Б.А. ПОПОВ, В.А. СОВЕРШАЕВ

ВЕТРОВЫЕ ОСУШКИ НА БЕРЕГАХ АРКТИЧЕСКИХ МОРЕЙ

 

Скачать *pdf

 

 

Ветровые нагоны и сгоны, как и прочие виды кратковременных колебаний уровня водоема, являются существенным фактором развития морских берегов [Зенкович, 1962]. В частности, ими обусловлено формирование так называемых ветровых осушек, выделенных как особый генетический тип берега О.К. Леонтьевым [1956] на примере Каспийского моря. Каспийские берега с ветровой осушкой отличаются от других типов берегов рядом особенностей, а именно: исключительной отмелостью (уклоны 0,001-0,0004), частой и почти регулярной повторяемостью сгонно-нагонных циклов, чему способствует местный ветровой режим, и поступлением с прибрежной суши большого количества рыхлого тонкозернистого материала.

Если два первых условия (отмелость подводного склона и сгонно-нагонные колебания уровня) несомненно обязательны для образования ветровых осушек, то третье (наличие источников рыхлого материала) относится лишь к осушкам, формируемым путем аккумуляции наносов в береговой зоне и представляющим собой по существу береговые аккумулятивные формы особого вида. Их целесообразно, по-видимому, объединить под общим названием аккумулятивные ветровые осушки. В общем же случае берега с ветровыми или приливными осушками могут быть и лишены наносов [Попов, 1969], но уклоны поверхности осушной полосы и при этом близки к указанным [Медведев, 1965].

Близкие морфологические условия отмечаются и на ряде участков побережий мелководных арктических морей (в восточной части моря Лаптевых и западной Восточно-Сибирского), где уклоны подводного берегового склона примерно такие же, как и на каспийских ветровых осушках [Морозова и Совершаев, 1976]. В большинстве случаев они равны 0,0002-0.001. Берега на этих участках сложены в основном четверочными песчано-глинистыми и илистыми отложениями с включением ископаемого льда. Вследствие динамического и термического воздействия моря происходит их интенсивное разрушение, скорость которого в среднем составляет 4-6 м/г [Советская Арктика, 1970]. В результате на подводный склон поступает большое количество мелкозернистого материала, идущего на построение береговых аккумулятивных форм, в том числе и аккумулятивных осушек. Другим и, очевидно, более мощным источником поступления мелкообломочного материала в береговую зону являются реки, твердый сток которых в восточную часть моря Лаптевых составляет около 25 млн. т/г; примерно такое же количество твердого стока приходится на долю Индигирки и Колымы, впадающих в западную часть Восточно-Сибирского моря [Федоров, 1961; Антонов, 1967].

В летне-осенний период, в связи с неравномерным распределением жидкого речного стока в моря Лаптевых и Восточно-Сибирское и вследствие этого денивеляции их уровней, в восточной части первого из упомянутых морей формируется устойчивое компенсационное течение, направленное с запада на восток через пролив Дм. Лаптева. Тонкий взвешенный материал, выносимый реками Леной и Яной, увлекается этим течением в береговую зону восточного побережья моря Лаптевых, чему благоприятствует и характер ветроэнергетической равнодействующей в данном районе, обусловливающий кроме того возможность волнового перемещения в восточном направлении и донных наносов с мелководных участков открытого моря (рис. 1). Ветроэнергетической равнодействующей мы называем геометрическую сумму среднемноголетних румбовых величин p·v3 (р - повторяемость ветра данного направления во время безледного периода, v - его анемометрическая скорость на высоте 10 м над уровнем моря), характеризующих в первом приближении поток энергии волн открытого моря. Вследствие перечисленных обстоятельств аккумулятивные ветровые осушки достигают максимальных величин у восточного берега моря Лаптевых, где к тому же береговая линия резко изменяет свое направление с широтного на меридиональное. В связи с этим здесь, с одной стороны, увеличивается число нагонных ветров (север, северо-запад, запад, юго-запад), а с другой - образуется так называемый входящий угол, служивший хорошей ловушкой наносов. Так, в Янском заливе вокруг островов Шелонских и Макар сформировалась обширная осушка, простирающаяся вдоль берега примерно на 25 км и выдвинутая в море почти на 40 км (см. рис. 1). Она, по-видимому, образовалась путем слияния нескольких более мелких осушек, формировавшихся первоначально около отдельных островов. Не исключено, что в дальнейшем эта осушка, нарастая к северо-востоку, отчленит от моря мелководную Селяхскую губу и превратит ее в крупную лагуну, подобную полуотчлененным лагунам Восточно-Сибирского и Чукотского морей. Несколько меньшая осушка, конусообразно выступающая в море на 12-15 км, расположена в Эбелляхской губе. На других участках побережья восточной части моря Лаптевых ширина аккумулятивных ветровых осушек значительно меньше - от 1-2 км у восточного берега полуострова Буор-Хая до 4-6 км в районе дельты Яны.  

Рисунок 1

Следует заметить, что в Арктике, в отличие от морей умеренных и южных широт, такие осушки подвергаются ежегодному сезонному промерзанию и оттаиванию и, следовательно, в их развитии известную роль играет сезонная мерзлота как фактор, способствующий нарастанию и консервации аккумулятивных образований [Григорьев, 1971].

Помимо рассмотренных, в восточной части моря Лаптевых имеются ветровые осушки иного вида, представляющие собой затопляемые при нагонах низменные участки коренной прибрежной суши. В отличие от аккумулятивных, они могут быть названы коренными ветровыми осушками. Наиболее мощные из них образуются в Ванькиной и Селяхской губах и вдаются в сушу, соответственно, до 15 и более 20 км.

Еще более мощные коренные осушки встречаются на открытых берегах Восточно-Сибирского моря. Самая крупная из них образуется в губах Хромской и Омуляхской, представляющих собой мелководные полуизолированные водоемы с глубинами 0,4-0,6 м. При нагонных ветрах северо-западной четверти стрелки Меркушина и Хромская полностью затопляются, превращаясь вместе с губами Хромской и Омуляхской в единый обширный залив Восточно-Сибирского моря, вдающийся в сушу на расстояние до 100 км. При сгонных же ветрах юго-восточной четверти эти губы почти целиком осушаются и на дне их остаются только небольшие русла протекающих рек [Скворцов, 1930]. Большая коренная ветровая осушка (шириной до 25 км) захватывает также полуостров Лопатка. Аккумулятивные ветровые осушки тоже распространены на побережье Восточно-Сибирского моря, начиная с района западнее основания Меркушиной стрелки и до устья Колымы на востоке. В вогнутостях берега их ширина возрастает до 3 км, а на мысах уменьшается до нескольких сотен метров.

Для анализа проявлений сгонно-нагонных колебаний уровня в динамике берега необходимо знать общую за длительное время продолжительность его стояния на том или ином горизонте [Зенкович, 1954]. В арктических морях эти колебания отличаются от наблюдаемых на Каспии меньшей регулярностью, но большими величинами, в связи с чем общая ширина затопляемой и осушаемой полосы подводного склона и прибрежной суши здесь при одних и тех же уклонах значительно больше, чем на Каспийском море, и поэтому сами осушки существенно отличаются от Каспийских.

На рисунке 2 приведен график повторяемости уровней различной высоты на побережьях морей Лаптевых и Восточно-Сибирского, построенный по материалам наблюдений ряда полярных станций за 5-6 лет [Федоров, 1958, 1961]. По оси абсцисс на нем отложены величины отклонений уровня от среднемноголетнего положения, а по оси ординат - продолжительность его стояния на данном горизонте, выраженная в процентах от общей продолжительности периода наблюдений. Как видно, использованные данные охватывают суммарные колебания уровня моря, включающие и приливную составляющую. Однако известно, что у побережий восточной части моря Лаптевых и западной Восточно-Сибирского приливы весьма незначительны [Советская Арктика, 1970]. Их величины здесь даже в сизигию не превышают 20 см, т.е. ±10 см от среднего положения уровня, чем на общем фоне ветровых сгонов-нагонов вполне можно пренебречь. Таким образом, считая график характеризующим в целом преимущественно сгонно-нагонные явления, необходимо отметить следующие его особенности.

А. Кривая сгонов на нем в общем довольно крутая и имеет явную тенденцию к пересечению с осью абсцисс в точке, примерно соответствующей изобате 1,7 м. Это означает, что повторяемость сгонов резко падает с возрастанием их величины и максимальная ширина обусловленной ими осушки Ограничивается полосой между среднемноголетним положением линии уреза и указанной изобатой.

Б. Кривая нагонов сравнительно близко повторяет форму кривой сгонов до величины примерно 1,5 м, а далее постепенно выполаживается и проявляет тенденцию к асимптотическому сближению с осью абсцисс, т.е. в пределе возможны исключительно высокие нагоны весьма редкой повторяемости. В каждом из рассматриваемых морей такие нагоны были зарегистрированы в течение последних 30-40 лет, причем в восточной части моря Лаптевых последний максимальный нагон (5,2 м) отмечен в сентябре 1958 г. [Мустафин, 1961].

В. В интервале колебаний уровня ±50 см от его среднемноголетнего положения на графике четко выделяется зона регулярного попеременного затопления и осушения.

Эта зона может быть названа регулярной ветровой осушкой и ее можно считать, очевидно, достаточно хорошим аналогом ветровых осушек, описанных О.К. Леонтьевым [1956], и приливных осушек, формируемых в условиях умеренных приливов [Попов, 1961]. Ширина регулярных ветровых осушек в арктических морях при указанных ранее уклонах подводного берегового склона (0,001—0,0002) может изменяться в пределах 1-5 км, и они, естественно, лишены какой-либо растительности, чем весьма близки к ваттам приливных морей. За пределами границ рассмотренной зоны ветровые осушки на побережьях арктических морей отличаются нерегулярностью затопления и осушения и существенно различным характером развития. На подводном береговом склоне ниже морской границы регулярной осушки они формируются в основном активными факторами динамики береговой зоны (ветровое волнение, зыбь, течения), поскольку большую часть времени находятся в затопленном состоянии, а осушаются лишь на очень короткое время (самые нижние участки осушаются только на несколько часов) и поэтому до нового затопления не успевают даже полностью осыхать. В этом смысле они тоже близки к приливным осушкам и, очевидно, в какой-то степени являются их аналогами. В отличие от регулярных, от которых они отличаются в основном меньшей повторяемостью периодов осушения, их можно назвать сгонными ветровыми осушками. Максимальная величина ветровых сгонов в арктических морях ограничивается, как отмечалось, изобатой 1,7 м, а значит, наибольшее удаление морской границы сгонных осушек от среднемноголетнего положения уреза воды при уклонах 0,001-0,0002 может достигать 1,7-8,5 км, а их ширина, считая от морской границы регулярных осушек, составляет 1,2-6,0 км.  

Рисунок 2

На участках берегового склона и прибрежной суши, расположенных выше 50 см от среднемноголетнего уровня и затопляемых только при достаточно высоких нагонах, при спаде воды остаются специфические формы поверхности эфемерного дна, которые могут быть названы нагонными ветровыми осушками. Правильнее было бы называть их даже не осушками, а эпизодически затопляемыми при ветровых нагонах участками берега, или нагонной зоной. Однако, чтобы сохранить единство терминологии и подчеркнуть генетическую общность всех форм рельефа, обусловливаемых сгонно-нагонными явлениями, мы сочли возможным и в данном случае сохранить название «осушка». Повторяемость их затопления в пределах высот от 50 до 150 см близка к повторяемости осушения близких по величине сгонных осушек (см. рис. 2), а следовательно, в отличие от последних большую часть времени они подвержены воздействию субаэральных факторов. В еще большей степени это относится к нагонным осушкам, заливаемым лишь при исключительно высоких нагонах весьма редкой повторяемости. Они представляют собой горизонтальные или слабонаклоненные к морю алевритовые поверхности, развивающиеся уже в основном в субаэральных условиях. В результате верхние участки нагонных осушек как правило покрыты растительностью (солянками, осокой), вдоль морского же их края часто тянутся соленые озерца (лайды), а несколько выше - пресноводные. В общем эти осушки по характеру их развития можно считать аналогами затопляемых только в сизигию маршей приливных морей, а также - природными аналогами техногенных осушек в крупных равнинных водохранилищах многолетнего регулирования [Попов, 1972]. Ширина арктических нагонных осушек может достигать десятков километров.

По данным уровенных наблюдений [Федоров, 1958, 1961; Мустафин, 1961], нами с учетом приблизительно определенных уклонов дна рассчитана для некоторых участков побережий арктических морей вероятная ширина ветровых осушек (регулярных, сгонных и нагонных) и полосы береговой зоны, в пределах которой в результате сгонов и нагонов мигрирует линия уреза (см. таблицу). Поскольку поверхность прилегающей к берегу тундры в большинстве случаев плавно, без изломов сочленяется с подводным склоном, мы приняли уклоны поверхностей сгонных и нагонных осушек одинаковыми. На отдельных участках это может привести к существенным погрешностям, но в целом для побережий достаточной протяженности должно дать близкие к истине результаты (во всяком случае, в первом приближении), полезные для ориентировочных оценок и прогнозов.

Как следует из таблицы, отдельные катастрофические нагоны могут распространяться далеко вглубь прибрежной тундры; линия наивысшего нагона при этом четко маркируется скоплениями плавника, оставшегося на суше при сгоне.

В прошлом некоторые полярные исследователи [Миллер, 1758; Врангель, 1948, Соколов, 1929] считали такие скопления свидетельством регрессии моря. Но, как видно, данный признак нельзя считать достаточно доказательным.

 

Таблица

Характеристики ветровых осушек на некоторых участках побережий морей Лаптевых и Восточно-Сибирского

 

Участок побережья

Уклоны дна в береговой зоне

Максимальная величина, м

Ширина осушки, км

Ширина зоны миграции уреза, км

нагона

сгона

регулярной

сгонной

нагонной

Море Лаптевых

От п-ова Буор-Хая до дельты Яны

0,001-0,0007

1,7

1,3

1,0-1,4

0,8-1,3

1,2-1,8

3,0-4,5

От дельты Яны до Селяхской губы

0,001-0,0002

1,7

1,3

1,0-5,0

0,8-4,0

1,2-6,0

3,0-15,0

Губы Эбеляхская, Ванькина

0,001-0,0003

5,0

1,5

1,0-3,3

1,0-3,4

4,5-16,0

6,5-24,0

Восточно-Сибирское море

Меркушина стрелка

0,0007-0,0002

2,0

1,5

1,4-5,0

1,7-7,0

2.4-9,5

5,5-21,5

К востоку от Алазеи

0,0007-0,0005

1,5

1,3

1,4-2,0

1,3-2,1

1,6-2,5

4,2-6,6

К северу от устья Большой Чукочьей

0,0007-0,0004

1,5

1,3

1,4-2,5

1,3-2,8

1,7-3,3

3,4-8,6

 

На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы.

1. По генетическим признакам ветровые осушки целесообразно разделять на два подтипа: аккумулятивные и коренные. К первым следует отнести формируемые на аккумулятивных берегах при благоприятных условиях накопления мелкозернистого материала в береговой зоне; ко вторым - образующиеся на стабильных коренных или абразионных берегах с весьма малыми уклонами.

2. По характеру проявления ветровые осушки могут быть регулярными, морфологически подобными приливным, сгонными, развивающимися преимущественно под воздействием талассогенных факторов, и нагонными, в развитии которых преобладающую роль играют субаэральные факторы.

3. В арктических морях распространены все перечисленные виды ветровых осушек. Аккумулятивные наиболее развиты в восточной части моря Лаптевых, где этому благоприятствуют наличие мощных источников наносов и местные гидрометеорологические условия; коренные - главным образом в западной части Восточно-Сибирского моря, где существуют благоприятные для их образования морфологические условия. В обоих морях регулярные осушки распространены в полосе, ограниченной отметками ±50 см относительно среднемноголетнего уровня моря; сгонные - в полосе от -0,5 до -1,7 м; нагонные - в полосе от +0,5 до нескольких метров выше среднемноголетнего уровня.

4. Нарастание аккумулятивных ветровых осушек в отдельных случаях может привести к отчленению ими от моря прибрежной части акватории и превращению ее в частично или полностью замкнутую лагуну. Такой процесс, по-видимому, протекает сейчас в Селяхской губе моря Лаптевых.

5. Плавник, находимый на приморских низменностях вдалеке от среднемноголетней линии уреза нельзя считать признаком регрессии моря, ибо он как правило лишь маркирует береговую границу ветровых нагонных осушек, затапливаемых при высоких нагонах.

 

ЛИТЕРАТУРА

Антонов В.С. Устьевая область Лены. Л., Гидрометеоиздат, 1967.

Врангель Ф.П. Путешествие по северным берегам Сибири и по Ледовитому морю. Л., 1948.

Григорьев Н.Ф. Развитие аккумулятивных форм донного рельефа и многолетнемерзлые породы в районе о. Вилькицкого (Карское море). - В кн.: Геоморфология и литология береговой зоны морей и других крупных водоемов. М., «Наука», 1971.

Зенкович В.П. Влияние приливов на элементы профиля морского берега. - «Вопросы географии», сб. 36, 1954.

Зенкович В.П. Основы учения о развитии морских берегов. М., Изд-во АН СССР, 1962.

Леонтьев О.К. Берега с ветровой осушкой как особый генетический тип берега. - «Изв. АН СССР. Сер. геогр.», 1956, № 5.

Медведев В.С. О формировании абразионных бенчей в условиях приливов. - В кн.: Экспериментальные и теоретические исследования процессов береговой зоны. М., «Наука», 1965.

Миллер Г. Описание морских путешествий по Ледовитому и Восточному морю, с Российской стороны учиненных. СПб, 1758.

Морозова Л.Н., Совершаев В.А. Некоторые особенности развития берегов арктических морей Северо-Востока СССР. - В кн.: Географические проблемы Севера. М., Изд-во Моск. ун-та, 1976.

Мустафин Н.Ф. О катастрофических нагонах в юго-восточной части моря Лаптевых. - «Проблемы Арктики и Антарктики», 1961, вып. 7.

Попов Б.А. Формирование профиля подводного склона в условиях умеренных приливов. - «Труды Океаногр. комис. АН СССР», т. 12, 1961.

Попов Б.А. Расчет абразионного профиля равновесия подводных склонов крупных водохранилищ. - «Изв. АН СССР Сер. геогр.», 1969. № 3.

Попов Б.А. Приложение теории развития морских берегов к анализу процесса формирования берегов водохранилищ. - В кн.: Инженерно-географические проблемы проектирования и эксплуатации крупных равнинных водохранилищ. М., «Наука», 1972.

Скворцов Е.Ф. В прибрежных тундрах Якутии. - «Труды комиссии по изучению Якутской АССР», т. 15, Л., 1930.

Советская Арктика. М., «Наука», 1970.

Соколов А. Материалы по лоции Сибирского моря. Л., 1929.

Федоров М.К. Методы краткосрочного прогнозирования уровней и глубин в устьях рек Лены, Яны и Оленек. - «Труды ААНИИ», 1958, т. 209, вып. 3.

Федоров М.К. Методика краткосрочного прогнозирования уровней в устьях рек Индигирки и Колымы. - «Труды ААНИИ», 1961, т. 213, вып. 4.

 

 

 

 

Ссылка на статью: 

 Попов Б.А., Совершаев В.А. Ветровые осушки на берегах Арктических морей // Исследования прибрежных равнин и шельфа Арктических морей. М.: Изд-во МГУ. 1979. С. 81-90.



 



eXTReMe Tracker


Flag Counter

Яндекс.Метрика

Hosted by uCoz