Spatial variability of the methane hydrates stability zone upper boundary parameters in the water column of the Sea of Okhotsk

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Based on all available oceanological information (131, 286 stations carried out from 1929 to 2020), for the first time for the Sea of Okhotsk, spatial patterns of the methane hydrate stability zone upper boundary (water temperature, salinity, depth of the upper boundary in the water column) parameters distribution are presented and discussed. The methane hydrate stability zone model is considered. We are revealed that in the Sea of Okhotsk, the minimum water temperature and the minimum depth of the upper boundary of the gas hydrate stability zone (less than 1°C and 300–320 m, respectively) are located near the eastern slope of Sakhalin Island. The maximum water temperature and maximum depth of the upper boundary (1.5–1.7°C and 340–350 m, respectively) are characteristic of the area adjacent to the central and northern straits of the Kuril Islands Arc, as well as above the slope of the Kamchatka Peninsula. The salinity values at the upper boundary of the methane hydrate stability zone in the Sea of Okhotsk vary within a narrow range from 33.4 to 33.6 psu, which is quite close to conditions for the stability of methane hydrate in seawater obtained by us. An area where in the water column there are no favorable thermobaric conditions for the formation and existence of methane hydrates has been identified.

Full Text

Restricted Access

About the authors

R. B. Shakirov

V.I. Il’ichev Pacific Oceanological Institute, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: petrova@poi.dvo.ru
Russian Federation, Vladivostok

V. A. Luchin

V.I. Il’ichev Pacific Oceanological Institute, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: petrova@poi.dvo.ru
Russian Federation, Vladivostok

E. A. Petrova

V.I. Il’ichev Pacific Oceanological Institute, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: petrova@poi.dvo.ru
Russian Federation, Vladivostok

References

  1. Макогон Ю. Ф. Газогидраты. История изучения и перспективы освоения // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2010. № 2. С. 5–21.
  2. Reagan M. T., Moridis G. J., Elliott S. M., Maltrud M. Contribution of oceanic gas hydrate dissociation to the formation of Arctic Ocean methane plumes // J. Geophys. Res. 2011. V. 116. C09014.
  3. Трофимук А. А., Черский Н. В., Царев В. П. Особенности накопления природных газов в зонах гидратообразования Мирового океана // Доклады Академии наук СССР. 1973. Т. 212. № 4. С. 931–934.
  4. Метан и климатические изменения: научные проблемы и технологические аспекты / Под ред. акад. РАН В.Г. Бондура, акад. РАН И. И. Мохова, чл.-кор. РАН А. А. Макоско. М.: Российская академия наук, 2022. 388 с.
  5. Богоявленский В. И., Янчевская А. С., Богоявленский И. В., Кишанков А. В. Газовые гидраты на акваториях Циркумарктического региона // Арктика: экология и экономика. 2018. № 3(31). С. 42–55.
  6. Веселов О. В., Гордиенко В. В., Куделькин В. В. Термобарические условия формирования газогидратов в Охотском море // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2006. № 3(5). С. 62–68.
  7. Chen Z., Bai W., Xu W. Prediction of stability zones and occurrence zones of multiple composition natural gas hydrate in marine sediments // Chinese Journal of Geophysics. 2005. V. 48. № 4. P. 936–945.
  8. Dickens G. R., Quinby-Hunt M. S. Methane hydrate stability in seawater // Geophys. Res. Lett. 1994. V. 21. № 19. P. 2115–2118.
  9. Елисеев А. В. Глобальный цикл метана: обзор // Фундаментальная и прикладная климатология. 2018. Т. 1. С. 52–70.
  10. Bogoyavlensky V., Kishankov A., Yanchevskaya A., Bogoyavlensky I. Forecast of Gas Hydrates Distribution Zones in the Arctic Ocean and Adjacent Offshore Areas // Geosciences. 2018. V. 8. № 12. P. 453. https://doi.org/10.3390/geosciences8120453
  11. McGinnis D. F., Greinert J., Artemov Y., Beaubien S. E., Wuest A. Fate of rising methane bubbles in stratified waters: How much methane reaches the atmosphere? // Journal of Geophysical Research. 2006. V. 111. C09007. https://doi.org/10.1029/2005JC003183.
  12. Granin N. G., Makarov M. M., Kucher K. M., Gnatovsky R. Y. Gas seeps in Lake Baikal-detection, distribution, and implications for water column mixing // Geo-Marine Letters. 2010. V. 30. № 3-4. P. 399–409. https://doi.org/10.1007/s00367-010-0201-3
  13. Biastoch A., Treude T., Rüpke L. H., Riebesell U., Roth C., Burwicz E. B., Park W., Latif M., Böning C. W., Madec G., Wallmann K. Rising Arctic Ocean temperatures cause gas hydrate destabilization and ocean acidification // Geophys. Res. Lett. 2011. V. 38. L08602. https://doi.org/10.1029/2011GL047222
  14. Giustiniani M., Tinivella U., Jakobsson M., Rebesco M. Arctic ocean gas hydrate stability in a changing climate // J. Geol. Res. 2013. V. 2013. 783969. https://doi.org/10.1155/2013/783969
  15. Reagan M. T., Moridis G. J. Oceanic gas hydrate instability and dissociation under climate change scenarios // Geophys. Res. Lett. 2007. V. 34. L22709. https://doi.org/10.1029/2007GL031671.
  16. Обжиров А. И., Шакиров Р. Б. Комплексные геолого-геофизические исследования газогидратов в Охотском море / В кн.: Геология и геоэкология континентальных окраин Евразии. Вып. 4. Специальный выпуск. Геология и полезные ископаемые окраинных морей Евразии. М.: ГЕОС, 2012. С. 122–136.
  17. Лучин В. А. Сезонная изменчивость температуры воды в деятельном слое дальневосточных морей / В кн.: Дальневосточные моря России. Т. 1. М.: Наука, 2007. С. 232–252.
  18. Морошкин К. В. Новая схема поверхностных течений Охотского моря // Океанология. 1964. Т. 4. С. 641–643.
  19. Лучин В. А. Диагностический расчет циркуляции вод Охотского моря в летний период // Тр. ДВНИИ. 1982. Вып. 96. С. 69–76.
  20. Fayman P. A., Prants S. V., Budyansky M. V., Uleysky M. Y. Simulated pathways of the northwestern pacific water in the Okhotsk Sea // Izv. Atmospheric and Oceanic Physics. 2021. V. 57. № 3. P. 329–340.
  21. Talley L. D. An Okhotsk water anomaly: Implications for ventilation in the North Pacific // Deep Sea Res. 1991. Part A. № 38. Suppl. 1. P. 171–190.
  22. Gladyshev S., Talley L., Kantakov G., Khen G., Wakatsuchi M. Distribution, formation, and seasonal variability of Okhotsk Sea Mode Water // J. Geophys. Res. 2003. V. 108. № C6. 3186. https://doi.org/10.1029/2001JC000877
  23. Гинсбург Г. Д., Грамберг И. С., Соловьев В. А. Геология субмаринных газовых гидратов // Советская геология. 1990. № 11. С. 12–19.
  24. Лучин В. А., Матвеев В. И. Межгодовая изменчивость термического состояния холодного подповерхностного слоя Охотского моря // Изв. ТИНРО. 2016. T. 187. C. 205–216.
  25. Фигуркин А. Л. Изменчивость термохалинного состояния придонных вод северной части Охотского моря // Изв. ТИНРО. 2011. Т. 166. С. 255–274.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Spatial distribution of average annual values ​​of the parameters of the upper boundary of the GHSZ: (a) – water temperature (°C); (b) – salinity (psu); (c) – depth of the upper boundary of the GHSZ in the Sea of ​​Okhotsk (m). (d) – known accumulations of GG (1), confirmed by direct methods, and “torches” (2) of methane (the numbers indicate depths in meters). The area shaded is the water area where there are no favorable thermobaric conditions in the water column for the formation and existence of GG.

Download (766KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences