Залив Петра Великого - самый большой и живописный залив Японского моря. Изрезанные многочисленными бухтами берега залива Петра Великого протянулись от устья реки Туманная на западе до мыса Поворотный на востоке. Протяженность береговой линии залива, включая острова, около 1700 км, его ширина почти 200 км, а площадь 55 600 км². В его пределах имеется множество островов и отдельных выступающих из воды скал (кекуров). Самый крупный полуостров залива - Муравьева-Амурского - делит акваторию залива Петра Великого на две большие части - Амурский и Уссурийский заливы. Продолжением п-ова Муравьева-Амурского являются крупные острова: Русский, Попова, Рейнеке, Рикорда, архипелаг Римского-Корсакова. На западе залива расположен о. Фуругельма, а на востоке - о-ва Аскольд и Путятина. В залив впадает несколько крупных рек  (Туманная, Раздольная) и много мелких речек и ручьев. Устьевые части многих рек в недавнем геологическом прошлом были затоплены морем, в результате чего здесь образовалось несколько заливов второго порядка - Амурский, Уссурийский, Восток, Америка. Вероятно, такое же происхождение имеет и залива Посьета.
    Если двигаться вдоль берега от юго-западной границы залива Петра Великого на северо-восток к Владивостоку, а затем на юго-восток в сторону Находки, то можно увидеть самые разнообразные картины: заболоченные выровненные пространства с лагунами и реликтовыми озерами, скалистые мысы, песчаные пляжи, многочисленные острова, косы и пересыпи.
    Берега залива образовались в четвертичном периоде, для которого характерно чередование трансгрессивных и регрессивных эпох (наступления и отступления моря). Различные стояния уровня моря нашли свое отражение в надводных и подводных морских террасах, волноприбойных нишах, расположенных значительно выше современного уровня моря, затопленных пляжах и долинах рек. Отроги горной системы Сихотэ-Алинь круто спускаются к Японскому морю, образуя скалистые склоны, расчлененные ущельями. Многочисленные мысы, самые грозные из которых -  мысы Гамова, Брюса, Янковского и дреки, сложены твердыми вулканическими породами - гранитами и порфиритами, а берега красивых бухт (Витязь, Славянка, Горностай и т.д.) -  более мягкими осадочными породами - сланцами и песчаниками. Береговая линия залива Петра Великого за время его существования претерпела значительные изменения в результате разрушающего действия волн (абразия) и накопления продуктов разрушения суши (аккумуляция) - песков, галечников и илов, выносимых в прибрежную зону реками и ливнями. Имеющиеся данные позволяют следующим образом представить процесс образования современных берегов залива Петра Великого. В конце неогенового начале четвертичного периодов в этом районе произошло общее поднятие суши и понижение уровня моря, в результате чего увеличился поток обломочного материала, выносимого реками в прибрежные зоны. В межледниковые эпохи уровень моря повышался, и тогда активизировались процессы абразии, а на побережье появлялись аккумулятивные зоны. Чередование ледниковых и межледниковых эпох привело к образованию серии подводных и надводных террас. После окончания последнего (вюрмского) оледенения уровень моря начал повышаться, но скорость этого процесса не всегда была одинаковой. Около 2.5-3 тыс. лет назад уровень Мирового океана на несколько метров даже превышал современный, на что указывает распространенная на побережье залива Петра Великого низкая аккумулятивная терраса высотой 1-3 м. Море затопило устья многих речных долин и низменности. Затем уровень моря снова несколько понизился и занял нынешнее положение.
    Для современной эпохи характерны перестройка профиля подводного берегового склона и перераспределение наносов на дне бухт и заливов. Часть материала со дна выбрасывается на берег. Некоторые острова присоединяются к материку. Так, песчаными косами соединились одинокая скала на мысе Басаргина с полуостровом Муравьева-Амурского, а также остров Фальшивый с материком близ устья реки Туманная. Признаки постепенного современного поднятия суши можно видеть в обмелении некоторых бухт, появлении реликтовых озер  (например, озеро Тальми в южной части залива Петра Великого).
     В морской воде растворено много различных веществ, которые подразделяют на 5 групп: 1) главные ионы, составляющие 99.9% всех растворенных минеральных веществ (анионы Сl^-1,  SO₄^-2 , НСО₃^-1, Вr^-1, СО₃^-2, F2^-1 и катионы Nа⁺¹, Мg⁺², Са⁺², К⁺¹ и Sr⁺²); 2) газы - кислород, углекислота, азот, сероводород, метан и др.; 3) биогенные элементы - соединения азота, фосфора, кремния; 4) микроэлементы - прочие элементы, содержащиеся в малых количествах; 5) органические вещества. В воде открытого океана содержится в среднем 35 г минеральных веществ на 1000 г воды, среди которых 19.3 г ионов хлора, 10.7 г натрия и 1.3 г магния. Для живых организмов имеет значение как общая сумма солей, или общая соленость, так и концентрация ряда биологически активных элементов. Соленость выражают в о/оо - промилле - число грамм солей на 1000 г морской воды.
    Содержание отдельных ионов имеет наибольшее значение для животных и растений, населяющих замкнутые водоемы, а также для обитателей эстуариев и лиманов, где соотношение элементов может значительно отличаться от океанического. В открытой части залива Петра Великого соленость поверхностных вод обычно находится в пределах 32-34 о/оо. Однако в устьях рек и при ливнях в полузакрытых бухтах вода иногда сильно опресняется. Колебание солености связано также с образованием льда, когда соленость достигает наиболее высоких значений, и его таянием, вызывающим опреснение прибрежных вод.
    Температура воды в залива Петра Великого в поверхностных слоях достигает в августе 23^oС, а в полузакрытых бухтах даже 25-26^oС. В верхнем 5-10-метровом слое по вертикали температура изменяется мало, но существенно зависит от времени суток и состояния погоды. На глубине 20 м при слабом перемешивании вод она может быть меньше, чем на поверхности, на 5-6^oС, а на 100 м составляет 3^oС и даже менее, около 0.5^oС. Зимой температура воды отрицательная и достигает в феврале -1.7^oC. Зимой ряд заливов и бухт покрывается льдом. Но некоторые заливы, - например, Уссурийский, Восток, - замерзают лишь в вершинной части, тогда как другие - Амурский, бухта Троицы - покрываются льдом почти полностью.
    Движение воды в районе залива Петра Великого осуществляется прежде всего под влиянием постоянных течений, образующих основную циркуляцию от Корейского пролива вдоль западного побережья Япон-ских островов и южных берегов Сахалина (теплое Цусимское течение) и от Татарского пролива на юг вдоль берегов Приморья и п-ова Корея (холодное Приморское течение, рис. 2). Веточка Цусимского течения идет вдоль побережья п-ова Корея и в некоторые годы доходит до залива Петра Великого.
     Приливы в залива Петра Великого - неправильные полусуточные, т.е. такие когда примерно за сутки уровень воды дважды повышается и понижается, не превышают 50 см.
     Под влиянием муссонного климата в районе Южного Приморья наблюдаются устойчивые северные ветры зимой и южные и юго-восточные летом. Ветры  обусловливают возникновение сгонно-нагонных течений с подъемом уровня воды до 20-30 см и дрейфовых течений.
    Наконец, значительное выпадение осадков, особенно летние ливни, представляющие отголоски тайфунов, приводят к существенному разливу рек, увеличению стоковых течений и опреснению приустьевых районов залива. В результате сочетания перечисленных типов течений, а также сложного рельефа в заливах и у островов возникает весьма сложная гидрологическая обстановка: в одних участках - сильные устойчивые течения, с перемешиванием поверхностных и донных вод; в других - круговороты; и, наконец, в третьих - в частности, в некоторых полузакрытых бухтах - очень слабое движение воды, что приводит в летнее время к значительным различиям в температуре воды на поверхности и у дна.
    Грунты в заливе весьма разнообразны. У крутых берегов скалы и крупные камни простираются до глубины 10-14 м, сменяясь далее галькой, песком, песчано-илистым грунтом. Иногда коренные породы у берега прикрыты гравием, галечником или песком. В более глубоких участках залива отлагаются илисто-песчаные осадки. В вершинах бухт преобладают тонкие грунты: песок, илистый песок, ил.
