Свойства морской воды. Солёность вод Мирового океана. Пресный баланс

Поверхность океанов и морей покрывает около 70% поверхности нашей планеты. Это целый мир, о котором мы знаем еще меньше, чем о том мире, который называется сушей. Мы коснемся его лишь несколькими словами, поскольку, сказавши слово "вода", не сказать слова "морская" просто нельзя.

Морская вода очень сложна по составу и содержит практически все элементы таблицы Д.И. Менделеева. К примеру, одного только золота в ней около трех миллиардов тонн, то есть по весу столько же, сколько всей рыбы в морях и океанах. Вместе с тем, это очень стабильная среда. В открытых частях Океана морская вода в среднем содержит 35 г/кг солей, в Средиземном море - 38 г/кг, в Балтийском - 7 г/кг, в Мертвом море - 278 г/кг. Соли в морской воде находятся в основном в виде соединений, главным из которых являются хлориды (88% от веса всех растворенных твердых веществ), далее идут сульфаты (10,8%) и карбонаты (0,3%), в остальные (0,2%) входят соединения кремния, азота, фосфора, органических веществ.

Соленый вкус воды зависит от содержания в ней хлористого натрия, иначе поваренной соли, горький вкус формируют хлористый магний, сульфаты натрия и магния. Слабощелочная реакция морской воды, pH которой равняется 8,38-8,40, зависит от преобладающего количества щелочных элементов: натрия, кальция, магния, калия.

По своему составу морская вода очень схожа с соляным составом крови человека. Во время Великой Отечественной Войны при нехватке донорской крови советские медики в качестве кровезаменителя вводили внутривенно морскую воду.

Океан - аккумулятор жизни на нашей Планете. Главная особенность океана, если рассматривать его как жизненное пространство, состоит в том, что водная толща заселена во всех трех измерениях от поверхности до донных отложений. Основой жизни в Океане является планктон.

Распределение солености в океанах зависит, главным образом, т климатических условии, хотя на соленость отчасти влияют и некоторые другие причины, в особенности характер и направление течений. Вне непосредственного влияния суши соленость поверхностных вод в океанах колеблется от 32 до 37,9 промиле.

Распределение солености по поверхности океана вне непосредственного влияния стока с суши определяется прежде всего приходо-расходным балансом пресной воды. Если приход пресной воды (осадки + конденсация) больше ее расхода (испарение), т. е. приходо-расходный баланс пресной воды положителен, соленость поверхностных вод будет ниже нормальной (35 промиле). Если же приход пресной воды меньше расхода, т. е. приходо-расходный баланс отрицателен, соленость будет выше 35 промиле.

Понижение солености наблюдается у экватора, в штилевой полосе. Соленость здесь равна 34-35 промиле, так как здесь большое количество атмосферных осадков превышает испарение.

К северу и югу отсюда соленость сначала повышается. Область наибольшей солености находится в полосах пассатов (приблизительно между 20 и 30° северной и южной широты). Мы видим на карте, что в Тихом океане особенно ясно выражены эти полосы. В Атлантическом океане соленость вообще больше, чем в других океанах, и максимумы находятся как раз у тропиков Рака и Козерога. В Индийском океане максимум находится около 35° ю. ш.

К северу и югу от своего максимума соленость убывает, и в средних широтах умеренного пояса она ниже нормальной; еще меньше она в Северном Ледовитом океане. Такое же уменьшение солености видим в южном кругополярном бассейне; там она доходит до 32 промиле и даже ниже.

Такое неравномерное распределение солености зависит от распределения барометрического давления, ветров и осадков. В экваториальной полосе ветры не сильны, испарение не велико (хотя и жарко, но небо покрыто облаками); воздух влажный, содержит много паров, осадков выпадает много. Вследствие сравнительно небольшого испарения и разбавления соленой воды осадками соленость становится несколько ниже нормальной. К северу и югу от экватора, до 30° с. ш. и ю. ш., - область высокого барометрического давления, воздух тянет к экватору: дуют пассаты (постоянные северо-восточные и юго-восточные ветры).

Нисходящие токи воздуха, свойственные областям высокого давления, опускаясь к поверхности океана, нагреваются и удаляются от состояния насыщения; облачность мала, осадков мало, свежие ветры способствуют испарению. Благодаря большому испарению приходо-расходный баланс пресной воды отрицателен, соленость выше нормальной.

Дальше к северу и югу дуют довольно сильные ветры, главным образом юго-западные и северо-западные. Влажность здесь значительно больше, небо покрыто облаками, много выпадает осадков, приходо-расходный баланс пресной воды положителен, соленость делается меньше 35 промиле. В приполярных областях таяние выносимого льда также увеличивает приход пресной воды.

Уменьшение солености в полярных странах объясняется низкой в этих областях температурой, незначительным испарением, большой облачностью. Кроме того, к северным полярным морям прилегают обширные пространства, суши с большими полноводными реками; большой приток пресной воды сильно уменьшает соленость.

.Понятие о водном балансе. Мировой водный баланс.

Количественно круговорот воды характеризуется водным балансом. Все составляющие вод баланса можно разбить на две части: приходную и расходную. В целом для земного шара приходную часть водного баланса составляют одни атмосферные осадки. Приток водяных паров из глубоких слоев земли и их конденсация играют ничтожную роль. Расходная часть для земного шара в целом состоит только из испарения.

Ежегодно с поверхности земного шара испаряется 577 тыс. км3 воды.

В течение года в Мировом влагообороте принимает участие всего 0,037% общей массы гидросферы. Так как скорость переноса отдельных видов воды неодинакова, то и время их расходования и возобновления различно (табл. 2). Наиболее быстро возобновляются биологические воды, входящие в состав растений и живых организмов. Смена атмосферной влаги и запасов воды в руслах рек осуществляется за несколько дней. Запасы воды в озерах возобновляются в течение 17 лет, в крупных озерах этот процесс может длиться несколько сот лет. Так, в озере Байкал полное возобновление водных запасов происходит в течение 380 лет. Наиболее длительный период восстановления имеют запасы воды в подземных льдах зоны многолетней мерзлоты — 10000 лет. Полное возобновление океанических вод происходит через 2500 лет. Однако за счет внутреннего водообмена (морских течений) воды Мирового океана в среднем совершают полный оборот в течение 63 лет.

5.Тепловой и ледовый режим океанов и морей.

Сам.выс.темп. на поверхности красного моря +32С. На поверхности.

В черн.м(летом-+26С, зимой-образуется лед)

В азовском м.(летом-+24С,зимой-0С)

В балтий.м.(летом-+17С)

В балтий.зал.(летом-+10-+12С,зимой замерзает)

В бел.м.(летом-+14С,зимой-замерзает)

На температуру слоев может влиять внутр.температура земли(+72С)

Основной источник поступления тепла ,получаемого поверхностью Мир.ок.- суммарная солнечная радиация. Ее доля в экваториально-тропических широтах-90%. Главная статья расхода- затрата тепла на испарение, которая в тех же широтах достигает 80%. ДОПОЛН.ИСТОЧНИК перераспределения тепла- речные воды, материки, господствующие ветры, морские течения.

Вода- самое теплоемкое тело, а Миров.ок. составляет 71% поверхности земного шара, выполняет роль аккумулятора и выполняет функцию терморегулятора планеты. Средн.темп.поверхности вод= +17,4 на 3 больше сред.годовой темп.воздуха.

Благодаря малой теплопроводности воды тепло слабо передается на глубину.Поэтому в целом мир. ок. является холодной сферой и имеет сред.темп. около +4.

В распределении температуры поверхностых вод Океана наблюдается зональность.(уменьшается от экватора к полюсу).

В тропических и особенно умеренных широтах зональная закономерность температуры вод нарушается течениями, что приводит к региональности (провинциальности)

В тропич.зонах на западе океанов вода на 5-7С благодаря теплым течениям теплее, чем на востоке,где холодные течения.

В умеренных широтах южного полушария, где господствуют морские просторы, темп.воды плавно понижается в направлении полюсов. В северном полушарии эта закономерность нарушается течениями.

Во всех океанах, кроме высоких широт, по вертикали выделяют 2 основных слоя: теплый поверхностный и мощный холодный, простирающийся до дна. Между ними лежит переходный слой температурного скачка, или главный термоклин, в пределах которого темп. Резко понижается на 10-12С. Выравниванию температур в поверхностном слое способствует конвекция за счет сезонного изменения температуры деятельной поверхности и солености, а также волнение и течения.

В полярных и субполярных широтах распределение темп. По вертикали другое: сверху располагается тонкий холодный опресненный слой, образующийся благодаря таянию материковых и речных льдов. Далее температура повышается на 2С в результате притока холодных и плотных притоков.

Солоноватая вода, как и пресная, замерзает при достижении температуры замерзания, а соленая – при температуре наиб.плотности.

Замерзанию полярных морей препятствует ветровое волнение, а способствуют реки и дожди, уменьшая соленость воды, а также снег и айсберги,которые не только опресняют воду, но и понижают ее темп. И ослабляют волнение.

МОРСКАЯ ВОДА НАЧИНАЕТ ЗАМЕРЗАТЬ при -2С.

ЛЬДЫ В ОКЕАНЕ бывают сезонными и существующими более одного года. Процесс образования льда проходит несколько стадий.

Начальная форма-(иглы кристаллы),после пятна-диски (ледяное сало) одновременно появляется снежура(кашеобразная масса из снега, пропитанного водой) и шуга(скопление льда в виде полос). В это же время у берегов на мелководьях образуются ледяные забереги(полосы льда, примерзшие к суше)..после превращаются в береговой припай, при дальнейшем понижении темп. Образуются ледяные диски(блинчатый лёд). При тихой погоде образуется сплошная тонкая ледяная корка(в опресненной воде-склянкой, а в соленой-наласом). Молодой лёд толщиной до 10 см. называется молодик.,утольщаясь он становится взрослым льдом.

В арктике и Антарктиде,помимо сезонного льда, есть льды однолетние(мощность до 1м), двулетние(мощность достигает до 2м.), многолетние(полярный пак,существующий более 2 лет,толщиной 5-7 м,голубого цвета).

