Часть I. Регион Финского залива - взгляд экспертов
 

 
 
 

Воды восточной части Финского залива

А. В. Некрасов

В настоящее время акваторию восточной части Финского залива принято разделять по природным условиям на следующие районы: (I) Невская губа, (II) мелководный район – от Кронштадта до м. Шепелевский, (III) глубоководный район – от м. Шепелевский до о. Гогланд. Район III в свою очередь делится на внутренний (IIIa) – от м. Шепелевский до о. Сескар, и внешний (IIIб) – от о. Сескар до о. Гогланд. С юга к району III примыкает прибрежный район IV, включающий два прибрежных подрайона: Копорская губа (IVК) и Лужская губы (IVЛ). Эти районы показаны на рис. 1. К южному побережью залива прилегают в основном районы I и II, а также IVК и IVЛ. Воды всех этих районов находятся в непрерывном движении, при этом состав и характеристики вод определяются действием целого ряда факторов, как природных, так и антропогенных.

 

Районирование восточной части Финского залива и станции отбора проб

Рис. 1. Районирование восточной части Финского залива и станции отбора проб *


* – С. Л. Басова и др. В кн. “Экологическая обстановка в Санкт-Петербурге и Ленинградской области в 1996 году“. Справочно-аналитический обзор. СПб, Гидрометеоиздат, 1997, стр. 67-76.

Течения

Картина течений в восточной части Финского залива формируется под влиянием таких природных процессов как речной сток, ветровой дрейф, длинные волны штормового нагона и др. Все эти процессы очень изменчивы, и поэтому фактическая картина течений тоже сильно меняется как во времени, так и от места к месту. Тем не менее, речной сток и разность плотности соленых и пресных вод являются более или менее постоянными. Поэтому можно говорить о некоторой средней картине циркуляции вод в Финском заливе, включая и его восточную часть. Так в районах I и II, где преобладает влияние стока Невы, течения в среднем направлены на запад, а в северной части Копорской и Лужской губ и в районе IIIа – на северо-восток и север. Во внутренней части Копорской и Лужской губ средняя картина течений в основном определяется местным стоком рек Луга, Коваши, Систа и др., воды которых при впадении в море отклоняются вправо. Однако фактические течения в каждый момент времени, например, при сильном ветре, могут сильно отличаться от средних по направлению и значительно превосходить их по скорости.

Из антропогенных факторов, влияющих на картину течений, наиболее значительным является строительство защитных сооружений (дамбы), образовавших границу между районами I и II. Это строительство привело к перераспределению стока Невы, который сконцентрировался в Морских воротах к югу от Кронштадта и практически прекратился в северной части Невской губы, где перед плотиной возникла застойная зона шириной в несколько километров. При работающих судо- и водопропускных отверстиях северной части дамбы перед ними возникают проточные участки со значительными скоростями стокового течения (до 20-40 см/с) в самих отверстиях, но малопроточные зоны перед глухими частями плотины сохраняются. Ветровые течения, которые являются главной причиной изменчивости наблюдаемых суммарных течений, а также течения, связанные с волнами штормовых нагонов, также подверглись трансформации при строительстве дамбы.

Физические и химические характеристики

К основным физическим характеристикам морской воды относятся ее температура и плотность, на которую помимо температуры влияет еще и соленость. Важнейшие химические свойства воды характеризуются содержанием в ней растворенных газов (кислорода, углекислого газа и др.) и биогенных веществ (соединений фосфора, азота, кремния), от которых зависит развитие жизни в море. Важную роль играют также водородный показатель (определяющий степень кислотности либо щелочности морской воды), уровень содержания в воде различных загрязнителей, токсических веществ и др.

Температура и соленость

Температура воды на поверхности восточной части Финского залива в течение года изменяется, в общем следуя за температурой воздуха. С января по март практически вся поверхность этой части залива покрыта льдом, и температура воды под ним сохраняет значения, близкие к температуре замерзания, т. е. около 0°С. Прогрев поверхностных вод начинается в апреле (одновременно с началом очищения от ледяного покрова) и продолжается до конца июля – начала августа, когда температура на поверхности достигает максимальных значений (в среднем 18–20°С в открытой части залива и на 1–2 градуса выше у берегов). В жаркое лето температура воды на поверхности может достигать местами 24 – 26°С. При ветреной погоде, особенно во время штормов, эта нагретая вода перемешивается с более холодными нижележащими слоями. Толщина перемешанного слоя сильно меняется и может составлять в разное время и в разных местах от 2–4 до 15–20 метров. В то же время, на глубине, ниже слоя перемешивания, вода остается гораздо более холодной в течение всего лета. При переходе от верхнего перемешанного слоя к глубинной воде температура, как правило, очень резко понижается в пределах сравнительно тонкого переходного слоя, который называют “слоем скачка”. Придонные и глубинные воды время от времени подпитываются затоками из более глубоких районов открытой части Финского залива. Поэтому вблизи дна (при глубинах около 20 м и более) вода в течение всего лета может сохранять температуру всего около 2-3°С, а иногда даже ниже. Все сказанное не относится к Невской губе, глубина которой составляет всего около 4 м, и которая поэтому практически всегда полностью перемешана до дна.

В конце августа – начале сентября начинается охлаждение поверхностных вод, которые становятся плотнее и опускаются вниз, приводя к перемешиванию и выравниванию всех свойств по вертикали. К концу октября – началу ноября вертикальное распределение температуры в прибрежной полосе с глубинами до 15–23 м становится практически однородным и остается таким при дальнейшем охлаждении, в том числе и после замерзания, вплоть до конца марта и начала очищения залива ото льда.

К очень резким изменениям поверхностной температуры может приводить явление т. н. “апвеллинга” – подъема глубинных вод на поверхность. Чаще всего апвеллинг проявляется непосредственно вблизи береговой черты при сгоне ветром прогретых поверхностных вод от берега. Это явление характерно для побережья Финского залива. Так в конце июля 1997 года очень интенсивный апвеллинг охватил прибрежные воды почти всего южного побережья Финского залива к западу от Кронштадта. В разгар лета и при очень жаркой погоде температура воды на поверхности была сильно понижена, при этом в “полюсе холода”, расположенном в восточной части Лужской губы, была отмечена поверхностная температура, равная 3,9°С! Эта ситуация, слегка изменяясь, держалась в течение нескольких дней.

Распределение солености (т. е. содержания соли в морской воде, которое выражается обычно в тысячных долях концентрации, промилле, и обозначается значком ‰) в прибрежных водах южного побережья определяется взаимодействием между пресным стоком впадающих рек (Невы, Луги и др.) и водами открытой части залива. По сравнению с Мировым океаном, соленость которого равна приблизительно 35 ‰, Балтийское море в целом сильно распреснено – его соленость в открытой части составляет в среднем 6 – 8 ‰ на поверхности и 11 – 15 ‰ в донных впадинах; такие воды называют солоноватыми в отличие от соленых вод океана. В заливах, в том числе и в Финском, соленость еще меньше. Во всей Невской губе до Кронштадта вода практически пресная из-за мощного влияния стока Невы. Далее к западу вдоль южного берега соленость постепенно растет, достигая в Лужской губе 3 – 3,5 ‰ на поверхности и 4 – 5 ‰ в придонных слоях. Таким образом, соленость обычно увеличивается с глубиной, причем самое быстрое увеличение происходит на нижней границе перемешанного верхнего слоя, т. е. в слое скачка температуры. Второй перепад солености может наблюдаться на верхней границе вод, “выползающих” на прибрежное мелководье с глубин открытой части залива. В случае апвеллинга подъем глубинных вод на поверхность создает здесь (наряду с понижением температуры) локальную аномалию в виде повышенной солености. Так при упомянутом выше мощном апвеллинге 1997 года поверхностная соленость в районе “полюса холода” составила около 5 ‰. Хотя общая соленость морских вод южного побережья невелика, она обеспечивает возможность развития здесь многих видов организмов, характерных именно для солоноватых вод.

Биогенные вещества

Биогенными веществами называют соединения азота, фосфора и кремния, которые служат питательными веществами для одноклеточных растительных организмов (фитопланктона), развивающихся в природных водоемах и создающих основу для существования более высоких звеньев пищевой цепи вплоть до самого верхнего уровня, на котором продуктами моря в качестве пищи пользуется человек. Недостаточное количество биогенных веществ ограничивает развитие жизни. Однако избыточное количество этих веществ может приводить и часто приводит к эвтрофикации. Эвтрофикацией называют чрезмерное развитие таких видов фитопланктона как сине-зеленые водоросли, на разложение (гниение) которых расходуется кислород, необходимый для других форм жизни; при этом продуктами разложения оказываются покрыты обширные участки побережья. Таким образом, избыток биогенных веществ оказывается очень вредным для моря, и в последнее время эвтрофикация признана одной из важнейших угроз “здоровью” как всей Балтики, так и Финского залива.

Содержание биогенных веществ в водах южного побережья залива определяется процессами их естественного местного круговорота (потреблением и регенерацией) в сочетании с поступлениями извне, которые могут быть обусловлены как природными, так и антропогенными факторами. В первом случае имеется в виду прежде всего принос биогенных веществ за счет притока глубинных вод и апвеллинга, а во втором случае – поступление биогенных веществ с береговым стоком и сбросами.

Наблюдения, которые, начиная с 1993 года, ежегодно в конце июля проводятся в Лужско-Копорском районе (прибрежная акватория шириной примерно 15–25 км), показывают, что концентрации основных биогенных веществ сильно меняются здесь от года к году. На рис. 2 показано изменение средней для всего района концентрации основных биогенных веществ (фосфатов, нитратов и нитритов) на поверхности и у дна за период 1993 – 2000 гг.

 

Изменение концентрации биогенных веществ

Рис. 2. Изменение концентрации биогенных веществ

Видно, что межгодовая изменчивость концентрации указанных веществ значительна. Можно сказать, что на фоне сравнительно небольших годичных вариаций выделяются два общих максимума в 1993 и 1997 годах, разделеных минимумом 1995 года. Представляется вероятным, что первый пик 1993 года обусловлен общим высоким уровнем антропогенной нагрузки на воды восточной части Финского залива, которая неуклонно возрастала до начала 90-х годов. Последующее уменьшение содержания биогенных веществ, выразившееся в минимуме 1995 года, хорошо увязывается с общим спадом промышленного производства и сельского хозяйства в первой половине 90-х годов (в частности, именно в 1995 г. практически было приоста-новлено функционирование завода “Фосфорит”). Вместе с частичным восстанов-лением промышленного и сельскохозяйственного производства уровень содержа-ния биогенных соединений в воде Лужско-Копорского района в дальнейшем вновь поднялся. Таким образом, в 1993–1996 гг. роль антропогенных факторов в колебаниях содержания биогенов в прибрежных водах этого района проявляется достаточно заметно. Однако в 1997 г. на первый план выходят природные факторы, а именно – аномальные гидрологические условия, связанные с придонным подтоком и последующим мощным подъемом глубинных вод, обогащенных биогенными соединениями. При этом тонкий прогретый поверхностный слой был сдвинут ветром к северу и северо-западу, что привело к отсутствию планктона в аномально холодных поверхностных водах у южного побережья и к резкому снижению здесь биологического потребления биогенных веществ. Таким образом, именно природное явление апвеллинга следует считать в первую очередь ответственным за наблюдавшийся в 1997 г. пик содержания нитратов и нитритов, а также высокое содержание фосфатов, как на поверхности, так и в придонных слоях прибрежных вод южного побережья. В дальнейшем уровень содержания биогенных веществ у южного побережья испытывал умеренные колебания, в формировании которых природные процессы (главным образом процессы переноса и утилизация фитопланктоном) и антропогенные факторы (нагрузка за счет берегового стока и прямых сбросов) играли приблизительно одинаковую роль с некоторым преобладанием влияния природных факторов в открытой части акватории и антропогенных – в непосредственной близости от берега и устьев рек.

Заключение

Таким образом, мы видим, что состояние прибрежных вод восточной части Финского залива испытывает значительные изменения, при этом причины этих изменений могут быть весьма разнообразными. Во многих случаях результаты длительных наблюдений показывают, что эти изменения имеют общую тенденцию в сторону ухудшения качества природных вод, которая может быть объяснена результатом антропогенных воздействий. Поэтому ограничение в регулировании подобных воздействий (сброса отходов, портостроительных работ, развития транспортных линий, и т.д.) безусловно является исключительно важной задачей местных муниципальных и хозяйственных структур. В то же время многие изменения обусловлены природными процессами, не имеющими антропогенного происхождения. Такие изменения надо уметь предсказывать, чтобы заранее принять меры к снижению их негативного эффекта. В некоторых случаях совместное действие природных и антропогенных факторов может порождать последствия, которые можно назвать «комбинационными» и которые невозможно предсказать, рассматривая природные и антропогенные воздействия и их эффекты отдельно друг от друга. В целом разработка мероприятий по оптимизации состояния прибрежных вод оказывается чрезвычайно сложной проблемой, которое получило название “комплексное управление прибрежной зоной”.

Развитие методов такого комплексного управления, подготовка специалистов и разработка надлежащего законодательства являются первоочередными задачами практически всех прибрежных государств.

 

 

 

 

 

Далее…

Up