aariПроблемы Арктики и АнтарктикиArctic and Antarctic Research0555-26482618-6713Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институт10.30758/0555-2648-2021-67-1-10-27aari-336Research ArticleОКЕАНОЛОГИЯOCEANOLOGYИзменчивость гидрохимических характеристик поверхностных вод пролива Шокальского по результатам наблюдений на научно-исследовательском стационаре «Ледовая база Мыс Баранова» в 2018–2019 гг.Variability of surface water hydrochemical characteristics in the Shokalsky strait based on the results of observations at the “Cape Baranov Ice Base” in 2018–2019СавельеваН. И.SavelievaN. I.

Владивосток

Vladivostok

ДобротинаЕ. Д.DobrotinaE. D.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

e_dobrotina@yahoo.comКузьминС. Б.KuzminS. B.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

ИпатовА. Ю.IpatovA. Yu.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

ГончароваА. Б.GoncharovaA. B.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

НедашковскийА. П.NedashkovskyA. P.

ВладивостокСанкт-Петербург

VladivostokSt. Petersburg

Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАНРоссияV.I. Il’ichev Pacific Oceanological InstituteRussian FederationГНЦ РФ Арктический и антарктический научно-исследовательский институтРоссияState Scientific Center of the Russian Federation Arctic and Antarctic Research InstituteRussian FederationСанкт-Петербургский государственный университетРоссияSaint Petersburg State UniversityRussian FederationТихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН; ГНЦ РФ Арктический и антарктический научно-исследовательский институтРоссияV.I. Il’ichev Pacific Oceanological Institute; State Scientific Center of the Russian Federation Arctic and Antarctic Research InstituteRussian Federation2021230320216711027Copyright © Савельева Н.И., Добротина Е.Д., Кузьмин С.Б., Ипатов А.Ю., Гончарова А.Б., Недашковский А.П., 20212021Савельева Н.И., Добротина Е.Д., Кузьмин С.Б., Ипатов А.Ю., Гончарова А.Б., Недашковский А.П.Savelieva N.I., Dobrotina E.D., Kuzmin S.B., Ipatov A.Y., Goncharova A.B., Nedashkovsky A.P.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.aaresearch.science/jour/article/view/336

В соответствии с программой систематического долгосрочного мониторинга климата Арктики на НИС «Ледовая база Мыс Баранова» в 2018–2019 гг. в проливе Шокальского выполнено наблюдение гидрохимических характеристик поверхностных вод и проведен анализ причин их временной изменчивости. Выделены 4 фазы изменчивости характеристик поверхностных вод, обусловленных влиянием речного стока, процессами вертикального перемешивания, образования и таяния льда и функционированием фитопланктона в весенне-летний период. Выполнена оценка доли речных и талых вод в составе поверхностного слоя вод пролива: доля речных вод в столбе воды составляет ~ 4 %, для талых вод этот показатель близок к нулю. В периоды сильного распреснения поверхностных вод (май — июль) доля речных вод достигает десяти и более процентов.

In connection with the progressing climate change in the Arctic, it is extremely important to conduct systematic long-term monitoring in the high-latitude Arctic. An important place in the network of monitoring stations is occupied by the research Station «Cape Baranov» Ice base», located on Severnaya Zemlya (in the area of the Shokalsky Strait). The article presents the results of hydrochemical observations at the Ice base from December 02, 2018 to July 15, 2019. 35 hydrochemical stations were operated from the ice of the strait in the seawater layer of 0–110 m. A significant temporal variability of the characteristics in the upper layer (0–10 m) has been recorded. Four phases of variability of the hydrochemical parameters (HP) have been identified. In December (phase 1) the HP values indicate the presence of surface waters, the origin of which we associate with the transformed river waters (TRW) of the Ob and Yenisei, coming from the Kara Sea. From January to mid-April (phase 2) the highest salinity levels and homogeneous HP are observed due to intensive vertical mixing of waters in the autumn-winter period. At the end of April — May (phase 3) there is a slight desalination of the surface layer in the Shokalsky Strait, with HP pointing to the presence of TRW. From June to July, 15 (4th phase), there is a sharp decrease in the salinity, an increase in oxygen and pH, as well as a drop in the concentration of all the biogenic elements. Such HPs indicate both additional desalination from ice and snow melting and the beginning of phytoplankton bloom. An estimation has been carried out of the proportion of TRW and waters formed during sea ice melting. The average integral proportion of TRW in the water column is ~ 4 %, and for melt water this indicator is close to zero. The influence of ice formation on the hydrochemical characteristics of the surface layers is most noticeable in the 1st and 3rd phases. During the period of strong desalination of the surface waters (May —July), the TRW proportion can reach 10 % or more. From July, the contribution of the melting of sea ice is comparable to that of TRW.