    Последние три года Институт биологии моря совместно с другими научными учреждениями Владивостока большое внимание уделяет изучению юго-западной части залива Петра Великого. Это связано с предполагаемым созданием зоны экономического развития “Туманган” при поддержке Организации Объединенных Наций, с участием Китайской Народной Республики, Корейской Народной Демократической Республики, Республики Корея, Монголии, России и Японии.
    Проект появился в результате поисков Китая возможности выхода к Японскому морю, что крайне необходимо для экономического развития северо-восточного Китая. Проект Туманган был поддержан Программой развития ООН (UNDP), руководство которой предложило выделить 30 млрд. долларов для создания международной инфраструктуры в низовьях реки Туманной (корейское название реки - Туманган). Предлагалось построить на китайской территории аэропорт и морской порт, подвести к нему железнодорожные линии и т.д. Вся территория низовий реки Туманной должна быть объявлена зоной свободной торговли, подобной Гонконгу. Естественно, что осуществление этого проекта привело бы к значительному усилению антропогенного стресса на прибрежные экосистемы в акватории, вплотную прилегающей к зоне Дальневосточного Государственного морского заповедника. В связи возможными неблагоприятными экологическими последствиями возникла необходимость тщательного изучения здесь системы течений, как основного механизма переноса взвесей и загрязнений.
     Юго-западная часть побережья залива Петра Великого (рис. 3) представляет собой аллювиальную морскую равнину с отдельными выходами к морю отрогов Черных Гор. От устья реки Туманной до мыса Островок Фальшивый берег ровный, низменный, вдоль него тянется длинный песчаный, не имеющий растительности пляж, длиной более 20 км. К югу от мыса Островок Фальшивый берег представляет собой узкую песчаную косу длиной 7 км и шириной около 100 м, которая перемывается волнами во время штормов и береговыми стоками во время ливневых дождей (рис. 3). Небольшое прибрежное мелководье с глубинами 0-5 м практически лишено подводной растительности и представляет собой открытый прибойный участок с постоянным перемещением песчаных наносов.
     Песчаной косой отделены от моря лагуна и сложная система проток озера Птичьего (Тальми) и залива Голубиного. Постоянное сообщение лагуны с морем осуществляется через Главную протоку, впадающую в бухту Сивучью у м. Островок Фальшивый. Лагуна и протоки имеют глубину от 0,1 до 1,0 м. Дно лагуны илисто-песчаное, в кутовых частях илистое, в мористых - песчаное. В середине ноября лагуны и протоки покрываются льдом, который держится до начала апреля. Большинство лагун и проток промерзают до дна. Весенний прогрев мелководных лагун проходит интенсивно: в конце апреля температура воды в лагунах достигает 15^oС, в мае - 20^oС, в июне - 25^oС, в июле-августе - 29-30^oС, в сентябре - 25^oС, в октябре - 15^oС. В течение суток температура воды в лагуне в весеннее и осеннее время изменяется на 8-10^oС. Соленость воды в лагуне и Главной протоке колеблется в широких пределах: от 1 до 34o/oo. В течение года соленость обычно повышается с апреля (15-20 o/oo) к августу (28-32o/oo). В августе и начале сентября, когда по Приморскому краю проходят тайфуны с сильными дождями, наблюдается сильное распреснение, иногда до 1-2o/oo. К октябрю соленость вновь повышается и достигает морской. Вода в протоке под воздействием приливов и отливов находится в постоянном движении.
 Бухта Сивучья вдается в берег между мысом Островок Фальшивый и находящимся в 2,3 мили к северо-востоку от него мысом Бутакова (рис. 2). Западный и северо-западный берега бухты низкие и окаймлены песчаным пляжем. Северо-восточный берег бухты возвышенный, вдоль него разбросаны надводные и подводные осыхающие камни. К югу от берега отходит отмель. На отмели лежит островок Веры и камни Бутакова. Южный берег бухты также высокий, склоны мыса Островок Фальшивый спускаются здесь к урезу воды довольно круто, у берега множество подводных камней. Грунт в б. Сивучьей - песок, илистый песок и, реже, ил. Глубина в бухте не превышает 20 м. Дно в пределах глубины 0,5-3 м, песчаное, а в зоне глубины от 4 до 15 м - густо поросшее водорослями и морскими травами. В юго-западной части бухты с юга на север протяженностью около 100 м находится подводное поднятие в виде каменной гряды с глубиной над ней от 0,3 до 1,5 м, и вне ее - 3-4 м. Скальные участки побережья бухты наиболее характерны для берега у м. Островок Фальшивый. Здесь к самому берегу подходят глубины 6-8 м, дно каменистое, изобилует крупными валунами, расселинами, гротами. Мористые склоны мыса Островок Фальшивый спускаются к урезу воды скалистыми обрывами, среди которых есть отдельные гроты, пещеры и небольшие бухточки, дно которых покрыто зарослями водорослей.
     В северо-восточном направлении от бухты Сивучья на расстоянии около 3 миль расположен остров Фуругельма. Его берега скалистые и обрывистые. Остров окаймлен отмелью с глубиной менее 10 м, на которой лежат надводные, осыхающие и подводные камни.
   К северу от бухты Сивучья находится бухта Калевала (рис. 3). Западный берег бухты высокий, кое-где на нем встречаются низкие участки, за которыми местность повышается. В отдельных местах берег окаймлен песчано-галечным пляжем. Глубина в бухте сравнительно небольшая - 5-15 м. Грунт - песчаный и заиленный.
    Рельеф морского дна в акватории к северу от устья реки Туманная довольно сложен. Непосредственно около устья дно имеет довольно резкий уклон до глубин 150-200 метров (рис. 3). В районе гидрологических станций 34, 38, 61, 62 нами обнаружен подводный каньон, со склонами из грунтов вулканического происхождения и глубинами более 800 метров (эти данные еще не отражены на рис. 3). Всю центральную часть акватории занимает плато с перепадом глубин от 20 метров у берега до 30 - со стороны моря. В северной части этого плато, напротив бухты Сивучьей, располагается депрессия, с глубинами до 30 метров в ее южной части и до 33-35 - в северной, в проливе между материком и островом Фуругельма.
    Данные о течениях, формирующих водные массы залива Петра Великого, довольно противоречивы. Например, одни авторы считают, что основное значение для формирования вод этой акватории имеют сезонные вариации направлений ветров и межгодовая изменчивость распределения струйных потоков холодного Приморского и теплого Восточно-Корейского течений (Киселев, 1947; Баталин, 1960; Покудов, Тунеголовец, 1975) и дреки. Другие полагают, что акватория залива занята, в основном, водами Приморского течения, которые летом прогреваются и на мелководье приобретают субтропические черты (Бирюлин и дреки, 1970; Супранович, Якунин, 1976; Тетерин, 1985; Юрасов, Яричин, 1991). Приморское течение заходит в залив Петра Великого и следует в юго-западном направлении, а его северная граница проходит по линии м. Поворотный - о. Аскольд - о. Большой Пелис - м. Гамова - о. Фуругельма (Иващенко, 1993).
    Наши исследования посредством натурных наблюдений и численного моделирования показали, что система поверхностных течений (над пикноклином - слоем скачкообразного изменения плотности воды) определяется, главным образом, ветровым фактором (Григорьева, Мощенко, 1998; Ванин и дреки, в печати). Для слабых и умеренных северных ветров (до 5-10 м/с) общий поток на большей части акватории ориентирован на юго-запад вдоль береговой линии, и лишь приближаясь к свалу глубин в южной части акватории, он поворачивает на восток (рис. 4 а). Характерные скорости течений при таких ветрах в северной и центральной части акватории составляют 10-15 см/с, увеличиваясь к югу до 30-50 см/с. С увеличением скорости ветра до штормового схема циркуляции не меняется, но скорость течения возрастает до 50-60 см/с в центральной части акватории и до 70-100 см/с на юго-востоке (рис. 5 а). Такие же скорости наблюдаются и вблизи острова Фуругельма. Приведенная выше схема циркуляции сохраняется в общих чертах для северо-западного и северо-восточных ветров.
    Более интересная схема циркуляции формируется под воздействием ветров юго-восточных румбов, характерных для летнего муссона. При умеренном ветре (8 м/с) юго-восточного направления в юго-восточной части исследуемого района формируется циклонический (вращающийся против часовой стрелки) вихрь с центром между изобатами 50 и 75 м (рис. 4 б). В северной части акватории к юго-востоку от бухты Сивучьей в районе донной ложбины формируется антициклонический (по часовой стрелке) вихрь. Если вдоль восточной границы акватории поток направлен на север, то в центральной части, между вихревыми образованиями, поток ориентирован в юго-западном направлении, а вдоль южной границы направлен на восток. Максимальные скорости наблюдаются с восточной стороны острова Фуругельма и вблизи южной границы акватории и достигают соответственно 21 и 25-35 см/с. При увеличении юго-восточного ветра до штормового, центр циклонического вихря смещается к югу до изобат 150-200 м, а антициклонический вихрь, уменьшаясь в размерах, прижимается к берегу. Основной поток, как и при умеренном ветре, направлен на юго-запад, поворачивая на восток вблизи южной границы. Вдоль восточной границы течение ориентировано строго на север, и скорости его здесь достигают 40 см/с. С приближением к острову Фуругельма часть потока поворачивает на запад и, распространяясь вдоль оси донной ложбины, вовлекается в основной поток юго-западного направления. С разворотом штормового ветра по часовой стрелке от 115^о до 135^o циклонический вихрь смещается на юго-запад, приближаясь непосредственно к устью реки Туманная (рис. 5 б). Основной поток к северу от циклонического вихря направлен вдоль береговой линии на север северо-восток, пересекая при этом подводный хребет, соединяющий остров Фуругельма с материком. Антициклоническая циркуляция к востоку от бухты Сивучьей разрушается.
Образование вихревых циркуляций заметно преображает структуру водной толщи. Хорошо известно, что при циклоническом движении в центре вихря собирается более тяжелая вода, а более легкая вытесняется к его краям и, наоборот, при антициклоническом движении в центре вихря концентрируется более теплая и более легкая вода (Дитрих, Калле, 1961). Отчетливое поднятие более холодных и осолоненных вод к поверхности в южной и юго-восточной частях акватории неоднократно наблюдалось нами во время ветров юго-восточных румбов и сразу после их действия (рис. 6). Концентрация же более теплых и легких вод в центре антициклонического вращения отмечена нами в мае 1998 г. Кроме того, в центре вихря наблюдалось скопление плавающих водорослей - саргассов и различных предметов антропогенного происхождения (как в Саргассовом море Атлантического океана).
     При умеренных ветрах (10 м/с) юго-западного направления на всей акватории преобладает поток северного и северо-восточного направлений, при этом максимальные скорости отмечаются в прибрежной полосе (35-40 см/с) и с восточной стороны острова Фуругельма (58 см/с). В проливе они также достигают 40 см/с (рис. 7).
     Таким образом, наибольшую опасность для акватории южного участка Дальневосточного Государственного морского заповедника имеют отнюдь не ситуации с юго-восточными ветрами, даже штормовой силы. Наиболее неблагоприятны ветра юго-западных румбов, в результате действия которых, пусть даже вполне умеренных, воды, загрязненные стоками реки Туманная, втечение суток будут достигать акватории южного участка заповедника. Так как приморский климат носит ярко выраженный муссонный характер, ситуации с ветрами южных румбов следует рассматривать как обычные для летнего периода, а с северными - как обычные для зимнего периода. Следует подчеркнуть, что в период летнего муссона, ниже пикноклина (толщина поверхностного слоя может достигать 40-50 м), водные массы движутся в южном и юго-западном направлении. Вероятно, здесь сказывается воздействие одной из ветвей Приморского течения, проникающего с севера.   Особенно четко его влияние прослеживается вдоль 50-м изобаты.
    В целом, гидрологический режим акватории, расположенной к северу от устья реки Туманная определяется, главным образом, климатическими условиями сезона, свободным водообменом с открытой частью Японского моря и влиянием ее стока. В осенне-летний период здесь можно выделить лишь две водные массы: поверхностную и придонную, которые располагаются соответственно над и под пикноклином.   Поверхностная водная масса в период максимального прогрева может простираться до глубин более 40 м и формируется под воздействием теплых, осолоненных вод Восточно-Корейского течения, слегка распресненных вод залива Посьета и Амурского залива и вод берегового стока. Придонные воды, скорее всего, занимает одна из ветвей холодного Приморского течения.
    Движение воды оказывает прямое воздействие на распределение донных отложений. Известно, что при больших скоростях течения откладываются частицы большей гидравлической крупности (более тяжелые в воде частицы) и с уменьшением скорости (снижением напряженности среды гидрогенного седиментогенеза) отлагаются все менее и менее крупные частицы. Иначе происходит размывание донных отложений. Мелкие илистые и глинистые частицы сцепляются между собой за счет сил молекулярной адгезии и их вовлечение в поток происходит при больших скоростях течения, чем частиц мелко- и среднезернистых песков. Однако, еще более крупные частицы (крупнозернистые пески, гравий) обладают столь большой гидравлической крупностью, что отрываются от дна при значительно больших скоростях течения, чем частицы мелко- и среднезернистых песков. Это взаимодействие сил молекулярной адгезии и гидравлической крупности отражают номограммы Хьюльстрема и Инмана (рис. 8). Кроме того, если скорость течения сильно варьирует во времени (сильно изменчивая среда гидрогенного седиментогенеза), на данном участке дна откладываются частицы самой разной гидравлической крупности.  Такие грунты называются плохо сортированными, а мерой сортированности обычно служит энтропия гранулометрического распределения. У идеально сортированного осадка она имеет нулевое значение, а у абсолютно несортированного - 1.
    Область с максимальными величинами среднего размера гранул и наиболее сортированными осадками в акватории к северу от устья реки Туманной приурочена к мористой центральной части исследуемой акватории (рис. 9 а). Большой размер гранул свидетельствует о большей, чем в остальной части акватории, напряженности среды гидрогенного седиментогенеза. Относительно же низкие величины энтропии гранулометрического распределения показывают относительное постоянство условий отложения осадков (рис. 9 б). По результатам модельных расчетов для большинства реальных ветровых ситуаций и натурных наблюдений именно в этой зоне наблюдаются постоянные и большие скорости течений.
     Сильно заиленная полоса осадков, вытянутая от пролива между о. Фуругельма и материком в юго-западном направлении до побережья (рис. 9 а) свидетельствует о переносе с севера мелких фракций в верхнем слое через пролив и их осаждении в донной ложбине. Этому же процессу способствует и антициклоническая циркуляция южнее б. Сивучьей при юго-восточных ветрах. Процесс заиления происходит в течении всего года, поскольку юго-восточные и северные ветра в сумме дают 90 % повторяемости по направлению. Однако в период летнего муссона, когда вынос р. Туманной максимален, заиление происходит, по-видимому, более интенсивно. В этой области, а так же в конусе выноса р. Туманной, в грунтах отмечено повышенное содержание органического углерода терригенного (наземного) происхождения, некоторых поллютантов (тяжелых металлов, нефтяных углеводородов, пестицидов) (рис. 9 в, г). Таким образом, эти зоны являются областями аккумуляции веществ, вредных для жизнедеятельности животных и растений и, что примечательно, одна из этих областей располагается в центре южного участка Дальневосточного Государственного морского заповедника.
     Третья такая область приурочена к прибрежной центральной части акватории (рис. 9), однако причины ее формирования еще предстоит выяснить. Возможно, что она возникла из-за периодического паводкового сброса вод (и, соответственно, взвешенного вещества) из проток, русла которых подходят здесь непосредственно к береговой черте. Другая возможная причина ее появления заключается в том, что именно к этому району приурочена область дивергенции южного циклонического и северного антициклонического вихрей. В таких областях скорости движения воды снижаются и вероятность выпадения взвешенных веществ из толщи воды на дно значительно возрастает. В настоящее время имеются факты, подтверждающие оба этих предположения и, возможно, что работают оба механизма. Не поэтому ли здесь отмечены самые высокие для исследованной акватории концентрации загрязняющих веществ и терригенной органики ?

МОЩЕНКО А.В., Институт Биологии Моря  ДВО РАН