Циркуляция глубинных вод

Основные факторы, определяющие циркуляцию глубинных вод, - температура и соленость.

В приполярных районах Мирового океана вода на поверхности охлаждается. При образовании льда из него выделяются соли, которые дополнительно осолоняют воду. В результате вода становится более плотной и опускается на глубину. Области интенсивного образования глубинных вод находятся на севере Атлантического океана у Гренландии и в морях Уэдделла и Росса у Антарктиды.

Из приполярных районов глубинные воды распространяются по океанам. Скорость их движения очень мала. Например, антарктическим глубинным водам на пересечение Тихого океана с юга на север требуются десятки лет.

Распространение глубинных вод существенно зависит от рельефа дна. Установлено, например, что североатлантические глубинные воды, следуя рельефу дна, пересекают Атлантический океан и частично вовлекаются в мощное течение Западных ветров.

Районы интенсивного формирования глубинных вод находятся несколько юго-западнее Гренландии и в приатлантическом и притихоокеанском районах Антарктиды. Отсюда они по глубоким районам растекаются в разных направлениях, проникая в центральные и северные районы Мирового океана.

Начиная с 1950-х годов последовали открытия подповерхностных и глубинных противотечений. Подповерхностные противотечения были обнаружены в экваториальных зонах Тихого (течение Кромвеля), Атлантического (течение Ломоносова) и Индийского (течение Тареева) океанов. Подповерхностные противотечения направлены с запада на восток. Это целая система противотечений протяженностью 26 тыс. км, переносящая до 80 млн м³/с воды. Она состоит из трех струй: срединной, наиболее мощной на экваторе, и двух симметричных – в Северном и в Южном полушариях. Экваториальная струя охватывает слой 50 – 300 м и имеет скорость до 1,5 м/с.

Глубинные противотечения открыты под Гольфстримом и Куросио. Верхняя граница противотечений находится на глубинах 1000 – 2000 м. Скорости обычно не превышают 0,2 – 0,3 м/с [2].

Циркуляция полярных вод

Циркуляция вод Мирового океана в полярных районах северного и.южного полушарий совершенно различна. Арктический океан скрыт под покровом дрейфующих льдов. Существующие сведения о течениях в Северном Ледовитом океане указывают на наличие медленного переноса воды в направлении против часовой стрелки. Свободному перемешиванию глубинных холодных вод Арктики с глубинными водами Атлантического и Тихого океанов препятствуют два довольно мелководных порога между континентами. Глубина мелководного порога в Беринговом проливе, разделяющем Чукотку и Аляску, не достигает и 100 м, но сильно препятствует водообмену между Атлантическим и Тихим океанами через Северный Ледовитый.

В южном полушарии все выглядит иначе. Широкий (300 миль) и глубокий (3000 м) пролив Дрейка - между Южной Америкой и Антарктидой - обеспечивает беспрепятственный водообмен между Атлантическим и Тихим океанами. Благодаря этому направленное на восток Антарктическое циркумполярное течение простирается до дна и при расчетной величине расхода воды оказывается величайшим течением Мирового океана.

Антарктическое циркумполярное течение приводится в действие господствующими здесь западными ветрами, а его средняя скорость и расход воды определяются балансом между касательной силы ветра на поверхности и силой трения о дно. Установлено, что над понижениями дна течение отклоняется к югу, а над поднятиями - к северу, что указывает на несомненное влияние рельефа дна на направление этого течения.

Наиболее хорошо выраженные адвективные потоки воды в глубоководной области океанов отмечаются вдоль западных границ бассейнов [1].

 

Течения

Горизонтальное поступательное перемещение вод в океанах и морях обобщенно называют морскими течениями. Они создаются под воздействием различных природных факторов. Морские течения на поверхности океанов и морей вызываются главным образом ветром (ветровые течения). Его касательное напряжение создает трение, а движущийся воздух оказывает давление на водную поверхность. В результате этого верхний слой воды толщиной около 1,5 км начинает перемещаться в пространстве. Если ветер, вызвавший течение, устойчиво действует длительное время примерно в одном направлении, то образуется постоянное течение. Оно может распространяться на 1000 км. Если ветер, образующий течение, действует кратковременно, то создается эпизодическое случайное течение, существующее лишь сравнительно небольшое время. Главную роль в Мировом океане играют постоянные течения. Именно они осуществляют обмен водами между различными частями океана, именно они переносят тепло и соли, т.е. обеспечивают единство Мирового океана.

Перемещение вод в пространстве создает температурные различия течений. Соответственно они подразделяются на: теплые течения – их вода теплее окружающих вод; холодные – их вода холоднее окружающих вод; нейтральные – их вода близка по температуре к окружающим водам.

Основные характеристики морского течения: скорость (V м/с) и направление. Последнее определяется обратным способом по сравнению со способом определения направления ветра, т.е. в случае с течением указывается, куда течет вода (северо-восточное течение идет на северо-восток, южное – на юг и т.п.), тогда как в случае с ветром указывается, откуда он дует (северный ветер дует с севера, западный с запада и т.д.).

По направлению движения вод течения бывают прямолинейные, когда воды перемещаются по относительно прямым линиям, и круговые, образующие замкнутые окружности. Если движение в них направлено против часовой стрелки, то это – циклонические течения, а если по часовой стрелке – то антициклонические, иногда их называют антициклональными.

Морские течения охватывают всю толщу вод от поверхности до дна Мирового океана. По глубине своего протекания они подразделяются соответственно на поверхностные, глубинные и придонные. Скорость движения наиболее высока в самом верхнем (0 – 50 м) слое. Глубже она снижается. Глубинные воды движутся значительно медленнее, а скорость перемещения придонных вод 3 – 5 см/с. Скорости течений неодинаковы в разных районах океана.

Горизонтальное движение вод океана приближенно характеризуется симметрией относительно экватора, хотя в каждом полушарии имеются свои особенности.

В тропической зоне Мирового океана, где господствуют пассаты северо-восточного направления в Северном полушарии и юго-восточного – в Южном, по обе стороны экватора возникают мощные пассатные течения. Под действием силы Кориолиса они приобретают широтное направление и пересекают с востока на запад Атлантический, Индийский (кроме его северной тропической части) и Тихий океаны. В Северном полушарии – это Северное пассатное течение, его средняя скорость 80 см/с, а в Южном – Южное пассатное течение, его средняя скорость 95 см/с. Пассатные течения переносят большие массы воды, что создает ее нагон и соответственно повышает уровень у восточных берегов материков. Вследствие этого происходит отток воды у побережий и между Северным и Южным течениями образуется Межпассатное (экваториальное) противотечение, скорости которого в разных районах составляют от 50 до 130 см/с. Оно находится на 2 – 8˚ с.ш., что связано с асимметричностью расположения материков и океанов.

В Южном полушарии примерно около 50˚ ю.ш. постоянные и сильные западные ветры вызывают мощное Антарктическое циркумполярное течение (течение Западных ветров). Оно идет с запада на восток со средней скоростью 25 – 75 см/с, окаймляя южные части Атлантического, Индийского и Тихого океанов, т.е. охватывает все океанские пространства этой части земного шара.

Таким образом, Северное и Южное пассатные течения, Межпассатное (экваториальное) противотечение и Антарктическое циркумполярное течение – основные течения Мирового океана в целом.  

 В Мировом океане хорошо выражены вихревые движения вод, различные по происхождению, размерам и т.п. Так, основная струя Гольфстрима движется не прямолинейно, а образует горизонтальные волнообразные изгибы – меандры. Длина волны между гребнями 35 – 370 км. Вследствие неустойчивости потока меандры иногда отделяются от Гольфстрима севернее мыса Гаттерас и образуются самостоятельно существующие вихри. Их диаметр 100 – 300 км, толщина от тысячи до нескольких тысяч метров, продолжительность существования от нескольких месяцев до нескольких лет, скорость движения воды может достигать 300 см/с. Слева от струи Гольфстрима образуются теплые антициклонические вихри, а справа от нее – холодные циклонические. И те и другие дрейфуют со средней скоростью около 7 км/сут в сторону, противоположную направлению самого течения.

В северной Атлантике обнаружены вихри, созданные рельефом дна и ветрами. Они бывают циклонические и антициклонические, имеют диаметр порядка 100 км, захватывают слой воды толщиной порядка сотен метров и перемещаются со скоростями примерно несколько километров в сутки. Распространены в открытых районах океана[3].

Таблица 1