Океанические течения
Это я знаю
2. Каковы причины образования течений?
Основная причина образования течений – ветер. Помимо этого, на движение воды влияет разница в ее температуре, плотности, солености.
3. Какова роль океанических течений?
Океанические течения оказывают влияние на формирование климата. Течения перераспределяют тепло на Земле. За счет течений осуществляют свои перемещения планктонные организмы.
4. Назовите виды океанических течений и приведите их примеры?
Течения по происхождению бывают ветровыми (течение Западных ветров), приливно-отливными, плотностными.
Течения по температуре бывают теплыми (Гольфстрим) и холодными (Бенгельское).
Течения по устойчивости бывают постоянными (Перуанское), и сезонными (течения северной части Индийского океана, Эль-Нинье)
5.
Установите соответствие течение – теплое (холодное):
1) течение Западных ветров
2) Гольфстрим
3) Перуанское
4) Калифорнийское
5) Куросио
6) Бенгельское
А) теплое
Б) холодное
А – 2, 4, 5
Б – 1, 3, 6.
Это я могу
6. Приведите примеры взаимодействие океана и атмосферы.
Течения перераспределяют тепло и оказывают влияние на температуру воздуха, образование осадков. Иногда взаимодействие течений и атмосферы приводит к образованию неблагоприятных и опасных погодных явлений.
7. Дайте характеристику течению Западных ветров по плану:
1. Географическое положение
Течение огибает между 400 и 500 ю.ш. земной шар.
2. Вид течения
А) по свойствам воды (холодное, теплое)
Течение холодное.
Б) по происхождению
Течение Западных ветров по происхождению ветровое. Оно вызвано западным переносом ветров в умеренных широтах.
В) по устойчивости (постоянное, сезонное)
Течение постоянное.
Г) по расположению в толще воды (поверхностное, глубинное, придонное)
Течение поверхностное.
8. В древности, не зная настоящих причин образования течений в Океане, мореходы считали, что Нептун – римский бог морей – может утащить судно в океанскую пучину. Используя сведения из научно-популярной и художественной литературы, Интернета, соберите материалы о кораблях, исчезновение которых связано с течениями. Материалы оформите в виде рисунков, сочинений, докладов.
Тайны Бермудского треугольника
Бермудский треугольник или Атлантида — это место, где пропадают люди, исчезают корабли и самолёты, выходят из строя навигационные приборы, а потерпевших крушение почти никто никогда не находит.
Эта враждебная, мистическая, зловещая для человека страна вселяет в сердца людей настолько великий ужас, что говорить о ней они нередко просто отказываются.
О существовании такого загадочного и удивительного феномена под названием Бермудский треугольник ещё сто лет назад было мало кому известно. Активно занимать людские умы и заставлять их выдвигать различные гипотезы и теории эта тайна Бермудского треугольника начала в 70-х гг. прошлого столетия, когда Чарльз Берлиц опубликовал книгу, в которой чрезвычайно интересно и увлекательно описал истории самых загадочных и мистических исчезновений в данном регионе. После этого журналисты подхватили сюжет, развили тему, и история Бермудского треугольника началась. Всех начали волновать тайны Бермудского треугольника и место, где находится Бермудский треугольник или пропавшая Атлантида.
Находится это дивное место или пропавшая Атлантида в Атлантическом океане возле побережья Северной Америки – между Пуэрто-Рико, Майями и Бермудскими островами.
Размещено сразу в двух климатических поясах: верхняя часть, большая – в субтропиках, нижняя – в тропиках. Если эти пункты соединить между собой тремя линиями, на карте окажется крупная треугольная фигура, площадь которой в общей сложности составляет около 4 млн. квадратных километров. Треугольник этот довольно-таки условный, поскольку корабли пропадают также и вне его границ – и если обозначить на карте все координаты исчезновений, летающих и плавающих транспортных средств, то получится, скорее всего, ромб.
У знающих людей тот факт, что корабли здесь нередко терпят крушения, особого удивления не вызывает: регион этот для навигации непрост – тут немало отмелей, огромное количество быстрых водных и воздушных течений, нередко зарождаются циклоны и бушуют ураганы.
Водные течения. Гольфстрим.
Практически всю западную часть Бермудского треугольника пересекает Гольфстрим, поэтому температура воздуха здесь обычно на 10°С выше, чем на остальной территории этой загадочной аномалии.
Из-за этого в местах столкновений разных по температуре атмосферных фронтов нередко можно увидеть туман, часто поражающий разум излишне впечатлительных путешественников. Сам по себе Гольфстрим – очень быстрое течение, скорость которого нередко достигает десяти километров в час (надо заметить, что многие современные трансокеанские корабли передвигаются ненамного быстрее – от 13 до 30 км/ч). Чрезвычайно быстрый поток воды без труда способен замедлить или увеличить движение судна (здесь всё зависит от того, в какую именно сторону оно плывёт). Нет ничего удивительного в том, что судна более слабой мощности в прежние времена легко сбивались с курса и их заносило абсолютно не туда, куда следовало, вследствие чего они терпели крушения и навеки пропадали в океанической пучине.
Кроме Гольфстрима в районе Бермудского треугольника постоянно возникают сильные, но нерегулярные течения, появление или направление которых почти никогда невозможно предугадать. Образуются они в основном под влиянием приливных и отливных волн на мелководье и скорость их также велика, как и у Гольфстрима – и составляет около 10 км/ч.
На востоке Бермудского треугольника расположено Саргассово море – море без берегов, со всех сторон вместо суши окруженное сильными течениями Атлантического океана — Гольфстримом, Северо-Атлантическим, Северо-Пассатным и Канарским.
Внешне кажется, что воды его неподвижны, течения слабые и малозаметные, тогда как вода здесь постоянно двигается, поскольку водные потоки, вливаясь в него со всех сторон, вращают морскую воду по часовой стрелке. Ещё одна примечательность Саргассового моря – это огромное количество водорослей в нём (вопреки распространённому мнению, участки с совершенно чистой водой здесь также имеются). Когда в прежние времена сюда по каким-либо причинам заносило корабли, они запутывались в густых морских растениях и, попадая пусть медленный, но в водоворот, выбраться назад были уже не в состоянии.
Все о Швеции: краткий курс — основные факты
География Швеции
Протяженность с севера на юг: 1,574 км
Протяженность с запада на восток: 499 км
Урбанизированные и индустриальные территории: 3%
Сельскохозяйственные угодья: 8%
Леса: 53%
Болота: 9%
Поля: 7%
Горы: 12%
Озера и реки: 9%
Высочайшая гора: Кебнекайсе (2,103 м)
Крупнейшее озеро: Вэнерн (5,650 кв.км)
Итак – Швеция!
Швецию отличают невысокая плотность населения (здесь живет 10 452 326 человек – меньше, чем в Москве), длинное морское побережье, густые леса и бесчисленные озёра. Это одна из самых северных стран в мире. По площади она сравнима с Испанией, Таиландом или с американским штатом Калифорния. Границы Швеции не менялись с 1905 года, а в войнах страна не участвовала с 1814 года – что делает Швецию одной из самых миролюбивых стран на земном шаре.
Контрасты дня и ночи
Для Швеции характерен резкий контраст между длинным световым днём летом и столь же долгими ночами зимой. Летом на шведском севере, за Полярным кругом, солнце светит круглые сутки. Белые ночи простираются и на юг, вплоть до Стокгольма (59 градус северной широты), где сумерки в июне опускаются лишь на несколько часов.
Гольфстрим
Если учитывать северное положение страны, шведский климат – относительно мягкий. Причина этому – Гольфстрим, тёплое океаническое течение, омывающее западное побережье соседней Норвегии. На протяжении нескольких периодов в истории Скандинавии её целиком покрывали толщи льда. Последний из ледниковых периодов в области нынешнего Стокгольма закончился около десяти тысяч лет назад, но влияние сошедших ледниковых масс на местный ландшафт заметно и сегодня. Под натиском льда острые выступы скал стесались в шхеры, холмы и валуны, типичные для шведского архипелага. Ложбины преобразились в долины и озёра.
Богатства живой природы
Многообразию ландшафтов Швеции соответствует и изобилие её фауны: от волков и бурых медведей на севере до косуль и кабанов на юге.
Биологическое разнообразие – результат богатства растительного и водного мира.
Крупная по европейским меркам страна простирается с севера на юг на 1572 км. Согласно климатическому поясу, на территории Швеции преобладают хвойные леса, в частности, сосновые и еловые. Чем южнее, тем чаще с ними соседствуют лиственные рощи: берёзовые и осиновые. Самый юг Швеции – это нежные, живописные поля и холмы, прореженные перелесками и окруженные длинными песчаными пляжами. Благодаря почве, богатой известняком, в сочетании с мягким климатом, для островов Готланд, Эланд и некоторых районов Скандинавских гор характерна особенная флора – в том числе, разнообразные виды орхидей.
Столица: Стокгольм
Население: 10 452 326 человек
Общая площадь: 528,447 кв.км, третья по размеру страна в Западной Европе, после Франции и Испании
Продолжительность жизни: Мужчины – 81,21 года , женщины – 84,82 года
Население, родившееся за пределами страны: 20,0 %
Религия: Церковь Швеции – евангелическо-лютеранская.
В стране также представлены многочисленные другие конфессии и религии.
Язык: шведский
Форма правления: Конституционная монархия, парламентская демократия
Парламент: Риксдаг, однопалатный, 349 депутатов
Национальный день: 6 июня
Образование: 9 лет обязательного школьного образования, большинство учеников учатся 12 лет (включая “гимназию”). Около трети продолжают образование в университетах и колледжах.
Рабочие часы: Cтандартная рабочая неделя – 40 часов, минимальный оплачиваемый отпуск – 5 недель.
Телефонный код: +46
Интернет-домен: .se
Часовой пояс: GMT +1
Валюта: 1 крона (SEK) = 100 эре
ВВП на душу населения (ППС): SEK 5 450 млрд (2021)
Население крупнейших городов (включая пригороды):
Стокгольм: 2,383,269
Гётеборг: 1,040,000
Мальмё: 741,000
Основные продукты экспорта: Машинно-транспортное оборудование, химикаты и пластмассовые изделия, электроника и телекоммуникационное оборудование, энергетические продукты, промышленное оборудование, дорожные транспортные средства, полезные ископаемые, продукты питания
Источник: Statistics Sweden
Картографирование Гольфстрима с использованием характеристик воды
Последнее обновление: среда, 28 декабря 2022 г.
|
Циркуляция океана
Как обсуждалось в разделе 4.1.1. Моряки давно знают о высоких температурах, связанных с Гольфстримом. Они также отметили, что край Гольфстрима часто отмечен скоплениями саргассума (плавающих водорослей, эндемичных для Саргассова моря) и что воды потока прозрачно-голубые, резко контрастирующие с относительно мутными водами между Ручей и побережье.
Со времен Франклина проводились различные исследования распределения температуры в районе Гольфстрима. Они значительно расширили знания о течении: например, благодаря измерению температуры поверхностных вод капитан Стрикленд в 1802 году открыл северо-восточное продолжение Гольфстрима в сторону Британии и Скандинавии. непосредственно с кораблей требуют много времени и средств, поэтому их относительно немного и они разнесены на большие расстояния. То, что это может привести к трудностям в интерпретации результатов, графически показано на рис. 4.30 (а)-(с). На этих картах показаны графики, построенные на основе данных о температуре, собранных в 1953 в районе Гольфстрима, и важно отметить, что все три были нарисованы с использованием одних и тех же данных, собранных во время движения корабля по линиям, обозначенным красными линиями.
Рис. 4.30. Три интерпретации температурных данных, собранных в августе 1953 г. Треки, вдоль которых проводились измерения, показаны красными линиями. Интерпретация (а) показывает одиночный простой поток, тогда как (б) показывает двойной поток (одна часть сильнее другой) с некоторым разветвлением. Третья интерпретация (с) показывает Гольфстрим как серию разрозненных фрагментов. 9ученые, использующие наблюдения, сделанные с кораблей, должны решить проблему, заключающуюся в том, что измерения производятся в течение, возможно, нескольких недель, и поэтому невозможно получить «моментальный снимок» потока в любой момент времени. Это не относится к спутниковым измерениям, которые позволяют нам фактически мгновенно увидеть сложные пространственные изменения поверхностных вод на большой площади (т. е. они предоставляют синоптическую информацию).
На рис. 4.31(a) и (b) показано распределение температуры поверхности моря и фитопланктона у восточного побережья Северной Америки, измеренное спутниковым сканером цвета прибрежной зоны (C7.CS).
ВОПРОС 4.13 На рис. 4.31(а). синий конец цветового диапазона представляет самую холодную воду, а оранжево-красный – самую теплую воду; зеленая область соответствует холодной воде над континентальным шельфом и склоном. Имея это в виду и ссылаясь на рисунок 3.1 и/или рисунок 4.20 (a) если необходимо, можете ли вы идентифицировать: (i) воду Лабрадорского течения и (ii) воду Саргассова моря и воду, текущую в Гольфстриме?
При интерпретации изображений, как на рис. 4.31. важно помнить, что границы между областями разного цвета бывают. в некотором смысле произвольно, потому что цвета приписывались определенным диапазонам температуры или содержания хлорофилла, часто для того, чтобы выявить определенные черты.
Изменение диапазонов или самих цветов может значительно изменить внешний вид изображения. В более фундаментальном плане закономерности, видимые на изображениях, подобных рисунку 4.31, являются результатом структуры потока, а не самой картины потока, и всегда действуют другие факторы. В частности, распределение хлорофилла (рис. 4.3 Kb)) в значительной степени зависит от поступления питательных веществ, скорости роста присутствующих видов фитопланктона и т. д.
4.3.6 КОЛЬЦА ПОТОКА ГОЛЬФА’
Возможно, самым драматичным аспектом рисунка 4.31 является сложность (подразумеваемой) схемы течения, которую не смог бы выявить ни один традиционный метод измерения течений. Можно увидеть различные типы водоворотов, но наиболее поразительным является круглая форма между Гольфстримом и Кейп-Кодом на севере. Это пример «кольца Гольфстрима» — водоворота, образовавшегося из меандра, который прервался, чтобы сформировать независимую кровеносную систему
На рис. 4.32(a) (на обороте) показана эволюция o! Гольфстрим колеблется как со стороны суши, так и со стороны Саргассова моря в течение примерно месяца.
Водовороты Гольфстрима часто называют «холодным ядром» или «теплым ядром».
Учитывая то, как формируются кольца потока Чайки (рис. 4.32(ai>). Как вы ожидаете, континентальная окраина Гольфстрима будет характеризоваться водоворотами с теплым или холодным ядром? Подтверждается ли это рис. 4.31 ла)?
Поскольку водовороты формируются скорее по типу речных меандров, отсекающих старицы, вмещающих ами, отщипывающие объемы воды так, что они оказываются на противоположной стороне Ручья, водовороты на континентальной окраине Гольфстрим должен быть вихрем с теплым ядром. Это подтверждается рис. 4.31(а), на котором центральная область вихря окрашена в желтый цвет, что соответствует теплой воде Гольфстрима и воды Саргассова моря (обратите внимание, что вращательное течение в водоворот распространяется на площадь, значительно большую площади, показанной желтым цветом. I
Рис. 4.31 Распределение (a) температуры поверхности моря и (b) пигментов фитопланктона у восточного побережья США и Канады (Кейп-Код и Лонг-Айленд можно увидеть на две трети пути вверх по изображению).
Данные были собраны 14 июня 1979 года цветным сканером прибрежной зоны на спутнике «Нимбус-7». Изображение на (а) основано на измерении инфракрасного излучения: самая теплая вода (показана красным) имеет температуру около 25 °C, а самая холодная (показана темно-синим цветом) — около 6 °C. Коричневый цвет — это земля, а белые полосы — облака (что часто ограничивает полезность таких изображений). Изображение в (b) такое же, как на передней обложке. Самые высокие концентрации пигмента фитопланктона показаны коричневым цветом; промежуточные концентрации красного, желтого и зеленого цветов; и самые низкие уровни в синем (концентрации были определены на основе относительного поглощения и отражения красного и зеленого света органическими пигментами).
Рис. 4.31 Распределение (a) температуры поверхности моря и (b) пигментов фитопланктона у восточного побережья США и Канады (Кейп-Код и Лонг-Айленд можно увидеть на две трети пути вверх по изображению). Данные были собраны 14 июня 1979 года цветным сканером прибрежной зоны на спутнике «Нимбус-7».
Изображение на (а) основано на измерении инфракрасного излучения: самая теплая вода (показана красным) имеет температуру около 25 °C, а самая холодная (показана темно-синим цветом) — около 6 °C. Коричневый цвет — это земля, а белые полосы — облака (что часто ограничивает полезность таких изображений). Изображение в (b) такое же, как на передней обложке. Самые высокие концентрации пигмента фитопланктона показаны коричневым цветом; промежуточные концентрации красного, желтого и зеленого цветов; и самые низкие уровни в синем (концентрации были определены на основе относительного поглощения и отражения красного и зеленого света органическими пигментами).
Рис. 4.32 (a) Эволюция водоворотов или «колец» Гольфстрима по инфракрасным спутниковым снимкам, сделанным в феврале-марте 1977 г. Теплая вода Саргассова моря показана светло-розовым цветом, холодная вода континентального шельфа — Гольфстрим более темно-розовым.
Рис. 4.32 (a) Эволюция водоворотов или «колец» Гольфстрима по инфракрасным спутниковым снимкам, сделанным в феврале-марте 1977 г.
Теплая вода Саргассова моря показана светло-розовым цветом, холодная вода континентального шельфа — Гольфстрим более темно-розовым.
Между прочим, меандры Гольфстрима, которые имеют тенденцию превращаться в кольца, иногда называют «бароклинными неустойчивостями», потому что они представляют собой возмущения потока с сильными градиентами плотности (рис. 4.32(b)) и, следовательно, градиентами скорости, в том числе и вертикальными. как горизонтальный. Считается, что их кинетическая энергия получается из потенциальной энергии среднего течения, т. е. из «релаксации» наклонных изопикн в Гольфстриме (см. раздел 3.5). Другие типы вихрей развиваются в результате больших боковых изменений скорости или поперечного сдвига течений (см. рис. 4.6), и в этом случае первоначальные возмущения называются баротропными неустойчивостями.
На рис. 4.31 (а) и (б) наглядно показана роль, которую играют водовороты в переносе свойств воды через фронтальные границы. Вместе эти два изображения показывают, как формирование вихря с теплым ядром приводит к тому, что теплая, относительно непродуктивная вода Саргассова моря переносится через Гольфстрим в прохладные, продуктивные (потому что богатые питательными веществами) воды над континентальной окраиной.
Точно так же водовороты с холодным ядром будут нести холодные продуктивные прибрежные воды в Саргассово море. Генерация вихрей также может играть важную роль в переносе характеристик воды между океанами. Водовороты, похожие на кольца Гольфстрима 9позиция ■«ми формируется из «петли» течения Агульяс у оконечности Южной Африки (см. рис. 3.1). и считаются важным фактором переноса воды между Индийским и Атлантическим океанами.
Температурный разрез на рис. 4.32(b) показывает это, как и западное пограничное течение, из которого они формируются. Кольца Гольфстрима простираются на значительную глубину. Вихри с холодным ядром могут достигать морского дна на глубине 4000-5000 м. в то время как вихри с теплым ядром сталкиваются с континентальным склоном и поднимаются, когда после формирования они беспорядочно дрейфуют на юго-запад. Кольца Гольфстрима имеют тенденцию двигаться на запад и/или к экватору (как и аналогичные водовороты в других местах океана), а не к полюсу и/или на восток. Время их выживания, по-видимому, в значительной степени зависит от пути, по которому они идут: вихри с теплым ядром часто продолжаются до тех пор, пока они не будут унесены обратно в крупномасштабный северо-восточный поток Гольфстрима, и могут иметь продолжительность жизни от нескольких месяцев до года; вихри с холодным ядром, которым легче избежать повторного попадания в Гольфстрим, обычно существуют несколько дольше.
Водовороты Гольфстрима не только глубоки, но и распространяются на большие площади. Новообразованный вихрь с холодным ядром обычно имеет диаметр 150-300 км; вихрь с теплым ядром имеет диаметр около 100-200 км. Более того, в любой момент до 159 м площади Саргассова моря могут быть заняты вихрями с холодным ядром, а до 409 с континентального шельфа — вихрями с теплым ядром. Они оказывают значительное влияние на Северную Атлантику в целом, постоянно обмениваясь с окружающей средой энергией, теплом, водой, питательными веществами и организмами. Локально они также сильно влияют на обмен теплом и водой между океаном и вышележащей атмосферой.
Возвращаясь на мгновение к нулевому потоку, кольцующемуся на рис. 4, 32. \\ что можно знать о направлениях вихрей холодного и теплого ядра ‘
Поток
Рис. 4.33. высота поверхности моря вдоль спутникового трека (см. карту-врезку) в западной части Северной Атлантики Измерения проводились радиолокационным высотомером Seasat с 17 сентября по 8 октября 1978 г.
Черная линия представляет собой локальную высоту морского геоида, а расстояния в сантиметрах являются отклонениями от этого уровня.
Вихри с холодным ядром всегда циклонические (против часовой стрелки в Северном полушарии), а вихри с теплым ядром всегда антициклонические — это справедливо для всех мезомасштабных вихрей, а не только для колец Гольфстрима. Вы уже встречались с этой идеей в вопросе 4.11: «максимумы» на рис. 4.25 соответствуют вихрям с теплыми центральными областями, а минимумы — вихрям с холодными центральными областями.
Все водовороты Гольфстрима, как с теплым, так и с холодным ядром, содержат кольцо воды Гольфстрима. Вращательные скорости в этом кольце максимальны — до 1,5—2,0 м/с — и уменьшаются как к центру вихря, так и к внешнему «краю». Первоначально такая информация была получена в основном посредством измерений постоянного тока. Спутниковые изображения, подобные изображенным на рис. 4.31, чрезвычайно эффективно отображают горизонтальные вариации свойств воды, и они дают представление о структурах течений, сложность которых невозможно было бы полностью оценить с помощью традиционных океанографических методов, но они не могут предоставить информацию о скорости течений 9.
0003
Рис. 4.33 Изменение высоты поверхности моря по спутниковому треку (см. карту-врезку) в западной части Северной Атлантики. Измерения проводились радиолокационным высотомером Seasat с 17 сентября по 8 октября 1978 г. Черная линия представляет собой локальную высоту морского геоида, а расстояния в сантиметрах — отклонения от этого уровня.
Методом дистанционного зондирования, который может предоставить информацию о скорости течения, является спутниковая высота. с которым вы уже сталкивались в разделе 3.3.4. На фронтисписе показана динамическая топография поверхности моря, т. е. высота поверхности моря за вычетом геоида (рис. 3.22), за один проход спутника TOPEX-Poseidon. Такие мгновенные изображения поверхности моря можно использовать для определения скоростей поверхностных течений в это время, если предположить геострофическое равновесие. На рис. 4.33 показано, как менялась форма поверхности моря на спутниковом треке юго-восток-северо-запад в районе Гольфстрима в течение 21 дня.
Отчетливо проявляется само течение Гольфстрим, а также кольцо холодного ядра, которое в рассматриваемый период удалялось в сторону от траектории спутника.
Спутниковая альтиметрия очень интересна для океанографов, поскольку позволяет им увидеть динамическую топографию морской поверхности (раздел 3.3.4). Кроме того, сравнение непосредственно измеренных скоростей течений со значениями, рассчитанными по наблюдаемым уклонам морской поверхности, позволяет точно определить глубины, на которых скорости геострофических течений становятся равными нулю (т. е. глубины, на которых изобарические поверхности становятся горизонтальными) (раздел 3.3.3).
На этом наш обзор недавних измерений и наблюдений за Гольфстримом почти завершен, что является примером интенсивного западного пограничного течения. Вполне вероятно, что по мере того, как станет известно больше о других западных пограничных течениях, обнаружится, что они обладают многими общими характеристиками Гольфстрима. Прежде чем перейти к рассмотрению идущих к экватору восточных ветвей субтропических круговоротов — восточных пограничных течений, — мы кратко упомянем некоторые методы определения течений, которые до сих пор не обсуждались.
и посмотрите на некоторые результаты проекта по моделированию циркуляции в Северной Атлантике.
Продолжить чтение здесь: Экваториальное подводное течение
Была ли эта статья полезной?
Течения, круговороты и водовороты — Океанографический институт Вудс-Хоул
В этой научной визуализации запечатлены десятки тысяч океанских течений. (Изображение предоставлено НАСА)
Что такое течения, круговороты и водовороты?
Даже в самые безветренные дни океаны Земли постоянно находятся в движении. На поверхности и под ней течения, круговороты и водовороты играют решающую роль в физическом формировании побережья и дна океана; при транспортировке и смешивании энергии, химикатов и других материалов внутри океанических бассейнов и между ними; и в поддержании бесчисленных растений и животных, жизнь которых зависит от океанов, включая людей.
Эти объекты являются важными компонентами глобальной циркуляции океана Земли, которые перемещают воду в основном горизонтально.
Их воздействие также может распространяться на мили вниз, в некоторых местах достигая дна океана.
Течения представляют собой когерентные потоки воды, движущиеся через океан и включающие в себя как длительные, постоянные явления, такие как Гольфстрим, так и более мелкие эпизодические течения как в прибрежных водах, так и в открытом океане. Они формируются главным образом ветром, дующим с поверхности океана, и различиями в температуре, плотности и давлении воды и управляются вращением Земли, а также расположением континентов и топографией дна океана.
Круговороты представляют собой спиральные круговороты диаметром в тысячи миль, окруженные большими постоянными океанскими течениями.
Водовороты — это небольшие временные петли вихревой воды, которые могут перемещаться на большие расстояния, прежде чем рассеяться.
Ветер, течения и Кориолис
Ветер является основной силой, создающей и перемещающей поверхностные течения; Вращение Земли играет важную роль в управлении движением воды.
Постоянные субтропические системы высокого давления с центром примерно на 30 градусах северной и южной широты создают модели сильных ветров, известных как пассаты и западные ветры. Трение между воздухом и водой приводит в движение морскую поверхность. Когда этот самый верхний слой воды движется, он притягивает воду непосредственно под собой, которая, в свою очередь, притягивает слой воды под ним, создавая начало океанского течения.
Однако результирующее движение не соответствует ветру. Вращение Земли вызывает кажущуюся силу, известную как эффект Кориолиса, отклоняющую прямолинейное движение по поверхности примерно на 45 градусов вправо в северном полушарии и на 45 градусов влево в южном полушарии. Кроме того, каждый последующий слой воды слегка отклоняется от движения предыдущего, как раскладывающаяся веером колода карт. Это формирует явление, называемое спиралью Экмана, которое впервые было описано шведским математиком Вагном Вальфридом Экманом в 1919 году.05, но только в конце 1980-х группа из WHOI впервые наблюдала его в открытом океане.
Круговороты
Чистое движение воды, вызванное ветром, известное как транспорт Экмана, создает выпуклость в каждом бассейне океана, которая на три фута (один метр) выше среднего глобального уровня моря. Сила гравитации, притягивающая эту большую массу воды, создает градиент давления, аналогичный градиенту в системе атмосферного высокого давления, что, в свою очередь, приводит к стабильной вращающейся массе воды.
В основных бассейнах океанов можно обнаружить пять постоянных субтропических круговоротов — по два в Атлантическом и Тихом океанах и один в Индийском океане — вращающихся по часовой стрелке в Северном полушарии и против часовой стрелки в Южном. Меньшие круговороты против часовой стрелки с центром около 60 градусов северной широты создаются преобладающими ветрами вокруг постоянных субарктических систем низкого давления. Другой субполярный круговорот, единственный с центром на суше, вращается вокруг Антарктиды, движимый почти постоянными западными ветрами, которые дуют над Южным океаном, не встречая помех со стороны суши.
Пограничные течения
Субтропические круговороты окружены четырьмя связанными течениями: двумя пограничными течениями, ориентированными примерно с севера на юг на их восточном и западном краях, и двумя восточно-западными течениями на северной и южной границах круговорота. Расположение суши Земли и вращение планеты приводят к тому, что пограничные течения самые узкие и глубокие на западной окраине субтропических круговоротов. Западные пограничные течения также являются одними из самых быстрых неприливных океанских течений на Земле, достигая скорости более пяти миль в час (2,5 метра в секунду) и вмещая в 100 раз больше суммарного стока рек мира. Эти течения включают Гольфстрим в Северной Атлантике, Куросио в северной части Тихого океана и Агульяс в Индийском океане.
По мере того, как эти теплые западные пограничные течения замедляются и расширяются, они поворачивают на восток, формируя наиболее направленные к полюсу течения связанного с ними круговорота.
На севере они также служат южной границей субполярных круговоротов, обеспечивая водообмен между субтропиками и Арктикой. На юге Антарктическое циркумполярное течение аналогичным образом соединяется с южными субтропическими круговоротами через эти течения.
Более холодные восточные пограничные течения, текущие из высоких широт к экватору, являются самыми медленными и наиболее рассеянными течениями вокруг круговорота. Достигнув экватора, они поворачивают на запад и набирают скорость, гонимые пассатами и жарким тропическим солнцем.
Водовороты
Водовороты представляют собой относительно небольшие участки с движущейся водой, которые отрываются от основной части течения и движутся независимо от своего родителя. Они могут образовываться практически в любой части течения, но особенно выражены в западных пограничных течениях.
Как только быстро движущиеся течения покидают ограничивающее влияние земли, они становятся неустойчивыми и, подобно пожарному шлангу, который никто не держит, начинают извиваться и изгибаться.
Если течение становится настолько сильно изгибающимся, что оно сворачивается само по себе, этот участок потока может «отщипываться» и отделяться от основной части течения, как изгиб старицы в реке. Эти завихрения могут принимать форму вихрей с теплым ядром (массы теплой воды, вращающиеся в более холодных водах океана) или с холодным ядром (массы холодной воды в теплых) и могут путешествовать месяцами через сотни или тысячи миль открытого океана.
Водовороты также образуются в середине океана, вдали от пограничных течений. Их генезис является результатом процесса неустойчивости, в котором крупномасштабные средние потоки постоянно распадаются на более мелкие элементы. Примерно так же ведет себя и атмосфера: энергия поступает в систему в планетарном масштабе (тепло на экваторе и холодно на полюсах), что создает крупномасштабный поток, порождающий штормы и фронты, известные нам как погода. В этом смысле водовороты в океане аналогичны атмосферной погоде, хотя их пространственные масштабы меньше, а временные масштабы длиннее из-за различий между воздухом и водой.
Течения, водовороты и водовороты переносят воду и тепло на большие расстояния и способствуют крупномасштабному перемешиванию океана. При этом они также переносят питательные вещества, соль и другие химические вещества и помогают регулировать погоду, климат и морские экосистемы планеты.
Сильные течения и водовороты также влияют на пути судоходства и, как известно, повреждают нефтяные платформы. Мощные прибрежные течения и более слабые прибрежные течения формируют сушу, способствуя эрозии берегов и перемещению барьерных островов. Знания о том, как и где происходят эти явления, а также о том, как они могут меняться, запрашиваются рыболовным флотом для обнаружения косяков рыбы, береговой охраной для реагирования на аварийно-спасательные операции или разливы нефти, а также политиками для оказания помощи. разработать планы сохранения морской среды.
Погода и климат
Океанические течения играют одну из важнейших ролей в управлении погодой и климатом Земли.
Западные пограничные течения, такие как Гольфстрим, переносят большое количество тепла из тропических вод на север. Этот поток является частью термохалинной циркуляции, или океанского конвейера, и помогает распределять тепло по планете. Это, в свою очередь, определяет характер ветра, температуру воздуха и осадки как на местном, так и на глобальном уровне.
Недавние исследования показали, что западные пограничные течения немного изменили свое положение за последние десятилетия, что привело к изменениям ветров, температуры и режимов осадков по всему миру, чаще всего связанных с Эль-Ниньо и другими колебаниями океана. Один важный вопрос, на который пытаются ответить океанологи, заключается в том, как небольшие изменения в расположении, температуре, скорости и объеме течений могут привести к большим или резким изменениям долгосрочного климата Земли. Выявление природных и антропогенных факторов, которые могут изменить или нарушить естественную функцию океанских течений, также является важной частью понимания и прогнозирования будущих изменений климата.
Морская жизнь
Течения имеют решающее значение для морской жизни. Холодная вода содержит большое количество питательных веществ, которые питают основу пищевой цепи. Те места, где холодная вода смешивается с теплой, бедной питательными веществами водой, часто содержат высокие уровни биомассы (живых существ), а также высокую степень биоразнообразия (различные виды). Многие тепловодные животные, которые предпочитают эти пограничные зоны, такие как тунец, рыба-меч и кальмары, являются особенно важными коммерческими ресурсами, поэтому понимание того, как и где смешиваются океанские воды, дает рыбацким флотилиям возможность находить косяки и сводить к минимуму их время в море. Это также дает морским биологам информацию, необходимую им для управления рыболовством или защиты исчезающих видов.
Круговые течения также заставляют плавающие обломки медленно дрейфовать к центру океана, образуя большие участки плавающего мусора. Это может представлять опасность для морских обитателей, а поскольку химические вещества, содержащиеся в пластмассах, попадают в пищевую цепочку, это также может представлять опасность для людей.