Химическая океанография арктических морей России (стр. 1 )

Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

АРКТИЧЕСКИЙ И АНТАРКТИЧЕСКИЙ

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

С. В. ПИВОВАРОВ

ХИМИЧЕСКАЯ ОКЕАНОГРАФИЯ АРКТИЧЕСКИХ МОРЕЙ РОССИИ

(учебное пособие)

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

1999

Содержание:

Введение………………………………………………………………………………………...	3
1. Задачи химической океанографии, основные термины и методы исследования……….	5
2. Краткая история исследований гидрохимического режима арктических морей России.	7
3. Физико-географические, климатические, гидрологические и гидробиологические особенности арктических морей России…………………………………………………..	14
3.1. Климатические особенности арктических морей………………………………………..	19
3.2. Ледовые условия в арктических морях………………………………………………….	21
3.3. Речной сток в арктические моря………………………………………………………….	22
3.4. Гидрологические особенности арктических морей……………………………………...	23
3.5. Гидробиологические особенности арктических морей………………………………….	26
4. Гидрохимическая структура арктических морей России…………………………………..	31
4.1. Карское море……………………………………………………………………………….	31
4.2. Море Лаптевых…………………………………………………………………………….	61
4.3. Восточно-Сибирское море………………………………………………………………...	75
4.4. Чукотское море……………………………………………………………………………..	79
5. Изменение гидрохимической структуры в годовом цикле и межгодовые изменения гидрохимических условий в арктических морях…………………………………………..	86
5.1. Годовой цикл……………………………………………………………………………….	86
5.2. Межгодовая изменчивость гидрохимических условий в арктических морях………….	92
Заключение……………………………………………………………………………………...	94
Список литературы……………………………………………………………………………..	96

Введение

Северные границы России на огромном пространстве омываются морями Северного Ледовитого океана. Наиболее холодные и труднодоступные для судоходства из них называют арктическими морями. В эту группу входят моря: Карское, Лаптевых, Восточно-Сибирское и Чукотское - все они мелкие, большую часть года покрыты льдом, летом подвергаются мощному воздействию стока Великих Сибирских рек, кроме Чукотского моря, которое через Берингов пролив соединяется с Беринговым морем и находится во власти тихоокеанских водных масс. Несмотря на суровость климата, в арктических морях есть разнообразная жизнь. Ежегодно развивается фито - и зоопланктон, бентос насчитывает сотни видов, в устьях рек обитают ценные породы рыбы, есть много тюленей и белых медведей, на побережье и островах существуют поселения людей, основной вид деятельности которых охота и рыболовство. Минеральной основой первичной продуктивности являются биогенные элементы, растворенные в морской воде. От концентрации фосфатов, нитратов, кремния и других биогенных элементов в морской воде зависит, в конечном счете, благополучие всей трофической цепи и жизнь в арктических морях.

Считается, что арктические морские экосистемы очень чувствительны к изменениям условий среды, а антропогенное влияние неизбежно. В арктических морях разведаны богатые месторождения углеводородов. Как только их добыча станет рентабельной, месторождения начнут осваивать. Увеличится интенсивность мореплавания на трассе Северного Морского пути. Все это приведет к изменению гидрологических и гидрохимических условий, сначала локальных, а затем и в больших масштабах. Большую угрозу для ранимой природы Арктики представляют глобальные изменения климата на нашей планете. Есть все основания полагать, что арктические районы первыми отреагируют на эти изменения.

Для того, чтобы разработать научно обоснованные природоохранные мероприятия, необходимо знать закономерности распределения наиболее важных биогидрохимических параметров и масштабы их естественной изменчивости. Поэтому цель данного учебного пособия познакомить студентов и аспирантов, изучающих океанологию и экологию с основными направлениями исследований и новыми достижениями в химической океанографии арктических морей России. При этом предполагается, что студенты уже освоили методы химического анализа морских вод и прослушали общий курс «Химия океана» (Алекин и Ляхин, 1984).

В учебном пособии дается краткое изложение истории гидрохимических исследований в Арктике, приводится в сжатом виде описание географического положения, рельефа дна, климата, гидрологических и гидробиологических условий в арктических морях - всех тех основных факторов, которые определяют распределение и изменчивость гидрохимических параметров. При описании гидрохимической структуры арктических морей основное внимание уделяется летним условиям, так как наибольшее количество наблюдений было выполнено в летний период. Отдельная глава посвящена общим для всех арктических морей закономерностям перестройки гидрохимической структуры в течение годового цикла и многолетней изменчивости гидрохимических условий.

Существующий ГОСТ предусматривает несколько возможностей для выражения концентрации химических элементов в морской воде. В данном учебном пособии концентрация кислорода выражена в мл/л, а насыщение воды кислородом - в %. Концентрации минеральных форм биогенных элементов (фосфатов, нитритов, нитратов и силикатов) даны в мкг/л, в пересчете на основной элемент. Для простоты изложения и по сложившейся традиции в тексте используются термины фосфаты, нитраты, нитриты и кремний, но следует учитывать, что в мкг/л дана концентрация фосфора фосфатов, азота нитратов или нитритов и кремния силикатов. Величина рН приведена к температуре воды in situ по Буху (Руководство, 1993). Щелочность морской воды выражена в мг-экв/л, а щелочной коэффициент в условных единицах.

1. Задачи химической океанографии, основные термины и методы исследования

Химическая океанография является составной частью науки под названием химия океана и совместно с морской геохимией и морской биохимией описывает и объясняет морскую среду как химическую систему. Однако химическая океанография в большой степени наука географическая и описательная. Ее основная задача изучение пространственного распределения и временной изменчивости химических элементов в морской воде. Причем из всего множества химических элементов и их соединений выбрана лишь небольшая часть. Эти элементы, соединения или показатели с одной стороны контролируют жизнедеятельность морских организмов (кислород, углерод, азот, фосфор, кремний, рН, щелочность и др.), а с другой стороны являются хорошими индикаторами водных масс (особенно кремний и кислород) и широко используются при определении очагов формирования и ареалов распространения различных водных масс. Естественно, что при изучении водных масс и структуры водной толщи анализируется одновременно распределение температуры, солености и гидрохимических параметров.

Под структурой водного объекта понимают определенную взаимосвязь и взаиморасположение его составных частей.

Основными элементами структуры морей и океанов являются водные массы. Этот ключевой термин введен в практику океанологических исследований более ста лет назад. Предложенное определение водной массы (Добровольский и др., 1960; Добровольский, 1961) широко применялось при изучении структуры океана. Недавно опубликовано новое физическое определение водной массы и предложены современные методы количественного анализа водных масс (Tomczak, 1999). Однако оба эти определения хороши для глубоководных районов Мирового океана. В арктических морях мы имеем дело с небольшими объемами водных масс и с коротким временем их существования. Поэтому определение водной массы можно существенно упростить. Водной массой мы будем называть совокупность единичных объемов воды сходных по температуре, химическому составу и биологическим признакам, причем сходство определяется общими физико-географическими, гидрометеорологическими и биологическими условиями, при которых свойства воды формировались. Критерии сходства, выбираются самим исследователем в зависимости от задач исследований и масштабов водных масс.

Согласно теории толща воды в океане разделена по вертикали на четыре структурные зоны (поверхностную, промежуточную, глубинную и придонную), которые состоят их водных масс различных типов (Степанов, 1967; 1974; 1983). Применяя основные положения этой теории к арктическим морям, толщу воды также можно разделить по вертикали на структурные зоны, но таких зон в мелких морях будет только три: поверхностная, промежуточная и придонная. Физико-химические свойства водных масс поверхностной структурной зоны формируются при непосредственном контакте с атмосферой или льдом; свойства водных масс придонной структурной зоны формируются под влиянием дна и донных отложений. Водные массы, которые находятся между поверхностной и придонной структурными зонами, относятся к промежуточной структурной зоне. Необходимо заметить, что в арктических морях, в целом хорошо стратифицированных, в отдельных районах, как правило, в зимний период, но на мелководье и летом, наблюдается однородная толща воды по физико-химическим показателям от поверхности до дна. В этом случае объективно сохраняются только две структурные зоны: поверхностная и придонная.

