Данные со стандартных разрезов составляют длинный временной ряд морских наблюдений, начатых более 100 лет назад. В начале XX века была инициирована программа мониторинга на разрезе «Кольский меридиан» в Баренцевом море, при этом отслеживались такие параметры как температура, соленость, биогенные вещества и хлорофилл а (Knipovich, 1906), а к 1930-м гг. в данном районе образовалась целая сеть подобных разрезов (Рисунок 3.2.1). Кроме того, в течение последних десятилетий проводился отбор проб зоопланктона.
Стандартные разрезы и фиксированные станции
В таблице 3.2.1 приведен обзор временного периода отбора проб, частоты наблюдений и измеряемых переменных на стандартных разрезах. Частные вопросы, касающиеся наиболее важных участков, рассматриваются в приведенном ниже тексте.
Рис. 3.2.1. Расположение стандартных разрезов в Баренцевом море, где осуществляется мониторинг. A — фиксированная станция Ингёй, B — «Фулей– Медвежий», C — «Нордкап–Медвежий», D — «Варде–Север», E — «Кольский меридиан», F — «Сим–Север», G — «Канин Нос–Святой Нос» и H — разрез «Медвежий–Восток».Таблица 3.2.1. Обзор стандартных разрезов, отслеживаемых ММБИ и ПИНРО в Баренцевом море, с измеряемыми параметрами. Параметры: T — температура, S — соленость, N — биогенные вещества, chla — хлорофилл, zoo — зоопланктон.
* Отбиравшиеся раз в год с 1953 г., ** Отбиравшиеся раз в год с 1964 г., *** Наблюдения на разрезе «Сим» не осуществлялись на ежегодной основе
Разрез «Фулей—Медвежий» располагается на западном входе в Баренцево море, куда впадают атлантические воды из Норвежского моря. Данный разрез является репрезентативным для западной части Баренцева моря. Его мониторинг осуществляется на регулярной основе с августа 1964 г., при этом с 1977 г. частота наблюдений увеличилась до 6 раз в год. Мониторинг зоопланктона осуществляется с 1987 г., а мониторинг фитопланктона (микроскопических водорослей) — с 2005 г.
Мониторинг разреза «Нордкап–Медвежий», который пересекается с центральной ветвью Нордкапского течения, осуществляется с 1929 г. В 1960-е гг. отбор проб на разрезе осуществлялся вплоть до 26 раз в год. В последние годы отбор проб осуществляется ежеквартально.
Мониторинг гидрологических условий на разрезе восточнее о. Медвежий (вдоль 74°30’ с.ш.) осуществляется с 1936 года. Разрез пересекает севернойую ветвь Нордкапского течения и холодные воды течения у острова Медвежий. Пробы на данном разрезе отбираются 1–2 раза в год, также он характеризует термохалинные параметры атлантических вод, впадающих в северную часть Баренцева моря.
Мониторинг разреза «Вардё–Север» осуществляется на регулярной основе каждый август с 1953 г., при этом в 1977 г. частота наблюдений увеличилась до 4 раз в год. Расположенный в центральной части Баренцева моря разрез является наиболее репрезентативным для атлантической ветви, впадающей в западный желоб, т.е. в центральную часть Баренцева моря. Северная часть разреза обычно представлена арктическими водными массами. Мониторинг зоопланктона на данном разрезе осуществляется с 1994 г., а мониторинг фитопланктона (микроскопических водорослей) — с 2005 г.
Разрез «Кольский Меридиан» располагается частично в прибрежных, частично в атлантических водных массах и наилучшим образом характеризует ветвь атлантического течения, протянувшуюся на восток параллельно береговой линии, т.е. располагающуюся в южной части Баренцева моря. Во временном ряде наблюдаются определенные пробелы, однако отбор проб на данном разрезе осуществлялся достаточно регулярно. Временной ряд ежеквартального сбора данных о температуре доступен с 1900 г. по настоящее время, и ежемесячного сбора — с 1921 г. по настоящее время.