Классификация льдов.

По происхождению льды в ОКЕАНЕ делятся на морские(слабосоленые ,занимают основную часть площади льдов в мировом ок.), речные(распространенны лишь в сев.полушарии.) и материковые(тоже пресные).

По подвижности льды в морях подразделяются на неподвижные(основная форма-береговой припай,шириной в несколько десятков и даже сотен км.также к таким льдам относятся стамухи-льды,примезшие ко дну на мелководьях) и дрейфующие(перемещаются под влиянием ветра и течения.относятся айсберги или ледяные горы,ледяные острова).

Разрушение льда происходит под действием солнечной радиации и теплых воздушных масс.

6. Динамика вод Мирового океана. Волны. Уровни воды в океане. Приливы и отливы. Моретрясения и цунами.

Динамика вод Мирового океана

Воды Мирового океана никогда не находятся в состоянии покоя. Движения происходят не только в поверхностных водяных массах, но и в глубинах, вплоть до придонных слоев. Частицы воды совершают как колебательные, так и поступательные движения, обычно сочетающиеся, но при заметном преобладании одного из них.

Волновые движения (или волнение) — преимущественно колебательные движения. Они представляют собой колебания водной поверхности вверх и вниз от среднего уровня, в горизонтальном направлении водные массы при волнении не перемещаются. В этом можно убедиться, наблюдая поплавок, качающийся на волнах.

Волны характеризуются следующими элементами:

- подошва волны — наиболее низкая ее часть;

-гребень волны — наиболее высокая ее часть;

- крутизна склона волны — угол между ее склоном и горизонтальной поверхностью;

- высота волны — расстояние по вертикали между подошвой и гребнем. Она может достигать 14-25 метров;

- длина волны — расстояние между двумя подошвами или двумя гребнями. Наибольшая длина достигает 250 м, но редко встречаются волны до 500 м.;

- скорость волны — расстояние, пробегаемое гребнем за секунду. Скорость волны характеризует быстроту продвижения ее.

По происхождению различают следующие типы волн: волны трения(ветровые и глубинные), анемобарические, сейсмические, сейши, приливные волны.

Главной причиной образования волн является ветер. При малых его скоростях возникает рябь — система мелких равномерных волн. Они появляются с каждым порывом ветра и мгновенно затухают. Гребни ветровых волн запрокинуты в ту сторону, куда дует ветер; когда ветер стихает, поверхность воды продолжает колебаться по инерции — это зыбь. Крупную зыбь с малой крутизной и длиной волны до 400 м при отсутствии ветра называют ветровой зыбью. При очень сильном ветре, переходящем в шторм, подветренный склон оказывается круче наветреного, а при очень сильном ветре гребни срываются вниз и образуют белую пену — «барашки».

Волнение, вызванное ветром, с глубиной затухает. Глубже 200 м даже сильное волнение незаметно. При подходе к пологому берегу нижняя часть набегающей волны тормозится о грунт; длина уменьшается, а высота увеличивается. Верхняя часть волны движется быстрее нижней, волна опрокидывается, и гребень ее, падая, рассыпается на мелкие, насыщенные воздухом, пенистые брызги. Волны, разрушаясь у берега, образуют прибой. Он всегда параллелен берегу. Вода, выплеснутая волной на берег, медленно стекает обратно. При подходе к обрывистому берегу волна со всей силы ударяется о скалы. Сила удара порой доходит до 30 тонн на 1 м2. При этом главную роль играют не механические удары водных масс о скалы, а образующиеся водные пузырьки. Они и разрушают горные породы, слагающие скалы (см. «Береговая зона»). Для защиты от волн портовых сооружений, рейдовых причалов, берегов из камня или бетонных глыб строят волноломы.

Форма волны все время меняется, производя впечатление бегущей. Это происходит вследствие того, что каждая водная частица равномерным движением описывает круги около уровня равновесия. Все эти частицы движутся в одну сторону. В каждый момент частицы находятся в разных точках круга, это и есть система волн.

Наибольшие ветровые волны наблюдаются в Южном полушарии, так как большая его часть занята океаном и западные ветры наиболее постоянны и сильны. Здесь волны могут достигать 25 метров в высоту и 400 метров в длину. Скорость передвижения их около 20 м/сек. В морях волны меньше по размеру: так, например, в большом Средиземном море они достигают только 5 м.

Для оценки степени волнения моря применяется 9-балльная шкала Бофорта.

Вследствие подводных землетрясений и вулканов возникают сейсмические волны — цунами (японск.). Это гигантские волны, обладающие разрушительной силой. Подводные землетрясения или извержения вулканов обычно сопровождаются сильным подземным толчком, передаваемым водой на поверхность, что бывает небезопасно для судов, находящихся в этом районе. Последующие волны, вызванные ударом, в открытом море заметить практически невозможно, поскольку они здесь пологие. Приближаясь к берегу, они становятся круче и выше, приобретает страшную разрушительную силу. В результате на побережье могут обрушиваться гигантские волны; высота их до 50 м и больше, а скорость распространения от 50 до 1000 км/час.

