Клин взмученных вод и вынос реки Атрек в юго-восточной части Каспийского моря: наблюдения из космоса

С помощью данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) исследован клин взмученных вод и вынос р. Атрек в юго-восточной части Каспийского моря. Для их наблюдения и исследования использовались данные различных датчиков ДЗЗ, главным образом сканеров цвета, спектрорадиометров и ИК-радиометров.

Обширная область взмученных вод наблюдается в этом месте независимо от направления ветра, практически на каждом снимке при благоприятных ГМУ и условиях съемки, в том числе дует ли ветер с берега или с моря. Площадь взмученного клина в той или иной степени маркирует область обширного мелководья (~20 тыс. кв. км) в этой ЮВ части Каспия. Это обширное мелководье с глубинами от 1 до 30 м протянулось более чем на 150 км с севера на юг и на 100 км на запад от побережья Туркменистана, а далее − свал глубин в южную котловину моря.

Река Атрек, впадающая в самом ЮВ углу моря - река на границе Ирана и Туркменистана, имеющая питание в горах Копетдага, со средним расходом воды у около 10 м³/с [1]. С конца XX в. вода практически доходит до Каспийского моря только в половодье, в остальное время разбирается на орошение. Половодье наблюдается весной и в первой половине лета, затем - позднелетняя и осенне-зимняя межень. Вода в реке очень мутная и содержит в среднем от 15 до 25 кг/м³ взвешенных наносов, т.е. больше, чем Амударья, известная высокой мутностью своих вод. Весной река сильно разливается, а её илистые отложения способствует плодородию почвы; так в конце марта 2019 г. возник мощный паводок и зоны подтопления на суше [2]. Во время половодья река выносит в море достаточно большое кол-во взвешенных осадков и илистых частиц, вынос взвешенного вещества оценивается в 300-500 кг/с [1]. Вполне разумно предположить, что р.Атрек выносила осадочный материал многие тысячи лет, он накапливался на шельфе, а сейчас донные осадки на шельфе ЮВ Каспия активно размываются подводными течениями и взмучиваются волнением [3]. Возможно, также, что часть осадков поступает с восточными ветрами из пустынь Туркменистана и Казахстана.

Анализ данных ДЗЗ, главным образом оптических сканеров и спектрорадиометров (MODIS и OLCI) показал, что благодаря оптическим свойствам цвет воды в поверхностном слое имеет устойчивую связь с концентрацией взвешенного вещества в этой части моря. Действительно на ЮВ мелководье поле взвешенного вещества наблюдается постоянно в течение всего года в виде обширной зоны взмученных вод, непрерывно изменяющей форму и размеры, уходящей в море на расстояние до 150-160 км и достигающей общей площади 24-27 тыс. кв. км и более.

Анализ оптических свойств (на длинах волн 440, 675 и 750 нм) однозначно показал природу мутьевого клина, т.е. то, что он сформирован главным образом, мелкодисперсным взвешенным (взмученным) веществом. По предварительным оценкам концентрации взвешенного вещества достигала 100±50 мг/л, уменьшаясь от берега по направлению в открытое море. Взмученные осадки преобладающими течениями переносятся в открытое море и вдоль побережья на север в Туркменский залив и к о. Огурчинский. В районе свала глубин, на периферии выноса в открытом море часто появляются серии мелкомасштабных вихревых структур и микровихрей, обусловленных неустойчивостью Кельвина-Гельмгольца. Данные ИК-радиометрии показали, что в осенне-зимний период взмученная вода мелководья обычно холоднее окружающего моря, а в весенне-летний - теплее на 2-5°С; в летний период температурные контрасты выравниваются, они незначительны или вообще отсутствуют.

Вынос р. Атрек на оптических снимках последнего десятилетия, в том числе высокого разрешения, вообще обнаружен не был, хотя он должен был характеризоваться другими биооптическими свойствами, в частности, высокими значениями концентрации речной взвеси и практически полным отсутствием хлорофилла; в данных ДЗЗ 1990-2000-х гг. он регистрировался крайне редко.

В итоге, показано, что подход с использованием только данных ДЗЗ позволяет достаточно полно охарактеризовать это явление в юго-восточной части Каспийского моря и определить его природу.

Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и образования России (тема FMWE 2024-0015).