Океанология и геология

Исследования торфяников Западного Беломорья активно ведутся уже около 70 лет. С точки зрения палеогеографии, торфяники выступают прекрасными архивами природной среды за счет детальной записи событий и возможности датирования накопленной органики. Большой вклад в изучение объектов Беломорья внесли Кольский и Карельский научные центры РАН, МГУ им. М.В. Ломоносова и Институт географии РАН (Романенко и др., 2023).

Нередко исследователи отмечают следы экстремальных событий. Так, на побережье Баренцева и Белого морей в озерных и болотных осадках регистрируются цунамигенные прослои (Толстобров и др., 2018, 2019). Поэтому одной из задач полевого сезона 2023 года для нас стал поиск следов таких событий в торфяниках, ранее не охваченных исследованиями. Для Западного Беломорья наименее обеспеченным палеогеографическими данными районом являются прибрежные территории от Беломорска до Чупы. Во время полевых работ было заложено шесть скважин, в одной из которых (в районе села Калгалакша) обнаружен прослой гравийных осадков с глинистым песчано-алевритистым заполнителем. Материал этой скважины был отобран на радиоуглеродное датирование и диатомовый анализ.

Объект исследования расположен на Карельском берегу Белого моря; побережье которого характеризуется фиардово-шхерным типом расчленения. Структурно территория лежит в пределах относительно стабильного блока Карельского кратона, закончившего свое формирование в архее. К северу от Энгозера проходит граница со структурами, находящимися в составе Беломорского подвижного пояса.

Рельеф прибрежной суши представлен мелкогоядовой равниной, тектоно-денудационной и, отчасти, экзарационной. Ориентировка гряд, имеющих превышение до 10 м — северо-западная до субширотной, что совпадает с простиранием амфиболитовых гнейсов фундамента. Ингрессия вод морского бассейна по ложбине коренного рельефа привела к появлению в акватории Калгалакшской губы множества субпараллельнно вытянутых островов и полуостровов, а также подводных порогов.

Современные берега в условиях столь сложной топографии береговой линии, а также ввиду их динамической юности, являются практически не измененными морем. Распространены низменные приморские луга, а в верхней части приливно-отливной зоны под плащом разреженного перлювия представлена маломощная литоральная фация.

Геоморфологические условия благоприятны для распространения на современную сушу волн цунами, и гранулометрический состав прослоя подтверждает легитимность предположения о формировании его вследствие такого события. Диатомовый анализ тонкого материала прослоя (глинисто-песчано-алевритистого) обнаруживает наличие в нем остатков морских и солоноватоводных диатомовых водорослей. Можно ли связать формирование прослоя с событием конца XIX века (Евзеров, 2013; Куликов, 2016), покажет радиоуглеродный анализ торфа, залегающего непосредственно под и над гравийными отложениями, но уже сейчас можно смело говорить о том, что сам он является свидетельством беломорского цунами.

Белое море наиболее обособленное внутреннее море Северного Ледовитого океана. Соединяется с Баренцевым морем на севере через узкий пролив — Горло. Лед в Белом море наблюдается обычно с ноября по май, однако бывают годы, когда он появляется в начале октября и исчезает в первой половине июля. В редкие годы весь лед тает на месте; в большинстве случаев он выносится в Баренцево море.

В работе исследуется межгодовая и сезонная изменчивости площади льда Белого моря в зависимости от суровости зимы. Исходными данными послужили: доступные нам среднемесячные значения площади льда Белого моря c 1978 по 2022 года (Арктический и Антарктический Научно-Исследовательский Институт Росгидромета), а также открытый архив ежедневных значений температуры атмосферы г. Архангельска с 1882 по 2022 года для расчета суммы градусо-дней мороза (СГДМ) путем сложения всех средних значений отрицательных температур за месяц. Также в работе проводилось разделение зим по суровостям.

Кривые изменчивости среднегодовой ледовитости Белого моря, а также СГДМ г. Архангельска показывают нам, что последние имеют отрицательные тренды. Максимальная ледовитость наблюдается зимой 1984/85 года и составляет 570 км². Для этой же зимы соответствует и максимальное число СГДМ равное 2260. Минимальная ледовитость наблюдается зимой 2017/18 года и составляет 210 км², что соответствует 1138 СГДМ. Минимальное же значение СГДМ наблюдается зимой 2019/20 года и составляет всего 713. Также отметим тот факт, что тренд ледовитости снижается гораздо сильнее тренда СГДМ.

Для анализа изменчивости СГДМ г. Архангельск было выбрано 3 различных по типу зим: суровая (1984/85), умеренная (1980/81) и мягкая (2019/20). С сентября по декабрь между умеренной и суровой зимами не наблюдается больших различий. Но уже в январе в суровую зиму СГДМ почти достигает значения 800 СГДМ, в то время как в умеренную зиму значения колеблются около 300 СГДМ. Февраль в суровую зиму показывает значения в 630 СГДМ, что говорит о продолжительных морозах в течении зимы. В апреле–мае значения во всех зимах не превышают 100 СГДМ. Максимум в мягкую зиму наблюдается в январе и составляет 220 СГДМ. Отметим, что в умеренную зиму с ноября по март не наблюдается пиков, и все значения СГДМ находятся в пределах 300.

В результате проведенного исследования, мы выделили трендовые компоненты, которые показывают сокращение льда Белого моря, а также уменьшение СГДМ в г. Архангельск. За последние 20 лет наблюдалось 3 суровые зимы, 11 мягких и 6 умеренных.

В период с 24.06.2023 до 26.06.2023 были проведены океанологические и гидрохимические измерения на двух полуизолированных приливных акваториях Кандалакшского залива Белого моря: заливе Амазона и Кив-лагуне. Собраны данные по температуре, солености, уровню моря, а также были проанализированы пробы на концентрацию кремния и показатель поглощения желтого вещества (ЖВ). Целью работ было изучить особенности и различия гидрологического режима этих морских объектов.

Для залива Амазона, как части устьевой области реки Кереть, характерно заметное понижение солености в момент затока вод с невысокой соленостью (около 3‰), что говорит о поступлении распресненных вод из губы Лебяжья и пролива Подпахта. На основании анализа полусуточного хода значений солености и показателя поглощения желтого вещества можно сделать вывод о том, что в залив периодически проникают распресненные воды реки Кереть. Анализ значений концентрации кремния также позволяет говорить о затоке таких вод.

Сравнивая показатели поглощения желтого вещества в Кив-лагуне (4,8–5,8 м^-1) с показателями поглощения желтого вещества в заливе Амазона (7,8–8,6 м^-1), можно сделать вывод, что в лагуне отсутствует источник притока аллохтонного желтого вещества. Скорее всего, из общей доли желтого вещества в лагуне Кив, большую долю занимает его автохтонная составляющая. В Кив-лагуне средняя концентрация кремния (около 1288 мкг/л) больше, чем в Амазоне (1142 мкг/л), что также говорит о большей доле собственного «морского» кремния.

Таким образом, гидрологический режим залива Амазона зависит от ритмики приливных процессов, а влияние затоков распресненной воды выражается в колебаниях солености на поверхностном горизонте. В Кив-лагуне нет поступления речных вод, поэтому ее вертикальная структура вод формируется под действием морских факторов. Режим Кив-лагуны может оказаться типичным для полуизолированных приливных акваторий, и требуются дальнейшие его исследования.

Для поверхностного слоя губы Кереть характерно распреснение морских вод речным стоком. В июле 2022 г. группой исследователей (Лебедева и др., 2022) был проведен эксперимент, выявляющий особенности пространственного распределения разнородных вод для летнего сезона. В июле 2023 года реализован аналогичный эксперимент для сравнения с работой предыдущего сезона. Была выполнена океанологическая съемка, состоящая из 17 станций, на которых было произведено CTD-зондирование, с целью получения вертикальных профилей температуры и солености, отбор проб воды на кремний, соленость и желтое вещество с поверхностного горизонта, а также определение прозрачности при помощи диска Секки. В настоящей работе представлены обобщенные результаты исследований для летних сезонов 2022 и 2023 гг.

Показано, что в летние сезоны пространственное распределение температуры в поверхностном слое, в целом, имеет схожий характер, однако, в 2023 г. ареал относительно теплых вод Керетской губы уменьшается в размерах и смещается ближе к устью реки. Локальный минимум температуры в проливе Подпахта смещается в сторону моря, в заливе Амазона усиливается стратификация. Июль 2023 г., в сравнении с июлем 2022 г., характеризуется значительно более низкими температурами для поверхностного слоя (6,0–6,5 °С против 14,0–16,2 °С, соответственно).

Общий характер пространственного распределения солености также сохраняется для обоих исследуемых годов. Однако, в 2023 г. отмечено существенно меньшее распреснение воды в сравнении с 2022 г. Минимальные межгодовые различия наблюдаются в устьевой зоне реки Кереть, а максимальные — в наиболее мористой части исследуемого района.

Также выявлено снижение концентрации желтого вещества (ЖВ) на всей исследуемой акватории в 2023 г. по сравнению с 2022 г. Максимальные отклонения значений наблюдались в устье реки Кереть, Керетской губе, на Большом Керетском рейде и проливе Сухая Салма (4,5–5,0 м^-1), минимальные — в проливе Подпахта и заливе Амазона (2,5–3,0 м^-1).

В 2023 г. было отмечено повышенное содержание кремния по сравнению с 2022 г. Зарегистрирована значительная неоднородность в поле распространения кремния по устьевой области — выделено два аномально высоких пика концентрации: приустьевой и в проливе Подпахта.

Показанные в работе межгодовые изменения солености и желтого вещества свидетельствуют об уменьшении мощности пресноводного стока реки Кереть. Однако, изменение в поле кремния говорит об обратной тенденции. Такими образом, мы считаем необходимым проведение дополнительных исследований в данной акватории.

В акватории губы Кереть в летний сезон ежегодно выполняются океанологические разрезы (от устья реки Кереть до выхода в море) с отбором проб на соленость, желтое вещество и концентрацию кремния.

22.06.2023 г. был выполнен океанологический разрез (6 станций) с отбором проб воды с поверхностного горизонта. В лабораторных условиях была рассчитана соленость (через определение относительной электропропроводности), концентрация кремния (метод Муллина-Райли в модификации Стрикланда и Пирсона) и желтого вещества (через определение оптической плотности). Было выявлено, что в поверхностном слое величины солености закономерно убывают по направлению сужения пролива Средняя Салма (выход в море) (5,933‰) к устью Керети (0,100‰). Показатель поглощения желтого вещества в целом увеличивается от моря (12,9 м^-1), к реке (17,7 м^-1), что говорит о доминировании там речных вод. Однако несколько выбивается значение на середине разреза, равное 19,3 м^-1 (т. №4). Предположительно это может быть связано с феноменом циркуляции Ленгмюра и отбором пробы с локальной области конвергенции, где происходит скопление частиц взвешенной органики.

Ход значений концентрации кремния отличается от хода других характеристик тем, что сначала идет возрастание значений от 967,9 мкг/л в Средней Салме, до 1157,9 мкг/л в точке №4, затем происходит падение до 772,116 мкг/л в точке №1 (минимальное значение). Как и в случае со значениями показателя поглощения желтого вещества, наблюдается скачок концентрации кремния до 1509,063 мкг/л в точке №3, что также предположительно связывается с циркуляцией Ленгмюра.

Подводя итоги анализа, можно сказать, что в случае данного разреза отмечается постепенный переход от более распресненных речным стоком поверхностных вод губы Кереть к поверхностным осолоненным водам пролива Средняя Салма. Это подтверждают изменения показателей приведенных трассеров — желтого вещества и кремния.