ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.09.2020
Просмотров: 4693
Скачиваний: 7
колебания уровенной поверхности: в одном месте вода опускается, в другом – поднимается, а линию,
вдоль которой колебаний не происходит, называют
узловой.
Приливные волны
проявляются в периодических колебаниях уровня моря и горизонтальном
поступательном движении воды в форме приливных течений в прибрежных частях океанов.
Закономерное периодическое повышение уровня моря от наинизшего положения (малая вода) до
наивысшего (полная вода) – это прилив, а от полной до малой воды – отлив. Разность уровней полной
и малой воды называют
величиной прилива.
Ее не следует отождествлять с
высотой прилива,
которую
понимают как положение уровня в данный момент над средним уровнем, принятым за нуль. В
открытом океане величина приливов не превышает одного метра, хотя колебания наблюдаются от
поверхности до дна. У побережий картина приливов усложняется под влиянием конфигурации
берега, рельефа дна, глубины и т. д. На отмелых берегах полосу, осушаемую во время отлива,
называют
осушкой.
У приглубых берегов ее нет, там лишь наблюдается вертикальное колебание
уровня воды. Наибольшая величина прилива отмечена на атлантическом побережье Северной
Америки – в заливе Фанди, у полуострова Новая Шотландия. В порту Сент-Джон она достигает 16,6
м (по расчетам, может быть до 18 м). Это объясняется конфигурацией залива: сужением его от устья,
где ширина 90 км, в глубь суши и постепенным уменьшением глубины от 208 м в том же
направлении. Приливная волна, входя в залив, стесняемая берегами и дном, постепенно
деформируется, увеличиваясь в высоту. В России максимальная величина прилива 12,9 м отмечена в
заливе Шелихова.
Приливные волны заходят в реки на десятки – сотни километров вверх по течению. Крутую
приливную волну, бегущую вверх по реке, называют
бор.
На реке Амазонке она достигает высоты 5 м
и ощущается на расстоянии 1400 км от устья; на реке Святого Лаврентия – 700 км; на реке Северная
Двина – 120 км. С приливной волной океанские суда заходят в реки в глубь материков, например по
Темзе, Сене и др. Но при большой высоте и скорости перемещения бор может быть опасен для судов.
Морские течения
–
горизонтальные поступательные движения водных масс в океанах и морях,
характеризующиеся определенным направлением и скоростью. Они достигают нескольких тысяч
километров в длину, десятков – сотен километров в ширину, сотен метров в глубину. Вода морских
течений отличается от окружающей по температуре, солености, цвету и другим физико-химическим
свойствам.
Широко распространенное сравнение морских течений с «реками в жидких берегах» неудачно.
Во-первых, потому, что в реках вода движется вниз по уклону русла, а морские течения под
действием ветров могут перемещаться вопреки уклону уровенной поверхности.
Во-вторых, у морских течений меньше скорость движения воды, в среднем 1–3 км/ч.
В-третьих, течения многоструйны и многослойны и по обе стороны от осевой зоны представляют
собой систему водоворотов циклонического или антициклонического знака разных масштабов,
существующих от нескольких месяцев до нескольких лет. С вихрями циклонического знака связан
подъем биогенных веществ в поверхностную фотическую зону, антициклонического знака –
поступление кислорода в глубь океана.
Морские течения классифицируют по ряду признаков.
По продолжительности
существования (устойчивости) выделяют постоянные, периодические и
временные течения.
Постоянные течения
наблюдаются в одних и тех же районах океана,
характеризуются одним генеральным направлением, более или менее постоянной скоростью и
устойчивыми среднемноголетними физико-химическими свойствами переносимых водных масс, хотя
и изменяющимися характеристиками от сезона к сезону (например, Северное и Южное пассатные,
Гольфстрим, Западный дрейф и др.). У
периодических течений
направление, скорость, температура и
другие свойства подчиняются периодическим закономерностям. Они наблюдаются в определенной
последовательности через равные промежутки времени (например, летние и зимние муссонные
течения в северной части Индийского океана или приливно-отливные течения).
Временные течения
–
эпизодические, их вызывают непостоянно действующие факторы, чаще всего ветры.
Из классификаций
по физико-химическим свойствам
наиболее важная по температурному
признаку – теплые, холодные и нейтральные течения. Это деление носит условный характер, оно
основано не на абсолютной, а на относительной температуре воды.
Теплые течения
имеют
температуру воды выше, чем окружающая вода,
холодные
–
наоборот. Например, Мурманское
течение с температурой 2-3°С среди вод с температурой 0°С считается теплым, а Канарское течение с
температурой 15–16°С среди вод с температурой около 20°С – холодным.
Нейтральные течения
имеют температуру воды, близкую к температуре окружающей воды, как, например, экваториальные
противотечения. Холодные течения имеют, как правило, направление от полюсов в сторону экватора,
теплые – от экватора в сторону полюсов. Исключение составляет холодное летнее Сомалийское
течение, направленное от экватора на север. Нейтральные течения ориентированы субширотно.
По солености бывают
опресненные течения
(например, Лабрадорское) и
осолоненные
(например,
Норвежское).
По глубине расположения в толще воды различают течения
поверхностные
(обычно до глубины
200 м),
подповерхностные,
которые, как правило, имеют направление, противоположное
поверхностному (например, под южными пассатными течениями экваториальные противотечения:
Кромвелла в Тихом океане, Ломоносова в Атлантическом, Тареева в Индийском),
глубинные,
придонные.
Последние регулируют обмен между полярными-субполярными и экваториально-
тропическими широтами. Особенно четко выражены придонные течения вблизи Антарктиды, откуда
они «спускаются» по материковому склону, оставляя на дне промоины и следы струйчатости, и
доходят затем вплоть до экватора.
По происхождению течения
объединяют в четыре группы:
•
фрикционные (дрейфовые и ветровые),
•
градиентно-гравитационные,
•
приливные,
•
инерционные.
Фрикционные течения образуются при участии сил трения:
дрейфовые
возникают под влиянием
постоянных ветров,
ветровые
вызваны сезонными ветрами. Среди градиентно-гравитационных
течений наиболее важны
стоковые
течения, которые образуются в результате наклона водной
поверхности, вызванного избытком вод, притекающих из других районов океана, речных вод и
обильных осадков, и
компенсационные
течения, которые возникают вследствие нарушения
равновесия из-за оттока вод в другой район, скудных осадков, незначительного речного стока.
Инерционные
течения наблюдаются после прекращения действия возбуждающих их факторов.
\
Рис. 85. Схема течений Мирового
океана
В настоящее время установлена определенная система
течений океана, обусловленная прежде всего общей
циркуляцией атмосферы (рис. 85). Схема их такова. В
каждом полушарии по обе стороны от термического
экватора существуют
большие круговороты течений
вокруг постоянных субтропических барических
максимумов: по часовой стрелке – в северном
полушарии, против часовой – в южном. Между ними
выявлены
экваториальные
межпассатные
противотечения
с запада на восток. В умеренных –
субполярных
широтах
северного
полушария
наблюдаются
малые кольца течений
вокруг
барических минимумов против часовой стрелки, а в
южном полушарии – циркумполярное течение с запада
на восток в 40 – 50-х широтах вокруг Антарктиды.
Наиболее устойчивыми являются
Северные
и
Южные пассатные
течения по обе стороны от
экватора в Тихом, Атлантическом океанах и в южном полушарии Индийского океана,
«перекачивающие» воду с востока на запад. У восточных берегов материков в тропических широтах
характерны теплые сточные течения:
Гольфстрим, Куросио, Бразильское, Мозамбикское,
Мадагаскарское, Восточно-Австралийское.
Эти течения – аналоги не только по происхождению, но и
по физико-химическим свойствам вод.
В умеренных широтах под действием постоянных западных ветров существуют теплые
Северо-
Атлантическое
и
Северо-Тихоокеанское
течения в северном полушарии и холодное (нейтральное)
течение
Западных ветров,
или
Западный дрейф,
–
в южном. Это мощное течение образует кольцо в
Южном океане вокруг Антарктиды. Замыкают большие круговороты холодные компенсационные
течения-аналоги вдоль западных берегов материков в субтропических широтах:
Калифорнийское,
Канарское
–
в северном и
Перуанское, Бенгельское, Западно-Австралийское
–
в южном полушарии.
В малых кольцах течений следует отметить теплое
Норвежское
течение в Арктике и холодное
Лабрадорское
в Атлантике по периферии Исландского минимума и аналогичные им теплое
Аляскинское
и холодное
Курильское (Курило-Камчатское)
–
в Тихом океане по периферии Алеутского
минимума.
В северной части Индийского океана муссонная циркуляция порождает сезонные ветровые
течения:
Зимнее муссонное
–
с востока на запад и
Летнее муссонное
–
с запада на восток. Летом здесь
еще хорошо выражено
Сомалийское течение
–
единственное холодное течение, устремляющееся от
экватора. Оно связано с юго-западным муссоном, отгоняющим воду от берегов Африки у
полуострова Сомали и вызывающим тем самым подъем холодных глубинных вод (зона прибрежного
апвеллинга).
В Северном Ледовитом океане главное направление движения поверхностных вод и дрейф льдов
происходят с востока на запад через весь океан
(Трансарктическое течение)
от Новосибирских
островов в Гренландское море. Оно вызвано рядом причин: во-первых, обильным речным стоком
сибирских рек, во-вторых, вращательным антициклоническим движением (по часовой стрелке) над
обширным барическим максимумом в Американо-Азиатском секторе Арктики, в-третьих,
вращательным циклоническим движением (против часовой стрелки) в местных зимних барических
минимумах над Баренцевым и Карским арктическими морями. Под влиянием течений и ветров
происходит дрейф льдов вдоль устойчивой Арктической полыньи, проходящей от Новосибирских
островов почти через Северный полюс над котловиной Амундсена и далее к проливу между
Гренландией и архипелагом Шпицберген в Гренландское море. Именно там заканчивали свое
существование научно-исследовательские станции «Северный полюс» (СП), начиная с СП-1 –
героической четверки папанинцев (1937– 1938). Пополняется Арктика водами из Атлантики в виде
Нордкапского, Мурманского, Шпицбергенского
и
Новоземельского
течений. Воды двух последних
течений более соленые, а потому более плотные и погружаются под лед.
Значение морских течений для климата и природы Земли в целом и особенно прибрежных
районов очень велико. Морские течения наряду с воздушными массами осуществляют перенос тепла
и холода между широтами. Теплые и холодные течения во всех климатических поясах поддерживают
температурные различия западных и восточных побережий материков, нарушают зональное
распределение температуры (например, за Северным полярным кругом на широте 70° находится
незамерзающий Мурманский порт, а на побережье Северной Америки к северу от Нью-Йорка даже
на широтах 45° зимние температуры воды и воздуха отрицательны).
Течения оказывают влияние и на количество осадков. Теплые течения способствуют развитию
конвекции и выпадению осадков. Космонавты отмечают характерные облачные образования,
сопровождающие теплые течения на всем их протяжении. Холодные течения, ослабляя вертикальный
обмен воздушных масс, уменьшают возможность выпадения осадков. Поэтому территории,
омываемые теплыми течениями и находящиеся под влиянием воздушных потоков с их стороны,
имеют влажный климат, а территории, омываемые холодными течениями, – сухой.
Течения создают термические аномалии, которые, в свою очередь, сказываются на распределении
атмосферного давления, циркуляции атмосферы и погодных условиях. Особенно значительная
положительная температурная аномалия (до +28°С) наблюдается зимой на севере Атлантики и над
Норвежским морем над теплыми течениями: Северо-Атлантическим, Ирмингера и Норвежским. Она
поддерживает существование и определяет конфигурацию Исландского барического динамического
минимума с ложбиной над Баренцевым морем, над теплыми Норвежским и Мурманским ветвями
течений. Вдоль осей теплых течений движутся серии циклонов, определяя погодные условия
акваторий и прибрежных территорий. Аналогичная, но меньшая по величине и значению
термическая аномалия на севере Тихого океана способствует формированию в зимний сезон
Алеутского барического минимума над Северо-Тихоокеанским и Аляскинским течениями. В местах
встречи теплых и холодных течений обычны туманы, сплошная облачность и моросящие осадки из
слоистых облаков, там происходит рождение циклонов.
Морские течения способствуют перемешиванию воды и осуществляют перенос питательных
веществ и газовый обмен, с их помощью осуществляется миграция растений и животных.
Изменчивость морских течений во времени и смещение их в пространстве влияет на биологическую
продуктивность океанов и морей.
Течения играли большую роль в судоходстве в эпоху парусного флота. Их учитывают при
мореплавании и сейчас. Так, с Лабрадорским течением связан вынос гренландских айсбергов в
умеренные широты Атлантики, где проходит оживленная морская трасса. А это к тому же район
штормов и частых плотных туманов. Общеизвестна трагическая гибель в этих водах лайнера
«Титаник» в 1912 г. Теперь существует международный ледовый патруль с использованием
спутниковой информации и капитаны кораблей заблаговременно оповещаются о движении
айсбергов.
14.5. Водные массы Мирового океана и фронтальные зоны
Вся масса вод Мирового океана условно подразделяется на поверхностные и глубинные.
Поверхностные воды – слой толщиной 200–300 м – по природным свойствам весьма разнородны; их
можно назвать
океанической тропосферой.
Остальные воды –
океаническая стратосфера,
составляющая главную массу вод, однороднее.
Поверхностные воды – зона активного термического и динамического взаимодействия
океана и атмосферы. В соответствии с зональными климатическими изменениями они
подразделяются на различные водные массы, прежде всего по термогалинным свойствам.
Водные
массы
–
это сравнительно большие объемы воды, формирующиеся в определенных зонах (очагах)
океана и обладающие в течение длительного времени устойчивыми физико-химическими и
биологическими свойствами.
Выделяют
пять типов
водных масс: экваториальные, тропические, субтропические, субполярные
и полярные.
Экваториальные водные массы
(0-
5° с. ш.) образуют межпассатные противотечения. Они
обладают постоянно высокими температурами (26-28 °С), четко выраженным слоем температурного
скачка на глубине 20-50 м, пониженной плотностью и соленостью – 34 – 34,5‰, малым содержанием
кислорода – 3-4 г/м
3
, небольшой насыщенностью жизненными формами. Преобладает подъем
водных масс. В атмосфере над ними располагается пояс низкого давления и штилей.
Тропические водные массы
(5
–
35° с. ш. и 0–30° ю. ш.) распространены по экваториальным
перифериям субтропических барических максимумов; они формируют пассатные течения.
Температура летом достигает +26...+28°С, зимой опускается до +18... +20 °С, причем она различается
у западных и восточных побережий из-за течений и прибрежных стационарных апвеллингов и даун-
веллингов.
Апвеллинг
(англ,
upwelling
–
всплывание) – восходящее движение воды с глубины 50–100
м, порождаемое сгонными ветрами у западных побережий материков в полосе 10–30 км. Обладая
пониженной температурой и в связи с этим значительной насыщенностью кислородом, глубинные
воды, богатые биогенными и минеральными веществами, входя в поверхностную освещенную зону,
увеличивают продуктивность водной массы.
Даунвеллинги
–
нисходящие потоки у восточных
побережий материков за счет нагона воды; они заносят вниз тепло и кислород. Слой температурного
скачка выражен весь год, соленость 35–35,5‰, содержание кислорода 2–4 г/м
3
.
Субтропические водные массы
обладают наиболее характерными и устойчивыми свойствами в
«ядре» – круговых акваториях, ограниченных большими кольцами течений. Температура в течение
года изменяется от 28 до 15°С, есть слой температурного скачка. Соленость 36–37‰, содержание
кислорода 4–5 г/м
3
. В центре круговоротов происходит опускание вод. В теплых течениях
субтропические водные массы проникают в умеренные широты до 50° с. ш. и 40–45° ю. ш. Эти
трансформированные субтропические водные массы занимают здесь практически полностью
акватории Атлантического, Тихого и Индийского океанов. Охлаждаясь, субтропические воды отдают
огромное количество тепла атмосфере, особенно зимой, играя весьма значительную роль в
планетарном теплообмене между широтами. Границы субтропических и тропических вод весьма
условны, поэтому некоторые океанологи объединяют их в один тип тропических вод.
Субполярные
–
субарктические (50 – 70° с. ш.) и субантарктические (45–60° ю. ш.)
водные массы.
Для них типично разнообразие характеристик и по сезонам года, и по полушариям. Температура
летом 12–15°С, зимой 5–7 °С, уменьшаясь в сторону полюсов. Морских льдов практически не
бывает, но есть айсберги. Слой температурного скачка выражен лишь летом. Соленость уменьшается
от 35 до 33‰ по направлению к полюсам. Содержание кислорода 4 – 6 г/м
3
, поэтому воды богаты
жизненными формами. Эти водные массы занимают север Атлантики и Тихого океана, проникая в
холодных течениях вдоль восточных берегов материков в умеренные широты. В южном полушарии
они образуют сплошную зону к югу от всех материков. В целом это западная циркуляция воздушных
и водных масс, полоса штормов.
Полярные водные массы
в Арктике и вокруг Антарктиды обладают низкой температурой: летом
около 0°С, зимой –1,5...–1,7°С. Здесь постоянны солоноватые морские и пресные материковые льды и
их обломки. Слоя температурного скачка нет. Соленость 32–33‰. В холодных водах растворено
максимальное количество кислорода – 5–7 г/м
3
. На границе с субполярными водами наблюдается
опускание плотных холодных вод, особенно зимой.
Каждая водная масса имеет свой очаг формирования. При встречах водных масс с разными
свойствами образуются
океанологические фронты,
или
зоны конвергенции
(лат.
converge
–
схожусь). Обычно они формируются на стыке теплых и холодных поверхностных течений и
характеризуются опусканием водных масс. В Мировом океане несколько фронтальных зон, но
основных – четыре, по две в северном и южном полушариях. В умеренных широтах они выражены у
восточных берегов материков на границах субполярного циклонического и субтропического
антициклонического круговоротов с их соответственно холодными и теплыми течениями: у
Ньюфаундленда, Хоккайдо, Фолклендских островов и Новой Зеландии. В этих фронтальных зонах
гидротермические характеристики (температура, соленость, плотность, скорости течения, сезонные
колебания температуры, размеры ветровых волн, количество туманов, облачность и пр.) достигают
экстремальных значений. К востоку из-за перемешивания вод фронтальные контрасты размываются.
Именно в этих зонах зарождаются фронтальные циклоны внетропических широт. Две фронтальные
зоны существуют и по обе стороны от термического экватора у западных берегов материков между
тропическими относительно холодными водами и теплыми экваториальными водами межпассатных
противотечений. Они тоже отличаются высокими значениями гидрометеорологических
характеристик, большой динамической и биологической активностью, интенсивным
взаимодействием океана и атмосферы. Это районы зарождения тропических циклонов.
Есть в океане и
зоны дивергенции
(лат.
diuergento
–
отклоняюсь) – зоны расходимости
поверхностных течений и подъема глубинных вод: у западных берегов материков умеренных широт и
над термическим экватором у восточных берегов материков. Такие зоны богаты фито- и
зоопланктоном, отличаются повышенной биологической продуктивностью и являются районами
эффективного рыбного промысла.
Океаническую стратосферу по глубине делят на три слоя, различающиеся по температуре,
освещенности и другим свойствам: промежуточные, глубинные и придонные воды. Промежуточные
воды располагаются на глубинах от 300 – 500 до 1000–1200 м. Толщина их максимальна в полярных
широтах и в центральных частях антициклонических круговоротов, где преобладает опускание вод.
Их свойства несколько различны в зависимости от широты распространения. Общий перенос этих
вод направлен от высоких широт к экватору.
Глубинные и особенно придонные воды (толщина слоя последних – 1000–1500 м над дном)
отличаются большой однородностью (низкими температурами, богатством кислорода) и медленной
скоростью перемещения в меридиональном направлении от полярных широт к экватору. Особенно
широко распространены антарктические воды, «сползающие» с материкового склона Антарктиды.
Они не только занимают все южное полушарие, но и доходят до 10–12° с. ш. в Тихом океане, до 40° с.
ш. в Атлантике и до Аравийского моря в Индийском океане.
Из характеристики водных масс, особенно поверхностных, и течений ярко видно взаимодействие
океана и атмосферы. Океан дает атмосфере основную массу тепла, преобразуя лучистую энергию
Солнца в тепловую. Океан – огромный дистиллятор, снабжающий сушу посредством атмосферы
пресной водой. Тепло, поступающее в атмосферу от океанов, обусловливает различное атмосферное
давление. Из-за разницы в давлении возникает ветер. Он вызывает волнение и течения, которые
переносят тепло в высокие широты или холод в низкие и т. д. Процессы взаимодействия двух
оболочек Земли – атмосферы и океаносферы – сложны и многообразны.
Океан как среда жизни
В Мировом океане повсюду, от поверхности до дна, существует жизнь. Однако концентрация
живого вещества приурочена к двум планкам жизни – водно-поверхностному и донному слоям.
Поскольку в океане весьма благоприятные условия для жизни, в нем обитают различные бактерии,
почти три четверти животных и половина растений Земли, каждый вид из которых исчисляется
множеством экземпляров.
В соответствии с
образом жизни
обитателей океана делят на три группы: нектон (греч.
nektos
–
плавающий), планктон (греч.
planktos
–
блуждающий) и бентос (греч.
benthos
–
глубина).
Нектон
представлен такими активно плавающими животными, как рыбы (более 16 тыс. видов),
ластоногие, киты, дельфины, морские змеи и черепахи, кальмары и др.