Мониторинг разреза «Канин Нос – Святой Нос» осуществляется с 1936 года. Сам разрез включает Канинское течение и центральную ветвь Мурманского течения, а также пресные воды Беломорского течения, которое впадает в Баренцево море на выходе из Белого моря. В настоящее время отбор проб на данном разрезе осуществляется 1–2 раза в год.
Мониторинг разреза «Сим» осуществляется с перерывами с 1977 г. В 1977–1995 гг. отбор проб на данном разрезе осуществлялся 2 раза в год. В более поздние годы отбор проб осуществлялся лишь несколько раз, при этом последние наблюдения осуществлялись в 2000 г.
ИМИ осуществляет отбор проб на серии фиксированных станций, расположенных вдоль норвежского побережья. Тем не менее, только одна фиксированная станция, Ингёй, имеет выход в Баренцево море. Станция Ингёй располагается в водах норвежского прибрежного течения, проходящего вдоль всего побережья Норвегии. Мониторинг температуры и солености осуществляется 1–4 раз в месяц. Пробы отбирались в рамках двух периодов: с 1936 по 1944 гг. и с 1968 г. по настоящее время.
Мониторинговые съемки
Съемки проводятся круглый год. Количество судов может варьироваться в зависимости от исследований, а также от года к году. Большая часть съемок выполняется с использованием только одного судна. За одну съемку невозможно оценить состояние всех компонентов экосистемы. К тому же, для предоставления синоптической картины состояния экосистемы съемки должны рационально использовать время и фокусироваться на конкретном наборе параметров/видов. Поэтому не все измеряемые параметры могут получить должное освещение при отборе проб. В результате информация, собранная по этим параметрам, может отличаться значительной степенью неточности, даже несмотря на ее ценность. Обзор параметров/видов, оценка которых производилось во время основных съемок, представлен в Таблице 3.2.2.
Таблица 3.2.2. Обзор мониторинговых съемок, выполненных ИМИ и ПИНРО в Баренцевом море, с наблюдаемыми параметрами и видами. Виды, выделенные жирным шрифтом, являются промысловыми видамиИсследовались плотность популяции, биомасса и распространение многих видов зоопланктона, млекопитающих и бентоса. В таблице также указано, выполняется отбор проб или нет. Измеряемые параметры: T — температура, S — соленость, N — биогенные вещества, Chla — хлорофилл.
Зимняя норвежско-российская съемка
Данная съемка выполняется с февраля по начало марта и охватывает основные районы распространения трески в Баренцевом море. В течение некоторых лет охват съемок ограничивался распределением льда. В съемке обычно задействованы три судна: два норвежских и одно российское. Основные наблюдения ведутся с использованием донного трала, пелагического трала, эхолота и термохалинозондов. В определенные годы выполнялись исследования планктона. Данная съемка была направлена на исследование трески и пикши. Индексы протраленного района рассчитываются для трески, пикши, черного палтуса, морского окуня (Sebastes Marinus) и клюворылого морского окуня (S. Mentella). Акустические наблюдения выполняются для трески, пикши, мойвы, морского окуня, сайки и сельди. Съемка впервые была инициирована в 1981 г.
Съемка вблизи Лофотенских островов
Основным районом нереста северо-восточной арктической трески являются Лофотенские острова. В 1935 г. для обнаружения нерестящейся трески было впервые использовано эхолокационное оборудование, а первая попытка нанесения на карту подобных скоплений была предпринята в 1938 г. (Sund, 1938). Более поздние исследования позволили получить ценную информацию о характере миграции, географическом распределении, возрастном составе и численности рыбных запасов.
Временной ряд данных съемок продолжается с 1985 г. по настоящее время. Из-за замены эхолокационного оборудования в 1990-е гг. результаты, полученные до 1985 г., нельзя напрямую сравнивать с более поздними результатами. Данная съемка представляет собой использование равноудаленных параллельных акустических поперечных разрезов, охватывающих 3 пласта (Северный, Южный и Вест-фьорд). В большей части съемок, направленных на фиксирование распределения трески, выполнявшихся до 1990 г., поперечные разрезы не были параллельны друг другу, и, зачастую, располагались зигзагообразно вдоль районов нереста. По практическим соображениям, например, по причине создания препятствий, образованных стационарными коммерческими рыболовными снастями, отбор траловых проб не рекомендуется осуществлять согласно случайной стратифицированной структуре съемки; чаще всего отбор проб должен осуществляться исходя из рациональных соображений. Обнаружение нерестящихся скоплений рыбы может осуществляться с использованием эхолокации, что позволяет сократить количество задействованных траловых станций. Возможность тщательной оценки состава рыбных запасов (возраст, пол, зрелость, и т.д.) ограничивается количеством стационарных коммерческих рыболовных сетей (жаберные сети и рыболовные ярусы) на различных участках.
Норвежская прибрежная съемка
С 1985 по 2002 гг. осуществлялась специальнае норвежскае акустическае съемка сайды, проводившаяся ежегодно с октября по ноябрь (Nedreaas, 1998). Данная съемка охватывала прибрежные районы от Варангер-фьорда вблизи от российской границы и до 62° с.ш. С 1992 г. охватывается вся эта область, а ее основные части — с 1988 г. Целью данной акустической съемки являлось получение независимых данных по плотности популяции молодой сайды, необходимых для оценки рыбных запасов. Съемка в большей мере охватывает районы, где наблюдается траловый отлов и где преобладает рыба в возрасте от 3 до 5(6) лет. Двухлетки сайды, также охватывавшиеся съемкой, в основном распространены во фьордах и в прибрежных водах, . Ноотбор проб сильно варьировался от года к году. С 1995 по 2002 гг.выполнялась норвежская акустическая съемка, в основном прибрежной трески, в прибрежных водах и во фьордах от Варангера до мыса Стад. Данное исследование выполнялось в сентябре, прямо перед съемкой сайды, описанной выше, и охватывало прибрежные зоны, не включенные в обычную съемку сайды. Осенью 2003 г. съемки сайды и прибрежной трески были объединены; произошло усовершенствование структуры съемки и расширение ее охвата (с включением сельди 0-группы во фьордах севернее Лофотенских островов).
Совместная норвежско-российская осенняя экосистемная съемка
Данная съемка проводится осенью каждого года (с начала августа по октябрь) и охватывает всю акваторию Баренцева моря. Обычно в съемке участвуют 4 или 5 судов, три из которых норвежские и два — российские. При этом была охвачена большая часть элементов экосистемы: физическая и химическая океанография; планктон; бентос; рыба (молодь и взрослые особи); моллюски; морские млекопитающие и морские птицы. Использовались различные методы отбора проб (например, воды) и различное оборудование, включая планктонные сети; пелагический и донный трал; дночерпатели и сани; акустические приборы; а также метод непосредственного наблюдения за птицами и морскими млекопитающими. Данная съемка является естественным продолжением совместных съемок, инициированных в 1972 г. для 0-группы мойвы и черного палтуса, с использованием акустических методов, а также для отбора проб с целью оценки физических процессови состояния планктона, объединенных в более обширную экосистемную съёмку, проводимую с 2003 г. В рамках данной съемки Россия также охватывает северную часть Карского моря, а ИМИ — шельфовое пространство восточной и северной частей Шпицбергена.
Осенне-зимняя российская тралово-акустическая съемка
Данная съемка выполняется с октября по декабрь и охватывает акваторию Баренцева моря вплоть до материкового склона. Обычно в съемке участвуют два российских судна. Съемка является продолжением траловой съемки молодых особей трески и пикши, впервые инициированной в 1946 г.. Текущие временные ряды тралово-акустических съемок начинаются в 1982 г. и включают как молодь, так и взрослых особей донных видов рыб. В рамках данной съемки также осуществляется мониторинг физических процессов, мезозоопланктона и макрозоопланктона.
Российская съемка молоди сельди
Данная съемка выполняется в течение 2-3 недель в мае. В рамках этой съемки также осуществляется мониторинг физических процессов и планктона. С 1991 по 1995 годы съемка проводилась совместно; с 1996 г. она проводится только ПИНРО.
Норвежская съемка черного палтуса
Данная съемка выполняется в августе и охватывает материковый склон от 68 до 80º с.ш., на глубинах от 400 до 1500 метров севернее 70º30’ с.ш. и на глубинах от 400 до 1000 метров южнее данной параллели. Съемка была начата в 1994 г. и на данный момент включена в обзор норвежского объединенного исследования индекса черного палтуса. В 2010 году съемка не проводилась, а с 2011 г. осуществляется два раза в год.
Гидродинамические числовые модели и модели экосистемы
По результатам наблюдений для мониторинга Баренцева моря было одобрено использование крупномасштабных гидродинамических числовых 3D-моделей, которые полезны для заполнения пространственно-временных пробелов в наблюдениях. Эти модели позволяют оценить температуру, соленость, ледовый покров и условия циркуляции океанических вод. Модели также оказались полезными для тестирования сценариев и для изучения маршрутов дрейфа различных планктонных организмов. Данные модели разрабатывались и использовались в нескольких норвежских и российских институтах в разных масштабах и разрешениях.
Другие экосистемные модели находятся на стадии разработки. В их задачи входит симулирование функционирования крупных экосистем и распределения энергии в пищевой сети. Такие модели, как NORWECOM.E2E (Hjøllo et al., 2012) и Atlantis (Fulton et al., 2004) являются частично действующими, а такие как Ecopath используются для специализированного изучения объектов. Кроме того, подобные модели используются для заполнения простанственно-временных пробелов в наблюдениях. Гидродинамическая и экосистемная модели работают на операционной основе, т.е. регулярно обновляются, и являются полезным дополнением для мониторинговых моделей, основанных на наблюдениях. Необходимым условием использования таких моделей является хорошее обоснование и надежность, подкрепленные целесообразными исследованиями. Будущие системы мониторинга могут сочетать в себе преимущества наблюдений и моделирования. Это позволит в значительной степени улучшить наблюдения за экосистемой.
Прочие источники информации
Спутники могут быть полезны для решения некоторых мониторинговых задач. Цветовой спектр океана может использоваться для идентификации и оценки количества фитопланктона в поверхностном слое (~1 м). Также могут отслеживаться определенные климатические переменные (например, ледяной покров, облачность, тепловое излучение, температура поверхности моря). Морские млекопитающие, белые медведи и морские птицы могут отслеживаться благодаря использованию прикрепленных к ним датчиков.
Для отслеживания некоторых физических параметров, например связанных с поверхностью моря, или для наблюдений за морскими млекопитающими и для оценки воспроизводства гренландского тюленя в Белом море может использоваться аэросъемка.
Вдоль норвежского побережья суда, попутно выполняющие наблюдения, осуществляют еженедельные измерения температуры поверхности моря по пути своего следования.
Мечение рыбы и млекопитающих использовалось в течение многих лет для отслеживания горизонтальной миграции и вертикальных передвижений. Исторически так сложилось, что датчики предоставляют только информацию о месте мечения и о месте повторного отлова, однако в настоящее время электронные маячки могут отслеживать сразу несколько параметров, например координаты (положение с использованием спутниковых сигналов при нахождении на поверхности), температуру и соленость воды в определенном месте.
Базы данных
Базы данных не являются частью мониторинга, однако они служат важной основой, обеспечивающей дальнейшую работу и анализ собранных сведений. Для экосистемы Баренцева моря было разработано много баз данных, но лишь некоторые из них связаны между собой, при этом многие являются труднодоступными . Тем не менее, работа по их усовершенствованию продолжается, ее целью является обеспечение большей доступности и установление более тесных связей между базами.
Наиболее важными для исследования экосистемы являются как новая комплексная база данных для всей экосистемы «BARMAR» (Barents Sea Marine Atlas), так и базы данных по содержимому желудков рыбных запасов, составляемые ИМИ и ПИНРО, которые содержат результаты исследования желудков приблизительно 380 000 особей, проверенных на конец 2006 г. (Dolgov et al., 2007).
Также доступны несколько международных ретроспективных баз данных (включают такие параметры, как температура поверхности моря, соленость, ледовый покров и т.д,) и данные крупномасштабных моделей изменения климата (Randall et al., 2007). Они сочетают числовые модели и доступные данные наблюдений для оценки ряда климатических переменных в глобальных масштабах.