Формирование высокой мутности вод в малых приливных эстуариях Белого и Баренцева морей

Формирование областей повышенной мутности в приливных устьях является важным фактором, определяющим их гидрохимический, гидробиологический и гидроэкологический режим. Авторами решалась задача установления закономерностей протекания процессов в устьевых областях малых рек приливного моря и анализ особенностей, обусловленных морфологическими различиями и величиной прилива. Экспедиционные исследования устьевых областей рек Кянда, Тамица, Семжа, Пыя и Чеша, выполненные в 2015–2019 гг., показали, что повышенная по сравнению в прилегающими участками реки и моря мутность вод (концентрация взвешенных наносов) в мезо- и макроприливных эстуариях наблюдается на участках реверсивных течений, вызванных приливными колебаниями уровня моря. Концентрация наносов определялась весовым методом посредством фильтрования проб, отобранных при одновременной регистрации гидравлических параметров водного потока. Отмечается широкий диапазон колебания мутности в зависимости от фазы приливного цикла, характера перемешивания речных и морских вод, геолого-геоморфологического строения взморья и речного русла, а также погодных условий. Наибольшие значения максимальной мутности формируются в период открытого русла в макроприливных эстуариях: в устье Чеши – 4,32 кг/м3, в устье Семжи – 2,66 кг/м3. В мезоприливных эстуариях Кянды и Тамицы максимальная мутность на порядок меньше. Прослеживается закономерное изменение мутности в течение приливного цикла, когда ее максимум наступает практически одновременно с максимумом скорости приливного течения. Увеличению мутности способствуют ветровое волнение на взморье, взмывающее донные отложения, и интенсивные ливневые осадки, выпадающие на поверхность обширных приливных осушек перед их затоплением. Влияние синоптических факторов при ледоставе уменьшается, но при приливном торошении льда и контакте его нижней поверхности с донными отложениями возможно эпизодическое локальное увеличение мутности. Минимальная мутность вод отмечается, как правило, непосредственно перед началом прилива при стекании пресных речных вод. Вертикальная стратификация мутности в малых эстуариях во время приливных и отливных течений практически отсутствует ввиду интенсивного турбулентного перемешивания, однако при полной воде в моменты времени, близкие к смене направления течения, в результате оседания взвешенных частиц она может быть заметной в плесовых лощинах речного русла.

1. Алабян А.М., Алексеева А.А., Демиденко Н.А. и др. Полевые гидрологические исследования устьев рек Онежского залива в зимнюю и летнюю межень 2016–2017 гг. // Геология морей и океанов: материалы XXII Международной научной конференции (Школы) по морской геологии (Москва, Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, 20–24 ноября 2017 г.). М.: ИО РАН, 2017. Т. 3. С. 146–150.

2. Алабян А.М., Панченко Е.Д., Алексеева А.А. Особенности динамики вод в приливных устьях малых рек бассейна Белого моря // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. Геогр. 2018. № 4. С. 39–48.

3. Демиденко Н.А. Формирование максимума мутности воды в сильноприливных эстуариях Мезени и Кулоя // Геология морей и океанов: материалы XVIII Международной научной конференции (Школы) по морской геологии (Москва, Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, 16–20 ноября 2009 г.). М.: ГЕОС, 2009. Т. 4. С. 65–69.

4. Долотов Ю.С., Коваленко В.Н., Лифшиц В.Х. и др. О динамике вод и взвеси в эстуарии р. Кереть (карельское побережье Белого моря) // Океанология. 2002. Т. 42. № 5. С. 765–774.

5. Долотов Ю.С., Филатов Н.Н., Римский-Корсаков Н.А. и др. О проявлении морского и речного факторов в фазы прилива и отлива на береговых участках разной конфигурации Белого моря // Океанология. 2011. Т. 51. № 1. С. 110–122.

6. Залогин Б.С., Косарев А.Н. Моря. М.: Мысль, 1999. 400 с.

7. Коробов В.Б. Исследования режима устьевых областей рек Белого моря // Геология морей и океанов: материалы XХI Международной научной конференции (Школы) по морской геологии (Москва, Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, 16–20 ноября 2015 г.). М.: ГЕОС, 2015. Т. 3. С. 199–202.

8. Лисицын А.П. Маргинальный фильтр океанов // Океанология. 1994. Т. 34. № 5. С. 735–747.

9. Лисицын А.П., Кравчишина М.Д., Копелевич О.В. и др. Пространственно-временная изменчивость концентрации взвеси в деятельном слое Белого моря // ДАН. 2013. Т. 453. № 4. С. 440–445.

10. Мак-Доуэлл Д.М., О’Конор Б.А. Гидравлика приливных устьев рек. М.: Энергоатомиздат, 1983. 312 с.

11. Михайлов В.Н. Принципы типизации и районирования устьевых областей рек (аналитический обзор) // Водные ресурсы. 2004. Т. 31. № 1. С. 5–14.

12. Михайлов В.Н., Горин С.Л. Новые определения, районирование и типизация устьевых областей рек и их частей – эстуариев // Водные ресурсы. 2012. Т. 39. № 3. С. 243–257.

13. Мискевич И.В., Алабян А.М., Коробов В.Б. и др. Исследования короткопериодной изменчивости гидрологогидрохимических характеристик устья реки Кянда в Онежском заливе Белого моря (28 июля – 15 августа 2016 г.) // Океанология. 2018. Т. 58. № 3. С. 369–373.

14. Мискевич И.В., Лещев А.В., Мосеев Д.С. и др. Гидролого-гидрохимические исследования устьев малых рек Белого моря в зимнюю межень 2019 года // Океанология. 2019. Т. 59. № 8. С. 1089–1092.

15. Мискевич И.В., Коробов В.Б., Мосеев Д.С. Специфика формирования маргинальных фильтров в приливных устьях малых рек арктических морей // Океанология. 2021. Т. 61. № 1. С. 141–146.

16. Система Белого моря. Т. II: Водная толща и взаимодействующие с ней атмосфера, криосфера, речной сток и биосфера / А.П. Лисицын и др. М.: Научный мир, 2012. 782 с.

17. Allen G.P., Salomon J.C., Bassoulet P. et al. Effect of tides on mixing and suspended sediment transport in macrotidal estuaries, Sedimentary Geology, 1980, vol. 26, р. 69–90.

18. Allen G.P., Sauzay G., Castaing P. et al. Transport and deposition of suspended sediment in the Gironde estuary, France, Estuarine Processes, 1977, vol. II, New York, Wiley, p. 63–81.

19. Dyer K.R. Coastal and estuarine sediment dynamics, Chichester, Wiley, 1986, 342 р.

20. Gallenne B. Study of fine material in suspension in the estuary of the Loire and its dynamic grading, Estuar. Coast. Mar. Sci., 1974, vol. 2, р. 261–272.

21. Gibbs R.J. Suspended sediment transport and the turbidity maximum, Estuaries, Geophysics and the Environment, National Academy of Science, Washington, 1977, p. 104–109.

22. Hoitink A.J.F., Jay D.A. Tidal river dynamics: Implication for deltas, Rev. Geophis., 2016, vol. 54, р. 240–272.

23. Kirby R., Parker W.R. The distribution and behavior of fine sediment in the Severn Estuary and Inner Bristol Channel, Can. J. Fish Aquat. Sci., 1983, vol. 40, р. 83–95.

24. Li X., Zhu J., Yuan R. et al. Sediment trapping in the Сhangjiang estuary: Observations in the north passage over a spring-neap tidal cycle, Estuar. Coast. Shelf Sci., 2016, vol. 177, р. 8–19.

25. Officer C.B. Discussion of the turbidity maximum in partially mixed estuaries, Estuar. Coastal Mar. Sci., 1980, vol. 10, p. 239–246.

26. Savenije H.H.G. Salinity and tides in alluvial estuaries, Delft, Delft University of Technologies, 2012, 163 p.

27. Postma H. Sediment transport and sedimentation in the estuarine environment, Estuaries, G.H. Lauff (ed.), Washington, American Association for the Advancement of Science, 1967, vol. 83, p. 158–179.

28. Pritchard D.W. What is an estuary: physical viewpoint, Estuaries, G.H. Lauff (еd.), Washington, American Association for the Advancement of Science, 1967, vol. 83, p. 3–5.

29. Uncles R.J., Mitchell S.B. Turbidity in the Thames Estuary: How turbid do we expect it to be? Hydrobiologia, 2011, vol. 672, р. 91–103, DOI: 10.1007/s10750-011-0757-6.

30. Wolanski E., Huan N.N., Dao L.T. et al. Fine-sediment dynamics in the Mekong River Estuary, Vietnam, Estuarine, Coastal and Shelf Science, 1996, vol. 43, р. 565–582.

31. Yang Y., Li Y., Sun Z. et al. Suspended sediment load in the turbidity maximum zone at the Yangtze River estuary: The trends and causes, J. Geogr. Sci., 2014, vol. 24, р. 129–142.