морской поверхности в северной части Тихого океана // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13, № 2. С. 34–43. EDN VVYAOT. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2016-13-2-34-43
  36. Федоров К. Н. Физическая природа и структура океанических фронтов. Ленинград : Гидрометеоиздат, 1983. 296 с.
  37. Комплексный спутниковый мониторинг морей России / О. Ю. Лаврова [и др.]. Москва : ИКИ РАН, 2011. 470 с.
  38. Монин А. С., Каменкович В. М., Корт В. Г. Изменчивость Мирового океана. Ленинград : Гидрометеоиздат, 1974. 362 с.

Текст статьи

Русскоязычная версия (PDF)

Англоязычная версия (PDF)