Наиболее часто цунами обрушиваются на побережье Тихого океана, что связано с высокой сейсмической активностью этого района. За последнее тысячелетие Тихоокеанское побережье подвергалось ударам цунами около 1000 раз, в то время как в других океанах (кроме Северного Ледовитого) эти гигантские волны возникали только десятки раз.

Обычно перед приходом цунами в течение нескольких минут вода отступает от берега на несколько метров, а иногда и на километры; чем дальше отступает вода, тем большей высоты цунами следует ожидать. Существует специальная служба оповещения, заблаговременно предупреждающая жителей побережья о возможной опасности. Благодаря ей число жертв становится меньше.

Ущерб, причиняемый цунами, во много раз превосходит последствия, вызываемые самим землетрясением или извержением вулкана. Большие разрушения причинили Курильское цунами (1952 г.), Чилийское (1960 г.), Аляскинское (1964 г.).

Цунами могут распространяться на очень большие расстояния. Например, от волн, возникших при землетрясении в Чили, существенно пострадали берега Японии, а цунами, вызванное извержением вулкана Кракатау в Индонезии (1912 год), обошло весь Мировой океан и было зафиксировано в Гавре (Франция) через 32 часа 35 минут после последнего взрыва, пройдя расстояние, равное половине окружности земного шара. Ущерб, нанесенный этой гигантской волной, даже трудно оценить: были затоплены берега всех близлежащих островов, с них были смыты не только жители, но и вся почва, в порту о. Ява крупные корабли сорвало с якорей, и они были заброшены на 9 метров в высоту на 3 км в глубь суши; были фактически стерты с лица Земли постройки.

С цунами связаны не только сильные разрушения, но и значительные человеческие жертвы. Цунами, вызванные извержением вулкана Кракатау в 1883 году, унесли жизни 40 000 человек, а во время цунами в 1703 году в Японии погибло около 100 000 человек.

Под действием силы притяжения Луны и Солнца возникают периодические колебания уровня океана — приливно-отливные движения океанских вод. Эти движения происходят примерно два раза в сутки. Во время прилива уровень океана постепенно повышается и достигает наивысшего положения. При отливе уровень постепенно падает до наинизшего. При приливе вода течет к берегам, при отливе — от берегов. Приливы и отливы — это стоячие волны.

По законам взаимодействия космических тел Земля и Луна притягивают друг друга. Это притяжение способствует «выгибанию» поверхности океанов навстречу лунному притяжению. Луна движется вокруг Земли, и за ней «бежит» по океану приливная волна, дойдет она до берега — прилив. Пройдет немного времени, вода вслед за Луной отойдет от берега — отлив. По тем же космическим законам приливы и отливы образуются и от притяжения Солнца. Оно притягивает Землю значительно сильнее, чем Луна, но Луна гораздо ближе к Земле, поэтому лунные приливы вдвое сильнее солнечных. Если бы не было Луны, то приливы на Земле были бы в 2,17 раз меньше. Объяснение приливообразующих сил впервые было дано И.Ньютоном.

Высший уровень воды во время прилива называется полной водой, низший уровень при отливе — малой водой. Наиболее распространены полусуточные приливы, при которых за лунные сутки (24 час. 50 мин.) бывают 2 полные и 2-малые воды. В зависимости от положения Луны относительно Земли и от конфигурации береговой линии бывают отклонения от такого правильного чередования. Иногда наблюдается 1 полная и 1 малая вода в сутки. Такое явление можно наблюдать на островных дугах и побережьях Восточной Азии, Центральной Америки.

Высота приливов разнообразна. Теоретически одна полная вода при лунном приливе равна 0,53 м и 0,24 м при солнечном. Таким образом, самый высокий прилив должен иметь высоту 0,77 м. В открытом океане и у островов величина прилива близка к теоретической: на Гавайских островах — 1 м; на островах Фиджи — 1,7 м, на острове Святой Елены — 1,1 м. У материков, при входе в сужающиеся заливы, величина прилива значительно больше: в Мезенской губе Белого моря — 10 м; в Бристольском заливе в Англии — 12м.

Наиболее крупными из зарегистрированных в Мировом океане являются следующие приливы:

в Атлантическом океане в заливе Фанди — 16-17 м. Это самый большой показатель прилива на всем земном шаре.

в Охотском море в Пенжинской губе — 12-14 м. Это самый большой прилив у берегов России.

Значение приливов огромно: каждая приливная волна несет огромный запас энергии, и сейчас в ряде стран строятся приливные электростанции. Кроме того, значение приливов велико и для морского судоходства.

Поступательное движение водных масс в океанах и морях, вызванное различными силами, называется морскими или океаническими течениями. Это «реки в океане». Движутся они со скоростью до 9 км/час. Причинами, вызывающими течения, являются нагревание и охлаждение поверхности воды, осадки и испарение, различия в плотности воды, но наиболее значимой причиной образования океанических течений является ветер.

Течения по преобладающему в них направлению делятся на зональные (течения западных ветров), идущие на запад, на восток, и меридиональные — несущие свои воды на север или юг (Гольфстрим). В отдельные группы можно выделить противотечения и муссонные течения. Противотечения — это такие течения, которые идут навстречу соседним, более мощным и протяженным. Потоки, которые изменяют свою силу от сезона к сезону в зависимости от направления прибрежных ветров, называются муссоны.

Самым мощным в Мировом океане является течение Западных ветров. Оно располагается в Южном полушарии в широтах у побережья Антарктиды, где нет значительных массивов суши. Над этим пространством преобладают сильные и устойчивые западные ветры, способствующие интенсивному переносу воды океанов в восточном направлении. Течение Западных ветров соединяет в своем круговом потоке воды трех океанов и переносит каждую секунду до 200 млн. тонн воды. Ширина течения Западных ветров 1300 км, а вот скорость его невелика: чтобы обойти Антарктиду один раз, водам течения необходимо 16 лет.

Другим мощным течением является Гольфстрим. Он переносит каждую секунду 75 млн. тонн, что в 3 раза меньше, чем течение Западных ветров. Роль Гольфстрима очень велика: он переносит тропические воды Атлантического океана к умеренным широтам, благодаря чему климат Европы является мягким и теплым. Подходя к Европе, Гольфстрим уже не тот поток, что вырывается из Мексиканского залива, поэтому северное продолжение этого течения называется Северо-Атлантическим течением.

Океанические течения отличаются не только направлениями, но и в зависимости от температуры разделяются на теплые, холодные и нейтральные. Течения, направляющиеся от экватора, являются теплыми, а к экватору — холодными. Они обычно менее соленые, чем теплые, так как текут из областей, где выпадает много осадков, или из областей, где опресняющее действие оказывает таяние льда. Холодные течения тропических широт образуются благодаря поднятию холодных глубинных вод. Примерами теплых течений являются Гольфстрим, Куросио, Северо-Атлантическое, Северо-Тихоокеанское, Северное пассатное, Южное пассатное, Бразильское и др. Примерами холодных течений являются течение Западных ветров (или Антарктическое), Перуанское, Калифорнийское, Канарское, Бенгальское и другие.

На направление океанических течений оказывает большое влияние ускорение Кориолиса, и направление ветра не совпадает с направлением течений. Течение отклоняется вправо в Северном полушарии и влево в Южном от направления ветра на угол до 45°.

Многочисленные измерения показали, что течения оканчиваются на глубине, не превышающей 300 м, но иногда обнаруживают течения в глубинных слоях. Причиной этого является разная плотность воды. Она может быть вызвана давлением массы воды сверху (например, в местах нагона или сгона ее ветром), изменениями температуры воды и солености. Изменения плотности — причина постоянных вертикальных перемещений воды: опускания холодной (или более соленой) и подъема теплой (менее соленой).

Кроме ветровых течений, широко распространены также приливные течения, меняющие направление 4 или 2 раза в сутки; в узких проливах скорость этих течений может достигать 6 м/сек (22 км/час).

Значение океанических течений заключается прежде всего в перераспределении на Земле солнечного тепла: теплые течения способствуют повышению температуры, а холодные понижают ее. Огромное влияние оказывают течения на распределение осадков на суше. Территории, омываемые теплыми водами, всегда имеют влажный климат, а холодными — сухой; в последнем случае дожди не выпадают, увлажняющее действие имеют только туманы. С течениями переносятся и живые организмы. Это в первую очередь относится к планктону, вслед за которым движутся и крупные животные. При встрече теплых течений с холодными образуются восходящие токи воды, которые поднимают глубинную воду, богатую питательными солями. Она благоприятствует развитию планктона, рыб и морских животных, поэтому эти места являются важными промысловыми участками.

Итак, течения в океане вызываются ветром (ветровые океанические течения); возникают вследствие разной высоты уровня воды (стоковые течения) и разной ее плотности (плотностные течения). Во всех случаях на направление течения оказывает действие вращение Земли. Ветровые океанические течения можно классифицировать по направлению и температуре.

7. Зональность вод Мирового океана(широтная поясность).

Широтная зональность — закономерное изменение физико-географических процессов, компонентов и комплексов геосистем от экватора к полюсам.

Первичная причина зональности — неравномерное распределение солнечной энергии по широте вследствие шарообразной формы Земли и изменении угла падения солнечных лучей на земную поверхность. Кроме того, широтная зональность зависит и от расстояния до Солнца, а масса Земли влияет на способность удерживать атмосферу, которая служит трансформатором и перераспределителем энергии.

Большое значение имеет наклон оси к плоскости эклиптики, от этого зависит неравномерность поступления солнечного тепла по сезонам, а суточное вращение планеты обуславливает отклонение воздушных масс. Результатом различия в распределении лучистой энергии Солнца является зональный радиационный баланс земной поверхности. Неравномерность поступления тепла влияет на расположение воздушных масс, влагооборот и циркуляцию атмосферы.

Зональность выражается не только в в среднегодовом количестве тепла и влаги, но и во внутригодовых изменениях. Климатическая зональность отражается на стоке и гидрологическом режиме, образовании коры выветривания, заболачивания. Большое влияние оказывается на органический мир, специфические формы рельефа. Однородный состав и большая подвижность воздуха сглаживают зональные различия с высотой.

В каждом полушарии выделяют по 7 циркуляционных зон.

8. ТЕЧЕНИЯ и макроциркуляция Мирового океана. Глобальный океанический конвейер.

Существует 11 крупных циркул.течений(систем)

5 тропических

1.Сев-атлант

2.Сев-тихо-океан

3.южно-атлан.

4.южно-тихо-океан

5.южно-индийское

6.экваториально-против.теч.

7.атлантическ.и исландское

8.тихо-океан(алеудское)

9.индийская-муссонная сист.

10.полярные(антарктические)

11.арктическая

Океанические, или морские, течения — это поступательное движение водных масс в океанах и морях, вызванное различными силами. Хотя наиболее значительной причиной, образующей течения, является ветер, они могут сформироваться и из-за неодинаковой солёности отдельных частей океана или моря, разности уровней воды, неравномерного нагрева разных участков акваторий. В толще океана существуют вихри, созданные неровностями дна, их размер нередко достигает 100—300 км в диаметре, они захватывают слои воды в сотни метров толщиной.

Если факторы, вызывающие течения, постоянны, то образуется постоянное течение, а если они носят эпизодический характер, то формируется кратковременное, случайное течение. По преобладающему направлению течения делятся на меридиональные, несущие свои воды на север или на юг, и зональные, распространяющиеся широтно. Течения, температура воды в которых выше средней температуры для тех же широт, называют тёплыми, ниже — холодными, а течения, имеющие ту же температуру, что и окружающие его воды, - нейтральными.

Муссонные течения изменяют своё направление от сезона к сезону, в зависимости от того, как дуют прибрежные ветры муссоны. Навстречу соседним, более мощным и протяжённым течениям в океане, движутся противотечения.

На направление течений в Мировом океане оказывает влияние отклоняющая сила, вызванная вращением Земли, - сила Кориолиса. В Северном полушарии она отклоняет течения вправо, а в Южном — влево. Скорость течений в среднем не превышает 10 м/с, а в глубину они распространяются не более чем на 300 м.

В Мировом океане постоянно существуют тысячи больших и малых течений, которые огибают континенты и сливаются в пять гигантских колец. Система течений Мирового океана называется циркуляцией и связана, прежде всего, с общей циркуляцией атмосферы.

Океанические течения перераспределяют солнечное тепло, поглощённое массами воды. Тёплую воду, нагретую солнечными лучами на экваторе, они переносят в высокие широты, а холодная вода из приполярных областей благодаря течениям попадает на юг. Тёплые течения способствуют повышению температуры воздуха, а холодные, наоборот, понижению. Территории, омываемые тёплыми течениями, отличаются тёплым и влажным климатом, а те, около которых проходят холодные течения, — холодным и сухим.

Самое мощное течение Мирового океана — холодное течение Западных Ветров, называемое также Антарктическим циркумполярным (от лат. cirkum - вокруг). Причиной его образования являются сильные и устойчивые западные ветры, дующие с запада на восток на огромных пространствах Южного полушария от умеренных широт до побережья Антарктиды. Это течение охватывает зону шириной 2500 км, распространяется на глубину более 1 км и переносит каждую секунду до 200 млн. тонн воды. На пути течения Западных Ветров не встречается крупных массивов суши, и оно соединяет в своём круговом потоке воды трёх океанов - Тихого, Атлантического и Индийского.

Гольфстрим - одно из крупнейших тёплых течений Северного полушария. Оно проходит через Мексиканский залив (англ. Gulf Stream - течение залива) и несёт тёплые тропические воды Атлантического океана к высоким широтам. Этот гигантский поток тёплых вод во многом определяет климат Европы, делая его мягким и тёплым. Каждую секунду Гольфстрим переносит 75 млн. тонн воды (для сравнения: Амазонка, самая полноводная река в мире, — 220 тыс. тонн воды). На глубине около 1 км под Гольфстримом наблюдается противотечение.

Общая схема циркуляции поверхностных вод Океана

Последовательная зональная смена макроциркуляционных систем (крупномасштабная система движений) является общей закономерностью планетарной циркуляции вод.

В соответствии с зональным распределением солнечной энергии по поверхности планеты и в океане, и в атмосфере создаются однотипные и генетически связанные циркуляционные системы. Перемещение водных и воздушных масс определяется общей для атмо- и гидросферы закономерностью: неравномерным нагреванием и охлаждением поверхности Земли. От этого макроциркулярные системы более или менее симметрично располагаются по обе стороны от экватора.

От него в низких широтах возникают восходящие токи (циклонические вихри) и убыль масс, в других - высоких широтах развиваются нисходящие токи, происходит увеличение масс (воды, воздуха), что характерно для антициклональных вихревых систем. Взаимодействие этих систем и есть циркуляция, движения атмо- и гидросферы.

В тропических областях характер движений антициклонический, то есть течения движутся по часовой стрелке, а в умеренных и субполярных широтах течения образуют круговорот, направленный против часовой стрелки, то есть имеют циклонический характер. И циклонические, и антициклонические вихри в океане соответствуют климатическим минимумам и максимумам атмосферного давления.

Антициклонические и циклонические круговороты в каждом полушарии связаны между собой таким образом, что одни и те же потоки (течения) являются одновременно периферийной частью двух круговоротов. Например, Североатлантическое течение является северной ветвью тропического круговорота и одновременно южной ветвью циклонического круговорота умеренных и субполярных широт. Благодаря этому круговороты взаимодействуют между собой. Поэтому воды и переносимые ими различные вещества (соли, взвеси и т. д.) способны, переходя из системы в систему, перемещаться по всей протяжённости океана. Перенос масс, обмен энергии и вещества в приповерхностном слое океана происходит в основном в широтном направлении. Межширотный обмен осуществляется за счёт меридионального обмена на периферии квазистационарных круговоротов вод. В низких широтах вдоль западных берегов океана происходит вынос лёгких тропических вод в умеренную зону. В умеренных же и субполярных широтах, наоборот, более плотные воды переносятся вдоль западных побережий, а менее плотные воды умеренного и тропического поясов выносятся вдоль восточных берегов в высокие широты Мирового Океана. Создающееся таким образом различие плотностей воды в меридиональном направлении увеличивает интенсивность пограничных течений в прибрежных частях антициклонических и циклонических систем.

Одни и те же макроциркуляционные системы сохраняются в течение круглого года. Для сезонной изменчивости циркуляции вод характерно небольшое смещение в холодное время года в меридиональном направлении (в зиму северного полушария - к северу, в лето северного полушария - к югу), а также усиление интенсивности циркуляции в результате увеличения термических контрастов между тропическими и полярными широтами.

Установлено, что непосредственное воздействие ветра ограничивается верхним слоем толщиной около 30-50 м. Уже в подповерхностном слое между 50-100 и 200-300 м, решающую роль играет плотностная (вертикальная) циркуляция.

В океане скорость вертикальных движений меньше горизонтальных примерно на три-пять порядков, а в атмосфере - приблизительно на два-три порядка. Но значение их велико, поскольку благодаря им происходит обмен поверхностных и глубинных вод энергией, солями и питательными веществами.

Наиболее интенсивный вертикальный обмен осуществляется в зонах конвергенции (схождения) и дивергенции (расхождения) потоков водных масс. В зонах конвергенции наблюдается погружение водных масс, в зонах дивергенции - подъём их к поверхности, называемый апвелингом. Зоны дивергенции формируются в областях циклонических круговоротов, где центробежные силы разносят воды от периферии к центру и возникает подъём вод в центральной части круговорота. Дивергенция возникает у берегов и там, где преобладает ветер с суши (сгон поверхностных вод). В антициклональных системах и в тех прибрежных зонах, где господствует ветер с океана, происходит опускание вод.

Распределение зон конвергенции и дивергенции однотипно в различных океанах. Несколько севернее экватора располагается экваториальная конвергенция. По обе стороны от неё по ложбинам тропических циклонических систем протягиваются тропические дивергенции, затем по осям субтропических антициклонических систем - субтропические конвергенции. Высокоширотным циклоническим системам соответствуют полярные дивергенции, гребню арктического круговорота воды соответствует арктическая конвергенция.

Это идеальная (осреднённая) схема поверхностных течений океана. Реальная, конкретная ситуация гораздо сложнее, поскольку течения меняют скорость, интенсивность, а иногда и направление. Некоторые из них временами исчезают. Океанические потоки имеют сложную структуру. Подобно рекам, они меандрируют, образуя завихрения меньших размеров (300-400 км в диаметре).

Структура поверхностных океанических течений, захватывающих верхние сотни метров, в основных чертах совпадают со структурой атмосферной циркуляции. Исключение составляют западные течения, замыкающие круговороты и идущие необязательно по ветру, плюс межпассатные противотечения. Следовательно, в природе существует более сложная, нежели простая, связь ветер - океанические течения. Действительные противотечения. Общее количество солнечной энергии, поглощаемой Мировым Океаном, определено в 29,7∙1019 ккал/год, что составляет почти 80% всей радиации, достигающей поверхности планеты (36,5∙1019 ккал). К тому же Океан является главным аккумулятором солнечного тепла; в нём содержится почти в 21 раз больше того количества тепла (76∙1022 ккал), которое ежегодно поступает от Солнца к поверхности Земли. В десятиметровом слое океанических вод тепла в 4 раза больше, нежели во всей атмосфере.

Около 80% солнечной энергии, поглощаемой Мировым Океаном, расходуется на испарение - 26,8∙1019 ккал/год, что составляет всего 3% тепла, накопленного Мировым Океаном. На турбулентный теплообмен с атмосферой уходит остальная часть поглощаемой солнечной радиации - 2,7∙1019 ккал/год. Это лишь 0,4% общего теплосодержания Океана. Сопоставляя величину приходно-расходных сумм теплообмена через поверхность Мирового Океана с его теплосодержанием, придём к выводу, что ежегодно в такой обмен с атмосферой вовлекается поверхностный слой толщиной около 50 м. Теплообмен наиболее деятельной 200-метровой толщи вод осуществляется через 3-4 года. То есть распределение энергии в значительной степени зависит от структуры океанических течений (Гольфстрим несёт в 22 раза больше тепла, чем все реки земного шара).

Атмосферные движения вынуждены приспосабливаться к структуре океанических движений, поэтому океанические и воздушные течения образуют единую систему, возникающую в результате приспособления их друг к другу.

9. Водные массы и гидрологические фронты.

Водные массы — это большие объемы воды, образующиеся в определенных частях океана и отличающиеся друг от друга температурой, соленостью, плотностью, прозрачностью, количеством кислорода и другими свойствами. В отличие от воздушных масс, в них большое значение имеет вертикальная зональность. В зависимости от глубины различают:

Поверхностные водные массы. Они формируются под воздействием атмосферных процессов и притока пресных вод с материка до глубины 200-250 м. Здесь часто меняются температура воды, соленость, образуются волны, а горизонтальный их перенос в виде океанических течений значительно сильнее переноса глубинного. В поверхностных водах самое большое содержание планктона и рыбы;

Промежуточные водные массы. Они имеют нижнюю границу в пределах 500-1000 м. В тропических широтах промежуточные водные массы формируются в условиях повышенного испарения и постоянного повышения солености. Именно этим объясняется тот факт, что промежуточные воды встречаются между 20° и 60° в Северном и Южном полушарии;

Глубинные водные массы. Они формируются в результате перемешивания поверхностных и промежуточных, полярных и тропических водных масс. Их нижняя граница 1200-5000 м. Вертикально эти водные массы движутся крайне медленно, а горизонтально они движутся со скоростью 0,2-0,8 см/с (28 м/ч);

Придонные водные массы. Они занимают зону Мирового океана ниже 5000 м и имеют постоянную соленость, очень большую плотность, а горизонтальное их перемещение более медленно, чем вертикальное.

В зависимости от происхождения различают следующие типы водных масс:

Экваториальные. В течение всего года вода сильно нагревается солнцем. Температура ее 27-28°С. По сезонам она меняется не больше чем на 2°. Эти водные массы имеют соленость ниже, чем в тропических широтах, так как опресняющее действие на них оказывают многочисленные реки, впадающие в океан в экваториальных широтах, и обильные атмосферные осадки;

Тропические. Они формируются в тропических широтах. Температура воды здесь 20-25°. На температуру тропических водных масс оказывают большое влияние океанические течения. Более теплыми являются западные части океанов, куда приходят теплые течения (см. Океанические течения) от экватора. Восточные части океанов холоднее, так как сюда приходят холодные течения. По сезонам температура тропических водных масс меняется на 4°. Соленость этих водных масс значительно больше, чем экваториальных, так как в результате нисходящих воздушных потоков здесь устанавливается область высокого давления и выпадает мало осадков;

Умеренные водные массы. В умеренных широтах Северного полушария холодными являются западные части океанов, где проходят холодные течения. Восточные области океанов согреваются теплыми течениями. Даже в зимние месяцы вода в них имеет температуру от 10°С до 0°С. Летом она изменяется от 10°С до 20°С. Таким образом, по сезонам температура умеренных водных масс различается на 10°С. Для них уже характерна смена времен года. Но наступает она позднее, чем на суше, и выражена не так резко. Соленость умеренных водных масс ниже, чем тропических, так как опресняющее действие оказывают не только реки и атмосферные осадки, которые здесь выпадают, но и айсберги, заходящие в эти широты;

Полярные водные массы. Формируются в Арктике и у берегов Антарктиды. Эти водные массы могут выноситься течениями в умеренные и даже тропические широты. В полярных областях обоих полушарий вода охлаждается до —2°С, но еще остается жидкой. Дальнейшее понижение температуры приводит к образованию льда. Для полярных водных масс характерно обилие плавающего льда, а также льда, формирующего огромные ледяные пространства. В Северном Ледовитом океане лед держится весь год и находится в постоянном дрейфе. В Южном полушарии в районах полярных водных масс морские льды заходят в умеренные широты много дальше, чем в Северном. Соленость полярных водных масс низка, так как лед оказывает сильное опресняющее влияние.Между перечисленными водными массами нет четких границ, а существуют переходные зоны — зоны взаимовлияния соседних водных масс. Наиболее отчетливо они выражены в местах соприкосновения теплых и холодных течений. Каждая водная масса более или менее однородна по своим свойствам, но в переходных зонах эти характеристики могут резко меняться.

Водные массы активно взаимодействуют с атмосферой: отдают ей тепло и влагу, поглощают из нее углекислый газ, выделяют кислород.

При встречах водных масс с разными свойствами образуются океанологические фронты(зоны конвергенции)-образуются на стыке теплых и холодных поверхностных течений и характеризуются опусканием водных масс. В мировом океане несколько фронтальных зон, но основных 4.

Есть в океане и зоны дивергенции-зоны расходимости поверхностных течений и подъема глубинных вод: у запад.берегов материков умер.широт и над термическим экватором у восточных материков.Такие зоны богаты фитопланктоном и зоопланктоном,хорош рыбный промысел.

Поиск по сайту: