1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Океанология
  4. T. 61, № 5, 2021

Океанология, 2021, T. 61, № 5, стр. 677-689

Течения в западной части моря Уэдделла и дрейф большого айсберга А68А

Е. Г. Морозов 1, *, В. А. Кречик 1, Д. И. Фрей 1, В. В. Замшин 2

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

2 Научно-исследовательский институт аэрокосмического мониторинга “АЭРОКОСМОС”
Москва, Россия

* E-mail: egmorozov@mail.ru

Поступила в редакцию 16.02.2021
После доработки 08.03.2021
Принята к публикации 08.04.2021

Полный текст (PDF)

Аннотация

Рассмотрен дрейф большого (длина 160 км, площадь 5800 км2) айсберга А68А в западной части моря Уэдделла. Анализ проведен на основе спутниковых изображений и натурных измерений в районе айсберга. Айсберг откололся от ледника Ларсена в июле 2017 г. и медленно дрейфовал на север. В феврале 2020 г. во время 79 рейса НИС “Академик Мстислав Келдыш” вблизи айсберга были выполнены гидрофизические наблюдения. Наличие айсберга в западной части моря Уэдделла привело к смещению струй течений и фронтов к западу в пространстве между айсбергом и Антарктическим полуостровом.

Ключевые слова: большой айсберг А68А, спутниковые изображения, течения, фронты, Sentinel-1, море Уэдделла

ВВЕДЕНИЕ

Антарктические айсберги образуются по всему периметру антарктического континента в основном за счет сползания материкового льда (ледников) в океан. Обычно они откалываются от шельфового ледника летом Южного полушария в теплый сезон [29]. Большое количество айсбергов образуется и задерживается в море Уэдделла. Основными районами их образования в море Уэдделла являются шельфовые ледники Ларсена и Фильхнера. В целом, движение айсбергов в большей степени определяется течениями в верхнем 200-метровом слое океана, чем ветром [8]. Однако если айсберг находится в ледяном поле, то основное движение происходит вместе с этим полем, где ветровая составляющая имеет большее влияние [27]. Айсберги в море Уэдделла обычно следуют на север по циклонической траектории в западной части моря и концентрируются вдоль западного края круговорота Уэдделла в области, известной как “Аллея айсбергов” (Iceberg Alley [14, 31]). Затем они выносятся на север в море Скотия примерно по 50° з.д. После дрейфа на север приблизительно до 60° ю.ш. айсберги начинают двигаться на восток, попадая в Антарктическое циркумполярное течение (АЦТ). На рис. 1 показаны треки айсбергов с 1999 по 2009 г. и районы их интенсивного образования. Аналогичный рисунок треков приведен в работах [31] и [7].

Рис. 1.

Треки айсбергов в течение 11 лет (1999–2010 гг.) по данным The Antarctic Iceberg Tracking Database (https://www.scp.byu.edu/data/iceberg/). Кружками с черной точкой в центре в центре показаны районы интенсивного образования айсбергов. Районы в море Уэдделла показаны буквами L – ледник Ларсена и F – ледник Фильхнера

В настоящее время гигантские айсберги (длина более 18.5 км) систематически отслеживаются и классифицируются. Крупными центрами спутникового мониторинга являются Национальный ледовый центр США (US NIC), Европейское космическое агентство (ESA) и Университет Бригама Янга (Brigham Young University) [15]. Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН также длительное время ведет наблюдения за айсбергами в Южном океане [1, 4, 24, 25]. Мониторинг айсбергов является важной задачей ввиду того, что их таяние оказывает сильное влияние на тепловой баланс и циркуляцию поверхностного слоя океана, а также на морские экосистемы [15]. Таяние айсбергов снижает температуру поверхности моря на большей части Южного океана [20]. Поток пресной воды от таяния айсбергов в Южный океан к югу от 63° ю.ш. в среднем составляет 0.05 Св (1 Св = 106 м3/с) [29]. Более ранние оценки дают 0.007 Св [1]. Особенно хорошо поток пресной воды выражен в море Скотия и западной части моря Уэдделла (0.012 Св от общего 0.05 Св). В процессе таяния айсбергов в море Уэдделла первичная продуктивность вод в радиусе нескольких километров от них значительно увеличивается за счет поступления биогенных веществ и микроэлементов [30, 9].

Самым большим когда-либо зарегистрированным айсбергом в современную эпоху был айсберг B15 площадью 11 000 квадратных километров, который образовался на шельфовом леднике Росса в 2000 г. Его длина была 295 км, ширина 37 км. Вторым по размеру был айсберг А-38, который наблюдали в 1998 г. после отрыва от шельфового ледника Фильхнера-Ронне в Антарктиде. Длина айсберга была 144 км, ширина 48 км, а площадь поверхности 6900 км2. Размер некоторых айсбергов фиксировался на момент отрыва. Некоторые из них выходили в океан, уже расколовшись на части.

В работе [23] показано, что самая большая часть айсберга B15 (B15А) ограничила поверхностную циркуляцию, охладила и опреснила поверхностный слой воды, чем замедлила таяние вблизи фронта шельфового ледника Росса на четыре года. Айсберг C19 нарушил процессы, происходящие в полынье моря Росса, на восстановление полыньи потребовалось от трех до четырех лет. Айсберг сместил область образования плотной воды в юго-западной части моря Росса.

Исследователи несколько лет наблюдают за айсбергом А68А. Это большая часть самого большого айсберга А68, обнаруженного в последние годы и шестого среди цельных айсбергов за всю историю спутниковых наблюдений с 1978 г. [22, 19]. А68 откололся от ледника Ларсена С в июле 2017 г. [15] и почти сразу разделился на две части – А и В. В январе–феврале 2020 г. А68А находился вблизи северо-восточной оконечности Антарктического полуострова.

В данной статье представлены результаты натурных измерений в непосредственной близости от айсберга в феврале 2020 г. в районе о. Жуэнвиль и анализ его влияния на гидрофизические параметры окружающих вод.

ГИДРОЛОГИЯ И ОКЕАНОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ МОРЯ УЭДДЕЛЛА

Море Уэдделла представляет собой окраинное море атлантического сектора Южного океана к востоку от Антарктического полуострова, а также является самым большим и глубоким морем Антарктики. Тяжелые ледовые условия надолго задержали исследования в этом море [2]. Первый, кто пересек 70° южной широты в 1823 г. в этом море, был английский мореплаватель и промышленник Джеймс Уэдделл. Все исследовательские экспедиции проникали в море только с восточной стороны, поскольку западная часть моря была всегда скована льдами.

Море Уэдделла (рис. 2) хорошо выделено топографически и имеет выраженные гидрографические особенности, а структура его поверхностной циркуляции – циклоническая. Циклонический круговорот Уэдделла (Weddell Gyre) определяется атмосферной циркуляцией над этим районом [21]. Антарктическое прибрежное течение (Antarctic Coastal Current, ACoC или CC) – это западная интенсификация циклонического круговорота. Течение направлено на север вдоль восточной части Антарктического полуострова (рис. 2). В этом районе выделяются Антарктическое склоновое течение, связанное с Антарктическим склоновым фронтом (ASF), а также Фронт Уэдделла (WF) (рис. 2), которые простираются над континентальным склоном на большие глубины [16].

Рис. 2.

Донная топография моря Уэдделла и прилегающих районов. Белой линией показана схема средней циркуляции. Фронты и течения в море: CC – Антарктическое прибрежное течение (Antarctic Coastal Current), ASF – Антарктический склоновый фронт (Antarctic Slope Front); WF – Фронт Уэдделла (Weddell Front) по [16, 34].

Циклоническая циркуляция создает сильный баротропный северный поток в северо-западной части моря Уэдделла [16, 34], что приводит к выносу айсбергов на север [31]. В работе [5] показано, что перенос в районе Антарктического склонового фронта вдоль склона в западной части моря Уэдделла в слое от 450 до 2500 м достигает 5.9 Св. Циркуляция вод вокруг северной оконечности Антарктического полуострова (рис. 2) определяется потоком Антарктического прибрежного течения, которое поворачивает на запад в обход о. Жуэнвиль.

Водные массы открытого океана в море Уэдделла взаимодействуют с семью широкими шельфовыми ледниками [13], что способствует образованию холодных вод, которые в дальнейшем опускаются в глубинные и придонные слои за счет большой плотности. При этом образуются такие водные массы, как Глубинная вода моря Уэдделла и Донная вода моря Уэдделла [13, 11]. В дальнейшем на основе Глубинной воды моря Уэдделла формируется Антарктическая донная вода (ААДВ), которая заполняет абиссальные котловины на большей части дна Атлантического океана, в то время как Донная вода моря Уэдделла так и остается в глубинах этого моря.

Первые данные о течениях в море были получены после дрейфа экспедиции Э. Шеклтона на судне “Эндьюранс” в 1915–1916 гг. Судно вышло из китовой бухты Грютвикен на о. Южная Георгия 5 декабря 1914 г. в направлении на бухту Фазеля (Vahsel) с координатами 77° ю.ш., 31° з.д. Однако 19 января судно вмерзло в лед в координатах 76°34 ю.ш., 31°30 з.д. и начало дрейфовать на юго-запад, достигнув самой южной точки своего пути на широте 76°58′ ю.ш. 21 февраля, затем направление дрейфа сменилось на северное. В мае 1915 г. экспедиция была в точке 75°23′ ю.ш., 42°14′ з.д., а 27 октября в координатах 69°05′ ю.ш., 51°30′ з.д., где судно дало течь и люди перешли на лед. В марте 1916 г. ледовый лагерь продрейфовал в 60 милях от о. Паулет из группы островов Жуэнвиль. 8 апреля льдина раскололась, и экспедиция на шлюпках добралась до о. Элефант. Перемещения экспедиции Шеклтона показали траекторию, совпадающую со средней схемой циркуляции в пределах круговорота моря Уэдделла, а также согласующуюся с современной информацией о направлении дрейфа айсбергов в этом районе.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Спутниковые данные. Положение, форма и размеры айсберга A68A определялись по спутниковым снимкам, полученным радаром с синтезированной апертурой (Synthetic-aperture radar – SAR). Этот метод анализа спутниковых снимков является эффективным инструментом исследования положения айсбергов в Антарктике [28, 36]. Работа радара не зависит от облачности и освещенности, а к его неоспоримым достоинствам относится высокое пространственное разрешение и широкая полоса съемки.

