Припроливная полынья в прибрежных лагунах как индикатор водообмена с морской акваторией тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Железова Екатерина Владимировна
Железова Екатерина Владимировна
кандидат наук
2022
- Специальность ВАК РФ00.00.00
- Количество страниц 160
Оглавление диссертации кандидат наук Железова Екатерина Владимировна
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПРИРОДНЫЕ ВОДОЕМЫ В УСЛОВИЯХ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА
1.1 Морское, речное, озерное льдообразование
1.2 Механизмы возникновения и типы полыней в Мировом океане
1.3 Объект исследования и терминология
1.4 Прибрежные лагуны - область смешения речной и морской воды
1.5 Влияние солености на возможность образования полыней в лагунах
1.6 Выводы
ГЛАВА 2. ЛАГУННЫЕ ПОЛЫНЬИ СЕВЕРНОГО ПОЛУШАРИЯ
2.1 Данные и методы
2.2 Статистические характеристики площадей стационарных и устойчивых полыней в лагунах
2.3 Районирование берегов морей Северного полушария по наличию полыней
2.4 Типы полыней и их встречаемость в лагунах морей Северного полушария
2.5 Возможные механизмы возникновения и поддержания полыней
2.6 Связь полыней с климатической зональностью и приливно-нагонными явлениями
2.7 Дополнительные характеристики
2.8 Выводы
ГЛАВА 3. ДИНАМИКА ПРИПРОЛИВНОЙ ПОЛЫНЬИ В ВИСЛИНСКОМ ЗАЛИВЕ БАЛТИЙСКОГО МОРЯ (2011-2021 ГГ.)
3.1 Физико-географическая характеристика Вислинского залива
3.2 Данные и методы
3.3 Характеристика зимних периодов 2011-2021 гг [Железова, 2021]
3.4 Изменчивость площади полыньи (2011-2021 гг.)
3.5 Связь площади полыньи и гидрометеорологических факторов (2011-2021 гг.)
3.6 Оценка скорости таяния полыньи при контакте с более теплой морской водой
3.7 Выводы
ГЛАВА 4. ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПРИ НАЛИЧИИ ПОЛЫНЬИ В ВИСЛИНСКОМ ЗАЛИВЕ БАЛТИЙСКОГО МОРЯ В 2021 Г
4.1 Данные и методы
4.2 Обеспеченность данными во время измерений
4.3 Анализ ситуаций затока
4.4 Анализ ситуаций стока
4.5 Анализ переходных ситуаций
4.6 Выводы о связи динамики полыньи с морскими затоками
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
СПИСОК РИСУНКОВ
СПИСОК ТАБЛИЦ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Другие cпециальности», 00.00.00 шифр ВАК
Гидрологическая связь составляющих системы Калининградский залив-река Преголя-Куршский залив2024 год, кандидат наук Боскачёв Руслан Владимирович
Полихеты Вислинского залива (Балтийское море): формирование видового состава и адаптации видов к условиям эвтрофной солоноватой лагуны2018 год, кандидат наук Кочешкова Ольга Владимировна
Исследование закономерностей пространственно-временных изменений структурных и количественных показателей фитопланктона в различных районах Балтийского моря2017 год, кандидат наук Дмитриева, Ольга Александровна
Пространственно-временная изменчивость гидрохимических параметров и качества вод в Калининградском и Куршском заливах Балтийского моря2024 год, кандидат наук Сташко Андрей Владимирович
Вертикальная термохалинная структура и механизмы формирования холодного промежуточного слоя Балтийского моря2015 год, кандидат наук Степанова Наталья Борисовна
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Припроливная полынья в прибрежных лагунах как индикатор водообмена с морской акваторией»
ВВЕДЕНИЕ
Объект исследования и актуальность темы. Прибрежные лагуны по данным разных источников занимают от 10% [Бровко, 1990] до 13% [Berryhill et al., 1969], [Cromwell, 1971], [Barnes, 1980], [Cooper, 1994] длины береговой линии Мирового океана. Они являются либо отдельными береговыми объектами [Бровко, 1990], [Kjerfve, 1994], либо частями устьевых областей рек и находятся внутри речных дельт [Михайлов и др., 2009], [Михайлов, Горин, 2012]. Эстуарные лагуны (лагуны-эстуарии) являются зонами взаимодействия и смешения морских и речных вод и подвержены влиянию как морских, так и речных факторов, т.к. в них впадают реки [Михайлов и др., 2009], [Миньковская, 2018]. Вопросы водообмена лагуны с прилегающей морской акваторией [Chubarenko I., Chubarenko В., 2002], [Chubarenko, Zakirov, 2021] - ключевые при изучении любых прибрежных объектов, и имеют свои особенности в зимних условиях, одной из которых является феномен полыньи в прибрежной лагуне [Zhelezova, Chubarenko, 2021].
Географический термин «полынья», т.е. устойчивое пространство чистой воды среди неподвижных льдов или на их границе [Бушуев, 1974] был введен полярными исследователями 18 века (и есть упоминание в [Ломоносов, 1736]) для описания судоходного участка моря, покрытого льдом.
Прибрежные и заприпайные полыньи широко распространены в Арктике (~61 полынья) и Антарктике (~ 37 полыней), они имеют большие размеры от 100-1000 м до 100 км [Smith et al., 1990], площадь от 10 до 100 000 км [Barber et al., 2007], появляются в одном и том же месте и держатся, не замерзая по несколько месяцев. Согласно [Гаврило, Попов, 2011] полыньи можно подразделить по среднемесячной повторяемости: полынью называют стационарной, устойчивой или эпизодической, если повторяемость больше, чем 75% или 5074% или менее 50% соответственно.
Исследованиям морского льда и полыней высоких широт посвящено очень много работ, в частности: [Зубов, 1938], [Захаров, 1966, 1996], [Бушуев, 1974], [Монин, Красицкий, 1985], [Untersteiner, 1986], [Smith et al., 1990], [Stringer, Groves, 1991], [Overland et al., 1995], [Comiso, Gordon, 1996], [Lepparanta, 1998], [Wadhams, 2000], [Barber et al., 2001], [Morales Maqueda et al., 2004], [Дикарев и др., 2004], [Морозов, Писарев, 2004], [Smith, Barbere 2007], [Barber, Massom, 2007], [Михайлов и др., 2008], [Dumont et al., 2009], [Hannah et al., 2009], [Спиридонов и др., 2011], [Гаврило, Попов, 2011], [Репина, Чечин, 2012], [Морозов, 2015], [Morozov et al., 2019], [Marchenko et al., 2021].
В соответствии с [Morales Maqueda et al., 2004], по своему местоположению полыньи подразделяются на полыньи открытого моря (open water polynyas, «просвет» в ледяном
покрове далеко от берега) и шельфовые (shelf water polynyas, приурочены к материковой границе). Для первых характерен термический механизм образования и поддержания (в них лед тает), а для шельфовых - динамический (вновь и вновь образуемый лед выносится из зоны своего образования ветром и течениями). Также оба эти механизма могут присутствовать одновременно.
Помимо крупных арктических и антарктических полыней существуют небольшие полыньи, которые находятся в прибрежных водоемах в одних и тех же фиксированных местах. Одним из таких типичных объектов является полынья, расположенная у Балтийского пролива в Вислинском заливе Балтийского моря, факт наличия которой упоминался в основных работах о заливе [Лазаренко, Маевский, 1971], [Chubarenko, Margonski, 2008], но ее характеристики и причины образования не рассматривались, что и послужило мотивацией для данной работы.
Вислинский залив [Chubarenko, Margonski, 2008] является прибрежной эстуарной лагуной согласно геоморфологической классификации [Day et al., 1989], [Davis, 1964], он подверженной влиянию как морских, так и речных факторов и отделён от Балтийского моря аккумулятивной барьерной формой, перерезанной Балтийским проливом и ограничивающей его свободный водообмен с морем.
Работ по ледовым условиям в лагунах [Shirasawa et al., 2002], [Kawamura, 2004], [Romanenko et al., 2012], [Varentsov et al., 2019], [Idzelyte et al., 2019], [Kolerski et al., 2019], [Kozlov, 2020] совсем немного. О полыньях в лагунах если и есть упоминания, то только в популярно-туристических изданиях.
Актуальность исследования определяется появившейся сравнительно недавно возможностью использования общедоступных в сети Интернет и довольно регулярных по времени спутниковых снимков [Чалова, Скарятин, 2014], которые являются практически единственным источником регулярных данных о ледяном покрове [Даркин, 2009] и, соответственно, о полыньях. Использование снимков позволяет собрать базовую информацию по большому количеству районов, которые ранее были попросту недоступны для одновременного исследования, и ввести в круг исследования новый объект (припроливную полынью в прибрежных лагунах), имеющий значение и для гидротермодинамики собственно самой лагуны, и прилегающей к ней морской акватории, и для экологических и биологических приложений (хорошо известна роль полыней в арктических морях и озерах).
Объектом исследования являются припроливные полыньи в прибрежных лагунах Атлантического, Тихого и Северного Ледовитого океанов Северного полушария с детализацией для Вислинского залива Балтийского моря.
Целью является определение характеристик географической встречаемости полыней в лагунах Северного полушария, их типизация и оценки (на примере Вислинского залива Балтийского моря) возможности их использования в качестве маркера зоны водообмена между прибрежной лагуной и морской акваторией.
Достижение целей исследования предполагает решение следующих задач:
• Создать базу данных спутниковых снимков полыней в прибрежных лагунах Северного полушария (2013-2021 гг.); провести районирование прибрежных лагун по наличию полыней; предложить классификацию для лагунных полыней.
• Определить характеристики стационарной полыньи у Балтийского пролива в Вислинском заливе Балтийского моря (по спутниковым данным 2011-2021 гг.); выявить характерные особенности процесса формирования полыньи в ледяном покрове залива, оценить возможные действующие факторы.
• Провести гидрологические съемки в области смешения морских и лагунных вод в Вислинском заливе в зимний период (при наличии полыньи); сделать заключение о целесообразности использования стационарной припроливной полыньи как индикатора водообмена между прилегающей морской акваторией и заливом.
Научная новизна работы. Впервые в массовом порядке проанализированы зимние спутниковые снимки (2013-2021 гг.) прибрежных лагун, расположенных в умеренном, субарктическом и полярном климатах Северного полушария. Выделены основные типы стационарных и устойчивых полыней в лагунах - проточные, связанные с втекающими речными стоками, и припроливные, которые приурочены к проливам, соединяющим лагуны с морской акваторией, и подразделяющиеся на три подтипа (внутренний, внешний и полынья-«окно»). На примере Вислинского залива, одной из самых больших лагун Балтийского моря, проанализирована динамика за период 2011-2021 гг. стационарной припроливной внутренней полыньи. Установлено, что она выступает в роли пространственного индикатора зоны водообмена лагуны с морем, т.к. при действии всех остальных режимообразующих факторов (теплопотоки за счет разности температур, влажности и ветра, трение ветра, поверхностное волнение, колебание уровня воды, разница в солености) заток более теплой морской воды в лагуну является главным действующим механизмом образования и поддержания полыньи.
В результате исследований сформулированы следующие основные положения, выносимые на защиту:
1. На основе спутниковых снимков за период с 2013 по 2021 гг. установлено, что стационарные и устойчивые припроливные полыньи являются характерной чертой замерзающих прибрежных лагун, расположенных в умеренном, субарктическом
(бореальном) и полярном климатах Северного полушария: такие полыньи ежегодно присутствуют в 47% замерзающих лагун (из них - на побережьях Северного Ледовитого океана - 39%, Тихого океана - 63%, Атлантического океана - 33%).
2. Предложено подразделять стационарные и устойчивые полыньи в лагунах на два типа: припроливная полынья, приуроченная к проливу, соединяющему акватории лагуны и моря, с тремя подтипами - внутренняя (расположенная в акватории лагуны), внешняя (вне лагуны в замерзшей морской акватории) и полынья-«окно» (замкнутое образование в районе пролива между барьерными островами, при этом лагуна и прилежащая акватория моря покрыты льдом); проточная полынья, существующая внутри акватории лагуны и приуроченная к устью впадающей реки и образующаяся за счет активного потока речных вод.
3. По данным 10-летнего периода с 2011 по 2021 гг. выявлено, что существование припроливной полыньи в Вислинском заливе Балтийского моря имеет мультифакторную основу. Комбинация режимообразующих факторов (теплообмен между водой и воздухом, регулируемый температурой воздуха, влажностью и ветром, отжимное действие ветра, проникновение ветрового волнения из моря, скорости течений и колебания уровня) влияют на изменчивость размеров полыньи, но главным фактором является заток более теплых морских вод в лагуну.
4. По гидрологическим измерениям в Вислинском заливе Балтийского моря показано, что характеристики стационарной припроливной внутренней полыньи в прибрежной эстуарной лагуне определяются водообменом между морской акваторией и лагуной: полынья формируется в зоне затока более теплых морских вод, и тем самым служит индикатором глубины проникновения полнообъемных интрузий морских вод в акваторию лагуны, реализующихся в конкретных условиях узости пролива и наличия подводного бара.
Научная и практическая значимость работы. Районирование прибрежных лагун Мирового океана Северного полушария по степени вероятности наличия в них полыней конкретных типов на основе созданной базы данных спутниковых снимков за период с 2013 по 2021 годы поможет исследователям сориентироваться при постановке дальнейших более детальных задач в изучении ледяного покрова прибрежных лагун, а также при оценке влияния глобального потепления на прибрежные экосистемы. Поскольку лагуны северных морей являются труднодоступными объектами, предварительный анализ зимних спутниковых снимков припроливной полыньи позволяет предварительно диагностировать зоны активного водообмена с морской акваторией, преимущественный тип и причины этого водообмена. Полученные сведения о припроливных полыньях вносят вклад в «лагунографию», а именно в развитие теоретической модели водообмена прибрежной лагуны и морской акватории.
Исследование полыньи около Балтийского пролива в Вислинском заливе имеет непосредственно практическое значение, так как наличие полыньи в данном конкретном месте позволяет зимой иметь транспортную связь (автомобильно-пассажирский паром) между поселком Коса (более 1 тыс. жителей, расположен на Балтийской косе) и городом Балтийск. Другой важный аспект заключается в том, что внутренняя гавань порта Балтийск, которая предназначена для штормового отстоя малотоннажных судов, остается свободной ото льда из-за существования полыньи.
Достоверность научных результатов и выводов работы. Для получения натурных данных использовалось современное измерительное оборудование (CTD-зонд Idronaut OCEAN SEVEN 316 Plus); проведено сравнение характеристик зим 2011-2021 гг. с имеющимися историческим данными [Лазаренко, Маевский 1971]. Метеорологические архивные данные взяты с сайта www.rp5.ru, разработанного и сопровождающегося компанией (ООО) "Расписание Погоды", Санкт-Петербург, Россия, с 2004 года; портала Единой государственной системы информации об обстановке в Мировом океане http://portal.esimo.ru. Анализировались радарные спутниковые снимки Юго-Восточной Балтики, полученные в рамках оперативного спутникового мониторинга нефтяного месторождения Кравцовское (Д-6), эксплуатируемого ООО "ЛУКОЙЛ-КМН". Дополнительно использовались оптические снимки Sentinel-2A/B (ESA) из открытой базы данных Copernicus Open Access Hub, MODIS Terra/Aqua и Landsat 8 (NASA) в базе EOSDIS Worldview. В силу очевидной разности контрастов, использовался визуальный критерий выделения полыньи.
Определенной гарантией достоверности научных результатов и выводов работы
является их публикация в рецензируемых зарубежных и российских журналах и презентациях на научных конференциях.
Личный вклад автора заключается в том, что Е.В. Железова выполняла сбор и подготовку исходной информации, формирование базы спутниковых данных прибрежных лагун за зимние периоды 2011-2021 гг., разработку методики, расчёты, графические построения, картографирование; осуществляла анализ и обобщение результатов; принимала участие в экспедиционных работах в летний и зимний периоды 2021 г. в Вислинском заливе Балтийского моря; с соавторами проводила подготовку полученных результатов к опубликованию в зарубежных и российских журналах, а также представляла их на семинарах и научных конференциях.
Апробация результатов. Главные результаты и основные положения работы были представлены на заседаниях Ученого совета Физического направления Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН (18 февраля и 17 июня 2022 г.), а также на
многочисленных российских и международных конференциях и школах в период 2017 -2021 гг.: Baltic from Space Workshop - 2017, 3d Students Workshop on Ecology and Optics of Coastal Zones - 2017, 8th EARSeL Workshop on Remote Sensing of the Coastal Zone - 2017, 8th European Coastal Lagoon Symposium - 2018, международная научно-практическая конференция «Проблемы регионального развития в начале XXI века - 2018», 9th EUROLAG international conference on coastal lagoons and transitional environments - 2020, V Всероссийская научная конференция молодых ученых «Комплексные исследования Мирового океана - 2020», 3rd Baltic Earth Conference «Earth system changes and Baltic Sea coasts- 2020», на семинарах лаборатории прибрежных систем АО ИО РАН.
Основные публикации по теме диссертационной работы. Основные результаты полностью изложены в работах, опубликованных соискателем. Всего опубликовано шесть научных работы, в том числе две статьи в рецензируемых международных журналах и одна в рецензируемом журнале, рекомендованном ВАК, и три тезиса докладов на международных и российских научных конференциях.
Статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК:
1. Zhelezova E. Characteristics of the polynya in the Vistula Lagoon of the Baltic Sea by remote sensing data / E. Zhelezova, E. Krek, B. Chubarenko // International Journal of Remote Sensing. - 2018. - P. 9453-9464. - D0I:10.1080/01431161.2018.1524181
2. Zhelezova E.V. Recurring polynyas in the coastal lagoons of the northern hemisphere / E.V. Zhelezova, B.V. Chubarenko // Estuarine, Coastal and Shelf Science. - 2021.- Vol. 254. - 107353. - https://doi.org/10.10167j.ecss.2021.107353
3. Железова Е.В. Зимние периоды в Вислинском-Калининградском заливе Балтийского моря по метеорологическим данным в 2011-2021 годах / Е.В. Железова // Международный научно-исследовательский журнал. - 2021. - № 8(110). - Ч1. - С. 184-191. -https://doi.org/10.23670/IRJ.2021.110.8.031
Опубликованные тезисы докладов:
4. Chubarenko B.V. Inlet polynya as indicator of water exchange intensity in
nontidal lagoons / B.V. Chubarenko, E.V. Zhelezova // Book of Abstracts of the International Conference «The 9th EUROLAG international conference on coastal lagoons and transitional environments, Venice, 20-24 January 2020". - Venice, 2020. - P.14. - ISBN 9788889405338.
5. Железова Е.В. Полыньи в прибрежных лагунах Северного полушария / Е.В. Железова // Комплексные исследования Мирового океана. Материалы V Всероссийской научной конференции молодых ученых, г. Калининград, 18-22 мая 2020 г. (Электронный ресурс). - Калининград: АО ИО РАН. - С. 66.
6. Zhelezova E. Polynyas of coastal lagoons of the Baltic Sea and other reservoirs of the
northern hemisphere / E. Zhelezova // 3rd Baltic Earth Conference "Earth system changes and Baltic Sea coasts". - Conference Proceedings, held online, 2-3 June 2020. - P.155.
Структура и объём диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложения. Основное содержание работы изложено на 159 страницах, включает 118 рисунков, 17 таблиц. Список использованных материалов включает 135 источников, в том числе 86 на иностранных языках.
Во Введении приведена общая характеристика работы, содержащая обоснование актуальности темы, основные цели и задачи исследования, защищаемые положения, достоверность полученных результатов, научную и практическую значимость, личный вклад автора и апробацию результатов исследования.
В Главе 1 представлен обзор литературы по исследуемым проблемам. Кратко описаны процессы морского, речного, озерного льдообразования, механизмы возникновения и типы полыней в Мировом океане, говорится об прибрежных лагунах и влиянии солености на возможность образования полыней в лагунах.
В Главе 2 речь идет о лагунных полыньях в морях Северного полушария бассейнов Атлантического, Северного Ледовитого и Тихого океанов. Приводятся статистические характеристики полыней в лагунах, а также результаты географического районирования побережья по наличию замерзающих лагун. Сделаны типизация полыней, а также некоторые соображения по механизмам возникновения лагунной полыньи, выявляются связи между наличием стационарной припроливной полыньи (и ее характеристик) и климатической зональностью, а также приливно-нагонными явлениями.
Глава 3 посвящена динамике припроливной полыньи в Вислинском заливе Балтийского моря (2011-2021 гг.). Приводится физико-географическая характеристика залива, а таже особенности зимних периодов и изменчивость площади полыньи за 2011-2021 гг. Сделан анализ связи площади полыньи и гидрометеорологических факторов, а также оценка скорости таяния полыньи при контакте с более теплой морской водой.
В Главе 4 представлены гидрологические условия при наличии полыньи по данным экспедиционных работ в Вислинском заливе в 2021 г. Анализируются ситуации затока, стока и перехода между ними. Делаются выводы о связи динамики площади полыньи с морскими затоками.
В Заключении представлены основные выводы работы.
В Приложении содержатся дополнительные таблицы.
Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю к.ф.-м.н. Б.В. Чубаренко за предложенную проблему, существенную помощь при подготовке публикаций и рукописи, поддержку идей, советы и конструктивную критику,
кроме того, коллективу лаборатории прибрежных систем и Е.В. Крек (Атлантическое отделение Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН) за плодотворное сотрудничество. Отдельное спасибо семье за придание уверенности в написании работы.
Сбор спутниковых снимков и их обработка проводились в рамках тем №№ 0149-20180012, 0149-2019-0013, 0128-2021-0012 государственного задания Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН. Анализ, подготовка публикаций и участие в экспедиционных исследованиях частично поддерживались в рамках проекта «Аспиранты» РФФИ № 19-3590102.
ГЛАВА 1. ПРИРОДНЫЕ ВОДОЕМЫ В УСЛОВИЯХ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА
1.1 Морское, речное, озерное льдообразование
В данном разделе рассматриваются механизмы и различия в образовании льда в пресной и соленой воде, факторы, от которых зависит соленость морского льда, приводятся классификации льдов по происхождению, возрасту и динамике, подробно описываются характеристики пресноводного льда и этапы его формирования, роста и таяния в реках, озерах и лагунах.
Морское льдообразование
Под морским льдом понимается любая форма льда, встречающегося в море и образовавшегося в результате замерзания морской воды [Крутских, 1984].
Ледовый режим любого водоема зависит от географической широты, солености, глубины, системы течений, особенностей атмосферной циркуляции и теплообмена с атмосферой, конфигурации береговой линии [Монин, Красицкий, 1985].
Масса образующегося в море льда, с одной стороны, определяется главным образом температурой воздуха и воды, а с другой — теплофизическими свойствами льда: теплотой кристаллизации, теплопроводностью, температуропроводностью и теплоемкостью [Тагильцев, 2018]. В свою очередь ледяной покров регулирует охлаждение морских вод в высоких широтах [Назинцев, Панов, 2000].
Около 20% общей площади Мирового океана [Безруков, 2006] приходится на акватории, на которых бывает ледяной покров: эпизодически, сезонно, периодически, постоянно и т.д. В основном это пространства в Северном Ледовитом и Южном океанах и морях умеренных широт.
В [Монин, Красицкий, 1985] указано, что в акватории Мирового океана в северном полушарии максимальное развитие льдов наблюдается в марте - апреле (средняя граница достигает 62° с. ш., площадь, занимаемая льдом, увеличивается до 16,4 млн. км ). К концу лета ледяной покров уменьшается, и его граница отступает к северу. В южном полушарии картина обратная: больше всего льдов в сентябре, когда их средняя граница достигает 60° ю. ш., но в отдельные годы она может смещаться на сотни километров.
Основными характеристики ледяного покрова являются его протяженность, возраст, толщина, положение кромки, деформация льда, дрейф, температура льда [Крутских, 1984]. Все они поддаются измерению с помощью методов дистанционного зондирования [Rees, 2005], [Бушуев и др., 2011].
Как происходит льдообразование в пресной и соленой воде?
При понижении температуры воды до точки замерзания становится возможным переход воды из жидкого состояния (фазы) в твердое, т. е. в лед. Но это, кроме наступления устойчивой похолодания, зависит и от других факторов: переохлаждения воды, т.е. понижение ее температуры несколько ниже температуры замерзания; наличие в воде ядер кристаллизации - мельчайших взвешенных частиц органического и неорганического происхождения; поверхностной солености, обуславливающей температуру замерзания морской воды [Монин, Красицкий, 1985]; турбулентного перемешивания для отвода выделяющейся при кристаллизации теплоты (если перемешивания нет, то процесс кристаллизации прекращается) [Зайков, 1955].
Процесс льдообразования в пресной и морской воде происходит неодинаково. Пресная вода имеет наибольшую плотность при 4°С, а замерзает при 0°С [Монин, Красицкий, 1985]. Поэтому при охлаждении пресноводного бассейна с поверхности происходит конвективное перемешивание в результате увеличения плотности при понижении температуры только до 4 °С. Дальнейшее охлаждение поверхностного слоя делает его легче нижележащих слоев, имеющих температуру наибольшей плотности, и перемешивание прекращается, что ускоряет дальнейшее понижение температуры воды у поверхности.
Температура замерзания и температура наибольшей плотности морских вод зависят от их солености. Плотность морской воды с соленостью меньше 24,7 %о зависит от температуры так же, как и плотность пресной воды, а именно, при охлаждении сначала достигается состояние наибольшей плотности, а при дальнейшем охлаждении до температуры замерзания плотность уменьшается. Поэтому в воде с такой соленостью при охлаждении поверхности конвекция не возникает [Монин, Красицкий, 1985].
Вода с соленостью больше 24,7 % охлаждаются до температуры замерзания с постоянным увеличением плотности, что сопровождается непрерывным перемешиванием, т.е. обменом между верхними и нижними, более теплыми слоями, что препятствует быстрому выхолаживанию и замерзанию воды. Лед образуется только после длительных осенних холодов, когда вся толща воды, охваченная вертикальной конвекцией, охладилась до температуры замерзания. Еще одной причиной, замедляющей замерзание соленой воды по сравнению с более пресной, является более низкая температура ее замерзания. Так, при солености 24,7 % температура замерзания равна -1,33°С, а при солености 35% она равна -1,9°С (рис.1.1.1).
Таким образом, при равных погодных условиях морские воды замерзают позже солоноватых. Началу льдообразования благоприятствует спокойное море, наличие
опресненного таянием льдов или речным стоком поверхностного слоя воды, большая отдача тепла в атмосферу.
т°с
$ -
' I_I_1-1—.
о ю го зо поз'/, о Рисунок 1.1.1. Зависимость температуры замерзания Тзам (1) и температуры наибольшей плотности Тнаиб.пл (2) от солености S (график Хелланд-Хансена) [Родзин, Семенцов, 1988]
Классификация льдов по происхождению
По происхождению льды подразделяются на морские, материковые и речные [Безруков, 2006]. Морской лед образуется из морской воды, когда ее температура понижается до температуры замерзания. Он может быть поверхностным, образовавшимся в поверхностном слое воды, и внутриводным. Характерным свойством этих льдов является наличие в них солей, попадающих с морской водой.
Материковый лед образуется из снега на суше и попадает в океан в виде айсбергов, их обломков и так называемых ледяных островов. Этот лед пресный, содержит сравнительно мало примесей и имеет в большинстве случаев голубоватый цвет. Основная масса материкового льда попадает в Мировой океан из антарктических ледников. В меньшем количестве он встречается в Северном Ледовитом океане, откуда течениями выносится в северную часть Атлантического океана.
Речной лед образуется в реках и при весеннем ледоходе выносится в море. Этот лед содержит много примесей, тоньше материкового льда и совершенно пресный. Основная масса речного льда встречается в морях Северного Ледовитого океана, куда он выносится многочисленными реками. В течение лета речной лед тает.
Механизм образования и соленость морского льда
Механизм образования морского льда можно представить как замерзание пресной воды с вытеснением солей в ячейки морской воды внутри толщи льда [Безруков, 2006]. Когда температура достигает точки замерзания, образуются ледяные кристаллы, которые "окружают" незамерзшую воду. Незамерзшая вода обогащается солями, вытесненными кристаллами льда, что приводит к дальнейшему понижению точки замерзания воды в этих
ячейках. Если кристаллы льда не полностью окружат обогащенную солями незамерзшую воду, она будет опускаться и смешиваться с нижележащей морской водой. Если процесс замерзания растянут во времени, то почти весь обогащенный солями рассол уйдет из льда и его соленость окажется близкой к нулю. При быстром замерзании большая часть рассола захватится льдом и его соленость будет почти такой же, как и соленость окружающей воды. Таким образом, морской лед (особенно вновь образованный) представляет собой конгломерат кристаллов чистого пресного льда и включений рассола (соленостью более 50%), заполняющего полости и капилляры. В среднем солёность льда в 4 раза ниже солёности воды, из которой он образовался, колеблясь от 0 до 15 промилле (в среднем 3—8 %). Таким образом, главная особенность морского льда — его соленость, обусловленная количеством рассола во льду, под которой понимают соленость воды, образующейся при его таянии.
Похожие диссертационные работы по специальности «Другие cпециальности», 00.00.00 шифр ВАК
Роль взвешенного вещества в изменчивости геоэкологического состояния юго-восточной части Балтийского моря2019 год, кандидат наук Бубнова Екатерина Сергеевна
Виды-двойники Chironomus группы plumosus (Diptera: Chironomidae) Куршского и Вислинского заливов Балтийского моря2017 год, кандидат наук Маркиянова, Марина Федоровна
Водно-солевой режим залива Сиваш и факторы, его формирующие2022 год, кандидат наук Ерёмина Екатерина Сергеевна
Первичная продукция планктона в Вислинском и Куршском заливах Балтийского моря и ее связь с рыбопродуктивностью2003 год, кандидат биологических наук Александров, Сергей Валерьевич
Численное исследование гидродинамических процессов в окраинных морях и в шельфовой зоне2011 год, доктор физико-математических наук Платов, Геннадий Алексеевич
Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Железова Екатерина Владимировна, 2022 год
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аксенова Е.Н. Элементарные способы оценки погрешностей результатов прямых и косвенных измерений. Учеб. пособие / Е.Н. Аксенова // М.: Изд. МИФИ. - 2003. - С. 16.
2. Спиридонов В.А. Атлас биологического разнообразия морей и побережий российской Арктики / В.А. Спиридонов, М.В. Гаврило, Е.Д. Краснов, Н.Г. Николаева // Москва. - WWF России. - 2011. - С. 64.
3. Безруков Ю. Ф. Океанология. Часть I. Физические явления и процессы в океане / Ю. Ф. Безруков // Симферополь: Таврический национальный университет им. В.И. Вернадского. - 2006. - С. 159.
4. Бетин В. В. Суровость зим в Европе и ледовитость Балтики / В. В. Бетин, Ю. В. Преображенский // Ленинград: Гидрометеоиздат. - 1962. - C. 110.
5. Бровко П. Ф. Развитие прибрежных лагун / П. Ф. Бровко // Владивосток: Изд-во Дальневост. ун-та. - 1990. - C. 148.
6. Бушуев А.В. Атлас ледовых образований / А. В. Бушуев, Н. А. Волков, В. С. Лощилов // Гл. упр. гидрометеорол. службы при Совете Министров СССР, Аркт. и антаркт. науч.-исслед. ин-т. - Ленинград: Гидрометеоиздат. - 1974. - C. 139.
7. Гаврило М.В. Заприпайные полыньи / М.В. Гаврило, А.В. Попов. Атлас биологического разнообразия морей и побережий Российской Арктики // М.: WWF России. -
2011. - C. 64.
8. Гуков А.Ю. Экосистема Сибирской полыньи / А.Ю. Гуков // Москва: Научный мир. - 1999. - C. 334.
9. Даркин Д.В. Спутниковое радиофизическое зондирование прибрежных полыней дальневосточных морей России: автореферат дисс. ... канд. ф.-м. наук: 25.00.28 / Даркин Денис Валерьевич // ТОИ ДВО РАН. - Владивосток. - 2009. - C. 24.
10. Дикарев С. Н. Лабораторное моделирование мелкомасштабной конвекции под нарастающим ледяным покровом в зимнем Арктическом разводье / С. Н. Дикарев, С. Г. Поярков, С. И. Чувильчиков // Океанология. - 2004. - Т. 44. - № 1. - С. 70-79.
11. Динесман Л. Г. Вековая динамика прибрежных экосистем северо-востока Чукотки / Л. Г. Динесман, Н. К. Киселёва, А. Б. Савинецкий, Б. Ф. Хасанов // М.: Аргус. -1996. - C. 189.
12. Домнина А.Ю. Морфометрические характеристики лагун мирового океана / А.Ю. Домнина, Б.В. Чубаренко // Известия КГТУ. - Калининград: Издательство КГТУ. -
2012. - № 24. - C. 133-140. - https://elibrarv.ru/download/elibrary 17386276 82204568.pdf
13. Ефанов В. Н. Гидрохимическая характеристика и состав организмов спата на ранних этапах онтогенеза лагуны Буссе (залив Анива) в июле 2013 года / В. Н. Ефанов, Е. Н. Выпряжкин, Е. М. Латковская, О. С. Пономарева // Инновации и инвестиции. - 2014. - № 8. -С. 227-231.
14. Железова Е.В. Зимние периоды в Вислинском-Калининградском заливе Балтийского моря по метеорологическим данным в 2011-2021 годах / Е.В. Железова // МНИЖ. - 2021. - №8-1 (110). - https://doi.Org/10.23670/IRJ.2021.110.8.03
15. Железова Е.В. Полыньи в прибрежных лагунах Северного полушария / Е.В. Железова // Комплексные исследования Мирового океана. Материалы V Всероссийской научной конференции молодых ученых, г. Калининград, 18-22 мая 2020 г. [Электронный ресурс]. - Калининград: АО ИО РАН. — С. 66.
16. Зайков Б. Д. Очерки по озероведению / Б. Д. Зайков // Л.: Гидрометеоиздат. -1955. - С. 272.
17. Закиров Р. Б. Динамика эрозионной депрессии на входе в Калининградский залив / Р. Б. Закиров, Б. В. Чубаренко, С. П. Сологуб, А. В. Шушарин // Известия Иркутского государственного университета. - Серия: науки о Земле. - №26. - 2018. - С. 46-59
18. Захаров В.Ф. Роль заприпайных полыней в гидрохимическом и ледовом режиме моря Лаптевых / В.Ф. Захаров // Океанология. - Том 6. - Вып. 24. - 1966. - С. 168179.
19. Захаров В.Ф. Морские льды в климатической системе / В.Ф. Захаров // СПБ.: Гидрометеоиздат. - 1996. - С. 213.
20. Зубов Н.Н. Основы учения о проливах Мирового океана / Н.Н. Зубов // Москва: Географгиз. - 1956. - С. 239.
21. Исанин Н.Н. Морской энциклопедический справочник. В двух томах. Том 1. АН / Н.Н. Исанин, А.Л. Митрофанов, В.И. Баранцев, Ю.Н. Безпятых, А.В. Бронников и др. // Ленинград, Судостроение. - 1986.
22. Кислов А.В. Климатология: учебник для студ. учреждений высш. проф. образования / А.В. Кислов // М.: Издательский центр «Академия». - 2011. - С. 224.
23. Кравцов В.А. Особенности зимней седиментационной обстановки в Куршском заливе Балтийского моря / В.А. Кравцов, Е. М. Емельянов // Океанология. - 2016. - Том 56. -№ 2 - С. 242-257. - Б01: 10.7868/Б003015741602012Х
24. Крутских Б.А. Международная символика для морских ледовых карт и номенклатура морских льдов / Б.А. Крутских (ред.) // Л.: Гидрометеоиздат. - 1984.
25. Лазаренко Н. Н. Гидрометеорологический режим Вислинского залива / Н. Н. Лазаренко, А. В. Маевский (ред.). - Л.: Гидрометеоиздат. - 1971. - С. 279.
26. Лимонов А.Н. Прикладная фотограмметрия / А.Н. Лимонов, Л.А. Гаврилова // Издательство: Академический проект. - 2016. - C. 256.
27. Ломоносов М.В. Краткое описание разных путешествий по северным морям и показание возможного прохода Сибирским океаном в Восточную Индию / М.В. Ломоносов // СПб. - 1736. - С.16.
28. Малинин В.Н. Статистические методы анализа гидрометеорологической информации. Учебник / В.Н. Малинин // СПб.: изд. РГГМУ. - 2008. - C. 408. ISBN 978-586813-213-1
29. Миньковская Р. Я. Районирование морских устьев рек как основа их типизации и усовершенствования научной терминологии / Р. Я. Миньковская // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. - 2018. - № 1. - С. 81-93. - DOI 10.22449/2413-5577-2018-1-81-93.
30. Михайлов В.Н. Гидрология / В.Н. Михайлов, А.Д. Добровольский, С.А. Добролюбов // М.: Высшая школа. - 2008. - C. 463.
31. Михайлов В.Н. Общая гидрология: Учеб. для Высш. шк. / В.Н. Михайлов, А.Д. Добровольский // 1991. - C. 368. ISBN 5-06-000638-7
32. Михайлов В.Н. Гидрология устьев рек / В.Н. Михайлов // М.: Изд-во МГУ. -1998. - C. 175.
33. Михайлов В.Н. Новый подход к определению и типизации эстуариев / В.Н. Михайлов, С.Л. Горин, М.В. Михайлова // Вестн. МГУ. - Сер. 5 География. - 2009. - № 5. -С. 3 - 11.
34. Михайлов В.Н. Новые определения, районирование и типизация устьевых областей рек и их частей - эстуариев / В.Н. Михайлов, С.Л. Горин // Вод. ресурсы. - 2012. -Том 39. - № 3. - С. 243-257.
35. Монин А.С. Явления на поверхности океана / А.С. Монин, В.П. Красицкий // Л.: Гидрометеоиздат. - 1985. - C. 375.
36. Морозов Е. Г. Внутренние волны и образование полыньи в море Лаптевых / Е. Г. Морозов, С. В. Писарев // Доклады Академии наук. - 2004. - Т. 398. - № 2. - С. 255-258.
37. Назинцев Ю. Л. Фазовый состав и теплофизические характеристики морского льда / Ю.Л. Назинцев, В.В. Панов // Федер. целевая прогр. "Гос. поддержка интеграции высш. образования и фундам. науки на 1997-2000 годы". - Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат. - 2000. - C. 83.
38. Репина И.А. Влияние полыней и разводий в Арктике на структуру атмосферного пограничного слоя и региональный климат / И.А. Репина, Д.Г. Чечин //
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. - 2012. - Том 9. -№ 4. - С. 162-170.
39. Рогачев К. А. Полынья на банке Кашеварова / К. А. Рогачев // Природа. - 2001. - № 3(1027). - С. 33-38.
40. Родзин В. И. Основы экологического мониторинга (инженерные задачи рационального природопользования): Учебник для студентов вузов радио- и электротехнических специальностей / В. И. Родзин, Г. В. Семенцов // Н. Г. Малышев (ред.). -Таганрог: ТРТИ. - 1988. - С. 260.
41. Сафьянов Г А. Эстуарии / Г А. Сафьянов // М.: Мысль. - 1987. - C. 189.
42. Сливаев Б. Г. Подготовка судна к плаванию во льдах. Учебное пособие по дисциплине «Плавание судна в полярных районах» для курсантов специальности 26.05.05 «Судовождение» / Б. Г. Сливаев // Федеральное агентство морского и речного транспорта, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Морской государственный университет им. адм. Г. И. Невельского». -Владивосток. - 2017. - https://www.msun.ru/dir/us/files/slivaev_ice.pdf
43. Тагильцев А. А. Средства исследования поля температуры ледяного покрова в акваториях залива Петра Великого / А. А. Тагильцев, М. Ю. Черанев, Р. А. Гончаров, Г. П. Швецов // Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук. - 2018. - № 1(197). - С. 142-148.
44. Успенский Л.В. Почему не иначе? / Л.В. Успенский // Этимологический словарик школьника. - М.: Дет. лит. - 1967. - C. 302.
45. Фролов И. Е. Морской лед / И. Е. Фролов, З. М. Гудкович, В. П. Карклин, В. М. Смоляницкий, С. В. Клячкин, С. В. Фролов // С.М. Семенов (ред.). Методы оценки последствий изменения климата для физических и биологических систем. - Москва. НИЦ «Планета» - 2012. - С. 512.
46. Szymkiewicz R. A mathematical model of storm surge in the Vistula Lagoon, Poland / R. Szymkiewicz // Coastal Engineering. - 1992. - Vol. 16. - P. 181-203.
47. Чалова Е. Р. Устья рек России на космических снимках / Е. Р. Чалова, В. Д. Скарятин // Вестник Московского университета. - Серия 5: География. - 2014. - № 4. - С. 9495.
48. Чубаренко Б.В. Каталог малых портов и гаваней Калининградского/Вислинского залива // Чубаренко Б.В., Шванковска Б., Федорова Г.М., Гриценко В.А. (ред.). - М.: Изд-во «Экслибрис». - 2015.
49. Эдельштейн К. К. Лимнология: учебное пособие для академического бакалавриата: для студентов высших учебных заведений, обучающихся по
естественнонаучным направлениям / К. К. Эдельштейн // Москва: Юрайт. - 2017. - C. 385389
50. Adolphs U. A pilot study on the interactions between katabatic winds and polynyas at the Adelie Coast, eastern Antarctica / U. Adolphs, G. Wendler // Antarct Sci. - 1995. - Vol. 7. -P.307-314.
51. Armstrong T. World Meteorological Organization. WMO sea-ice nomenclature. Terminology, codes and illustrated glossary / T. Armstrong // Edition 1970. Geneva, Secretariat of the World Meteorological Organization 1970. [ix], 147 p. [including 175 photos] corrigenda slip. (WMO/OMM/BMO, No. 259, TP. 145.) // Journal of Glaciology. - 1972. - Vol. 11(61). - P. 148149. - doi:10.3189/S0022143000022577
52. Arrigo K.R. Large scale importance of sea ice biology in the Southern Ocean / K.R. Arrigo, D.N. Thomas // Antarctic Science. - 2004. - Vol. 16. - № 4. - P. 471-486. DOI: 10.1017/S0954102004002263
53. Arrigo K. R. Impact of a shrinking Arctic ice cover on marine primary production / K. R. Arrigo, G. van Dijken, S. Pabi // Geophys. Res. Lett. - 2008. - Vol. 35. - L19603. doi:10.1029/2008GL035028.
54. Barber D. Preface: the international North Water (NOW) polynya study / D. Barber, R. Marsden, P. Minnett // Atmos.-Ocean. - 2001. - Vol. 39 (3). https://doi.org/10.1080/07055900.2001.9649672
55. Barber D.G. The role of sea ice in Arctic and Antarctic polynyas / D.G. Barber, R.A. Massom // O. Jr. Smith, D.G. Barber (ed.). Polynyas: Windows to the World. - Elsevier. - 2007. -Vol. 74. - P. 1-458. DOI: 10.1016/s0422-9894(06)x7400-7
56. Barnes R.S.K. Coastal Lagoons / R.S.K. Barnes // Cambridge University Press. -1980. - P. 106. https://doi.org/10.1017/S0025315400047135
57. Benson B. Global Lake and river ice phenology database // B. Benson, J. Magnuson // Boulder: National Snow and Ice Data Center. World Data Center for Glaciology (updated 2006). -2000. - Digital media. - https://nsidc.org/data/g01377
58. Berryhill H. L. 363 Criteria for recognizing ancient barrier coastlines / H. L. Berryhill, A. D. Dickinson, C. W. Holmes // Bulletin of 364 American Association of Petroleum Geologists. -1969. - Vol. 53. - P. 706-707.
59. Bird E.C.F. Coastal Geomorphology: Introduction, second ed. / E.C.F. Bird // Wiley, Chichester, England: Hoboken, NJ. - 2008. - P. 411. ISBN 978-0-470-51730-7
60. Blazchishin A. Sedimentation and resuspension rates in the Vistula Lagoon / A. Blazchishin, V. Chechko // The fifth marine geological conference. Abstracts. - Vilnius. -1997. -P. 17.
61. Brown L. C. The response and role of ice cover in lake-climate interactions // L. C. Brown, C. R. Duguay // Progress in Physical Geography: Earth and Environment. - 2010. - Vol. 34(5). - P. 671-704. https://doi.org/10.1177/0309133310375653
62. Cassano J. J. Observations of the atmosphere and surface state over Terra Nova Bay, Antarctica, using unmanned aerial systems / J. J. Cassano, M. W. Seefeldt, S. Palo, S. L. Knuth, A. C. Bradley, P. D. Herrman, P. A. Kernebone, N. J. Logan // Earth Systems Sciences Data. - 2016. -Vol. 8. - P. 115-126. doi:10.5194/essd-8-115-2016
63. Chubarenko B. Transboundary Lagoons of the Baltic Sea / B. Chubarenko, D. Domnin, S. Navrotskaya, Z. Stont, V. Chechko, V. Bobykina, V. Pilipchuk, K. Karmanov, A. Domnina, T. Bukanova, V. Topchaya, A. Kileso // K Kosyan (ed.). The Diversity of Russian Estuaries and Lagoons Exposed to Human Influence. - Springer. - 2017. - P. 149-190. D0I:10.1007/978-3-319-43392-9_6.
64. Chubarenko I.P. General water dynamics of the Vistula lagoon / I.P. Chubarenko, B.V. Chubarenko // Environ. Chem. Phys. - 2002. - Vol. 24 (4). - P. 213-217.
65. Chubarenko I.P. Numerical Modelling Analysis of Artificial Contribution to Salinity Increase into the Vistula Lagoon (Baltic Sea) / I.P. Chubarenko, I.S. Tchepikova // Int. J. Ecological Modelling and Systems Ecology. - 2001. - Vol. 138. - P. 87-100.
66. Chubarenko B.V. The Field Study of the Frontal Area between the Coastal Zone and the Vistula Lagoon (South-Eastern Baltic) / B.V. Chubarenko, I.P. Chubarenko // Intergovernmental Oceanographic Commission, UNESCO. Workshop report. - 2000. - Vol. 159. - P. 71-76.
67. Chubarenko B.V. Inlet polynya as indicator of water exchange intensity in nontidal lagoons / B.V. Chubarenko, E.V. Zhelezova. Book of Abstracts EuroLag, 9 // Venice, 20-24 January 2020. - Venice: ISAMR. - 2020. - P.14. https://www.eurolag9.it/wp-content/uploads/2020/01/Abstracts-nuova -versione-DEF .pdf
68. Chubarenko B. Hydrological and sedimentation conditions in a non-tidal lagoon during ice coverage - the example of Vistula Lagoon in the Baltic Sea / B. Chubarenko, V. Chechko, A. Kileso, E. Krek, V. Topchaya // Estuar. Coast Shelf Sci. - 2019. - Vol. 216. P. 38-53. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2017.12.018
69. Chubarenko B. Comparison of Darss-Zingst Boden Chain and Vistula lagoon (Baltic Sea) in a view of hydrodynamic numerical modeling / B. Chubarenko, I. Chubarenko, H. Baudler // The Baltica. - 2005. - Vol. 18. - P. 56-67.
70. Chubarenko B. The Vistula Lagoon / B. Chubarenko, P. Margonski // U. Schiewer (ed.) Ecology of Baltic Coastal Waters. - Ecological Studies (Analysis and Synthesis). - Berlin, Heidelberg: Springer. - 2008. - Vol. 197. - P.167-195. - doi:10.1007/978-3-540-73524-3_8.
71. Chubarenko B. Water Exchange of Nontidal Estuarine Coastal Vistula Lagoon with the Baltic Sea / B. Chubarenko, R. Zakirov // Journal of Waterway Port Coastal and Ocean Engineering. - 2021. - Vol. 147(4): 05021005. - 10.1061/(ASCE)WW.1943-5460.0000633.
72. Comiso J.C. Cosmonaut polynya in the Southern Ocean: structure and variability / J.C. Comiso, A.L. Gordon // J. Geophys. Res. - 1996. - Vol. 101. - P. 18297-18313. -https://doi.org/10.1029/96JC01500
73. Cooper J.A.G. Lagoon and microtidal coasts / Cooper J.A.G. // R.W.G. Carter, C.D. Woodroffe (ed.). Coastal Evolution, Late Quaternary shoreline morphodynamics // Cambridge University Press, Cambridge. - 1994. - P. 219-266.
74. Cromwell J. E. Barrier coast distribution: a world survey / J. E. Cromwell // 372 Abstract volume of the Second National Coastal and Shallow 373 Water Research Conference. -Baton Rouge, LA. - 1971. - P. 50.
75. Daly S.F. Evolution of frazil ice in natural bodies of water / S.F. Daly (ed.) International Association for Hydraulic Research Working Group on Thermal Regimes: Report on frazil ice. U.S. Army Corps of Engineers Cold Regions Research and Engineering Laboratory // Special Report. - 1994. - Vol. 94-23. - P. 11-17.
76. Davis R.A. A morphological approach to world shorelines / R.A. Davis // Zeit. f. Geomorph. - 1964. - Vol. 8. - P. 27-42. - https://doi.org/10.1127/zfg/mortensen/8/1964/127.
77. Day J.H. The Nature, Origin and Classification of Estuaries. Estuarine ecology with particular reference to southern Africa / J.H. Day (ed.) // Rotterdam: Balkema A. A. - 1981. - Vol. 411. - P. 1-6. - ISBN 9789061912057. - D0I:10.1002/IR0H.19830680220.
78. Deming J. The international North Water polynya study (NOW): a brief overview / J. Deming, L. Fortier, M. Fukuchi // Deep Sea Res. - 2002. - Vol. II 49. - P. 4887-4892. -https://doi.org/10.1016/S0967-0645(02)00168-6.
79. Dumont D. Modeling the dynamics of the north water polynya ice bridge / D. Dumont, Y. Gratton, T. Arbetter // J. Phys. Oceanogr. - 2009. - Vol. 39. - P. 1448-1461. -https://doi.org/10.1175/2008JPQ3965.1.
80. Golitsyn G.S. On the cumulative distribution of the lithospheric plates by their areas / G.S. Golitsyn // Russ. J. Earth Sci. - 2017. - Vol. 17. - ES5001. -https://doi.org/10.2205/2017ES000607.
81. Golitsyn G.S. Power distributions of flooded areas in hydrology / G.S. Golitsyn // Water Resour. - 2018. - Vol. 45. - P. 503-507. - https://doi.org/10.1134/S0097807818040115.
82. Gonen9 I.E. Coastal lagoons: ecosystem processes and modeling for sustainable use and development / I.E. Gonen9, J.P. Wolflin (ed.). Coastal Lagoons: Ecosystem Processes and
Modeling for Sustainable Use and Development // CRC Press. - 2005. - P. 500. -https://doi.Org/10.1111/j.1475-4959.2006.00219 8.x.
83. Gordon A.L. Polynyas in the Southern Ocean / A.L. Gordon, J.C. Comiso // Scientific American. - 1988. - Vol. 256(6). - P. 90-97. -D0I:10.1038/SCIENTIFICAMERICAN0688-90.
84. Graf. R. The Impact of Cumulative Negative Air Temperature Degree-Days on the Appearance of Ice Cover on a River in Relation to Atmospheric Circulation / R. Graf, A. M. Tomczyk // Atmosphere. - 2018. - V. 9. - № 6. - P. 204.
85. Hampton S. E. Ecology under lake ice / S. E. Hampton, A. W. Galloway, S. M. Powers, T. Ozersky, K. H. Woo, R. D. Batt, S. G. Labou, C. M. O'Reilly, S. Sharma, N. R. Lottig, E. H. Stanley, R. L. North, J. D. Stockwell, R. Adrian, G. A. Weyhenmeyer, L. Arvola, H. M. Baulch, I. Bertani, L. L. Bowman Jr., C. C. Carey, M. A. Xenopoulos // Ecology letters. - 2017. -Vol. 20 (1). - P. 98-111. - https://doi.org/10.1111/ele.12699
86. Hannah C. G. Polynyas and Tidal Currents in the Canadian Arctic Archipelago / C. G. Hannah, F. Dupont, M. Dunphy // Arctic. - 2009. - Vol. 62 (1). - P. 83-95. -doi:10.14430/arcti c115
87. Idzelyte R. Remote Sensing of Ice Phenology and Dynamics of Europe's Largest Coastal Lagoon (The Curonian Lagoon) / R. Idzelyte, I.E. Kozlov, G. Umgiesser // Remote Sens. -2019. - Vol. 11. - №17. - P. 2059. - https://doi.org/10.3390/rs11172059
88. Ingram R. An overview of physical processes in the North Water / R. Ingram, J. Bacle, D. Barber, Y. Gratton, H. Melling // Deep-Sea Research. Part II. - 2002. - Vol. 49. - P. 4893-4906.
89. Jiang L. Trends in the stability of Antarctic coastal polynyas and the role of topographic forcing factors / L. Jiang, Y. Ma, F. Chen, J. Liu, W. Yao, Y. Qiu, S. Zhang // Remote. Sens. - 2020. - Vol. 12. - P. 1043. - D0I:10.3390/rs12061043
90. Kawamura T. On the Annual Variation of Characteristics of Snow and Ice in Lake Saroma / T. Kawamura, K. Shirasawa, M. Ishikawa, T. Takatsuka, T. Daibou, M. Lepparanta // Proceedings of the 17th IAHR International Symposium on Ice. - St. Petersburg, Russia. - 2004. -P.212-220.
91. Kennish M. J. Coastal lagoons: critical habitats of environmental change / M. J. Kennish, H.W. Paerl (ed.) // Marine science series. - A CRC title, includes bibliographical references and index. - 2010. - ISBN 978-1-4200-8830-4
92. Kjerfve B. Coastal lagoon processes / B. Kjerfve (ed.). Coastal Lagoon Processes // Elsevier Science Publishers, Netherlands. - 1994. - P. 577. - eBook ISBN: 9780080870984. -https://www.elsevier.com/books/coastal-lagoon-processes/kjerfv e/978-0-444-88258-5
93. Kolerski T. Mathematical modeling of ice thrusting on the shore of the Vistula lagoon (Baltic Sea) and the proposed artificial island / T. Kolerski, P. Zima, M. Szydlowski // Water. - 2019. - Vol. 11. - P. 2297. - https://doi.org/10.3390/w11112297
94. Kosyan R. The Diversity of Russian Estuaries and Lagoons Exposed to Human Influence / R. Kosyan // Springer Cham; Springer International Publishing Switzerland. - 2017. -eBook ISBN 978-3-319-43392-9. - https://doi.org/10.1007/978-3-319-43392-9
95. Kozlov I.E. Remote sensing of ice conditions in the Southeastern Baltic Sea and in the Curonian Lagoon and validation of SAR-based ice thickness products / I.E. Kozlov, E.V. Krek, AG. Kostianoy, I. Dailidiene // Remote. Sens. - 2020. - Vol. 12. - P. 3754. -DOI:10.3390/rs12223754.
96. Lepparanta M. The Physics of Ice-Covered Seas. (2 Volumes) / M. Lepparanta (ed.) // Helsinki, Finland: University of Helsinki Printing House - 1998.
97. Lilleb0 A.I. Coastal Lagoons in Europe: Integrated Water Resource Strategies / A.I. Lilleb0, P. Stalnacke, G.D. Gooch (ed.) // IWA Publishing. - 2015. - Vol. 14 - ISBN electronic: 9781780406299. - DOI: https://doi.org/10.2166/9781780406299.
98. Magnuson J.J. Historical trends in lake and river ice cover in the Northern hemisphere / J.J. Magnuson, D.M. Robertson, B.J. Benson, R.H. Wynne, D.M. Livingstone, T. Arai, R.A. Assel, G. R. Barry, V. Card, E. Kuusisto, N.G. Granin, T.D. Prowse, K M. Stewart, V.S. Vuglinski // Science. - 2000. - Vol. 289. - P.1743-1746.
99. Marchenko A. V. Ice thickening caused by freezing of tidal jet Marchenko // A. V. Marchenko, E. G. Morozov, A. V. Ivanov, T.G. Elizarova, D.I. Frey // Russian Journal of Earth Sciences. - 2021. - Vol. 21. - No 2. - P. ES2004. - DOI 10.2205/2021ES000761.
100. Marsden. R.F. Are polynyas self-sustaining? / R.F. Marsden., J. Serdula, E. Key, P.J. Minnett // Atmosphere-Ocean. - 2004. - Vol. 42:4. - P. 251-265. -https://doi.org/10.3137/ao.420403
101. Martin S. Polynyas. / Martin S. Encyclopedia of Ocean Sciences // Academic Press, London. - 2001. - Vol. 3. - P.2241-2247. -http://polar.ocean.washington.edu/PAPERS/Polynya_encyclo.pdf
102. Massom R. Winter snow cover variability on East Antarctic Sea ice / R. Massom, V.I. Lytle, A.P. Worby, I. Allison // Journal of Geophysical Research. - 1998. - Vol. 103. - P. 24837-24855. - DOI: 10.1029/98JC01617
103. Mi^tus M. The reconstruction and homogenization of long-term series of monthly mean temperature from Gdansk-Wrzeszcz station, 1851-1995 / M. Mi^tus // Wiadomosci IMGW. - 1998. - Vol. 21(2) - P. 41-64.
104. Morales Maqueda M.A. Polynya dynamics: a review of observations and modeling / M.A. Morales Maqueda, A.J. Willmott, N.R.T. Biggs // Rev. Geophys. - 2004. - Vol. 42 (RG1004). - https://doi.org/10.1029/2002RG000116
105. Morimoto M. Under-ice salinity and stable isotope distribution of Saroma-ko Lagoon, Hokkaido, northern Japan / M. Morimoto, K. Kawanobe, O. Abe, T. Kawai, T. Kawamura, K. Shirasawa // Hydrological Processes. - 2010. - Vol. 24. - P. 904-916. - D0I:10.1002/hyp.7532
106. Morozov E. Sea ice evolution and internal wave generation due to a tidal jet in a frozen sea / E. Morozov, A. Marchenko, K. Filchuk, Z. Kowalik, N. Marchenko, I. Ryzhov // Applied Ocean Research. - 2019. - Vol. 87. - P. 179-191. - D0I:10.1016/j.apor.2019.03.024
107. Ohshima K.I. Global view of sea-ice production in polynyas and its linkage to dense/bottom water formation / K.I. Ohshima, S. Nihashi, K. Iwamoto // Geoscience Letters. -2016. - Vol. 3. - P. 1-14. - DOI 10.1186/s40562-016-0045-4
108. O'Reilly C.M. Rapid and highly variable warming of lake surface waters around the globe / C.M. O'Reilly, S. Sharma, D.K. Gray // Geophys. Res. Lett. - 2015. - Vol. 42. - P. 1077310781. - https://doi.org/10.1002/2015GL066235
109. Overland J.E. Leads and Polynyas. Special section / J.E. Overland, T.B. Curtin, W.O. Smith (ed.) // Journal of Geophysical Research. - 1995. - Vol. 100. - P. 4267-4843. -DOI: 10.1029/JC095IC06P09461
110. Osborne S. On the Exploration of the North Polar Region / Osborne S. // London. -Printed by William Cloves and Sons, Duke Street, Stamford Streer and Charing Cross. - 1965. -https://qspace.library.queensu.ca/bitstream/handle/1974/8867/onexplorationofn00osbo.pdf
111. Osborn S. On the Exploration of the North Polar Region / S. Osborn, R. Wells, A. Petermann // Proceedings of the Royal Geographical Society of London. - Wiley on behalf of The Royal Geographical Society (with the Institute of British Geographers). - 1867-1868. - Vol. 12 -№ 2. - P. 92-113. - https://doi.org/10.2307/1799584 (https://www.jstor.org/stable/1799584)
112. Polynya [Электронный ресурс]: Википедия. Свободная энциклопедия. - URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Polynya (дата обращения: 10.06.2022).
113. Prowse T.D. River and lake ice / T.D. Prowse, B. Bonsal, C. Duguay, D. Hessen, V. Vuglinsky // Global Outlook for Ice and Snow. Chapter 8. - United Nations Environment Programme. - 2007. - P. 201-213.
114. Rees W.G. Remote Sensing of Snow and Ice / W.G. Rees (ed.) // CRC Press. - 2005. - https://doi.org/10.1201/9780367801069
115. Romanenko F.A. Dynamics of the ice cover and peculiarities of the ice transportation of the sediments at the tidal flats of the Kandalaksha Gulf of the White Sea / F.A. Romanenko, T.Y.
Repkina, L.E. Efimova, A.S. Bulochnikova // Oceanology. - 2012. - Vol. 52. - P. 710-720. -https://doi.org/10.1134/S000143701205013X
116. Shirasawa K. Sea ice conditions, and meteorological and oceanographic observations at Saroma-Ko Lagoon, Hokkaido, November 2001 - December 2002 / K. Shirasawa, M. Ishikawa, T. Takatsuka, T. Dalbo, K. Maekawa // Low Temperature Science, Ser. A. Data Report: 61. - 2002.
117. Shirasawa K. Measurements and modelling of the water: ice heat flux in natural waters / K. Shirasawa, M. Lepparanta, T. Kawamura, M. Ishikawa, T. Takatsuka // Proceedings oh the 18th IAHR International Symposium on Ice. - 2006.
118. Smith Jr. W.O. Polynyas: Windows to the World / Jr. W.O. Smith, D.G. Barbere (ed.) // Elsevier Oceanography Series. - 2007. - Vol. 74. - P. 474. - eBook ISBN: 9780080522937 https://www.elsevier.com/books/polynyas-windows-to-the-world/smith-jr/978-0-444-52952-7
119. Smith S.D. Polynyas and leads: an overview of physical processes and environment / S.D. Smith, R.D. Muench, C.H. Pease // J. Geophys. Res. - 1990. - Vol. 95. - P. 9461-9479. -https://doi.org/10.1029/JC095iC06p09461
120. Stirling I. The importance of polynyas, ice edges, and leads to marine mammals and birds // Journal of Marine Systems. - 1997. - Vol. 10. - P. 9-21.
121. Stirling I. The biological importance of polynyas in the Canadian Arctic / I. Stirling // Arctic. - 1980. - Vol. 33. - P. 303-315.
122. Stirling I. Polynyas in the Canadian Arctic / I. Stirling, H. Cleator (ed.). Occasional Paper Number 45. - Ottawa: Canadian Wildlife Service. - 1981. - P. 70.
123. Stringer W.J. Location and areal extent of polynyas in the Bering and Chukchi seas / W.J. Stringer, J.E. Groves // Arctic. - 1991. - Vol. 44. - P. 164-171. -https://doi .org/10.14430/arctic1583
124. Szymczak E. Sediment deposition in the Puck Lagoon (Southern Baltic Sea, Poland) / E. Szymczak, A. Szmytkiewicz // Baltica. - 2014. - Vol. 27 (2) - P. 105-118. -DOI:10.5200/baltica.2014.27.20
125. Ushikoshi J. Summary of five years' field test on mechanical properties / J. Ushikoshi, Z. Kamio, H. Matsushita, M. Sakai, T. Takeuchi, T. Terashima, S. Akagawa, N. Nakazawa, H. Saeki // 2001.
126. Untersteiner N. Geophysics of Sea Ice / N. Untersteiner // Plenum, New York. NATO ASI Series, Series B. - 1986. - Vol. 146. - P.1196.
127. Varentsov M.I. Experience in the quadcopter-based meteorological observations in the atmospheric boundary layer / M.I. Varentsov, A.Y. Artamonov, A.D. Pashkin, I.A. Repina // IOP Conf. Ser. Earth Environ. Sci. - Vol. 231 - 012053. - https://doi.org/10.1088/1755-1315/231/1/012053
128. Verpoorter C. A globalinventory of lakes based on high-resolution satellite imagery / C. Verpoorter, T. Kutser, D A. Seekell, L.J. Tranvik // Geophys.Res. Lett. - 2014. - Vol. 41. -2014GL060641
129. Wadhams P. Ice in the Ocean / Wadhams P. // Gordon Breach and Science Publishers. - 2000. - The Netherlands. - P. 351.
130. Williams W.J. Physical oceanography of polynyas. / W.J. Williams, E.C. Carmack, R.G. Ingram // W.O. Smith, D.G. Barber (ed.). Polynyas: Windows to the world. - Oceanographic Series. Elsevier. - 2007. - Vol. 74. - P. 55-86.
131. Weyhenmeyer G.A. Large geographical differences in thesensitivity of ice-covered lakes and rivers in the Northern Hemisphere to temperature changes / G.A. Weyhenmeyer, D.M. Livingstone, M. Meili, O. Jensen, B. Benson, J.J. Magnuson // Glob. Change Biol. - 2011. - Vol. 17. - P. 268-275.
132. Zhelezova E. Polynyas of Coastal Lagoons of the Baltic Sea and Other Reservoirs of the Northern Hemisphere / E. Zhelezova // Conference Proceedings 3rd Baltic Earth Conference "Earth System Changes and Baltic Sea Coasts. International Baltic Earth Secretariat Publication No.18. June 2020. To be held in Jastarnia, Poland, 1-5 June 2020, held online, 2-3 June 2020. - P. 155. - https://archive.baltic.earth/hel2020/material/3rd BalticEarth Conference Proceedings.pdf
133. Zhelezova E. Characteristics of the polynya in the Vistula lagoon of the Baltic Sea by remote sensing data / E. Zhelezova, E. Krek, B. Chubarenko // Int. J. Rem. Sens. - 2018. - P. 94539464. - https://doi.org/10.1080/01431161.2018.1524181
134. Zhelezova E.V. Recurring polynyas in the coastal lagoons of the Northern hemisphere / E.V. Zhelezova, B.V. Chubarenko // Estuarine, Coastal and Shelf Science. - 2021. -Vol. 254. - 107353. - ISSN 0272-7714. - https://doi.org/10.1016/j.ecss.2021.107353
135. Zwally H. J. Antarctic offshore leads and polynyas and oceanographic effects / H. J. Zwally, J.C. Comiso, A.L. Gordon // S.S. Jacobs (ed.). Oceanology of the Antarctic Continental Shelf. Antarctic Research Series. - 1985. - Washington: AGU. - Vol. 43. - P. 203-226. -https://doi.org/10.1029/AR043p0203
СПИСОК РИСУНКОВ
Рисунок 1.1.1. Зависимость температуры замерзания Тзам (1) и температуры наибольшей плотности Тнаибпл (2) от солености S (график Хелланд-Хансена)
[Родзин, Семенцов, 1988]....................................................................................................14
Рисунок 1.1.2. Ледяной заберег, который, развиваясь, становится береговым....................16
Рисунок 1.1.3. Паковый лед. Фото из [Сливаев, 2017]............................................................17
Рисунок 1.2.1. Великая Сибирская полынья в море Лаптевых в Северном Ледовитом
океане. Фото: [Гуков, 2009]................................................................................................23
Рисунок 1.2.2. Карта идентифицированных 61 полыньи Северного полушария [Barber,
Massom, 2007].......................................................................................................................24
Рисунок 1.2.3. Карта известных 23 полыней в Канадской Арктике по [Hannah et al.,
2009], адаптированная по материалам [Barber, Massom. 2007] и [Stirling, 1980]..........25
Рисунок 1.2.4. Основные 20 заприпайных полыней российской Арктики [Спиридонов,
2011]......................................................................................................................................26
Рисунок 1.2.5. Географическое положение тридцати семи полыней в Антарктике, полученных на основе анализа пассивно-микроволнового спутникового набора данных за 5 лет (с 1997 по 2002 год) [Arrigo, van Dijken, 2008]. Взято из [Barber,
Massom, 2007].......................................................................................................................27
Рисунок 1.2.6. Полынья в море Уэдделла в Южном океане. Фото: Jan Lesser/ACE
CRC/Australia........................................................................................................................28
Рисунок 1.2.7. Схематическое представление физического процесса, происходящего в
глубоководных и шельфовых полыньях [Morales Maqueda et al., 2004]........................29
Рисунок 1.3.1. Припроливная область.......................................................................................33
Рисунок 1.4.1. Геоморфологический ряд прибрежных объектов [Day et al., 1989; Davis,
1964]......................................................................................................................................34
Рисунок 1.4.2. Типология форм лагун [Kjerfve, 1994]: прикрытые («глухие») (а);
ограниченные (б); промываемые (в) .................................................................................. 35
Рисунок 1.4.3. Схематическое строение лагуны [Kjerfve, 1994]............................................37
Рисунок 1.5.1. Климатическое районирование по В. Кеппену и Г. Треварту [Кислов, 2011]: замерзающие лагуны могут находиться в умеренном морском (DO), умеренном континентальном (DC), субарктическом морском (ЕО),
субарктическом континентальном (ЕС), тундры (FT) и ледовом (FI) климатах...........38
Рисунок 2.1.1. Сезонность ледяного покрова лагун в разных прибрежных районах морей и океанов в Северном полушарии. Затененные клетки - потенциальные периоды образования льда, белые клетки - периоды без льда (по климатической
информации из различных источников). Цифры в скобках указывают на номер прямоугольника, обозначающего район моря или океана в соответствие с рис.
