Последние комментарии

Главная Бельгия Вертикальная циркуляция вод Мирового океана
Вертикальная циркуляция вод Мирового океана

Волновые процессы, приливы и отливы, поверхностные течения способствуют, в определенных пределах, перемешиванию воды по вертикали. При этом в поверхностном течении с глубиной происходит затухание скорости течения и изменение его направления. Это явление известно под названием эффекта (или спирали) Экмана.

Р. Стюарт (1971) указывает на то, что движение воды под действием ветра можно уподобить движению набора пластин (слоев воды).

При этом ученый объясняет эффект Экмана следующим образом: когда верхняя пластина движется под действием ветра, то она в Северном полушарии в результате влияния силы Кориолиса будет перемещаться слегка вправо от направления ветра. Воздействуя на подстилающую пластину путем трения, она заставляет ее двигаться также вправо, но с меньшей скоростью и с еще меньшим совпадением направления движения с направлением ветра. Эта пластина, в свою очередь, воздействует на нижележащую, которая будет двигаться еще правее и с еще меньшей скоростью и т. д.

Таким образом, с увеличением глубины по спирали происходит изменение скорости и направления движения слоев воды («пластин»). Предельная глубина, на которую проникает данный эффект, в первую очередь зависит от скорости течения на поверхности. Под наиболее сильными течениями, такими как Гольфстрим в Атлантическом и Куросио в Тихом океане, эта глубина превышает 1000-1500 м.

Однако важнейший фактор распространения движений вод на глубину – это изменение плотности воды. Плотные холодные, как и плотные соленые воды всегда имеют тенденцию к опусканию на глубину. Но при этом они будут вытеснять глубинные воды, которым придается тенденция восходящих движений.

В зонах схождения течений (зона конвергенции) возникает избыток воды. В результате вода испытывает погружение. В зонах расхождения (зона дивергенции) возникают благоприятные условия для выхода глубинных вод к поверхности. Таким образом, вертикальное перемешивание оказывается неразрывно связанным с горизонтальной циркуляцией океанских вод.

В вертикальном перемешивании существенную роль играет также сгонный эффект. Если ветер дует с берега, то он сгоняет прогретые воды с поверхности и тем самым создает условия для подъема глубинных, более холодных вод.

Подъем глубинных вод к поверхности называется апвеллингом. Зона апвеллинга ограничена по протяженности и ширине, но отличается исключительным постоянством. Поднявшиеся воды существенно влияют на океанографические условия и распространяются на обширные регионы. В целом процесс восходящего движения глубинных вод в зоне апвеллинга очень медленный. Например, у Калифорнийского побережья Северной Америки его скорость составляет около 20 м в месяц.

Зоны дивергенции – это зоны апвеллинга. Не меньшее значение для образования апвеллинга имеет постоянный сгон теплых прибрежных вод устойчивыми ветрами. Таковы, например, зимние муссоны в северо-западной части Индийского океана, создающие апвеллинг на северном и восточном берегах Аравийского моря. Созданию сгонного эффекта и образованию апвеллинга у западных берегов материков в Атлантическом и Тихом океанах способствуют пассаты.

Опускание вод и подъем их с глубины на поверхность имеют огромное значение, прежде всего для развития жизни в океане.

Погружение поверхностных вод, насыщенных кислородом в глубинные слои способствует улучшению условий обитания на глубине. На поверхности океана зоны конвергенции населены относительно слабо.

При подъеме глубинных вод к поверхности в зонах апвеллинга (дивергенции) происходит вынос свежих запасов еще неизрасходованных биогенных элементов, содержащихся в морской воде. Поэтому зоны апвеллинга являются наиболее густо и разнообразно населенными районами океана.

Опускание холодных плотных вод на максимальные глубины объясняется низкими температурами придонных вод океанов. В Южном полушарии, на шельфе Антарктиды, происходит выхолаживание огромных масс воды. Эти массы опускаются на глубину, стекают по материковому склону и затем медленно расползаются по дну океана. Сходная картина, но в меньших масштабах, происходит на мелководьях высоких широт Северного полушария. Этот процесс обусловливает возникновение придонной горизонтальной циркуляции – образование донных абиссальных течений.

В придонных слоях также могут возникать (хотя и слабые) конвективные токи, за счет передачи тепла из недр Земли.

Вертикальное перемешивание действует неразрывно с процессами горизонтальной циркуляции океанских вод. Вместе они представляют основной механизм перераспределения температуры и солености. Течения, идущие из областей с интенсивным испарением, несут в более холодные зоны теплые воды с повышенной соленостью. Таким образом, образуются теплые течения. Они влияют на климат не только океана, но и прилегающих районов суши. Наоборот, течения, направленные из более холодных зон, несут плотные холодные воды. Эти воды, как правило, менее соленые. Они в свою очередь создают отрицательные аномалии гидрологического режима в тех районах, которых они достигают. Например, у восточных берегов океанов в Южном полушарии широко известно их охлаждающее влияние на климат прилегающих районов.

Ярким примером взаимообусловленности горизонтальной и вертикальной циркуляции вод Мирового океана являются экваториальные подповерхностные течения в Тихом, Атлантическом и Индийском океанах. Асимметрия циркуляционных колец поверхностных течений (сдвиг динамических центров к западным частям океанов) и одновременное смещение циркуляционных систем к экватору создают избыток вод в западных районах экваториальной зоны в каждом из названных океанов.

Конвергенция антициклонической циркуляции в зоне экватора обусловливает погружение вод, а сила Кориолиса и стоковый эффект придают на некоторой глубине этим погружающимся водам латеральное направление. В результате возникают мощные подповерхностные течения, пересекающие океаны с запада на восток в пределах 2° с. ш. – 2° ю. ш.

А. М. Муромцев (в 1951 г.) указывал на то, что все воды океана от поверхности и до дна находятся в непрерывном взаимодействии. Это приводит к передаче всех характеристик воды, сформированных на поверхности океана, не только в горизонтальном, но и вертикальном направлении. Малейшее изменение характеристик воды в каком-либо из районов океана рано или поздно скажется и в другом его районе вследствие замечательного свойства вод длительное время сохранять те или иные свои особенности.

 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Реклама