В поверхностной структурной зоне из нескольких реально существующих слоев (поверхностный микрослой, слой молекулярного водо - и газообмена и т. п.) мы изучаем только, так называемый, верхний квазиоднородный слой (ВКС). В иностранной литературе он называется mixed layer (ML).

В придонной структурной зоне, к сожалению, из-за проблем пробоотбора исследуется только придонный квазиоднородный слой (ПКС) или bottom layer (BL), хотя большой интерес представляет химический состав воды в слоях, расположенных в непосредственной близости к донным осадкам (ламинарный слой, слой молекулярного обмена между водой и седиментами и т. п.).

В химической океанографии широкое распространение получил, так называемый, экспертный метод исследований, который сводится к построению карт и схем распределения температуры и гидрохимических параметров на гидрологических разрезах и на различных горизонтах, к построению вертикальных профилей на отдельных гидрологических станциях. Затем выполняется совместный анализ полученной информации с использованием всех имеющихся у нас знаний о Мировом океане, для выявления закономерностей пространственного распределения и временной изменчивости гидрохимических параметров, для определения структуры водной толщи. Критериями для выделения водных масс служат градиенты и экстремумы вертикального распределения физико-химических показателей, особые точки на профилях и др. (Белкин, 1981). Для выделения водных масс хорошо зарекомендовали себя статистические методы, в частности, кластерный анализ (Вайновский и Малинин, 1992). Для оценки состояния морской среды в Арктике успешно используются методы математического моделирования (Бердников и др., 1992; 1995).

2. Краткая история исследований гидрохимического режима арктических морей России

История гидрохимических исследований в арктических морях до 1975 г. отражена в работе с соавторами (Русанов и др., 1979). Краткое изложение основных результатов гидрохимических исследований в Арктике, полученных сотрудниками гидрохимической лаборатории ААНИИ, приведено также в работе (Смагин, 1995).

Первые гидрохимические наблюдения были выполнены в Карском море в начале XX века. В 20-х годах в связи с развитием рыбного промысла стали выполняться гидрохимические наблюдения за параметрами морской воды, которые связаны с биологическими процессами (биогенные элементы, элементы карбонатной системы). В период проведения Второго Международного полярного года (1932/1933 гг.) объем информации существенно увеличился, и в практику изучения арктических морей был внедрен принцип международной координации. С 1932 по 1938 г. в Чукотском море проводились ежегодные наблюдения в советских и американских экспедициях.

Начиная с 1946 г в арктических морях, сначала в Чукотском, а затем в Карском и Лаптевых, систематические гидрохимические наблюдения выполнялись в ежегодных летних океанографических экспедициях под названием «Ледовый патруль». Наблюдения проводились на стандартных разрезах, разработанных в Арктическом институте. Для послевоенного периода характерно стремление к унификации методов химического анализа морской воды, комплексность исследований и более высокий технический уровень специалистов (Русанов и др., 1979). Материалы этих экспедиций использовались во многих научных работах и стали основой для построения карт среднего распределения гидрохимических параметров в арктических морях (Атлас Северного Ледовитого океана, 1980; Атлас Арктики, 1985). К сожалению, начиная с 80-х годов, когда действовавшие ранее патрульные суда отслужили свой век, должной замены им не нашлось. Летние наблюдения стали выполняться реже, особенно в морях Лаптевых, Восточно-Сибирском и Чукотском.

В Карском море летние наблюдения продолжали выполняться по программе КАРЭКС научно-исследовательскими судами «Академик Шулейкин» и «Профессор Мультановский». Летние съемки на открытой части моря дополнялись наблюдениями во льдах на НИЛ «Отто Шмидт», построенном в 1979 г и проданном в Индию в 1996 г. Суда типа «Академик Шулейкин» были оснащены современными зондирующими комплексами, для отбора проб применялись пластиковые батометры, а определения концентраций биогенных элементов в морской воде выполнялись на автоматических анализаторах АКЕА. В 1985 г НИС «Академик Шулейкин» выполнил за одну навигацию океанографическую съемку не только Карского моря, но и моря Лаптевых. Использование современного аналитического и пробоотборного оборудования позволило существенно улучшить качество гидрохимической информации.

Зимние океанографические съемки арктических морей в 70-х и 80-х годах выполнялись экспедициями «Север», в которых был отработан и доведен до совершенства уникальный метод использования авиации. Самолеты с научными сотрудниками совершали посадку на лед в заданных точках, где проводились океанографические наблюдения и отбор проб воды. Химические анализы выполнялись в базовых лабораториях.

Информация о гидрохимических условиях в Чукотском море была получена также на дрейфующих станциях «Северный полюс».

Большой объем информации о гидрохимических условиях в прибрежных и приустьевых районах арктических морей собран санно-тракторными экспедициями арктических управлений Гидрометслужбы СССР и в обсерваториях, расположенных на берегу (Зубакина, 1974; Мискевич, 1979; Сидоров, 1992).

Важно отметить, что химические анализы проб воды выполнялись стандартными методами по единым инструкциям. Это обеспечивало возможность сравнения и сопоставления данных, полученных разными экспедициями. В связи с совершенствованием аналитического оборудования и повышением требований к точности определений, а также для обеспечения соответствия российских методов международным стандартам, инструкции проведения анализов периодически менялись, что можно проследить по последовательным изданиям Руководства по химическому анализу морских вод (1950; 1959; 1977; 1993), но неизменным оставался принцип, согласно которому все наблюдения, независимо от экспедиции или района работ, выполнялись в соответствии с требованиями последнего утвержденного издания Руководства.

В 90-х годах широкое развитие получила международная кооперация при изучении арктических морей. В Карском море было проведено несколько российско-норвежских и российско-германских экспедиций. В море Лаптевых в сентябре 1989 г и в августе-сентябре 1991 г работали российско-французские экспедиции SPASIBA (Letolle, et al., 1993; Peulve, et al., 1996; Cauwet and Sidorov, 1996), а с 1992 по 1999 г проведена серия комплексных российско-германских экспедиций по программе “Система моря Лаптевых”, некоторые из которых были уникальными (Dethleff, 1993; 1995; Kassens and Karpiy, 1994; Kassens and Dmitrenko, 1995). В 1995 г. впервые экспедиция была проведена в осенний период во время интенсивного образования ледяного покрова (Kassens, 1997). В 1996 г впервые исследовалось распространение речной воды на приустьевое взморье во время паводка на реке Лена (Kassens and Dmitrenko, 1999). В Чукотском море и в восточной части Восточно-Сибирского моря в этот период проводились совместные российско-американские экспедиции с участием японских исследователей. Главной особенностью экспедиций этого периода исследований является одновременное получение информации по многим научным дисциплинам и изучение арктических морей как единых систем.

Конечно, данные экспедиций, проведенных в разное время, не одинаковые по качеству. Более надежной является информация, полученная с 60-х годов, когда уже был достигнут определенный опыт проведения гидрохимических наблюдений в Арктике и стали внедряться оптические приборы, заменяющие визуальные методы анализа. Наиболее точные данные получены в экспедициях на судах типа «Академик Шулейкин» и в 90-х годах в международных экспедициях.

В настоящей работе использована основная часть данных, собранных в арктических морях за весь период наблюдений, причем данные, полученные до 1975 г, использовались в уже обобщенном виде (Русанов и др., 1979).

Гидрохимические исследования в арктических морях России развивались по нескольким взаимосвязанным и пересекающимся направлениям. Поскольку гидрохимические наблюдения являлись составной частью гидрологических исследований и были направлены на обеспечение работ по изучению гидрологического и ледового режима арктических морей, то в первую очередь изучался солевой состав морской воды и отклонения в солевом составе, вызванные образованием и таянием льда, а также влиянием речного стока. Разработке этой проблемы посвящены работы (1937; 1939; 1941; 1943), который обобщил наблюдения за химическим составом рек Енисей, Пясина и Таймыра, впадающих в Карское море и определил солевой состав морской воды в районе пролива Карские Ворота. Характеристика солевого состава рек Лена и Эбетем, впадающих в море Лаптевых, была сделана (1938). Солевой состав воды в Карском море исследовала (1937; 1947). Детальное исследование соотношения между хлорностью и соленостью морской воды в арктических морях выполнили и (1960). В дальнейшем интерес к этой проблеме существенно ослаб в связи с недостаточной точностью трудоемких методов химического анализа, непозволяющих установить небольшие отклонения в соотношении солей в морской воде. Однако проблема изменения солевого состава остается актуальной для устьевых районов арктических морей (Мельников, 1984; Петрова и др., 1984), и в связи с образованием льда.

Исследование солевого состава морского льда в проливе Вилькицкого выполнила (1960) и установила некоторые отличия в соотношении основных ионов в пробах льда и морской воды. Эти исследования были продолжены , и другими учеными. Накопленные во многих экспедициях ААНИИ данные о химическом составе льда обобщил (1988). Однако до настоящего времени нет ответа на вопрос, насколько существенны изменения основного солевого состава в холодных и очень соленых водных массах, формирующихся под припаем в мелководных районах арктических морей (Melling, 1993; Тимохов и Чурун, 1994).

Наряду с изучением основного солевого состава морской воды шел и продолжает идти поиск надежных химических индикаторов водных масс, которые бы позволили уверенно определить происхождение водных масс, их возраст и динамику.

В качестве индикатора влияния речных вод в арктических морях широко использовали щелочность морской воды и щелочно-соленостный коэффициент (отношение щелочности к солености), содержание кислорода, концентрацию кремния и др.

В работах (1937) и (1943) по материалам отдельных экспедиций построены карты распределения щелочно-соленостного коэффициента на поверхности моря, которые позволяют оценить влияние речного стока на акватории морей Карского и Лаптевых во время съемки.

Щелочно-соленостный коэффициент применялся совместно с другими параметрами для выделения атлантических водных масс в желобах Карского моря (Гурьянова и Мусина, 1960) и в Арктическом бассейне для оценки влияния речного стока (Anderson et al., 1983; Anderson, 1995).

использовал гидрохимические наблюдения при изучении гидрологии Берингова и Чукотского морей (Ратманов, 1937).

После того, как в практику экспедиционных работ был внедрен достаточно надежный метод определения кремния, этот параметр стал наиболее популярным трассером влияния речного стока в арктических морях (Русанов, 1974; 1984; Русанов и Васильев, 1976; Русанов и Иванов, 1978; Иванов и др., 1984; Пивоваров и Смагин, 1994; Смагин и др., 1995; Pivovarov et al., 1999). Однако дальнейшие исследования показали, что кремний как индикатор речного стока на поверхности морей можно использовать только в летний период. Зимой его распределение определяется более сложным комплексом факторов. Кроме того, возникли проблемы с интерпретацией распределения кремния в Чукотском море, речной сток в которое небольшой, а концентрация кремния на поверхности достигает очень больших значений в связи с поступлением и трансформацией тихоокеанских водных масс (Яковлев и Карклин, 1984). Поэтому было предложено использовать одновременно несколько параметров для более надежного выделения водных масс (Шпайхер и Русанов, 1972; Русанов и Шпайхер, 1979; Буйневич и др., 1980; Русанов, 1984), в том числе и биологические параметры (Рыжов и др., 1984). С развитием этого направления исследований, в качестве индикаторов речного стока предлагаются изотопы кислорода (Bauch, 1995), а возраст водных масс оценивается по концентрации трития и дейтерия (Schlosser et al., 1994).

Другим направлением гидрохимических исследований является оценка состояния морской среды и объяснение пространственного распределения и временной изменчивости гидрохимических параметров влиянием комплекса эколого-абиотических факторов (Русанов, 1983). Для этих целей использовались такие химические параметры, от которых зависит биологическая продуктивность и жизнедеятельность обитателей моря. Это в первую очередь биогенные элементы, растворенный кислород и элементы карбонатной системы, а также группа приоритетных загрязняющих веществ. В результате таких исследований были установлены некоторые природные закономерности распределения основных биогидрохимических элементов в арктических морях.

Особенности распределения кислорода у кромки льда в арктических морях впервые обнаружил и объяснил (1943). Его наблюдения были подтверждены и дополнены во многих работах (Белышева, 1970; Айзатуллин и Лебедев, 1979; Русанов и др., 1979; Ляхин и Русанов, 1983; Top, et al., 1985; Jones and Anderson, 1986). При этом было установлено, что у кромки льда создаются особенные условия для жизни фитопланктона в летний период, которые влияют на распределение всего комплекса биогидрохимических параметров, а не только растворенного кислорода.

Очень много научных статей было посвящено выявлению закономерностей распределения гидрохимических элементов в зоне влияния речного стока в арктических морях. В связи с предполагавшейся переброской части стока реки Обь на юг, интенсивно исследовалось Карское море (Васильев, 1976; Русанов и Васильев, 1976; Русанов, 1980). Была установлена зависимость распределения гидрохимических параметров от гидрометеорологических условий. На основе анализа наблюдений за период с 1965 по 1977 гг. по распределению кремния были выделены три типа распространения речных вод в Карском море и построена схема вероятностных границ ареала влияния речного стока в летний период (Иванов и др., 1984). В дальнейшем была дана более детальная характеристика распределения основных биогидрохимических параметров в поверхностном слое Карского моря, как в летний, так и в зимний периоды, а также проведено районирование моря по особенностям их распределения (Смагин, 1995).

Основные особенности распределения биогидрохимических параметров на поверхности моря Лаптевых под влиянием речного стока были отражены в работе с соавторами (1980). В этой работе анализировались данные о распределении кислорода, щелочности и кремния, собранные в экспедициях ААНИИ до 1975 г. Экспедициями ААНИИ и Тиксинского УГМС в придонном слое воды в море Лаптевых были обнаружены низкие значения кислорода. Самые низкие значения наблюдались в зимний период в губе Буор-Хая и в бухте Тикси (Мискевич, 1979). Были высказаны предположения о причинах формирования водных масс с большим дефицитом кислорода, и, самое главное, было установлено их влияние на донные биоценозы (Сидоров и Гуков, 1992).

По гидрохимическим наблюдениям были определены условия формирования тихоокеанских промежуточных вод Арктического бассейна на шельфе Чукотского моря (Беляков и Русанов, 1971; Русанов и Беляков, 1972; Яковлев и Карклин, 1984). Установлены некоторые связи между распределением гидрохимических параметров, характеризующих водные массы, и условиями седиментации (Огородников и Русанов, 1978; 1984). Американские и японские исследователи активно использовали гидрохимические данные для оценки биологической продуктивности Чукотского моря (Alexander, 1975; Saino, et al., 1979; Sambrotto, et al., 1984).

Восточно-Сибирское море оказалось наименее изученным. Анализ распределения гидрохимических элементов по данным нескольких съемок, сделанных до 1975 г., выполнен в работе , и (Русанов и др., 1979), в которой обобщаются данные по всем морям и Арктическому бассейну. Авторы этой монографии внесли значительный вклад в изучение гидрохимического режима Северного Ледовитого океана, систематизировали данные наблюдений за тридцать лет. Они обобщили результаты исследований солевого состава морской воды, построили карты среднего распределения растворенного кислорода, фосфатов, кремния, рН и щелочности на поверхностности и на придонном горизонте в арктических морях для летнего и зимнего периодов. Выявлены наиболее общие закономерности в распределении гидрохимических характеристик в арктических морях в зависимости от гидрометеорологических, биологических и физико-химических процессов. Была предпринята попытка оценить изменчивость гидрохимических показателей, впервые исследованы сезонные изменения, но данных явно не хватало. Полностью отсутствовала информация о гидрохимических условиях в арктических морях в весенний период, когда происходит интенсивное таяние льда, в море сбрасывается основная часть речного стока и происходит цветение фитопланктона, а также сказывался дефицит осенних данных, когда начинается интенсивное образование льда. Такие данные имелись только для Арктического бассейна, они были получены на дрейфующих станциях. Авторы установили тесную связь между гидрологическим и гидрохимическим режимами морей и предложили использовать ряд гидрохимических параметров для определения происхождения водных масс и их динамики. Однако авторы сознавали, что для более детального изучения гидрохимический структуры необходимы более точные и надежные данные, а для оценки межгодовой изменчивости гидрохимических условий нужны продолжительные ряды наблюдений. Из-за недостатка и неточности данных, некоторые выводы в этой работе сделаны неправильно. Особенно это касается закономерностей распределения нитритов, нитратов и элементов карбонатной системы, а также вопросов формирования водных масс и изменчивости гидрохимической структуры. Более детальные расчеты обмена двуокисью углерода и кислородом между водой и атмосферой в морях Северного Ледовитого океана были выполнены позже (Ляхин и Русанов, 1983). Кроме того, были уточнены особенности распределения некоторых элементов карбонатной системы в Карском море (Русанов и др., 1978) и в море Лаптевых (Семилетов и др., 1996).

Зарубежных публикаций по гидрохимии арктических морей России до середины 90-х годов было очень мало. Иностранные научно-исследовательские суда работали, обычно, в Чукотском море и в море Бофорта. Однако летом 1963 г. американский ледокол выполнил океанографическую съемку в морях Восточно-Сибирском, Лаптевых, а в 1965 г и Карском море. Результаты наблюдений были опубликованы позднее (Codispoti and Richards, 1968; Hanzlick and Aagaard, 1980). Тем не менее, процессы, происходящие на обширном сибирском шельфе, интересовали многих исследователей (Anderson, 1995 и список публикаций в этой работе). Наибольшее внимание привлекали вопросы биопродуктивности арктических морей (Macdonald et al., 1987; Grebmeier et al., 1988; 1995), влияния речного стока (Anderson et al., 1983; Schlosser et al., 1994; Dai and Martin, 1995;) и взаимодействия шельфа с Арктическим бассейном (Melling and Moore, 1995; Legendre et al., 1996; Schauer et al., 1997).

Международное сотрудничество при изучении морей Карского и Лаптевых дало хорошие результаты. Получены новые данные о распределении водных масс в северных желобах Карского моря (Augstein, 1997; Pivovarov, et al., 1997). Гидрохимические наблюдения, выполненные в российско-французских экспедициях SPASIBA, использовались в серии статей, посвященных влиянию реки Лена на юго-восточную часть моря (Martin et al., 1993; Gordeev and Sidorov, 1993; Cauwet and Sidorov, 1996; Garnier et al., 1996; Guieu et al., 1996; Nolting et al., 1996), и обобщены в диссертационной работе (1992).

Результаты гидрохимических наблюдений в российско-германских экспедициях ТРАНСДРИФТ, и исследований по программе «Система моря Лаптевых» были представлены на нескольких научных конференциях и рабочих совещаниях (Nurnberg, et al., 1996; Tuschling, et al., 1996).

3. Физико-географические, климатические, гидрологические и гидробиологические особенности арктических морей России

Карское море расположено между низменным побережьем Западно-Сибирской равнины, островами Вайгач, Новая Земля, Земля Франца-Иосифа (ЗФИ), Северная Земля и полуостровом Таймыр. Граница с Арктическим бассейном проведена от мыса Кользат (ЗФИ) до мыса Арктического (Северная Земля). На западе Карское море соединяется с Печорским морем проливами Карские Ворота, Югорский Шар, а с Баренцевым морем - проливом Маточкин Шар и на широком водном пространстве между мысом Желания на острове Северном архипелага Новая Земля и островом Сальм (ЗФИ). Площадь Карского моря 883 тыс. км2, средняя глубина 127 м, максимальная глубина в желобе Святой Анны 620 м, объем воды 98 тыс. км3 (Атлас Арктики, 1985). Около 40 % площади занимают глубины менее 50 м. Шельф прорезан с севера двумя глубоководными желобами - Святой Анны и Воронина (глубина последнего до 450 м). Между желобами находится Центральная Карская подводная возвышенность (глубина менее 50 м), над которой возвышаются острова Визе и Ушакова. Вдоль восточных берегов островов Новая Земля вытянута Новоземельская впадина (глубина 200-418 м). Мелководны прилегающие к материку южная и восточная части моря. Здесь дно моря пересекают многочисленные небольшие углубления, разделенные порогами различной высоты. Относительно ровное дно в центральных районах моря.

В Карском море находится большое количество островов, общей площадью около 10 тыс. км2, сосредоточенных преимущественно в северо-восточной части моря: шхеры Минина, архипелаг Норденшельда, и др. В центральной части Карского моря расположены острова Арктического института, Известий ЦИК, Сергея Кирова, Уединения, Свердруп и др. Недалеко от материка находятся крупные низменные острова: Белый, Шокальского, Вилькицкого, Сибирякова и др.