биогенные элементыКарское морекислородповерхностные водыпролив Шокальскогоречные водыщелочностьрНalkalinitydissolved oxygenKara SeanitratepHriver watersalinitysilicateShokalsky Straitsurface waterstemperatureРабота выполнена в рамках плановой научной тематики ААНИИ по теме 1.5.3.3 ЦНТП Росгидромета.This work was carried out as a part of the AARI planned scientific topic under the project 1.5.3.3 of the Targeted Scientific and Technical Program (TSTP) of Roshydromet.ReferencesАлексеев Г.В., Пнюшков А.В., Смирнов А.В., Вязилова А.Е., Глок Н.И. Влияние притока из Атлантики на содержание пресной воды в верхнем слое Арктического бассейна // Проблемы Арктики и Антарктики. 2019. Т. 65. № 4. С. 363–388.Alekseev G.V., Pniushkov A.V., Smirnov A.V., Viazilova A.E., Glok N.I. Influence of inflow from the Atlantic on the fresh water content in the upper layer of the Arctic basin. Problemy Arktiki i Antarktiki. Arctic and Antarctic Research. 2019, 65 (4): 363–388. [In Russian].Alekseev G.V., Bulatov L.V., Zakharov V.F. Fresh water freezing/melting cycle in the Arctic Ocean. The Freshwater Budget of the Arctic Ocean / Ed. Lewis E.L. et al. Kluwer Academic Press, 2000. P. 589–608.Alekseev G.V., Bulatov L.V., Zakharov V.F. Fresh water freezing/melting cycle in the Arctic Ocean. The Freshwater Budget of the Arctic Ocean. Ed. Lewis E.L. et al. Kluwer Academic Press, 2000: 589–608.Чернявская Е.А., Тимохов Л.А., Карпий В.Ю., Малиновский С.Ю. Межгодовая изменчивость характеристик поверхностного слоя и галоклина Арктического бассейна // Проблемы Арктики и Антарктики. 2020. Т. 66. № 4. С. 404–426.Cherniavskaia E.A., Timokhov L.A., Karpiy V.Y., Malinovskiy S.Y. Interannual variability of parameters of the Arctic Ocean surface layer and halocline. Problemy Arktiki i Antarktiki. Arctic and Antarctic Research. 2020, 66 (4): 404–426. [In Russian].Атлас океанов. Северный Ледовитый океан. Л.: Главное управление навигации и океанографии МО СССР, 1980. 184 с.Atlas Okeanov. Severniy Ledovitiy Okean. Atlas of the Arctic Ocean. Main Department of Navigation and Oceanography of the USSR Ministry of Defense, 1980: 184 p. [In Russian].Алекин О.А., Бражникова Л.В. Сток растворенных веществ с территории СССР. М.: Наука, 1964. 144 с.Alekin O.A., Brazhnikova L.V. Stok rastvorennykh veschesnv s territorii SSSR. Discharge of dissolved substances from the territory of the USSR. Moscow: Nauka, 1964: 144 p. [In Russian].Osadchiev A.A., Pisareva M.N., Spivak E.A. Shchuka S.A., Semiletov I.P. Freshwater transport between the Kara, Laptev, and East-Siberian seas // Scientific Reports. 2020. V. 10. 13041. doi:10.1038/s41598-020-70096-w.Osadchiev A.A., Pisareva, M.N., Spivak, E.A. Shchuka S.A., Semiletov I.P. Freshwater transport between the Kara, Laptev, and East-Siberian seas. Sci Rep. 2020, 10: 13041. doi:10.1038/s41598020-70096-w.Kubryakov A., Stanichny S., Zatsepin A. River plume dynamics in the Kara Sea from altimetrybased lagrangian model, satellite salinity and chlorophyll data // Remote Sensing of Environment. 2016. V. 176. P. 177–187. doi:10.1016/j.rse.2016.01.020.Kubryakov A., Stanichny S., Zatsepin A. River plume dynamics in the Kara Sea from altimetrybased lagrangian model, satellite salinity and chlorophyll data. Remote Sensing of Environment. 2016, 176: 177–187. doi:10.1016/j.rse.2016.01.020.Panteleev G., Proshutinsky A., Kulakov M., Nechaev D.A., Maslowski W. Investigation of the summer Kara Sea circulation employing a variational data assimilation technique // J. Geophys. Res. 2007. № 112. C04S15. doi:10.1029/2006JC003728.Panteleev G., Proshutinsky A., Kulakov M., Nechaev D.A., Maslowski W. Investigation of the summer Kara Sea circulation employing a variational data assimilation technique. J. Geophys. Res. 2007, 112: C04S15. doi:10.1029/2006JC003728.Harms I.H., Karcher M.J., Dethleff D. Modelling Siberian river runoff — implications for contaminant transport in the Arctic Ocean // Journal of Marine Systems. 2000. V. 27. P. 95–115.Harms I.H., Karcher M.J. Dethleff D. Modelling Siberian river runoff — implications for contaminant transport in the Arctic Ocean. Journal of Marine Systems. 2000, 27: 95–115.Бородкин В.