В данной работе для отслеживания движения айсберга А68А были использованы снимки спутников серии Sentinel-1 (A и B), всего 32 снимка с HH-поляризацией в режиме широкой полосы охвата (Extra Wide swath), полученные в период с 1 декабря 2019 г. по 28 февраля 2020 г. (7, 11 и 14 за декабрь, январь и февраль соответственно). Применение автоматических методик идентификации границ айсберга сильно осложнялось наличием вокруг него большого количества льдин меньшего размера, а также припая, поэтому граница айсберга очерчивалась вручную на основе визуального анализа.

Для идентификации поверхностных течений в проливе Антарктик (Antarctic Sound) по дрейфу айсбергов уникальной формы [37] дополнительно использовались более 500 снимков спутниковой системы Sentinel-1.

Судовые измерения. Работы в районе расположения айсберга выполнялись в 79-м рейсе НИС “Академик Мстислав Келдыш” (АМК79) 2 февраля и 15–16 февраля 2020 г. [3]. На станциях проводились измерения вертикального распределения термохалинных параметров, а также скоростей и направления течений от поверхности до глубины около 5–7 м над дном. Всего вблизи айсберга было выполнено четыре станции зондирования зондом SBE-911 и двумя профилографами течений LADCP RDI Workhorse Monitor 300 kHz и Sentinel 300 kHz (табл. 1). На переходах между станциями проводились попутные измерения параметров течений в поверхностном слое моря с помощью встроенного судового профилографа SADCP (TRDI OS c частотой 76.8 кГц). Сбор данных осуществлялся с помощью программного обеспечения VmDas с двухминутным усреднением по времени. Влияние приливов (суточные и полусуточные компоненты) рассчитывалось с использованием глобальной модели приливов TPXO9.1 [10]. Данные ADCP были исправлены результатами модельных расчетов. В работе также была использована информация из общедоступной базы данных World Ocean Database (WOD18) [6] [https:// www.nodc.noaa.gov/OC5/WOD/pr_wod.html].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

1. Перемещения айсберга А68А с декабря 2019 по февраль 2020

Как уже отмечалось, образование айсбергов обычно происходит летом Южного полушария [29]. Однако айсберг А68 откололся зимой Южного полушария в период с 10 по 12 июля 2017 г. [22]. Это самый крупный айсберг, образовавшийся за последние 15 лет. Его длина на момент отделения от ледника Ларсена C составляла 160 км, а площадь была около 5800 км2 [15]. Это ставит его на шестое место среди цельных айсбергов в океане, наблюдавшихся с 1978 г. [19]. Отрыв айсберга А68 уменьшил площадь ледника Ларсена C примерно на 12%. [22]. Вскоре после отделения от айсберга откололся небольшой кусок (около 90 км2), названный A68B. Площадь сформировавшегося A68A была равна 5786.3 км2. Второе значительное сокращение площади (до 5620 км2) случилось в середине мая 2018 г. [15]. К 26 января 2019 г. айсберг сохранил 96% от первоначального размера [19]. Преобладающими ветрами и течениями айсберг начал смещаться на север вдоль восточного побережья Антарктического полуострова, и в летний сезон Южного полушария 2019–2020 гг. его дрейф резко ускорился. В этом районе и в этот сезон дрейф льдины экспедиции Шеклтона в 1915–1916 гг. также ускорился. Заметим, что айсберг дрейфовал ближе к берегу, поскольку оторвался от ледника, а судно “Эндьюранс” дрейфовало в мористой части после вмерзания в лед. Движение судна было быстрее. К началу декабря 2019 г. A68A уже находился южнее архипелага Жуэнвиль в районе о. Джеймса Росса (рис. 3).

Рис. 3.

Схема дрейфа айсберга A68A в декабре 2019–феврале 2020 гг. Условные обозначения: положение айсберга 1 – 1 декабря; 2 – 18 декабря; 3 –30 декабря; 4 – 13 января; 5 – 23 января; 6 – 3 февраля; 7 – 16 февраля; 8 – 28 февраля; 9 – схема основных течений по [35]; 10 – о. Жуэнвиль; 11 – Антарктический полуостров; 12 – о. Джеймса Росса; 13 – о. Сноу-Хилл; 14 – о. Симор; 15 – залив Эребус и Террор; 16 – о. Паулет.

До середины декабря айсберг продвигался на северо-восток (азимут большой оси – около 65°), однако в период с 13 по 18 декабря течения вдавливают его в залив Эребус и Террор и скорость дрейфа заметно снижается. Медленное движение A68A сопровождается отделением льдин разного размера. В это время при контакте с подводной частью о. Симор был оторван наиболее крупный кусок площадью около 28 км2. К 30 декабря А68А под воздействием Антарктического прибрежного течения и течения Антарктического склонового фронта на юго-западную часть айсберга он совершает разворот по часовой стрелке и следует вдоль изобат в восточном направлении (рис. 3).

В первой половине января 2020 г., находясь южнее о. Жуэнвиль, айсберг продолжает продвигаться на восток. Отделение мелких льдин происходит в его северо-восточной части в районе изобаты 300 м. С 15 по 23 января, под влиянием течения Фронта Уэдделла, он совершает очередной разворот вдоль изобат против часовой стрелки. Направление дрейфа меняется на северное. В конце месяца его большая ось ориентирована близко к направлению север–юг (рис. 3). Движение и разворот айсберга происходят вблизи изобаты 500 м.

В феврале A68A находится к востоку от о. Жуэнвиль и продолжает движение по изобате 500 м, направляясь на северо-северо-запад. 28 февраля северная оконечность айсберга находилась в координатах 61°56.39′ ю.ш., 53°25.895′ з.д.

В целом, дрейф айсберга в период исследования осуществлялся со средней скоростью 4.46 км/сут и в основном вдоль 500-метровой изобаты. В районах нахождения A68A вблизи изобаты 300 м наблюдалось отделение от него множества преимущественно небольших льдин. Самой крупной отделившейся частью была льдина площадью около 28 км2, отколовшаяся в период с 13 по 18 декабря. Средняя скорость дрейфа значительно превышала среднюю скорость в период с июля 2017 по август 2018 (7.2 км/месяц) [19].

В 2020 г. айсберг А68А постепенно терял массу и двигался в направлении на о. Южная Георгия, переносимый Антарктическим циркумполярным течением. Струи АЦТ, связанные с полярным фронтом, огибают о. Южная Георгия с двух сторон [32]. Спутниковые наблюдения за кусками А68А в январе 2021 г. показали, что они прошли южнее о. Южная Георгия.

2. Изменчивость течений и структуры вод под влиянием айсберга А68А

Известно, что западная часть круговорота Уэдделла к востоку от Антарктического полуострова представлена тремя струями, которые соответствуют фронтам (рис. 3): Антарктическое прибрежное течение, Антарктический склоновый фронт и Фронт Уэдделла. Схема струй течений к юго-востоку от северной точки Антарктического полуострова представлена на разрезе по данным работы [33] (рис. 4). Измерения проводились по программе ADELIE в феврале 2007 г. (158-й рейс НИС “James Clark Ross”). Положения станций разреза и айсберга А68А на 13 января 2020 схематично показано на рис. 4. В этот день айсберг располагался почти вдоль широты 64° ю.ш. и перекрывал струи течений. Обратим внимание на размеры айсберга: он около 160 км в длину, т.е. примерно 3.3 градуса по долготе (рис. 4). Оценка его подводной осадки – около 200–250 м, поэтому он некоторое время мог быть частично заякорен на дне.

Рис. 4.

Схема расположения струй течений на разрезе от о. Жуэнвиль на юго-восток и положение айсберга А68А (выделен пунктиром). Положение струй со скоростями (в чертеж ⊕) около 15 см/с показано серым цветом по данным LADCP (рис. 9 из работы [33]). Схематичное положение айсберга показано на 13 января 2020 г.

С начала исследуемого периода айсберг переносится струей Антарктического прибрежного течения и, прижимаясь к изобатам, препятствует ее проникновению в прибрежные районы Антарктического полуострова. Айсберг больше, чем о. Жуэнвиль, поэтому он изменяет структуру течений и вод в регионе. Совершив разворот и двигаясь на восток в течение января, A68A препятствует движению струй Антарктического прибрежного течения и течения Антарктического склонового фронта в обход шельфа о. Жуэнвиль (рис. 2) и, по всей видимости, перенаправляет их на восток, тем самым оказывая влияние и на течение Фронта Уэдделла. С разворотом айсберга в конце января конфигурация прибрежного и склонового течений начинает восстанавливаться. Течение Антарктического склонового фронта, поворачивая на север, наталкивается на айсберг и вынуждено изменить направление на северо-западное, двигаясь между о. Жуэнвиль и A68A, тем самым усиливая Антарктическое прибрежное течение.

Рассмотрим наши измерения около айсберга 2 и 15–16 февраля 2020 г. Они также показывают, что присутствие айсберга внесло изменения в структуру течений. Во время перехода НИС “Академик Мстислав Келдыш” в бассейн Пауэлла и обратно судно огибало айсберг и выполнило станции вблизи него (рис. 5).

Рис. 5.

Изображение айсберга со спутника Sentinel-1 в 07:50 UTC 16 февраля 2020 г. Маршрут судна вокруг айсберга и станции рейса АМК79. Станции 6651, 6652, 6653 – большие звезды (15–16 февраля 2020 г), станция 6620 выполнена в точке станции 6651 2 февраля. Три ромба показывают положение станций 1, 2, 3 из базы данных WOD18 2 марта 1991 г. Белые точки показывают станции разреза, а стрелки – струи течений CC, ASF, WF по измерениям 10–12 февраля 2007 г. [33]. Пунктирная линия – маршрут судна 15–16 февраля.

Измерения течений погружным профилографом LADCP на станциях 15–16 февраля 2020 г. показали малые скорости течения (не более 10 см/с) с преобладающим направлением на восток. При этом, сравнивая положения айсберга примерно на широте 63° ю.ш. и разрез из работы [33], который был направлен от северной точки о. Жуэнвиль на юго-восток между широтами 63° ю.ш. и 64° ю.ш., и принимая во внимание глубину океана на станциях, а также течения на рис. 4, можно полагать, что станции должны находиться в динамических зонах основных течений. В частности, северо-западная станция (6651, глубина 1027 м) должна находиться в струе течения Антарктического склонового фронта, северо-восточная станция (6653, глубина 2972 м) – на Фронте Уэдделла, а южная станция (6652) на глубине 360 м должна находиться в струе Антарктического прибрежного течения. Однако положение струй может быть сильно отклонено присутствием айсберга. Измерения, выполненные судовым профилографом течений SADCP, также показали несвойственную району исследования динамическую структуру.

2 февраля 2020 г. между айсбергом и о. Жуэнвиль наблюдалось сильное течение на северо-запад, вызванное, вероятно, усилением струи Антарктического прибрежного течения за счет течения Антарктического склонового фронта. Течение усилилось в узком пространстве между островом и айсбергом. Севернее A68A течение имеет юго-восточное направление и связано, вероятно, с южной струей АЦТ. Антарктическое прибрежное течение (CC) огибает о. Жуэнвиль, а склоновое течение, связанное с Антарктическим склоновым фронтом, сталкивается с южной ветвью АЦТ северо-западнее айсберга. К северу и северо-северо-востоку от айсберга не прослеживается течение Фронта Уэдделла (рис. 6а). Предполагаем, что его струя расположена восточнее.

Рис. 6.

Скорости и направления поверхностных течений в районе айсберга A68A (показан синим цветом) по данным судового профилографа течений: 2 февраля 2020 г. (а); 15–16 февраля 2020 г. (б). Показаны средние значения в слое 30–300 м.

Измерения на станциях 15–16 февраля в непосредственной близости от айсберга также показывают наличие течения южной ветви АЦТ, которое при контакте с айсбергом расходится на две струи. Струя АЦТ, направленная на юг, взаимодействует с течением Антарктического склонового фронта, которое следует вдоль западной оконечности айсберга и отклоняет его на запад. Течение Фронта Уэдделла следует вдоль восточной оконечности айсберга, которая отличается сильной изрезанностью. При ее обтекании происходит возникновение вихрей, в которых частично рассеивается энергия течения. После отрыва от айсберга часть течения уходит в северо-западном направлении и далее, вероятно, следует вдоль изобат. Вторая часть течения огибает айсберг с севера, взаимодействует со струей течения южной ветви АЦТ и, по-видимому, также уходит на северо-запад (рис. 6б).

Присутствие гигантского айсберга отразилось также и на термохалинной структуре района. В частности, профили солености на станциях показывают опреснение верхнего слоя (рис. 7). Для сравнения приведен профиль из базы данных WOD18 (кривая S), выполненный в этом районе в отсутствие айсберга. Наибольшее влияние талой воды в присутствии айсберга наблюдается на глубинах до 20 м, однако и в более глубоких слоях заметны пониженные значения солености. Более сильное опреснение наблюдается к востоку от айсберга. Профиль из базы данных WOD18 показывает отсутствие опреснения, квазиоднородное распределение солености и более высокие ее значения (колебания в тысячных значениях около 34.43 psu).

Рис. 7.

Профили солености на станциях вблизи А68А (см. рис. 5, табл. 1) соответственно номерам. Кривая S (зеленая) – профиль из базы данных WOD18, измеренный 5.11.1992 г. в координатах 63°06 ю.ш., 53°35 з.д.

В обычных условиях в прибрежной части к западу от Антарктического склонового фронта вертикальная структура температуры не имеет подповерхностного минимума. Весь слой воды холодный и сильно перемешан. К востоку от фронта летом имеется подповерхностный холодный слой на глубине около 100 м. Он образуется за счет зимней конвекции и летнего прогрева верхнего слоя Зимней воды. На даты наших измерений 15–16 февраля 2020 г. поверхность уже начала выхолаживаться. В более глубоких слоях моря находится теплая вода моря Уэдделла, которая поступает из Антарктического циркумполярного течения в восточную часть моря. Наши станции к западу от айсберга находились на долготе около 53°35′ з.д. и имели подповерхностный минимум, нехарактерный для прибрежных вод. На станциях разреза 1991 г. и на станциях из работы [33] на этой долготе уже находится прибрежная холодная перемешанная вода (зеленая и фиолетовая кривые 2 и 1 на рис. 8). Однако за счет присутствия айсберга эта вода сместилась ближе к острову. Заметим, что на станциях в марте 1991 г. воды на поверхности уже полностью выхолодились.

Рис. 8.

Вертикальное распределение температуры на станциях (см. рис. 5, табл. 1).

Кривые 1–3 – профили на разрезе 1–2 марта 1991 г. из базы данных WOD18 соответственно номерам на рис. 5. Кривые 4, 5, 6 и 7 – рейсовые станции АМК79: 6620, 6651, 6652 и 6653 соответственно.

Таблица 1.  

Станции гидрофизических измерений 2, 15 и 16 февраля 2020 г.

