Полная версия

Главная arrow Экология arrow Морская экология и прибрежно-морское природопользование

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Гидрологическая структура Мирового океана

Гидрологическая структура Мирового океана во многом определяет распределение органического мира. Свойства океанических вод и особенности циркуляции позволяют разделить водные массы на поверхностные, промежуточные, глубинные и придонные.

Поверхностные воды вследствие высокой перемешиваемости однородны, толщина их слоя из-за особенностей теплообмена заметно меняется по сезонам и в зависимости от географической широты района. Обычно за нижнюю границу поверхностных вод принимают глубину, на которой амплитуда годового хода температуры практически неразличима. В среднем она располагается на глубине 200—300 м, в районах циклонических циркуляций и дивергенций приподнимается до 150—200 м, а в областях антициклонических круговоротов и конвергенций опускается до 300—400 м. В широтном направлении поверхностные воды подразделяются на экваториальные, тропические, субполярные и полярные. Первые отличаются наиболее высокой температурой, пониженной соленостью и плотностью, сложной циркуляцией. Для тропических вод характерна высокая соленость и плотность. Субполярные воды в различных океанах довольно изменчивы по своим характеристикам. Полярные воды отличаются отрицательными

температурами (—1,2--1,5°), низкой соленостью (32,5—34,6 %о),

формируются выше арктического и антарктического фронтов.

Промежуточные воды залегают под поверхностными до глубины 1000—1200 м. Максимальной толщины их слой достигает в полярных областях и центральных областях антициклонических круговоротов. В экваториальной зоне, где происходит подъем вод, толщина слоя промежуточных вод уменьшается до 600—900 м.

Антарктические промежуточные воды образуются в результате деятельности Антарктического циркумполярного течения. Движение придонных вод в южном направлении компенсируется оттоком к северу глубинных и поверхностных вод. Далее к северу антарктические компоненты постепенно трансформируются, и эти воды возвращаются в антарктические широты в виде циркумполярных глубинных вод. Они содержат заметную примесь относительно более соленых глубинных вод из Южной Атлантики. При течении на восток эти водные массы полностью включаются в циркумполярную циркуляцию. Около 55—60 % составляют антарктические поверхностные воды, остальная часть — антарктические придонные воды. Циркумполярные глубинные воды приносят большое количество тепла в антарктические моря, где оно расходуется на нагревание холодных вод и атмосферы. Антарктические поверхностные воды прослеживаются до зоны между 50° и 60° ю.ш., где довольно быстро исчезают, сталкиваясь с менее плотными субантарктическими поверхностными водами, опускаются под них и принимают участие в формировании антарктических промежуточных вод, которые устремляются на север. Зона контакта между двумя поверхностными водными массами известна как зона антарктической конвергенции.

Глубинные воды формируются в высоких широтах в результате смешения поверхностных и промежуточных вод. Они однородны и простираются до глубин 3000—4000 м.

Самым мощным течением в Мировом океане является Антарктическое циркумполярное течение (течение Западных ветров). Оно дрейфует вдоль берегов Антарктиды, пересекая три океана, перемещая ежесекундно более 250 млн м3 морской воды. Его протяженность до 30 тыс. км, ширина — 1000—1500 км, глубина от 2 до 3 км. Скорость в верхних слоях достигает 2 км/ч.

Придонные воды также образуются вследствие опускания вышележащих вод главным образом в высоких широтах.

Вся толща океанской воды находится в непрерывном движении, которое возбуждается термогалинными (нагревание, охлаждение, осадки, испарение) и механическими факторами (касательное напряжение ветра, атмосферное давление), а также приливообразующими силами.

Общая схема возникновения течений (рис. 5) в океане в основном определяется характером циркуляции атмосферы и географическим расположением материков. Разделяют систему горизонтальных и вертикальных течений.

В тропической зоне ветра (пассаты) дуют с большим постоянством и силой с востока на запад, и лишь вблизи экватора существует штилевая зона. Соответственно в океане образуются северное и южное пассатные течения, а между ними — противоположно направленное (с запада на восток) межпассатное течение. Пассатные ветры создают экваториальное течение, идущее с востока на запад. Встретив материковый барьер, оно поворачивает в Северном полушарии — направо, в Южном — налево. По обе стороны от экватора образуются кольцевые течения, направленные в Северном полушарии по часовой стрелке, в Южном — против часовой.

Схема образования течений (по А.С. Константинову, 1986)

Рис. 5. Схема образования течений (по А.С. Константинову, 1986)

В северной и южной умеренных зонах господствуют западные ветра, а в высоких широтах — восточные. Под их воздействием возникают течения, разнонаправленность которых ведет к формированию гигантских круговоротов океанской воды. К северу от экватора располагается область северного тропического круговорота (против часовой стрелки), далее — субтропического (по часовой стрелке) и субарктического (против часовой стрелки). В Южном полушарии имеются три аналогичных круговорота, но с иным направлением вращения. Рассматриваемая циркуляция обусловливает восточно-западную асимметрию температурного поля океана и определяет распространение морских организмов.

Жизнь во всем Мировом океане напрямую зависит от Антарктического циркумконтинентального течения (АЦТ), поднимающего на поверхность богатые питательными веществами глубинные воды. Результаты исследований дают основания считать, что морская жизнь должна обладать большей чувствительностью к изменениям климата, чем считалось до этого — ведь согласно большинству моделей изменений климата при этом должна измениться и океаническая циркуляция. Хотя океанографы выделили несколько направлений океанической циркуляции, новое исследование, проведенное в Принстонском университете, показало, что три четверти всей биологической активности в океанах зависит только от АЦТ. По расчетам при изменении этой циркуляции биологическая продуктивность всех океанов снизится в четыре раза.

Помимо поверхностных течений, в Мировом океане существует сложная система глубинных. Придонные воды, заполняющие глубины Мирового океана, в основном формируются на шельфе Антарктиды. Здесь в результате образования льда соленость воды повышается, и она (как более плотная) погружается на дно и движется к северу. Приток хорошо аэрированных антарктических вод снабжает кислородом глубины океанов, обеспечивая существование здесь жизни.

Атлантическая треска мигрирует между нерестилищами, расположенными к югу от Исландии, и районами питания вдоль Восточно-Гренландского течения.

Скорость глубинных течений может достигать 10—20 см/с, т. е. соизмерима со средними скоростями поверхностных течений. Это справедливо в отношении как среднеглубинных течений, так и придонных потоков.

Вертикальные перемещения воды могут быть вызваны изменением плотности расположенных друг над другом слоев воды, погружения ее у наветренного берега и подъема у подветренного, вследствие прохождения циклонов и антициклонов. Каждому погружению водных масс соответствует компенсационное поднятие воды в другом месте. Различают районы конвергенций (схождений) водных масс, где поверхностные воды погружаются в глубину, и районы дивергенций (расхождений), где глубинные воды выходят на поверхность.

Вместе с глубинными водами на поверхность поднимаются соединения азота и фосфора, это приводит к бурному развитию фитопланктона в зонах апвеллинга. Фитопланктоном питаются рачки, служащие кормом для рыбы. Поэтому здесь обычно бывает больше рыбы, чем на других участках океана.

Поверхность океана имеет сложный динамический рельеф, особенности которого взаимосвязаны с циркуляцией вод. Дивергенции, приуроченные к ложбинам динамического рельефа в центральных частях циклонических круговоротов, в поле дрейфовых течений приблизительно совпадают с областями сгона вод и их подъема из глубин — апвеллинга (рис. 6). Конвергенции, приуроченные к гребням динамического рельефа в центральных частях антициклонических круговоротов, в области дрейфовых течений приблизительно совпадают с областями нагона вод и опускания вглубь — даунвеллинга.

Огромное значение в гидродинамике океана имеют волны, в основном вызываемые ветром и действием приливных сил, которые одновременно обусловливают и возникновение приливно-отливных течений (рис. 7). Различают полусуточные, суточные и смешанные приливы.

В Мировом океане функционирование гидрологического звена идет в двух взаимно противоположных направлениях: с одной стороны, оно направлено на формирование относительно устойчивой динамической структуры океана — обособление водных масс, страти-

Схема прибрежного апвеллинга (по С. Нешиба, 1991)

Рис. 6. Схема прибрежного апвеллинга (по С. Нешиба, 1991):

/ — поверхностные воды; 2 — богатые биогенными веществами глубинные воды

Динамика приливной волны на о. Сахалин (по

Рис. 7. Динамика приливной волны на о. Сахалин (по: Атлас, 2002) фикацию его вод, а с другой — на разрушение этих структур, выравнивание градиентов физико-химических свойств морской воды.

Гидрологические структуры благодаря инерционности водной среды обладают относительной устойчивостью во времени, имеют естественные границы, отчего их роль в физико-географической дифференциации Мирового океана особенно значительна. Однако из-за подвижности вод аквальные экосистемы могут разрушаться, иметь зыбкие расплывчатые границы. Результатом функционирования гидрологического звена Мирового океана является упорядочение гидроклиматических условий.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>