2.3.1........................................................................................................................................42
Рисунок 2.1.2. Распределение лагун со стационарными и устойчивыми полыньями среди всех замерзающих лагун в Северном Ледовитом, Тихом и Атлантическом океанах .................................................................................................................................. 43
Рисунок 2.2.1. Статистическое распределение: (а) натурального логарифма от нормализованной площади полыньи (к моде площадей полыней); (б) -натурального логарифм от нормализованных относительных размеров площади полыньи (к моде относительных размеров площади полыньи). По оси У
откладывается количество полыней, попадающих в данный диапазон.........................45
Рисунок 2.3.1. Географическое положение морей и океанов в Северном полушарии, в прибрежных районах которых существуют лагуны с потенциально возможным льдообразованием (281 лагуна). Атлантический океан: 1 - Балтийское море, 2 -Северное и Ирландское моря, 3 - собственно Атлантический океан (побережье Исландии), 4 - Залив Святого Лаврентия, 5 - собственно Атлантический океан (побережье США); Тихий океан: 6 - Берингово море, 7 - Охотское море, 8 -
собственно Тихий океан (8а южный и 8b северный прибрежные районы США), 9 -собственно Тихий океан (побережье Японии и России), 10 - Японское море (побережье России); Северный Ледовитый океан: 11 - Белое море, 12 - Баренцево море, 13 - Карское море, 14 - Море Лаптевых, 15 - Восточно-Сибирское море, 16 -
Чукотское море, 17 - Море Бофорта..................................................................................46
Рисунок 2.3.2. Распределение лагун со стационарными и устойчивыми полыньями по районам. Цифры в скобках указывают на номер прямоугольника, обозначающего район моря или океана в соответствие с рис. 2.1. Районы №5 и №8a исключено
изначально, а район №2 включал только эпизодически встречающиеся полыньи.......47
Рисунок 2.4.1. Типы и подтипы повторяющихся (стационарных и устойчивых)
полыней в прибрежных лагунах на примере лагун Северного полушария...................49
Рисунок 2.4.2. Распределение припроливных полыней по подтипам в 115 лагунах
Северного полушария..........................................................................................................49
Рисунок 2.5.1. Лагуна бухты Грантли (Grantley Harbour) в Беринговом море.....................53
Рисунок 2.5.2. Лагуна Бэ де Буктуш (Baie de Bouctouche) залива Святого Лаврентия........53
Рисунок 2.5.3. Лагуна озера Большой Калыгир (lake Big Kalygir) в Тихом океане.............54
Рисунок 2.5.4. Анадырский лиман в Беринговом море...........................................................54
Рисунок 2.5.5. Лагуна Гавр де Гаспе (Haure de Gaspe) залива Святого Лаврентия..............54
Рисунок 2.5.6. Лагуна Пахаченская губа Баренцева моря.......................................................54
Рисунок 2.5.7. Лагуна Бэ де Сент-Луи (Baie de Saint-Louis) в заливе Святого
Лаврентия..............................................................................................................................55
Рисунок 2.5.8. Лагуна Сейфти Саунд (Safety Sound) в Беринговом море.............................55
Рисунок 2.5.9. Лагуна Губа Колоколкова Баренцева моря.....................................................55
Рисунок 2.5.10. Лагуна Гудньюз Бэй (Goodnews Bay) Берингова моря................................56
Рисунок 2.5.11. Лагуна Тымлат Берингова моря.....................................................................56
Рисунок 2.5.12. Лагуна Аннуянгвын Берингова моря.............................................................56
Рисунок 2.5.13. Лагуна Кавача Берингова моря.......................................................................56
Рисунок 2.5.14. Лагуна Опука Берингова моря........................................................................56
Рисунок 2.5.15. Лагуна Пегтымель Восточно-Сибирского моря...........................................57
Рисунок 2.5.16. Лагуна в устье реки Мейсон (Estuary of Mason River) в море Бофорта......57
Рисунок 2.5.17. Эстуарная лагуна реки Бэббидж (Babbage Estuary) моря Бофорта.............57
Рисунок 2.5.18. Лагуна Батхуст Харбор (Bathurst Harbour) залива Святого Лаврентия......57
Рисунок 2.5.19. Лагуна Гытгыкуйым Берингова моря............................................................58
Рисунок 2.5.20. Лагуна Нерпалах моря Лаптевых...................................................................58
Рисунок 2.5.21. Внутренняя (3 ноября 2017 г.), внешняя (14 марта 2018 г.) и полынья-
окно (13 мая 2019 г.) в лагуне Квинюк Инлет (Kwiniuk Inlet)........................................58
Рисунок 2.5.22. Полынья в лагуне Гытгыкуйым: припроливная внутренняя (9 июня
2018 г.) и полынья-«окно» (27 апреля 2020 г.)..................................................................58
Рисунок 2.5.23. Припроливные полыньи в лагуне Пегтымель бывают внешними и
внутренними в зависимости от того, какая часть акватории замерзнет первой............59
Рисунок 2.6.1. Распределение лагун со стационарными и устойчивыми полыньями по
климатическим зонам по классификации Кеппена-Треварта.........................................61
Рисунок 2.6.2. Распределение припроливных полыней по климатическим зонам...............61
Рисунок 2.6.3. Гистограмма распределения количества лагун с полыньями в
зависимости от максимальной высоты уровня (м) ........................................................... 62
Рисунок 2.6.4. Распределение подтипов припроливной полыньи в зависимости от
максимальной высоты подъема уровня моря при приливах или ветровых нагонах.....62
Рисунок 2.6.5. Связь (а) относительной площади полыньи, (б) абсолютной площади
полыньи и максимальной высоты уровня вод..................................................................63
Рисунок 2.7.1. Лагуна Решетникова в море Лаптевых с одним (2016 г.) и двумя (2020
г.) проливами........................................................................................................................64
Рисунок 2.7.2. Лагуна Станций в море Лаптевых с проливом в южной (2015 г.) и в центральной части (2020 г.)................................................................................................64
Рисунок 2.7.3. Лагуна Гутгукуйым в Беринговом море с проливом в северной части
(2014 г.) и смещенный южнее (2018).................................................................................64
Рисунок 2.7.4. Лагуна Гавань Скобелева в Беринговом море с проливом (2015 г.) и без
него (2019 г.).........................................................................................................................64
Рисунок 3.1.1. Расположение Вислинского залива в юго-восточной части Балтийском моря (а). Полынья, приуроченная к Балтийскому проливу (б) ^Ье^оуа й а1.,
2018]......................................................................................................................................68
Рисунок 3.2.1. Полыньи на спутниковом снимке от 18 февраля 2014 года: АВ -условная граница между районом полыньи и районом Балтийского пролива; S, L -
поперечные и продольные условные размеры полыньи..................................................71
Рисунок 3.3.1. Кривые среднесуточных температур воздуха за период 1 декабря - 15
апреля 2011-2021 годы, охватывающего зимний сезон (Балтийск)...............................75
Рисунок 3.3.2. Сумма аномалий средних месячных температур за период с декабря по
март для каждой зимы 2011-2021 годов (Балтийск)........................................................76
Рисунок 3.3.3. Повторяемость (%) направлений ветра для всех ветров по данным по Балтийску за 2011-2021 гг. (на периоды с 1 декабря по 15 апреля) в виде «роз в розе» по градациям скорости ветра: (а) ветер более 0, 2, 5 и 10 м/с, (Ь) ветер более
15 м/с (данные Гидрометеорологической службы России).............................................77
Рисунок 3.3.4. Повторяемость скоростей ветра (м/с) для 2011-2021 годов (на период с
1 декабря по 15 апреля) по данным в Балтийске..............................................................77
Рисунок 3.3.5. Повторяемость (%) направлений ветра для всех ветров по данным по Балтийску за 1947-1988 гг. в виде «роз в розе» по градациям скорости ветра: (а) ветер более 0, 2, 5 и 10 м/с, (Ь) ветер более 10, 15, 20 и 25 м/с (данные
Гидрометеорологической службы России) [СЬиЬагеико, 2017]......................................78
Рисунок 3.3.6. Розы ветров для каждого года в период 2011-2021 гг. на период с 1
декабря по 15 апреля по данным в Балтийске [Железова, 2021].....................................79
Рисунок 3.3.7. Становление (26 января 2012 г.) ледяного покрова (практически вдоль всего восточного побережья залива наблюдался припай) и освобождение (15
марта 2012 г.) залива ото льда на спутниковых снимках.................................................80
Рисунок 3.3.8. Зависимость площади полыньи от среднесуточной температуры
воздуха, направления и силы ветра зимой 2011-2012 годов...........................................80
Рисунок 3.3.9. Повторное становление льда в заливе (припай у берегов) 8 января 2013
г. и последний лед на залив 12 апреля 2013 г. на спутниковых снимках.......................81
Рисунок 3.3.10. Зависимость площади полыньи от среднесуточной температуры воздуха, направления и силы ветра и уровня воды зимой 2012-2013 годов..................81
Рисунок 3.3.11. Становление ледяного покрова 18 января 2014 г. и освобождение ото
льда 11 марта 2014 г............................................................................................................82
Рисунок 3.3.12. Зависимость площади полыньи от среднесуточной температуры,
направления и скорости ветра, уровня моря зимой 2013-2014 годов.............................82
Рисунок 3.3.13. Резкое потепление не позволяло сформироваться ледяному покрову
зимой 2014-2015 гг...............................................................................................................83
Рисунок 3.3.14. Зависимость площади полыньи от среднесуточной температуры
воздуха, направления и скорости ветра зимой 2014-2015 годов.....................................83
Рисунок 3.3.15. Становление и разрушение льда в заливе зимой 2015-2016 гг.. Лед
показан голубыми стрелками.............................................................................................84
Рисунок 3.3.16. Зависимость площади полыньи от среднесуточной температуры
воздуха, направления и скорости ветра и уровня моря зимой 2015-2016 годов...........84
Рисунок 3.3.17. Становление и начало разрушения льда на заливе зимой 2016-2017 гг.
Лед показан голубыми стрелками......................................................................................85
Рисунок 3.3.18. Зависимость площади полыньи от среднесуточной температуры
воздуха, направления и силы ветра, уровня моря зимой 2016-2017 годов....................85
Рисунок 3.3.19. Образование припая в восточной части залива 6 февраля 2018 г. и
последние льдины в заливе 22 марта 2018 года................................................................86
Рисунок 3.3.20. Полынья и затянутая ледяной коркой полынья............................................86
Рисунок 3.3.21. Зависимость площади полыньи от среднесуточной температуры
воздуха, направления и скорости ветра зимой 2017-2018 годов.....................................86
Рисунок 3.3.22. Становление льда 21 января 2019 г. и разрушение ледяного покрова 10
февраля 2019 г......................................................................................................................88
Рисунок 3.3.23. Зависимость площади полыньи от среднесуточной температуры
воздуха, направления и скорости ветра зимой 2018-2019 годов.....................................88
Рисунок 3.3.24. Среднесуточная температура воздуха и направление, и скорость ветра
зимой 2019-2020 годов........................................................................................................89
Рисунок 3.3.25. Становление ледяного покрова 17 января 2021 года и практически
полное очищение залива ото льда 6 марта 2021 г............................................................90
Рисунок 3.3.26. Зависимость площади полыньи от среднесуточной температуры
воздуха, направления и силы ветра, уровня моря зимой 2020-2021 годов....................90
Рисунок 3.4.1. График зависимости среднегодовой площади полыньи от суммы
отрицательных температур с 1 декабря по 15 апреля каждой зимы...............................91
Рисунок 3.4.2. Межгодовая динамика изменения площади и формы полыньи у Балтийского пролива...........................................................................................................91
Рисунок 3.4.3. Вероятность распространения полыньи по спутниковым РСА-данным в 2011-2017 годы. Во вставке: роза ветров за зимы 2011-2017 годов [Zhelezova et al.,
2018]......................................................................................................................................92
Рисунок 3.5.1. Зависимость площади полыньи от среднесуточной температуры воздуха (по 116 замерам полыней на спутниковых снимках за зимние периоды
2011-2021 гг.)........................................................................................................................93
Рисунок 3.5.2. Точечные графики зависимости площади полыньи и среднесуточной (а)
и 5-дневной средней (b) температурами воздуха по данным 2011-2017 гг...................95
Рисунок 3.6.1. Контакт полыньи с более теплой морской водой...........................................97
Рисунок 3.6.2. Теплоемкость воды при различных температурах (https://x-
term.ru/prilozh/teploem/teploem_zhid/260-teploemkost_vody.html)...................................98
Рисунок 3.6.3. Скорость отступления кромки льда относительно скорости от скорости
набегающего потока морской воды (для различной температуры морской воды).......98
Рисунок 3.6.4. Спутниковые снимки полыньи у Балтийского пролива, сделанные с
разницей в три дня. Площадь полыньи увеличилась на 43%..........................................99
Рисунок 3.6.5. Спутниковые снимки полыньи у Балтийского пролива, сделанные с
разницей в четыре дня. Площадь полыньи увеличилась на 51%....................................99
Рисунок 3.6.6. Результаты моделирования толщины льда для высокого уровня воды в
Балтийском море [Kolerski et al., 2019]............................................................................100
Рисунок 4.1.1. Измерения in situ в Вислинском заливе у кромки полыньи в январе-феврале 2021 года..............................................................................................................103
Рисунок 4.1.2. Карта станций гидрологических измерений (вертикальное зондирование CTD-зонд Idronaut OCEAN SEVEN 316 Plus), сделанных в Вислинском заливе в течение 9 дней зимой 2020-2021 года: 16 января, 17 января, 18 января, 19 января, 25 января, 13 февраля, 14 февраля, 18 февраля и 25 февраля 2021. Красными цифрами отмечены: 1 - Балтийский пролив, 2 - Южный морской мол, 3 - Северный морской мол, 4 - Паромная пристань в Балтийске, 5 - Пирс в пос. Коса на Балтийской косе, 6 - Восточный мол Гидрогавани, 7 - Западный мол Гидрогавани, 8 - Первый остров дамбы Калининградского Морского Канала, 9 -
Калининградский Морской Канал (КМК).......................................................................104
Рисунок 4.2.1. Зависимость площади полыньи, измеренной по спутниковым снимкам, от температуры воздуха, вариаций уровня моря, направления и скорости ветра в
Вислинском заливе в период с 10 января по 28 февраля 2021 года..............................107
Рисунок 4.3.1. Разрез по линии 145-167-144-162-197-139-138-137 (на о. Насыпной) 25 января 2021 г......................................................................................................................108
Рисунок 4.3.2. Крома льда 25 января 2021 у станции 137 (разрез на о.Насыпной) (фото
Железовой Е.).....................................................................................................................108
Рисунок 4.3.3. Ледяной покров залива и очертания полыньи у входа в пролив на
спутниковом снимке Modis Aqua от 13 февраля 2021 года...........................................109
Рисунок 4.3.4. Полынья в ледяном покрове залива на спутниковом снимке Sentinel-2B
от 11 февраля 2021 года.....................................................................................................109
Рисунок 4.3.5. Полынья в ледяном покрове северо-восточной части залива на
спутниковом снимке Sentinel-2B от 14 февраля 2021 года............................................110
Рисунок 4.3.6. Разрез 151-157-156-194-193 на остров Насыпной от 14 февраля 2021
года......................................................................................................................................110
Рисунок 4.4.1. Становление ледяного покрова на заливе на спутниковом снимке
Sentinel-2 L2A от 17 января 2021 г...................................................................................111
Рисунок 4.4.2. Разрез по линии 129-145-124-104-181-115-114-197 от 18 января 2021 г.... 111 Рисунок 4.4.3. Кромка льда (полынья) примерно по центру Гидрогавани 18 января
2021 года (фото Железовой Е.).........................................................................................112
Рисунок 4.4.4. Кромка льда 18 февраля 2021 года (фото Железовой Е.).............................112
Рисунок 4.4.5. Полынья в ледяном покрове залива на спутниковом снимке Modis Aqua
выглядит намного больше, чем в реальности.................................................................112
Рисунок 4.4.6. Разрез 145-166-167-124-169-170 от 18 февраля 2021 г.................................113
Рисунок 4.4.7. Полынья в северо-восточной части залива на спутниковом снимке
Sentinel-2A от 16 февраля 2021 г......................................................................................113
Рисунок 4.4.8. Полынья в заливе на спутниковом снимке Sentinel-2A от 19 февраля
2021 г...................................................................................................................................114
Рисунок 4.4.9. Полынья в заливе на спутниковом снимке Sentinel-2A от 21 февраля
2021 г...................................................................................................................................114
Рисунок 4.4.10. Полынья в северо-восточной части залива на спутниковом снимке
Landsat-8 от 25 февраля 2021 г.........................................................................................114
Рисунок 4.4.11. Кромка льда 25 февраля 2021 года (вдали виден о. Насыпной). Фото
Железовой Е.......................................................................................................................115
Рисунок 4.4.12. Разрез от моря через канал до кромки льда у о. Насыпной.......................115
Рисунок 4.5.1. Разрез из моря через пролив на о. Насыпной 129-145-166-124-144-104182-197-116 по измерениям от 19 января 2021 года.......................................................116
Рисунок 4.5.2. Разрез 128-129-127 в море на выходе из Балтийского пролива 19 января 2021 г...................................................................................................................................116
Рисунок 4.5.3 - Температурный, соленостный профиль и диаграмма Т-Б в точках 111,
116, 170, измеренные 19 января 2021 г............................................................................117
Рисунок 4.5.4. Кромка льда, расположенная возле точки 116 во время измерений 19
января 2021 года. Фото Железовой Е...............................................................................117
Рисунок 4.6.1. Гидрологические условия при наличии полыньи в случае стока (18 января 2021 г.) и затока (25 января 2021 г.), а также летний аналог затока (4 июля
2018 г.).................................................................................................................................118
Рисунок 4.6.2. Схематическое изображение внедрения интрузий морской воды в Вислинский залив..............................................................................................................119
СПИСОК ТАБЛИЦ
Таблица 3.1.1. Замеры площади полыньи для выявления погрешности «точности
клика мыши» при ручной векторизации 71
Таблица 3.3.2. Классификация зим по их суровости в зависимости от сумм аномалий средних месячных температур воздуха (град.) в Калининграде за период с декабря по март [Бетин, 1962], [Лазаренко, Маевский, 1971] 75
Таблица 3.6.1. Скорость отступания кромки льда (см/час) в зависимости от скорости
набегающего потока морской воды (для различных температур морской воды) 98 Таблица 4.1.1. Технические параметры измерительного CTD-зонда Idronaut OCEAN
SEVEN 316 Plus 103
Таблица 4.1.2. Перечень станций гидрологических измерений в Вислинском заливе, сделанных в течение 9 дней зимой 2020-2021 года, с географическими координатами, глубинами и полевым описанием местоположения 105
Таблица 1.1.1. Классификация льдов по возрасту по [Бушуев и др., 1974], рисунки
[Сливаев, 2017] 144
Таблица 1.1.2. Периоды речного льдообразования [Михайлов и др., 2008] 147
Таблица 1.1.3. Периоды озерного льдообразования [Михайлов и др., 2008] 147
Таблица 2.1.1. Основные характеристики спутниковых снимков, используемых в
исследовании (по данным сайта https://www.scanex.ru/) 149
Таблица 2.1.2. Список рассматриваемых прибрежных лагун Атлантического, Тихого и Северного Ледовитого океанов северного полушария со стационарными и устойчивыми полыньями 150
Таблица 3.3.1. Продолжительность ледовых периодов в Вислинском заливе в 20112021 гг., и количество спутниковых снимков с наблюдениями полыньи у Балтийского пролива 154
Таблица 3.3.3. Расчетные значения аномалий средних месячных температур на
Балтийск 155
Таблица 3.3.4. Характеристики метеорологических зим в районе Вислинского залива в
2011-2021 гг. 156
Таблица 3.5.1. Площадь полыньи и колебания температуры воздуха для конкретных
интервалов времени, хорошо охваченных измерениями области полыньи 157
Таблица 3.5.2. Температура воздуха, скорость и направление ветра, колебания уровня воды для конкретных временных интервалов, хорошо охваченных измерениями района полыньи 158
Таблица 4.2.1. Перечень гидрологических измерений CTD-зондом ЫшпаШ; в Вислинском заливе (9 дней: 16 января, 17 января, 18 января, 19 января, 25 января, 13 февраля, 14 февраля, 18 февраля и 25 февраля 2021 года), метеоданные (температура воздуха, направление и сила ветра на Балтийск с www.rp5), характеристики ситуаций «заток-сток», описание хода измерений 159
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Таблица 1.1.1. Классификация льдов по возрасту по [Бушуев и др., 1974], рисунки [Сливаев, 2017]
Название
Чешуйчатый налет
Ледяные иглы
Описание
Вокруг ядер кристаллизации на поверхности образуются частицы льда, имеющие форму мельчайших дисков толщиной 0,2-2 мм либо тонкий ледяной налет чешуйчатого строения.
Срастаясь, диски образуют удлиненные иглы (frazil ice) -кристаллы чистого льда, взвешенные в поверхностном слое воды, с размерами 0,5 - 2 см при волнении, и при спокойной воде достигающие 10 см.
Фото
Ледяное сало
Нилас
Склянка
Ледяные иглы, скапливаясь на поверхности, образуют ледяное сало, которое имеет вид пятен серовато-свинцового цвета или сплошного налета, плавающего на поверхности, похожие на пленки жира на остывшем бульоне.
При дальнейшем охлаждении и при штиле вся поверхность покрывается тонким, эластичным покровом, изгибающимся на волне. Нилас разделяют на темный до 5 см толщиной и светлый - более толстый до 10 см и имеющий большую отражательную способность.
Если водная поверхность сильно опреснена, то может образоваться, как и на простой луже, подобная стеклу блестящая корка льда, легко ломающаяся под действием ветра и волнения ледяная корка.
Блинчатый лед
При легком волнении дальнейшее льдообразование исходит иногда как бы из многих центров, и тогда образуются пластины льда округлой формы от 30 см до 3 м в диаметре с приподнятыми краями, толщиной 10-15 см, это краевое утолщение возникает вследствие непрерывного столкновения пластин при волнении.
Снежура
Шуга
Если на охлажденную воду выпадает снег, то он не тает, а пропитывается водой, и в результате получается тестообразный липкий и вязкий лед.
При волнении сало и снежура часто сбиваются в пятна или полосы, состоящие из рыхлых белесоватых комков, пропитанных морской водой, на подобие ледяной каши.
Молодой лед
Однолетний лед
Температура замерзания морской воды ниже нуля, и снег на ней не тает, а, намокая, дает начало формированию настоящего льда - больших площадей светло-серого, шероховатого льда толщиной 10-30 см с поверхностью, влажной от рассола. При дальнейшем развитии молодой лед интенсивно нарастает снизу, и если он не подвергается механическим воздействиям, то получаются большие площади ровного льда._
Морской лед, просуществовавший не более одной зимы, с поверхностью покрытой снегом, который на ровных местах располагается сравнительно ровным слоем.
Старый лед
Морской лед, не успевший растаять в течение одного лета. Подразделяется на остаточный однолетний, двухлетний и многолетний лед. К началу нового периода нарастания в зависимости от климатических условий толщина однолетнего льда колеблется от 0.5 до 1.5 ми более. Толщина двухлетних и многолетних льдов 2-4 м.
Таблица 1.1.2. Периоды речного льдообразования [Михайлов и др., 2008]
Название Типы ледяных явлений Описание
Замерзание (осенние ледовые явления) Сало, забереги, внутриводный лед -донный и шуга, снежура, битый лед По мере охлаждения воды начинается образование льда непосредственно на водной поверхности вдали от берегов.
Ледостав (зимние ледовые явления) Ледяные поля, полыньи Ледяные поля останавливаются по мере увеличения их размера и смерзаются. В это время «проявляются» полыньи - некоторые участки реки, не замерзающие в течение долгого времени, а то и всю зиму. Они бывают термического (в местах выхода в реку относительно теплых подземных вод) и динамического происхождения (в местах с повышенными скоростями течения на порогах и быстринах).
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.