Станция Дата Широта, ю.ш. Долгота, з.д. Глубина, м
6620 02.02.2020 62°32.374′ 53°34.772′ 994
6651 15.02.2020 62°32.310′ 53°33.751′ 1028
6652 15.02.2020 63°17.422′ 53°36.034′ 357
6653 16.02.2020 62°27.431′ 52°14.820′ 2923

Присутствие очень большого айсберга привело к изменению течений и структуры вод в районе Антарктического склонового фронта. Две струи течений сдвинулись на запад в узком пространстве между берегом и айсбергом. Воды с подповерхностным минимумом температуры, характерные для моря Уэдделла к востоку от Антарктического склонового фронта, который расположен примерно над изобатой 100 м, сместились примерно на 15–20 км на запад. В этом районе к западу от ASF обычно находятся воды с меньшей изменчивостью температуры по вертикали.

3. Гипотеза об ограничении потока из моря Уэдделла в пролив Антарктик и влияние на его циркуляцию

Система циркуляции в проливе Антарктик малоизучена, но многие авторы считают этот пролив местом дополнительного поступления воды из моря Уэдделла в пролив Брансфилда с преобладанием течения с юго-востока на северо-запад [18, 26]. В первой половине декабря 2019 г. A68A располагался юго-восточнее о. Джеймса Росса и в значительной степени препятствовал поступлению воды в район пролива. Об ограничении водообмена свидетельствует спутниковый снимок от 1 декабря, на котором видны различия между водой вблизи пролива, где нет большого количества мелкого льда, а крупные льдины отсутствуют, и водой моря Уэдделла (рис. 9а). Расположение и ориентация ледяных полей показывает, что поступление воды из мористой части происходит через узкий коридор между айсбергом и о. Сноу-Хилл, а также в обход айсберга. На снимке хорошо видны следы от обтекания о. Розамеля и о. Андерссона, показывающие течение из пролива Брансфилда (рис. 9а).

Рис. 9.

Положение айсберга A68A в декабре 2019 г. (а) – положение айсберга 1 декабря 2019 г., на врезке показаны следы обтекания островов Андерссона (1), Розамеля (2), и Паулет (3). Место врезки на карте показано прямоугольником. (б) – положение айсберга 18 декабря 2019 г., на врезке показан крупный отделившийся кусок, расположение врезки на карте указано стрелкой.

В течение первых двух недель декабря айсберг медленно смещается на северо-восток. В период с 13 по 18 декабря в районе островов Сноу-Хилл и Симор происходит заякоривание А68А, сопровождающееся небольшим разворотом и отделением его довольно крупной части (около 28 км2). Из-за смещения и разворота айсберга проход для воды здесь становится шире. Это вызывает увеличение объема поступающей воды из моря Уэдделла (рис. 9б). Дальнейший дрейф айсберга на северо-восток и его разворот по часовой стрелке на угол около 45° делает пролив более доступным для Антарктического прибрежного течения. А смещение на восточном направлении в течение января полностью открывает залив Эребус и Террор.

Во второй половине декабря в акватории за айсбергом увеличивается количество крупных льдин. Непосредственно в проливе также появляется лед. 11 и 13 декабря выявлена информативная пара айсбергов, дрейфующих от восточного входа к западному (см. рис.10а, 10б).

Рис. 10.

Дрейф айсбергов в проливе Антарктик: пара движущихся айсбергов 11.12.2019 (выделены рамками) (а); пара движущихся айсбергов (рамками выделены айсберги 13.12.2019 и их положения 11.12.2019) (б); дрейф айсберга через пролив с северо-запада на юго-восток с 1 по 5 февраля 2018 г. (в). Движущийся айсберг выделен рамкой; линией и силуэтами отмечены траектория и предыдущие положения айсберга на 1, 2 и 4 февраля.

Для понимания системы течений, характерной для пролива независимо от влияния айсберга, был выполнен анализ спутниковых снимков района за весь 2018 г. Результаты показали, что значительную часть года пролив и северный проход в него были свободны от айсбергов. Вблизи южного прохода, напротив, регулярно образовывались ледовые пробки. В отдельные периоды (например, с 8 по 15 мая, с 19 по 20 июля, с 3 по 7 августа 2018 г.) в пролив Антарктик проникают льды, скапливающиеся в заливе Эребус и Террор. Однако, несмотря на скопившуюся массу льда и определенную тенденцию к движению на запад, значительные его массы в пролив так и не попадают. Необходимо отметить, что имеет место и обратное движение. В частности, с 1 по 5 февраля 2018 г. был зафиксирован айсберг, совершивший дрейф через пролив с северо-запада на юго-восток (рис. 10в). Неравномерность движения айсберга, а также его вращение может свидетельствовать о сложной реверсивной картине течений в проливе.

По измерениям в рейсе АМК79 течения и перенос в проливе Антарктик были направлены преимущественно на юго-восток [17], что указывает на приток воды из пролива Брансфилда. В это время в проливе Антарктик было мало айсбергов и льда, что для пролива нехарактерно. Причиной, по-видимому, стал айсберг, который не только физически ограничил прямое поступление воды в пролив, но и повлиял на течения в проливе Антарктик, нарушая естественную циркуляцию основных течений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рассмотрен дрейф большого (длина 160 км, площадь 5800 км2) айсберга А68А в западной части моря Уэдделла в декабре–феврале 2020 г. Положения айсберга в момент отрыва в 2017 г. (схематично) и во время 79 рейса НИС “Академик Мстислав Келдыш” показаны на рис. 11. Средняя скорость дрейфа за три месяца составила 4.46 ± 1.50 км/сут. Анализ проведен на основе спутниковых изображений айсберга и измерений в море. Айсберг откололся от ледника Ларсена в июле 2017 г. и медленно дрейфовал на север. В феврале 2020 г. айсберг вышел из сплоченных льдов и сдрейфовал в район исследований рейса. Наличие айсберга с большой массой и размерами привело к изменению течений и структуры вод в северо-западной части моря Уэдделла в районе Антарктического слонового фронта. Две струи течений сдвинулись на запад. Воды с подповерхностным минимумом температуры (ниже –1.5°С), характерные для моря Уэдделла к востоку от Антарктического склонового фронта, оказались смещены на 15–20 км на запад. В этом районе к западу от ASF обычно находятся воды с меньшей изменчивостью температуры по вертикали.

Рис. 11.

Изображение айсберга А68А со спутника Copernicus Sentinel-3 9 февраля 2020 г. (https://www.esa.int/Applications/ Observing_the_Earth/Copernicus/Sentinel-1/Giant_A68_iceberg_three_years_on).

Соленость подповерхностного слоя в районе айсберга уменьшилась на несколько единиц PSU за счет таяния айсберга. Выдвинута гипотеза о том, что айсберг, заякорившись на дне в восточной части пролива Антарктик, перекрыл течение в пролив. Поэтому во время наших работ в проливе в феврале 2020 г. пролив был свободен ото льда и мелких айсбергов.

19 мая 2021 г. появилась информация, что новый большой айсберг А-76 откололся от шельфового ледника Фильхнера — Ронне в море Уэдделла. Длина айсберга 170 км, ширина 25 км. Айсберг был идентифицирован Британской антарктической службой.

Источники финансирования. Работа выполнена в рамках госзадания ИО РАН (тема № 0128-2019-008) и НИИ Аэрокосмос 0588-2019-0030. Анализ натурных наблюдений в проливе Антарктик поддержан грантом МК-1492.2021.1.5.

Список литературы

  1. Зотиков И.А., Иванов Ю.А., Барбаш Р.В. Сток материкового льда Антарктиды и формирование донных антарктических вод // Океанология. 1974. Т.14. № 4. С. 607–613.

  2. Клепиков В.В. Гидрология моря Уэдделла // Труды Сов. Антарктической Экспедиции. 1963. Т. 17. С. 45–93.

  3. Морозов Е.Г., Спиридонов В.А., Молодцова Т.Н. и др. Исследования экосистемы атлантического сектора Антарктики (79-й рейс научно-исследовательского судна “Академик Мстислав Келдыш”) // Океанология. 2020. Т. 60. № 5. С. 823–825.

  4. Романов Ю.А. Краткая история наблюдений над антарктическими айсбергами, основные цели исследования айсбергов и центра сбора данных наблюдений над айсбергами // Прикосновение к океану. М.–Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2013. С. 129–156.

  5. Azaneu M., Heywood K.J., Queste B.Y., Thompson A.F. Variability of the Antarctic slope current system in the Northwestern Weddell sea // J. of Physical Oceanography. 2017. V. 47. № 12. P. 2977–2997.

  6. Boyer T.P., Antonov J.I., Baranova O.K. et al. World Ocean Database 2018. A.V. Mishonov, Technical Ed., NOAA Atlas NESDIS 87. 2018. 207 p.

  7. Budge J.S., Long D.G. A Comprehensive Database for Antarctic Iceberg, Tracking Using Scatterometer Data // IEEE J. of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. 2018. V. 11. № 2. P. 434–442.

  8. Collares L.L., Mata M.M., Kerr R, et al. Iceberg drift and ocean circulation in the northwestern Weddell Sea, Antarctica // Deep Sea Res., Part II. 2018. V. 149. P. 10–24.

  9. Duprat L.P.A.M., Bigg G.R., Wilton D.J. Enhanced Southern Ocean marine productivity due to fertilization by giant icebergs // Nat. Geosci. 2016. V. 9. № 3. P. 219–221.

  10. Egbert G. D., Erofeeva S. Y. Efficient inverse modeling of barotropic ocean tides // J. of Atmospheric and Oceanic technology. 2002. V. 19. № 2. P. 183–204.

  11. Fahrbach E., Hoppema M., Rohardt G. et al. Decadal-scale variations of water mass properties in the deep Weddell Sea // Ocean Dynamics. 2004. V. 54. № 1. P. 77–91.

  12. Fahrbach E., Peterson R. G., Rohardt G. et al. Suppression of bottom water formation in the southeastern Weddell Sea // Deep Sea Res., Part I. 1994. V. 41. № 2. P. 389–411.

  13. Fahrbach E., Rohardt G., Krause G. The Antarctic coastal current in the southeastern Weddell Sea // Polar Biol. 1992. V. 12. № 2. P. 171–182.

  14. Gladstone R.M., Bigg G.R., Nicholls K.W. Iceberg trajectory modeling and meltwater injection in the Southern Ocean // J. Geophys. Res.: Oceans. 2001. V. 106. № C9. P. 19903–19915.

  15. Han H., Lee S., Kim J-I. et al. Changes in a giant iceberg created from the collapse of the Larsen C ice shelf, Antarctic Peninsula, derived from Sentinel-1 and CryoSat-2 data // Remote Sensing. 2019. V. 11. № 4. P. 404.

  16. Heywood K.J., Naveira Garabato A.C., Stevens D.P., Muench R.D. On the fate of the Antarctic Slope Front and the origin of the Weddell Front // J. Geophys. Res.: Oceans. 2004. V. 109. № C6. C06021.

  17. Krek A.V., Krek E.V., Krechik V.A. Circulation and mixing zone in the Antarctic Sound in February 2020 // Antarctic Peninsula Region of the Southern Ocean. Oceanography and Ecology. Dordrecht: Springer, 2021. B пeчaти.

  18. López O., Garcıa M.A., Gomis D. et al. Hydrographic and hydrodynamic characteristics of the eastern basin of the Bransfield Strait (Antarctica) // Deep Sea Res., Part I. 1999. V. 46. № 10. P. 1755–1778.

  19. Lopez-Lopez L. Parmiggiani F., Moctezuma-Flores M., Guerrieri L. SAR image observations of the A68 iceberg drift // The Cryosphere Discussions. 2020. P. 1–16.

  20. Merino N., Le Sommer J., Durand G. et al. Antarctic icebergs melt over the Southern Ocean: Climatology and impact on sea ice // Ocean Modelling. 2016. V. 104. P. 99–110.

  21. Orsi A.H., Nowlin W.D., Whitworth T. III. On the circulation and stratification of the Weddell Gyre // Deep-Sea Res. 1993. V. 40. P. 169–203.

  22. Parmiggiani F., Moctezuma-Flores M., Guerrieri L., Battagliere M.L. SAR analysis of the Larsen-C A68 iceberg displacements // International J. of Remote Sensing. 2018. V. 39. № 18. P. 5850–5858.

  23. Robinson N.J., Williams M.J.M. Iceberg-induced changes to polynya operation and regional oceanography in the southern Ross Sea, Antarctica, from in situ observations // Antarctic Science. 2012. V. 24. № 5. P. 514–526.

  24. Romanov Y.A., Romanova N.A., Romanov P. Distribution of icebergs in the Atlantic and Indian ocean sectors of the Antarctic region and its possible links with ENSO // Geophys. Res. Lett. 2008. V. 35. № 2. L02506. https://doi.org/10.1029/2007GL031685

  25. Romanov Y.A., Romanova N.A., Romanov P. Shape and size of Antarctic icebergs derived from ship observation data // Antarctic Science. 2012. V. 24. № 1. P. 77–87.

  26. Sangrà P., Gordo C., Hernandez-Arencibia M., et al. The Bransfield current system // Deep Sea Res., Part I. 2011. V. 58. № 4. P. 390–402.

  27. Schodlok M.P., Hellmer H.H., Rohardt G., Fahrbach E. Weddell Sea iceberg drift: Five years of observations // J. Geophys. Res.: Oceans. 2006. V. 111. № C6. P. 4807–4825.

  28. Silva T.A.M., Bigg G.R. Computer-based identification and tracking of Antarctic icebergs in SAR images // Remote sensing of environment. 2005. V. 94. № 3. P. 287–297.

  29. Silva T.A.M., Bigg G.R., Nicholls K.W. Contribution of giant icebergs to the Southern Ocean freshwater flux // J. Geophys. Res.: Oceans. 2006. V. 111. № C3. C03004.

  30. Smith K.L., Robison B.H., Helly J.J. et al. Free-drifting icebergs: hot spots of chemical and biological enrichment in the Weddell Sea // Science. 2007. V. 317. № 5837. P. 478–482.

  31. Stuart K.M., Long D.G. Tracking large tabular icebergs using the SeaWinds Ku-band microwave scatterometer // Deep Sea Res., Part II. 2011. V. 58. № 11–12. P. 1285–1300.

  32. Tarakanov R.Yu. MultiJet structure of the Antarctic Circumpolar Current // Antarctic Peninsula Region of the Southern Ocean. Oceanography and Ecology. Dordrecht: Springer, 2021. B пeчaти.

  33. Thompson A.F., Heywood K.J. Frontal structure and transport in the northwestern Weddell Sea // Deep Sea Res., Part I. 2008. V. 55. №. 10. P. 1229–1251.

  34. Thompson A.F., Heywood K.J., Thorpe S.E. et al. Surface circulation at the tip of the Antarctic Peninsula from drifters // J. of Physical Oceanography. 2009. V. 39. №. 1. P. 3–26.

  35. Von Gyldenfeldt A.B., Fahrbach E., García M.A. Schröder M. Flow variability at the tip of the Antarctic Peninsula // Deep Sea Res., Part II. 2002. V. 49. № 21. P. 4743–4766.

  36. Wesche C., Dierking W. Near-coastal circum-Antarctic iceberg size distributions determined from Synthetic Aperture Radar images // Remote Sensing of Environment. 2015. V. 156. P. 561–569.

  37. Williams R.N., Rees W.G., Young N.W. A technique for the identification and analysis of icebergs in synthetic aperture radar images of Antarctica // International J. of Remote Sensing. 1999. V. 20. № 15–16. P. 3183–3199.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска содержание выпуска

Океанология

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал