Климатология мезомасштабных и субмезомасштабных вихревых структур в области тихоокеанских вод Камчатки и северных Курильских островов за период с марта по август 2015-2024 гг.

Акватория, прилегающая со стороны Тихого океана к Камчатскому полуострову и северным Курильским островам, является областью массового нереста и обитания минтая восточнокамчатской популяции. Икрометание минтая начинается в марте и заканчивается в июне и необходимым условием выживания молоди на протяжении возрастной цепочки «личинка – малек – сеголеток» является его развитие в шельфовой зоне (Минтай в экосистемах..., 1993; Коник и др., 2023). Существенное влияние на изменчивость динамики вод и формирование урожайности поколений восточнокамчатского минтая оказывают воды Восточно-Камчатского течения и связанные с ним вихревые структуры (Тепнин, 2022). Отметим, что на периферии мезомасштабных вихрей по данным спутниковых радиолокационных наблюдений в заливах Камчатского полуострова часто регистрируются группы субмезомасштабных структур, которые могут играть значительную роль в интенсификации перемешивания, горизонтальном и вертикальном переносе тепла и вещества (Зимин и др., 2023). Поэтому исследование особенностей локальной динамики вод является одной из приоритетных задач при выяснении механизмов, влияющих на формирование урожайности поколений восточнокамчатского минтая.
Цель настоящей работы — получение сведений о многолетней пространственно-временной изменчивости характеристик разномасштабных вихревых структур с марта по август (в период нереста и развития молоди минтая) на основе обобщения архивов спутниковых данных за март-август 2015-2024 гг.
Анализ проявлений мезомасштабных вихревых структур основывался на данных Атласа Mesoscale Eddy Trajectory Atlas Product Meta3.2 DT (https://tds.aviso.altimetry.fr/thredds/L4/L4-EDDY.html), в котором хранится информация о проявлениях мезомасштабных вихрей за каждый день, полученных на основе среднесуточных полей абсолютной динамической топографии продукта AVISO с пространственным разрешением 0,25°x0,25° по широте и долготе. Данные о характеристиках субмезомасштабных вихрей были получены на основе анализа 1908 высокоразрешающих радиолокационных изображений Sentinel-1A/B в C диапазоне и режиме съемки Interferometric Wide (IW) с разрешением 20 м и шириной полосы обзора 250 км (https://search.asf.alaska.edu/).
На основе данных из Атласа было зарегистрировано 439 проявлений мезомасштабных структур, средний диаметр от года в год варьировался в пределах от 80 до 128 км. В целом большая часть антициклонических вихрей отмечалась вблизи шельфа, в то время как в отрытой части океана преобладали циклоны. Количественно в рассматриваемой прибрежной области превалировали антициклонические проявления, средний размер которых составлял около 90 км, в то время как встречающиеся реже циклоны были несколько крупнее (средний диаметр 100 км). Максимальное число вихрей отмечалось в 2016 г. (58 структур), а минимальное — в 2023 г. (20 структур). Сезонные оценки вихрей показали, что в весенний период мезомасштабные вихри в районе исследования наблюдаются чаще, нежели в летние месяцы. Большая часть вихрей зарождалась в Кроноцком и Авачинском заливе и затем захватывала и переносила воды на юг. Более редким районом генерации крупных вихрей является восточная оконечность Камчатского полуострова.
Анализ РЛИ показал наличие 977 проявлений субмезомасштабных структур средний диаметр от года к году менялся от 1,6 до 4,5 км. В целом малые вихревые структуры распространены по всему району, но концентрируются преимущественно в зоне шельфа и его прибрежной части. Наиболее частые проявления наблюдаются у берегов Кроноцкого и Авачинского заливов, а также к юго-востоку от о. Парамушир. Отмечено 3-4 кратное преобладание вихрей циклонического типа над антициклоническими. Средний диаметр у циклонов был несколько меньше (3,5 км), чем у антициклонов (4,0 км). Показана значительная межгодовая изменчивость количества проявлений малых вихрей. За весь период минимальное число субмезомасштабных вихрей отмечалось в июне (275 проявлений), а минимальное — в марте (53 проявлений).
Полученный значительный архив одномоментных проявлений мезомасштабных и субмезо- вихревых структур позволил рассмотреть их совместно. Предварительный анализ совпадающих по времени данных показал, что часто группы малых циклонических вихрей отмечались на периферии мезомасштабных антициклонов. Кроме того, на отдельных примерах (Зимин и др., 2024) было показано, что приливной фактор может быть причиной появления групп малых вихрей в условиях, когда другие эффекты не должны быть существенными. Так же дополнительное привлечение данных о температуре поверхности океана и концентрации хлорофилла показывает, что малые вихри могут влиять на развитие кормовой базы, а это критически важно для ранних стадий развития рыб. Этот вывод может быть распространен для всего региона исследования, что представляется важным в понимании факторов, влияющих на выживание промысловых рыб на ранних стадиях развития.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-17-00174, https://rscf.ru/project/23-17-00174/.