Веками считалось, что основные события в природе начинают происходить весной, когда тают снега и обнажается грунт, набухают реки и ручьи, меняется погода, просыпаются растения и животные. Поскольку в холодное время года широкий пояс припайных льдов охраняет берега арктических морей от внешних воздействий, зиму при оценке влияния волн на побережья часто исключают. Действительно, раз большую часть года (а зима в Арктике продолжается не менее 7-8 мес) ничего не происходит - все процессы замирают, скованные низкими температурами, льдом и снежным покровом, - то и наблюдать за жизнью берегов не нужно.

Однако внимательный анализ природных условий арктических побережий позволяет предположить, что далеко не везде это так. И главное исключение, конечно, - самое южное из морей Северного Ледовитого океана - Белое. Недаром его называют «дышащим» морем - здесь и зимой продолжает действовать фактор, проявляющийся в других арктических морях (кроме Баренцева) значительно слабее, - приливные колебания. Их максимальный размах увеличивается с запада на восток, от Кандалакшского до Мезенского залива, от 1.5-3 до 10-12 м. При отливе осушается полоса дна различной ширины - от нескольких метров у крутых высоких берегов до нескольких километров у пологих и низменных. При очень сложном рельефе дна, наличии многочисленных каменистых отмелей и островов, узких и глубоких заливов, а также сильных приливно-отливных течений ледовый покров здесь гораздо подвижнее, чем в других арктических морях. Перемещаясь по приливной осушке вверх-вниз и в разных направлениях, лед приобретает новые качества, включая в себя все большее и большее количество донного грунта.

Ледовый покров Северного Ледовитого океана всегда содержит инородный обломочный или биогенный материал. Установлено, что припайные льды Белого моря играют важную роль в его перераспределении на мелководье [Чувардинский, 1985]. Изучены механизмы вмерзания, определены объемы перемещения льдами [Совершаев, 1981; Огородов, 2012]. Остаются неясными детали взаимодействия льда и берегов, распространение и роль различных механизмов вмерзания, межгодовая изменчивость строения льда. Лед - один из важнейших экологических факторов, определяющих функционирование прибрежных биоценозов. Поэтому выявление особенностей формирования припайных льдов Белого моря, их внутреннего строения и взаимодействия с рельефом береговой зоны - главная цель зимних беломорских экспедиций нашей кафедры. Они проводятся ежегодно в конце января - первой декаде февраля с 2000 г. силами сотрудников, аспирантов и студентов географического факультета. Более половины экспедиций (2000-2004; 2009-2012) проведено в окрестностях ББС на п-ове Киндо и побережье пролива Великая Салма в Кандалакшском заливе. Помимо зимних наблюдений на ББС ведутся и летние: с 1997 г. здесь ежегодно проходит учебная морская практика студентов-геоморфологов.

Кроме п-ова Киндо экспедиция работала в районе Кандалакши и Умбы, а также на Поморском (районы Кеми, Беломорска, Колежмы, Ворзогор, Онеги и о.Кий), Онежском (Пурнема и Лямца), Летнем (Пертоминск) и Конушинском (Сёмжа) берегах. Изучалась зимняя динамика рельефа - воздействие ледового покрова на литораль и перемещение льдом различных включений. Для этого оценивалось количество ледяных шатров и других ледовых форм. Визуально определялась загрязненность припая, отбирались ледяные керны и образцы снега, обработка которых позволила получить данные о количестве и составе поступающего в море инородного материала. Ведутся регулярные наблюдения за динамикой припая и переносом льдом крупных обломков - валунов и глыб. По результатам многолетних наблюдений составлены карты ледового покрова Великой Салмы, на которых отражены мощность и строение припайного льда [Морской лед…, 1997; Номенклатура…, 1974], распределение ледовых форм и их положение в рельефе береговой зоны. Кроме того, созданы фотоальбомы ледовых образований.

Припайный лед (или припай) образуется вдоль побережья, прикрепляясь к берегу, и испытывает лишь вертикальные колебания во время изменений уровня моря [Альбом…, 1974; Деев, 2002]. Припай обычно начинает формироваться раньше, а разрушаться - позже, чем дрейфующий лед. По облику, динамике и положению относительно береговой линии в приливных морях различают неподвижный, подвижный и плавучий припайные льды [Чувардинский, 1985].

Неподвижный припай (подошва припая) смерзается с берегом и не испытывает приливно-отливных колебаний. Эта параллельная береговой линии полоса льда (шириной не более 15 м и мощностью 1-3 м) располагается на пляже и в верхней части приливной осушки. Если же берег круто обрывается к морю и осушки нет, то неподвижный припай - узкая полоска льда, примерзшая к скалам. Во время высоких приливов или нагонов она регулярно заливается морской водой, которая постепенно замерзает, формируя так называемый наслоенный лед.

Подвижный припай расположен на приливной осушке. При отливе он ложится на ее поверхность, а во время прилива поднимается и находится на плаву. Именно этот лед испытывает наибольшие деформации и обычно разбит трещинами разных направлений и протяженности. От неподвижной части припая он отделен приливными трещинами, параллельными береговой линии. По ним во время нагона или сильного ветра с суши подвижный припай может оторваться от берега, что часто и происходит на льдах Белого моря весной. Веками поморы-охотники во время зверобойного промысла могли уповать только на то, что направление ветра или течения изменится и их прибьет обратно к берегу. Спасительным нередко оказывался о.Моржовец в Мезенской губе. Людям на припайном льду посвящали повести и рассказы писатели-северяне - например, С.В.Максимов («Год на Севере») и Б.В.Шергин («В относе морском»).

Плавучий припай никогда не ложится на дно, совершая вертикальные колебания при приливах и отливах. Располагается он обычно над подводным береговым склоном. При значительной заснеженности льда увидеть границу между двумя частями припая бывает сложно. Все части припая, включая статичную подошву, постоянно изменяются вместе с погодой, которая оказывается важнейшим фактором динамики льда, существенно усложняя его облик и создавая множество ледовых форм.

Ледовые формы и образования. В теплые зимы стабильный припай формируется в основном в кутовых частях заливов. Тонкий лед часто взламывается приливами, штормами и нагонами; его обломки выбрасываются на подошву припая и скальные выступы, где формируются ледяные навалы. Из-за высокой подвижности такой лед чаще заталкивается под более старые льдины или наслаивается на них. Это приводит к неоднородному строению припая и резкой смене его толщины (от 20 до 75 см) на небольших расстояниях. Под тяжестью свежевыпавшего снега лед опускается, поступающая через трещины вода пропитывает снег, образуя снежно-водно-ледяную «няшу» глубиной иногда до 0.2-0.6 м. В такие дни передвигаться по припаю мучительно - лыжи практически не скользят по соленому снегу, снегоходы проваливаются по гусеницы и вязнут, двигатели перегреваются, и скорость движения падает до сотен метров за несколько часов.

В холодные зимы припай занимает почти всю акваторию. Он устанавливается раньше и, как правило, в более спокойных гидродинамических условиях, его мощность больше, а количество и разнообразие ледовых образований на берегах значительно меньше, чем в теплые годы. В то же время высокие сплоченность и мощность (до 75 см в 2003 г.) льда делают его менее пластичным - появляются обломки и образуются торосы. В бесснежные или малоснежные зимы усиливается намерзание льда снизу, и на мелководье он насыщается донными илами и взвешенными наносами.

Сформировавшийся припай часто взламывается нагонными ветрами, совпадающими с высокими (сизигийными) приливами. Ветер наваливает на подошву припая кучи ледяных обломков толщиной до 0.5 м, а порой и более. На участках берега, открытых ветрам с моря, образуются гряды торосов и береговые гребни льда высотой до 5-6 м. Эти эффектные формы появляются практически мгновенно (часто за несколько десятков минут) и иногда буквально срезают строения, расположенные слишком близко к берегу.

На плавучем и подвижном припае встречается множество ропаков - отдельных льдин, стоящих вертикально или наклонно и окруженных относительно ровным льдом [Номенклатура…, 1974].

Торосы могут возникать и под воздействием течений - приливно-отливных, постоянных, стоковых. Так, сильный сулой (столкновение мощных разнонаправленных течений) у Онежского берега формирует здесь широкую полосу торосов высотой до 2 м с многочисленными полыньями, не замерзающими даже в самые сильные морозы. У рыбаков в этих местах пропадают собаки - они уходят по льду и оказываются отрезанными от суши полосами открытой воды. Такие же течения характерны и для пролива Восточная Соловецкая Салма (между мысом Глубокий и о.Пурлуда). Они практически исключают пешее передвижение по льду между материком и Соловецкими о-вами.

Ледяные шатры и гряды. В Кандалакшском и Онежском заливах зимний облик прибрежной зоны определяют ледяные шатры - округлые нагромождения битого льда над валунами и вокруг них [Romanenko et al., 2004]. Это самые динамичные ледовые образования на приливных осушках Белого моря (но даже специалисты часто путают их с торосами и ропаками).

По внешнему облику и механизму образования ледяные шатры можно разделить на два типа. Чаще встречаются шатры I типа, которые образуются надламыванием льдин над валунами в отлив и наползанием их друг на друга в прилив. Для шатров II типа характерны более округлая форма, столообразное повышение в центре и меньшее количество ломаного льда вокруг.

Главный фактор локализации ледяных шатров - валуны на осушке, которые во время прилива частично или полностью затапливаются водой. В отлив подвижный припай «садится» на валуны и на его поверхности возникают звездообразные трещины. Из-за избыточного давления под припаем во время прилива снизу в трещины поступает вода - на это указывают ледяные натеки на поверхности шатров. Замерзая, она увеличивает высоту шатров до 2.5-3 м (по опросным данным, до 4-6 м) и в ширину до 6-7 м. Вместе с водой через трещины на поверхность припая поступают обрывки водорослей, моллюски, донный грунт, иногда - мелкие валуны. Если во время отлива температура воздуха понижается (или стабильно низка), на обнажающемся валуне формируется ледяная «шляпа». Через трещины вода парит, пар замерзает на льдинах (образуя сублимационный лед) и цементирует их, также способствуя росту шатра.

Для реконструкции условий формирования ледяных шатров мы разработали специальную методику и применили ее в 2009 г. Выбранные шатры, предварительно очищенные от ледяных нагромождений, фотографировали с фиксированных точек каждые 3 ч или чаще (в зависимости от фазы прилива) в течение недели. Проанализировав полученные снимки вместе с данными об уровне моря и метеорологическими параметрами, мы установили, что на формирование шатров влияют рельеф и уклон осушки, размеры валунов, уровень воды, мощность льда, погода и волнение моря. Наиболее интенсивно шатры меняют облик в средней части осушки, а у ее мористого края они относительно стабильны. Самая активная фаза перестройки шатра - 2.5-3 часа до максимальной фазы отлива. На краю припая шатры образуются, когда возрастает мощность льда и он начинает ломаться. При температурах выше -5°С шатры образуются медленнее, поскольку попадающие на припай новые льдины не успевают примерзнуть и смываются в полынью при повышении уровня.

Если валуны, над которыми раскалываются льдины припая, расположены рядом, то образующиеся шатры срастаются (их высота увеличивается за счет выброшенных волнением или нагоном льдин) и формируются гряды, в которых есть элементы шатра и навала. Так, в Онежском заливе (в Колежемской губе) гряды шириной до 50-70 м и высотой до 4-6 м протягиваются на 1-2 км и более вдоль мористой бровки осушки параллельно берегу и друг другу. Они разделены пологой ложбиной, которая в прилив покрывается водой, выходящей через приливные трещины. Иногда гряды имеют названия (например, Якоря у дер.Пурнема), что свидетельствует об их ежегодном возникновении на одном и том же месте. Они растут всю зиму и, по словам местных жителей, к маю их высота достигает пятиэтажного дома (т.е. превышает 10 м). После вскрытия акватории гряды срывает с камней и долго носит по морю - они превращаются в небольшие айсберги. Выброшенные на отмели или корги, такие айсберги становятся стамухами (этот поморский термин введен в науку М.В.Ломоносовым в 1760-1763 гг.).

Ледовый покров Мезенского залива. В этом заливе все описанные закономерности приобретают циклопический размер, хотя стабильный припай здесь не образуется, за исключением узкой полосы вдоль берега. Зимние приливные колебания до 7-9 м дважды в сутки вызывают коренную перестройку всего ледового покрова. В отлив лыжнику, идущему вдоль берега и пересекающему впадающие в залив реки и ручьи, приходится перебираться через глубокие ледяные ущелья, крутые склоны которых разбиты трещинами, в то время как в прилив он спокойно скользит по ледяной равнине, задерживаясь только для преодоления гряд наваленного на берег льда. Обстановка в заливе изменяется ежеминутно. Отливные течения несут в море льдины, оторванные от припая торосы (несяки) и небольшие ледяные поля, которые, ударяясь друг о друга, непрерывно шумят. Обнажающийся донный грунт моментально покрывается тонкой блестящей ледяной корочкой (температура-то остается заметно ниже нуля) или красивыми ледяными разводами. После ухода воды на осушке остается множество льдин. Подошва припая вырастает в течение зимы в ледяную платформу высотой в два человеческих роста с вертикальными ледяными уступами.

Человек, задержавшийся на осушке, рискует утонуть во время прилива, когда за минуту вода поглощает несколько метров суши. Вместо блестящей на солнце ледяной корочки прямо на глазах появляется темная вода. Давление прилива таково, что иногда между плотно сдвинутыми льдинами в воздух взлетают фонтаны, а ручьи прибывающей воды превращаются в бурные потоки. Приливные течения несут льдины и ледяные поля вверх по р.Мезени, шум сталкивающихся обломков возрастает, острые ледяные края не только выпахивают осушку, собирая донный грунт со всеми его обитателями, но и пропарывают край неподвижного припая, где образуется двигающийся ледяной вал. Если к приливу добавляется нагонный ветер, то взламывается даже подошва припая и массивные льдины вместе с вмерзшим в них донным грунтом перемещаются под береговые уступы или выталкиваются на низкие прибрежные террасы. Оторванные водой, они часто переносятся течениями и садятся на осушку в других местах, становясь стамухами высотой до 3-4 м. Если же неподвижный припай не взламывается, он затапливается и старые ледяные нагромождения омываются водой, превращаясь в «клумбы» высотой до 2 м, которые при замерзании воды окружаются прозрачным льдом. А если идет снег, то он пропитывается водой и вдоль берега образуется полоса неровного льда. Постоянные перемещения припая по осушке способствуют его насыщению донным материалом, в результате чего нижняя часть льдин содержит в основном мерзлый грунт лишь с небольшим количеством льда.

Таким образом, многолетние наблюдения за ледовым припаем беломорского побережья показывают, что он живет, несмотря на морозы, чрезвычайно активно, непрерывно меняя свой облик и внутреннее строение. Появляются, растут, разрушаются и снова возникают ледяные шатры и гряды, волнение и течения постоянно сталкивают и наваливают друг на друга льдины и ледяные поля. Образуются торосы и ледяные гряды, вдоль берегов растут ледяные платформы, подмываемые и одновременно наращиваемые волнами, льдины постоянно трутся и сминают края друг друга, превращая, казалось бы, стабильный ледовый покров в крошево ледяных обломков. Мощный припай, незыблемо лежащий несколько месяцев, в результате смены ветра и уровня воды может за считанные минуты оторваться от берега, кардинально изменив ледовую обстановку. И главные причины такой бурной жизни - приливы и часто меняющаяся беломорская погода.

Работы выполнялись при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований. Проекты 99-06-80085, 02-05-64935, 05-05-64872, 08-06-00932, 11-05-01044 и 12-05-00998.

Литература

1. Чувардинский В.Г. Геолого-геоморфологическая деятельность припайных льдов (по исследованиям в Белом море) // Геоморфология. 1985. №3. С.70-77.

2. Совершаев В.А. Влияние морских льдов на развитие криолитозоны арктического шельфа // Криолитозона арктических морей. Якутск, 1981. С.70-83.

3. Огородов С.А. Роль морских льдов в динамике рельефа береговой зоны. М., 2012.

4. Морской лед. Сбор и анализ данных наблюдений, физические свойства и прогнозирование ледовых условий / Под ред. И.Е.Фролова, В.П.Гаврило. СПб., 1997.

5. Номенклатура морских льдов, условные обозначения для ледовых карт. Л., 1974.

6. Альбом ледовых образований / Под ред. В.Ю.Визе. Л., 1939; Л., 1974.

7. Деев М.Г. Морские льды. М., 2002.

8. Romanenko F.A., Yermolov A.A., Yefimova L.E. et al. The peculiarity of fast dynamics in the White sea tidal-flats // Berichte zur Polar- und Meeresforschung. 2004. №482. P.214-215.

Ссылка на статью: 

Романенко Ф.А., Репкина Т.Ю., Ефимова Л.Е., Булочникова А.С. Жизнь беломорского припая // Природа. 2013. № 2. С. 97-101.