Вертикальная стратификация Мирового океана

В вертикальном разрезе толща воды распадается на большие слои, аналогичны слоям атмосферы. Их также называют сферами. Выделяются следующие четыре сферы (слоя):

Верхняя сфера формируется непосредственным обменом энергией и веществом с тропосферой в форме микроциркуляционных систем. Она охватывает слой в 200-300 м мощности. Эта верхняя сфера характеризуется интенсивным перемешиванием, проникновением света и значительными колебаниями температуры.

Верхняя сфера распадается на следующие частные слои:

а) самый верхний слой толщиной в несколько десятков сантиметров;

б) слой воздействия ветра глубиной 10-40 см; он участвует в волнении, реагирует на погоду;

в) слой скачка температур, в котором она резко падает от верхнего нагретого к нижнему, не затронутому волнением и не прогретому слою;

г) слой проникновения сезонной циркуляции и изменчивости температур.

Океанские течения обычно захватывают водные массы только верхней сферы.

Промежуточная сфера простирается до глубин 1 500 – 2000 м; ее воды образуются из поверхностных вод при их опускании. При этом они охлаждаются и уплотняются, а затем перемешиваются в горизонтальных направлениях, преимущественно с зональной составляющей. Преобладают горизонтальные переносы водных масс.

Глубинная сфера не доходит до дна примерно на 1 000 м. Этой сфере свойственна определенная однородность. ЕЕ мощность составляет около 2 000 м и она концентрирует более 50 % всей воды Мирового океана.

Придонная сфера занимает самый нижний слой толщи океана и простирается на расстояние примерно 1 000 м от дна. Воды этой сферы образуются в холодных поясах, в Арктике и Антарктике и перемещаются на огромных пространствах по глубоким котловинам и желобам. Они воспринимают тепло из недр Земли и взаимодействуют с дном океана. Поэтому при своем движении они значительно трансформируются.

Водные массы и океанские фронты верхней сферы океана

Водной массой называется сравнительно большой объем воды, формирующийся в определенной акватории Мирового океана и обладающий в течение длительного времени почти постоянными физическими (температура, свет), химическими (газы) и биологическими (планктон) свойствами. Водная масса перемещается как единое целое. Одна масса от другой отделяется океанским фронтом.

Выделяются следующие типы водных масс:

1.Экваториальные водные массы ограничены экваториальным и субэкваториальным фронтами. Они характеризуются самой высокой в открытом океане температурой, пониженной соленостью (до 34-32 ‰) соленостью, минимальной плотностью, большим содержанием кислорода и фосфатов.

2.Тропические и субтропические водные массы создаются в областях тропических атмосферных антициклонов и ограничены со стороны умеренных поясов тропическим северным и тропическим южным фронтами, а субтропические – северным умеренным и северным южным фронтами. Они характеризуются повышенной соленостью (до 37 ‰ и более) и большой прозрачностью, бедностью питательными солями и планктоном. В экологическом отношении тропические водные массы представляет собой океанские пустыни.

3.Умеренные водные массы располагаются в умеренных широтах и ограничены со стороны полюсов арктическим и антарктическим фронтами. Они отличаются большой изменчивостью свойств как по географическим широтам, так и по сезонам года. Для умеренных водных масс характерен интенсивный обмен теплом и влагой с атмосферой.

4.Полярные водные массы Арктики и Антарктики характеризуются самой низкой температурой, наибольшей плотностью, повышенным содержанием кислорода. Воды Антарктики интенсивно погружаются в придонную сферу и снабжают ее кислородом.

Планетарная циркуляция верхней сферы океана. Океанские течения.

В соответствии с зональным распределением солнечной энергии по поверхности планеты как в океане, так и в атмосфере создаются однотипные и генетически связанные циркуляционные системы. Старое положение о том, что океанские течения вызываются исключительно ветрами, не подтверждается новейшими научными исследованиями. Перемещение и водных, и воздушных масс определяется общей для атмосферы и гидросферы зональностью: неравномерным нагреванием и охлаждением поверхности Земли. От этого в одних районах возникают восходящие токи и убыль массы, в других – нисходящие токи и увеличение массы (воздуха или воды). Таким образом рождается импульс движения. Перенос масс – приспособление их к полю силы тяжести, стремление к равномерному распределению.

Большинство макроциркуляционных систем держится весь год. Только в северной части Индийского океана течения меняются вслед за муссонами.

Всего на Земле имеется 10 крупных циркуляционных систем:

1) Североатлантическая (Азорская) система;

2) Северотихоокеанская (Гавайская) система;

3) Южноатлантическая система;

4) Южнотихоокеанская система;

5) Июноиндийская система;

6) Экватриальная система;

7) Атлантическая (исландская) система;

8) Тихоокеанская (Алеутская) система;

9) Индийская муссонная система;

10) Антарктическая и Арктическая система.

Главные циркуляционные системы совпадают с центрами действия атмосферы. Эта общность носит генетический характер.

Поверхностное течение отклоняется от направления ветра на угол до 45⁰ вправо в северном полушарии и влево в южном полушарии. Так, пассатные течения идут с востока на запад, пассаты же дуют с северо-востока в северном полушарии и с юго-востока в южном полушарии. Верхний слой может следовать за ветром. Однако каждый нижележащий слой продолжает отклоняться вправо (влево) от направления движения вышележащего слоя. Скорость течения при этом уменьшается. На некоторой глубине течение принимает противоположное направление, что практически означает его прекращение. Многочисленные измерения показали, что течения оканчиваются на глубинах не более 300 м.

В географической оболочке как системе более высокого, чем океаносфера, уровня – океанские течения – это не только потоки воды, но и полосы переноса воздушных масс, направления обмена веществом и энергией, пути миграции животных и растений.

Тропические антициклонические системы океанских течений самые крупные. Они простираются от одного берега океана до другого на 6-7 тыс. км в Атлантическом океане и 14-15 тыс. км в Тихом океане, а по меридиану от экватора до 40 0 широты, на 4-5 тыс. км. Устойчивые и мощные течения, особенно в северном полушарии, в основном замкнутые.

Как и в тропических атмосферных антициклонах, движение воды идет по часовой стрелке в северном и против часовой стрелки в южном полушарии. От восточных берегов океанов (западных берегов материка) поверхностная вода относится к экватору, на ее место поднимается из глубины (дивергенция) и компенсационно поступает из умеренных широт холодная. Так образуются холодные течения:

Канарское холодное течение;

Калифорнийское холодное течение;

Перуанское холодное течение;

Бенгельское холодное течение;

Западноавстралийское холодное течение и др.

Скорость течений относительно небольшая и составляет около 10 см/сек.

Струи компенсационных течений вливаются в Северное и Южное Пассатные (Экваториальные) теплые течения. Скорость этих течений достаточно большая: 25-50 см/сек на тропической периферии и до 150-200 см/сек близ экватора. Устойчивость соответственно составляет 50 и 75%.

Подходя к берегам материков, пассатные течения, естественно, отклоняются. Образуются крупные сточные течения:

Бразильское течение;

Гвианское течение;

Антильское течение;

Восточноавстралийское течение;

Мадагаскарское течение и др.

Скорость этих течений составляет около 75-100 см/сек.

Благодаря отклоняющему действию вращения Земли центр антициклонической системы течений смещен к западу относительно центра атмосферного антициклона. Поэтому перенос водных масс в умеренные широты сосредоточен в узких полосах у западных берегов океанов.

Гвианское и Антильское течения омывают Антильские острова и большая часть воды заходит в Мексиканский залив. Из него начинается стоковое течение Гольфстрим. Начальный его участок во Флоридском проливе называется Флоридским течением, глубина которого аномальна – до 700 м, ширина 75 км, мощность 25 млн. м³/сек. Температура воды здесь достигает 26 ⁰ С. Достигнув средних широт, водные массы частично возвращаются в эту же систему у западных берегов материков, частично вовлекаются в циклонические системы умеренного пояса.

Экваториальная система представлена Экватоиальным противотечением. Экваториальное противотечение образуется как компенсационное между Пассатными течениями.

Циклонические системы умеренных широт различны в северном и южном полушариях и зависят от расположения материков. Северные циклонические системы – Исландская и Алеутская – весьма обширны: с запада на восток они протягиваются на 5-6 тыс. км и с севера на юг около 2 тыс. км. Система циркуляции в Северной Атлантике начинается теплым Североатлантическим течением. За ним нередко сохраняется название начального Гольфстрима. Однако собственно Гольфстрим как стоковое течение продолжается не далее Нью-Фаундлендской банки. Начиная от 40⁰ с.ш. водные массы вовлекаются в циркуляцию умеренных широт и под действием западного переноса и кориолисовой силы от Берегов Америки направляются к Европе. Благодаря активному водообмену с Северным Ледовитым океаном Североатлантическое течение проникает в полярные широты, где циклоническая деятельность формирует несколько круговоротов – течений Ирмингера, Норвежское, Шпицбергенское, Нордкапское.

Гольфстримом в узком смысле называется стоковое течение от Мексиканского залива до 40⁰ с.ш., в широком смысле – система течений в северной Атлантике и западной части Северного Ледовитого океана.

Второй круговоротнаходится у северо-восточных берегов Америки и включает течения Восточногренландское и Лабрадорское. Они выносят основную массу арктических вод и льдов.

Циркуляция северной части Тихого океана аналогична северо-атлантической, но отличается от нее меньшим водообменном с Северным Ледовитым океаном. Стоковое течение Куросио переходит в Северотихоокеанское, идущее к Северо-Западной Америке. Очень часто эта система течений называется Куросио.

В Северный Ледовитый океан проникает относительно небольшая (36 тыс. км³) масса воды. Холодные течения Алеутское, Камчатское и Ойясио образуются из холодных вод Тихого океана вне связи с Ледовитым.

Циркумполярная антарктическая система Южного океана соответственно океаничности южного полушария представлена одним течением Западных ветров. Это самое мощное течение в Мировом окане. Оно охватывает Землю сплошным кольцом в поясе от 35-40 до 50-60⁰ ю.ш. Ширина его около 2 000 км, мощность 185-215 км3/сек, скорость 25-30 см/сек. В значительной степени это течение определяет самостоятельность Южного океана. Циркумполярное течение Западных ветров незамкнутое: от него отходят ветви, вливающиеся в Перуанское, Бенгельское, Западноавстралийское течения, а с юга, от Антарктиды, в него впадают прибрежные антарктические течения – из морей Уэдделла и Росса.

Арктическая система в циркуляции вод Мирового океана занимает особое место из-за конфигурации Северного Ледовитого океана. Генетически она соответствует Арктическому барическому максимуму и ложбине Исландского минимума. Главное течение здесь – Западное арктическое. Оно перемещает воды и льды с востока на запад по всему Северному Ледовитому океану к проливу Нансена между Шпицбергеном и Гренландией. Дальше оно продолжается Восточногренландским и Лабрадорским. На востоке в Чукотском море от Западного арктического течения отделяется Полярное течение, идущее через полюс к Гренландии и далее - в пролив Нансена.

Циркуляция вод Мирового океана диссимметрична относительно экватора. Диссимметрия течений пока не получила должного научного объяснения. Причина ее, вероятно, заключается в том, что к северу от экватора господствует меридиональный перенос, а в южном полушарии – зональный. Объясняется это также положением и формой материков.

Во внутренних морях циркуляция воды всегда индивидуальна.

Приливы и отливы

Уровень поверхности океанов и окраинных морей периодически изменяется. Колебание уровня Ады называется приливами и отливами. При приливе уровень воды постепенно повышается и достигает наивысшего положения, которое называется полной водой. Затем происходят отливы, при котором уровень также постепенно падает до минимального, называемого малой водой. На пологих берегах между уровнями полной и малой воды остается полоса осушки.

Теоретически полный цикл (два прилива и два отлива) должен завершиться за 24 часа 50 минут, а каждый прилив и отлив по 6 часов 12 минут и 30 секунд. Действительная же картина осложняется многими причинами.

1.Приливы образуются не только под действием притяжения Луны, но также и Солнца. Приливообразующая сила Солнца в связи с его удаленностью меньше лунной.

2. В течение 27 1/3 суток Луна делает полный оборот вокруг Земли. За это время ее склонение дважды меняется от 23 ⁰ до 23 ⁰ южного. Это вызывает суточное неравенство приливов по высоте и продолжительности.

3.Сложность еще больше увеличивается от разнообразного влияния на приливную волну расположения материков и их береговой линии.

Теоретически лунный прилив должен быть высотой 0, 53 м, солнечный 0, 24 м, суммарный 0, 77 м. В открытом океане у островов величина прилива довольно близка к теоретической: на Гавайских островах – 1,0 м, Святой Елены – 1,1 м, Фиджи – 1,7 м. У материков со слабо расчлененными берегами высота приливов колеблется около 1,5 – 2,0 м. С усложнением контуров береговой линии она резко возрастает. Это объясняется нагоном оканской воды в узкие заливы и проливы.

Самый большой на Земле прилив (до 18 м) бывает в бухте Ноэль в заливе Фанди (у Новой Шотландии). Высокие приливы фиксируются также на севере Охотского моря, в Пенжинской губе (до 12 м). Во внутренних морях приливы незначительны: в Черном море – 13 см, в Балтийском море – 4,8 см, в Средиземном море (Венеция) – 1 м.

Общепланетарное значение океанских приливов заключается в создании приливного трения. Приливы и отливы играют определенную роль и в развитии географической оболочки. Они участвуют в перемешивании воды, в формировании берегов, в создании особых экологических условий в прибрежной полосе моря. Весьма значительна роль приливов в морском судоходстве, строительстве портовых сооружений, защите их от разрушений моря и заноса мелкими песками. Каждая приливная волна несет огромную энергию. Там где приливы достаточно высоки, эта энергия может быть успешно использована.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: