Вестник Кольского научного центра РАН. 2013, №2.

Насыщение вод кислородом до 120% происходит в результате преобладания двух процессов: 1) физического - адвективного переноса частиц воды, при котором они абсорбируют кислород воздуха и насыщаются до £"=100%, и 2) биологического - фотосинтеза растений, при котором воды перенасыщаются до £=120%. Происхождение другого экстремума £=80% объяснить труднее, так как неизвестно, какой вклад в недосыщение вод кислородом вносят физические процессы. Для оценки вкладов физических и биологических процессов в формирование вод с дефицитом кислорода (на примере Баренцева моря) использована генерализованая поддиаграмма, построенная по выборочным статистическим данным. Из нее следует, что изменение концентрации кислорода и температуры в слое 0-50 м характеризуется обратно пропорциональной зависимостью и аппроксимируется линией, почти совпадающей с линией 100%-го насыщения поверхностных вод кислородом. В слое 75-300 м зависимость между концентрацией кислородом и температурой прямая. Линия, аппроксимирующая эту зависимость, соединяет значения концентрации кислорода, близкие к нормальным, с минимальными значениями О = 6.6 мл/л, £= 80% при 7 = -1°. Линейные зависимости между концентрацией кислородом и температурой и представление изменений температуры и концентрации кислорода в пространстве Т ,02 позволили построить векторную модель термоксигенной трансформации водной массы в виде термоксигенного треугольника (рис. 3). Рис. 3. «Термоксигенный треугольник» для расчета физической и биологической составляющих отрицательного бюджета кислорода: АВ - главный вектор, AD, АС и СВ - составляющие векторы адвекции, конвекции и биохимического потребления кислорода Т ° С С помощью этой модели проведен расчет физической и биологической составляющих дефицита растворенного кислорода на примере Баренцева моря. Представим, что частица воды в начальный момент времени 1 находится в точке А. Если частица испытывает конвективное погружение, то в конечный момент времени tm она окажется в точке С. Если же частица испытывает исключительно адвективный перенос, то в момент времени tm она окажется в точке D. Если кислород расходуется только на биологические процессы бактериального окисления органического вещества и дыхания гидробионтов, то в момент времени І,„ частица окажется в точке В. Расчет физической и биологической составляющих дефицита растворенного кислорода сводится к определению модулей векторов DC и СВ, в сумме составляющих абсолютную величину дефицита кислорода - модуль вектора DB. Для сравнения соотношений Т, О^-составляющих водных масс низких и высоких широт построены термоксигенные треугольники тропических и арктических водных масс, которые наглядно иллюстрируют разницу соотношений физических и биологических составляющих бюджета кислорода в зависимости от широты. Из сравнения величин разности концентрации растворенного кислорода между исходными ( А п) и конечными (Вп) термоксигенными индексами следует, что наибольшая величина отрицательного бюджета кислорода свойственна тропическим водам — это связано с максимальным отрицательным бюджетом температуры (С ц Н ц ) или иначе - самым интенсивным охлаждением вод (рис. 4). При перемещении вод в сторону полюса величина отрицательного бюджета кислорода уменьшается и становится минимальной в арктических водах. Это уменьшение связано с возрастанием роли нисходящих движений вод. Соотношение модулей А пСп и CnDn , которое зависит от угла AnBnDn между направлениями векторов А пВп и определяет различный вклад биологического потребления и гистерезиса насыщения вод кислородом в бюджет водной массы. 34