А. Краткие результаты работы зимовочного состава и сезонных групп на НИС «Ледовая база Мыс Баранова» в 2015–2016 годах // Российские полярные исследования. 2017. № 1 (27). С. 12–17.Borodkin V.A. Brief results of the work of the wintering personnel and seasonal teams on the “Cape Baranov Ice base” in 2015–2016. Rossiyskie polyarnye issledovaniya. Russian Polar Investigations. 2017, 1 (27): 12–17. [In Russian].Современные методы гидрохимических исследований океана. М.: ИО АН СССР, 1992. 200 с.Sovremennye metody gidrokhimicheskikh issledovanii okeana. Modern methods of hydrochemical ocean research. Moscow: P. P. Shirshova Institute of Oceanology Academy of Sciences of USSR, 1992: 200 p. [In Russian].Недашковский А.П. Гидрохимическая изменчивость в верхнем квазиоднородном слое вдоль траектории дрейфа станции «Северный полюс 35» // Океанология. 2012. Т. 52. № 4. С. 498–508.Nedashkovsky A.P. Hydrochemical variability in the surface mixed layer along the drift path of the North Pole 35 Station. Oceanology. 2012, 4 (52): 467–477.Макштас А.П., Соколов В.Т. Научно-исследовательский стационар «Ледовая база Мыс Баранова» — летний полевой сезон 2014 г. // Российские полярные исследования. 2014. № 3 (17). C. 10–12.Makshtas A.P., Sokolov V.T. “Cape Baranov Ice base” scientific station in summer season of 2014. Rossiyskie polyarnye issledovaniya. Russian Polar Investigations. 2014, 3 (17): 10–12. [In Russian].Бородкин В.А., Ковалев С.М., Шушлебин А.И. Пространственная неоднородность строения ровного припайного льда в районе научно-исследовательского стационара «Ледовая база Мыс Баранова» // Проблемы Арктики и Антарктики. 2018. Т. 64. № 4. C. 351–364.Borodkin V.A., Kovalev S.M., Shushlebin A.I. Spatial heterogeneity of the structure of flat landfast ice in the area of the research station «Cape Baranov» Ice base». Problemy Arktiki i Antarktiki. Arctic and Antarctic Research. 2018, 4 (64): 351–364. [In Russian].Yamamoto-Kawai M., Tanaka N., Pivovarov S., Timokhov L.A. Freshwater and brine behaviors in the Arctic Ocean deduced from historical data of δ18 O and alkalinity (1935–2002 AD) // J. Geophys. Res. 2005. № 110. C1. P. C10003.1–C10003.16.Yamamoto-Kawai M., Tanaka N., Pivovarov S., Timokhov L.A. Freshwater and brine behaviors in the Arctic Ocean deduced from historical data of δ18 O and alkalinity (1935–2002 AD). J. Geophys. Res. 2005, 110 (C1): C10003.1–C10003.16.Романкевич Е.А., Ветров А.А. Цикл углерода в арктических морях России. М.: Наука, 2001. 302 с.Romankevich E.A., Vetrov A.A. Cykl ugleroda v Arkticheskih moryah Rossii. The carbon cycle in the Russian Arctic seas. Moscow: Nauka, 2001: 302 p. [In Russian].Демидов А.Б., Шеберстов С.В., Гагарин В.И., Хлебопашев П.В. Сезонная изменчивость первичной продукции фитопланктона Карского моря по спутниковым данным // Океанология. 2017. Т. 57. № 1. С. 103–117.Demidov A.B., Sheberstov S.V., Gagarin V.I., Khlebopashev P.V. Seasonal variability of the primary production of phytoplankton in the Kara Sea according to satellite data. Okeanologiia. Oceanology. 2017, 1 (57): 103–117. [In Russian].Обзорные ледовые карты СЛО. URL: http://www.aari.ru/main.php?lg=0&id=94 (дата обращения 16.05.2020).Obzornye ledovye karty Severnogo Ledovitogo Okeana. Overview maps of the Arctic Ocean. Available at: http://www.aari.ru/main.php?lg=0&id=94 (accessed 16.05.2020).Anderson L.G., Jutterstrom S., Kaltin S. Variability in river runoff distribution in the Eurasian Basin of the Arctic Ocean // J. Geophys. Res. 2004. V. 109. C01016. doi: 10.1029/2003JC001773.Anderson L.G., Jutterstrom S., Kaltin S. Variability in river runoff distribution in the Eurasian basin of the Arctic Ocean. J. Geophys. Res. 2004, 109: C01016. doi: 10.1029/2003JC001773.Недашковский А.П., Хведынич С.В. Петровский Т.В. Щелочность морского льда высокоширотной Арктики (наблюдения на дрейфующей станции «Северный полюс-34») и оценка роли арктического льды в обмене СО 2 // Океанология. 2009. Т. 49. № 1. С. 61–69.Nedashkovskii A.P., Khvedynich S.V., Petrovskii T.V. Alkalinity of sea ice in the high-latitudinal Arctic according to the surveys performed at North Pole drifting station 34 and characterization of the role of the Arctic ice in the CO2 exchange. Okeanologiia. Oceanology. 2009, 1 (49): С. 61–69.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.