Пространственно-временная изменчивость температуры поверхности моря в районе о. Итуруп по спутниковым данным

Остров Итуруп выделяется среди других островов Курильской гряды наиболее высокими уловами тихоокеанских лососей, главным образом с его охотоморской стороны. Здесь сосредоточено и большинство лососевых рыбоводных заводов (ЛРЗ, 14 из 16 действующих на острове), ориентированных, преимущественно, на выращивание молоди кеты. Это обуславливает интерес к особенностям термического режима в поверхностном слое воды в прилегающих к острову акваториях. Данная задача имеет не только прикладное, но и определенное научное значение, так как эти акватории находятся под влиянием различных течений - теплого Соя и холодных Ойясио и Восточно-Сахалинского, взаимодействие вод с различными характеристиками представляет существенный интерес. Для изучения пространственно-временных вариаций термических условий использовалась созданная в Сахалинском филиале ВНИРО база спутниковых данных по температуре поверхности моря (ТПО), накопленная при помощи приемной станции TeraScan. Для анализа была выбрана область, ограниченная координатами 44,3° − 45,7° с.ш. и 146,7 − 149° в.д. Пространственное разрешение данных составляло около 2 км, временное – 10 суток и 1 месяц. Главным инструментом исследования был метод естественных ортогональных функций (ЕОФ), широко применяемый для изучения последовательности пространственных распределений гидрометеорологических параметров. Также использовались стандартные статистические оценки, в частности, средние многолетние распределения ТПО для различных месяцев и наиболее значимых аномалий, последовательности усредненных по всей площади значений температуры и т.д.
Осредненная кривая годового хода показывает, что максимальный прогрев воды в поверхностном слое в изучаемом районе наступает в августе−сентябре (около 13,5°С), а наиболее холодные условия – в марте (-0,4°С). Усредненное пространственное распределение ТПО показывает, что в течение промыслового сезона (лето, июль−сентябрь) на акватории Охотского моря значения температуры поверхности моря на 3−4°С выше, чем на океанском шельфе острова. С обеих его сторон значения ТПО убывают в направлении с запада на восток. Наиболее теплые условия в летний период наблюдались в 1999 и 2012 гг., самые холодные в 2002 г. Весной и летом пространственные различия ТПО несущественны, зимой на акватории Охотского моря значения температуры отрицательные, с океанской положительные, преимущественно около 0,4°С.
Разложение последовательности полей ТПО по ЕОФ показало, что на фоне сравнительно однородного пространственного распределения главной моды резко выделяется узкая прибрежная полоса у берегов острова, что отражает прежде всего более холодные условия в прибрежье по сравнению с основной частью изучаемой акватории. Вероятно, это обусловлено явлением прибрежного апвеллинга, которое возникает под действием ветра сгонного направления, и может оказывать существенное влияние на подходы тихоокеанских лососей, в частности, горбуши.
Ранний морской (прибрежный) период – один из ключевых этапов жизненного цикла тихоокеанских лососей. Уровень выживания молоди рыб в течение этого периода зависит, в том числе, и от гидрологического режима. Итуруп в этом плане отличается тем, что часть горбуши и практически вся кета имеют заводское происхождение. С 2004 г. Сахалинским филиалом ВНИРО проводится анализ термических условий на приустьевых участках нерестовых рек в весенний период по данным оперативного спутникового мониторинга. Цель – определить период наступления устойчивого термического режима с оптимальной для выпуска молоди температурой воды +6–7°C и дать рекомендации по выпуску молоди тихоокеанских лососей, которые предоставляются ЛРЗ каждые пять дней.
Согласно многолетним данным, устойчивый прогрев прибрежной акватории о. Итуруп до 6–7°C достигается во второй декаде июня. Следует отметить, что на разных участках прибрежья интенсивность прогрева может быть разной. Выявлено, что в 2013–2015 гг. оптимальный для выпуска молоди термический режим наступил во второй–третьей пятидневке июня. В последующие годы (с 2016 по 2018 гг.) этот срок сдвигался на четвертую-пятую пятидневку июня. В 2017 г. на большей части прибрежной акватории стабильный прогрев поверхностного слоя до благоприятных температур отмечался с 21 по 25 июня, а в районе ручья Скальный – только в конце июня. Таким образом, в 2016–2018 гг. мы наблюдаем более поздний прогрев прибрежной зоны во время ската молоди лососевых рыб, чем в 2013–2015 гг. Кроме того, в 2016 и 2017 гг. отмечалась неустойчивый рост температуры воды, в первых числах июня она была ниже, чем в конце мая. Особенно ранним прогревом выделился 2019 г., когда благоприятный термический режим сформировался в конце мая.
Выявлено, что в 2013–2015 гг. заводы выпускали молодь кеты в рекомендованный СахНИРО период. Но в 2016–2017 гг., когда темпы прогрева поверхности были низкими, выпуск произошел раньше рекомендованных сроков, что могло оказать негативное влияние на выживаемость молоди. Особенно отличаются фактические сроки в 2017 г. при выпуске в р. Осенняя – практически на месяц.
В случае с горбушей наблюдается аналогичная картина: в 2013–2014 гг. и в 2016–2017 гг. выпуск с заводов (за исключением ЛРЗ на ручье Скальный) осуществлялся раньше, чем наступали благоприятный термический режим. В 2019 г., наоборот, оптимальные условия наступили уже в конце мая, но выпуск был произведен на 2–4 недели позже. При этом практически весь июнь термические условия оставались на уровне необходимого оптимума.
Таким образом, существует вероятность того, что в 2013–2014 гг., молодь горбуши, выпущенная с ЛРЗ о. Итуруп, могла попасть в неблагоприятные термические условия, повлиявшие на ее выживаемость, и как следствие: снижение уловов в 2014–2015 гг. В 2016–2017 гг., молодь кеты, выпущенная с ЛРЗ о. Итуруп, могла попасть в неблагоприятные термические условия, повлиявшие на ее выживаемость, и как следствие: снижение уловов в 2020–2021 гг.
Помимо весеннего сезона аномальные температуры в прибрежных водах может стать существенным препятствием для миграции и нереста дальневосточных лососей в летне-осенний период. В общем случае нет устойчивой прямой связи между пятидневными уловами и соответствующими термическими условиями в период нереста и путины. Коэффициент корреляции между температурами в прибрежье и уловами по горбуше при анализе десятилетнего ряда (2012–2021 г.) составил 0,46, по кете – 0,12.
Однако среди данных выделился 2018 г. Это год максимального за десятилетие улова горбуши (ок. 33 тыс. т) и выше среднего вылова кеты (16 тыс.т).
При этом коэффициент корреляции по горбуше составил −0,8, а по кете – 0,6. Температура воды в 12–14°C была благоприятной для миграции горбуши, но при этом препятствовала первым подходам кеты. Сроки нереста кеты сдвинулись на 10 дней, пик уловов пришелся на середину октября.
Таким образом, длительное «нарушение» привычного термического режима может оказать непосредственное влияние на подходы тихоокеанских лососей к берегам о. Итуруп.
Подводя итоги выполненного исследования, можно сделать следующие выводы:
Акватория, прилегающая к острову Итуруп, одна из немногих, что характеризуется более высокими значениями температуры поверхностного слоя со стороны Охотского моря и более низкими со стороны Тихого океана. Это обусловлено действием теплого течения Соя с одной и холодного течения Ойясио с другой стороны. Влияние течения Соя достигает максимума в августе-сентябре, течения Ойясио – в ноябре–декабре.
Сезонные колебания термических условий хорошо описываются годовой гармоний с амплитудой 7°C и фазой 230° (максимум во второй половине августа). Межгодовые вариации выражены в низкочастотной модуляции годового хода. В изменениях летних максимумов главную роль играет квазипериодическая составляющая с периодом 6 лет.
В период нереста лососевых рыб периодически отмечались значительные аномалии ТПО, превышавшие удвоенную величину среднеквадратического отклонения. Преобладали отрицательные отклонения, которые к тому же занимали большую площадь.
Показано, что продолжительные по времени существенные отклонения температуры поверхностного слоя от средних многолетних значений могут оказать влияние на подходы тихоокеанских лососей к берегам о. Итуруп.
Спутниковая информация является эффективным средством мониторинга морских экосистем, дающим возможность получения оперативных и регулярных данных о распределении температуры поверхности воды.