100kitov.ru

Интересные факты — события, биографии людей, психология
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Выявлены причины изменения циркуляции океана

Изменение океанических течений назвали основной причиной ордовикского вымирания

Причиной ордовикского вымирания, первого из пяти крупнейших вымираний в истории Земли, скорее всего, стало изменение глобальной циркуляции воды в океане. К такому выводу пришли американские палеоклиматологи, которые по геохимическим данным смоделировали климатические изменения в ордовике. Новая структура океанских течений привела к резкому смещению окислительно-восстановительного баланса в морской среде и массому вымиранию животных. Исследование опубликовано в Nature Geoscience.

По оценкам ученых за историю развития Земли на ней случилось пять масштабных вымираний. Первое из них произошло в ордовике около 445 миллионов лет назад. Ордовикское вымирание разделилось на два этапа и стало самым длительным среди стремительных вымираний. По различным оценкам оно длилось от полумиллиона до почти двух миллионов лет, в результате чего исчезло более 85 процентов видового разнообразия морских организмов, обитавших в неглубоком океане вблизи континентов.

Согласно традиционной интерпретации, причина первого этапа ордовикского вымирания — смещение суперконтинента Гондваны в область северных широт, из-за чего наступило оледенение прибрежных зон и морские организмы потеряли свою среду обитания. На втором этапе Гондвана сместилась на юг, началось таяние ледников и повышение уровня моря, из-за чего понизился уровень кислорода в воде шельфов.

Однако в последующих исследованиях, проведенных с более высоким стратиграфическим разрешением, ученые обнаружили нехарактерные насыщенные кислородом фациальные отложения, датируемые вторым этапом ордовикского вымирания и поставили под сомнение традиционную гипотезу.

Чтобы определить, какая из двух гипотез верная, американские палеоклиматологи под руководством Александра Пола (Alexandre Pohl) из Сиракузского университета провели серию геохимических экспериментов и на основе этих данных смоделировали климатические изменения, которые происходили на планете в ордовике.

Сначала, чтобы доказать распределение насыщения кислородом по глубине, ученые измерили концентрацию йода в образцах карбонатных пород верхнего ордовика, взятых с острова Антикости в Канаде и из Копенгагенского каньона в США. Йод служит индикатором изменений уровня кислорода в океане за всю историю Земли: чем выше концентрация йода, тем богаче кислородом водная масса. Анализ показал, что верхние слои ордовикского океана в первом разрезе были насыщены кислородом (содержание йода — примерно 2 микромоль на моль кальция), в то время как более глубокие слои второго разреза формировались в условиях кислородного голодания (содержание йода — примерно 0,25 микромоль на моль кальция ).

Палеогеография ордовика. Красными точками показано расположение осадочных разрезов, где были собраны данные содержания йода

Причины колебаний уровня морей и океанов

Море, Прилив, Лестница, Берег, Небо, Вода, Природа

Изображение mobinovyc с сайта Pixabay

§ 48. Причины колебаний уровня

Свободная поверхность океанов и морей называется уровенной поверхностью. Она представляет собой поверхность, перпендикулярную в каждой точке направлению равнодействующей всех сил, действующих на нее в данном месте. Поверхность Мирового океана под влиянием различных сил испытывает периодические, непериодические и другие колебания, отклоняясь от среднего многолетнего значения, наиболее близкого к поверхности геоида. Основные силы, вызывающие эти колебания, можно объединить в следующие группы: а) космические — приливообразующие силы; б) физико-механические, связанные с распределением солнечной радиации по поверхности Земли, и воздействием атмосферных процессов, как, например, изменения в распределении давления и ветров, выпадение осадков, колебания величин речного стока и других гидрометеорологических факторов; в) геодинамические, связанные с тектоническими движениями земной коры, сейсмическими и геотермическими явлениями.

Под влиянием комплекса всех этих сил поверхность Мирового океана изменяет свои очертания во времени и в пространстве. Под действием приливообразующих сил Луны и Солнца возникают периодические приливные колебания уровня. Периодические колебания уровня могут возникать и под действием ветров, периодически меняющих направление (муссонные ветры). Так, например, в Адене высокие уровни наблюдаются при северо-восточных и низкие при юго-западных ветрах.

Длительные периодические колебания уровней, охватывающие годовой период, вызываются главным образом изменением элементов водного баланса. Эти колебания особенно отчетливо выражены в средиземных морях, соединенных узкими проливами с океаном, хотя заметны и в океане. В отдельных случаях они усиливаются воздействием ветров, изменяющих направление в различные сезоны года. Примером таких морей могут служить Балтийское и Черное. Однако эти изменения не отличаются астрономической периодичностью и могут иметь случайный характер.

Колебания уровня, вызванные влиянием гидрометеорологических факторов, называют непериодическими, в отличие от приливных и сезонных. Непериодические колебания можно подразделить на следующие группы.

Колебания, связанные со сгонно-нагонной циркуляцией вод

1. Колебания, связанные со сгонно-нагонной циркуляцией вод под влиянием ветров. Они возникают под действием касательного напряжения (трения) ветра на водную поверхность, ограниченную берегами. Эмпирическая формула изменения уровня в зависимости от ветра имеет общий вид

Эмпирическая формула изменения уровня в зависимости от ветра(33)

где Δh — ожидаемое изменение уровня; ΔFω изменение характеристик ветра; а и b —эмпирические коэффициенты.

В расчет принимается скорость ветра Fω(t), осредненная за определенный интервал времени. Тангенциальное напряжение ветра выражается формулой

Тангенциальное напряжение ветра(34)

где k — коэффициент трения между воздухом и водой, зависящий от шероховатости водной поверхности; р’ — плотность воздуха; ω скорость ветра.

За принятый интервал времени t скорость ветра осредняется по формуле

скорость ветра Fω(t), осредненная за определенный интервал времени

(35)

где ωi(t) — скорость ветра в данном пункте; αi — нaпpaвлeниe его относительно сгонного или нагонного направления.

Читайте так же:
Памятник Йонагуни в Японии — разбираемся в общих чертах

Существует несколько графических и статистических методов определения сгонных и нагонных направлений ветров, соответственно которым рассчитываются колебания уровня. Согласно теории прибрежной циркуляции и непосредственным наблюдениям, у приглубых берегов максимальные сгоны и нагоны наблюдаются при ветрах, параллельных берегу, а у отмелых — при ветрах, направленных нормально к берегу. Для отдельных районов морей составлены эмпирические формулы расчета сгонно-нагонных колебаний уровня при различных ветрах и барических ситуациях.

Колебания уровня морей и океанов, вызванные изменениями давления атмосферы

2. Колебания уровня, вызванные изменениями давления атмосферы. Они проявляются в двух формах: в виде статической реакции гидросферы на изменения давления атмосферы и в виде динамического эффекта изменений давления и уровня. В первом случае имеет место обратная связь между изменениями давления Δp и уровня Δh:

обратная связь между изменениями давления Δp и уровня Δh(36)

Если давление увеличивается на 1 мб, то уровень понижается на 1,33 см, а при понижении давления на 1 мб (≈1 мм) уровень на столько же повышается. Изменения уровня вследствие подвижности барического поля относят к волновым колебаниям (см. стр. 109). Они обусловлены возникновением длинной вынужденной или свободной барической волны, распространяющейся из фронтальных областей повышенного или пониженного давления. Образование вынужденной или свободной барической волны зависит от соотношения между скоростью движения циклона и скоростью возникшей барической волны, которая зависит от глубины моря и положения траектории циклона относительно береговой черты. Вынужденные барические волны возникают непосредственно в области движения циклона или фронта, а свободные волны, имеющие скорость, большую, чем движение циклона, уходят, опережая его, особенно при изменении направления перемещения барических систем.

Аномально высокие подъемы уровня, вызванные совместным воздействием резких изменений давления в передней или тыловой частях циклона и интенсивных ветров, совпадающих по направлению с движениями барической волны, называют штормовыми нагонами. В суживающихся заливах с уменьшающейся глубиной, как, например, в вершине Финского залива (в Невской губе), в дельте р. Темзы и др., штормовые нагоны приводят иногда к катастрофическим наводнениям.

Следовательно, в природных условиях непериодические колебания уровня, вызванные интенсивными ветрами и изменениями давления атмосферы, взаимосвязаны и представляют собой сложные анемобарические изменения уровенной поверхности.

Колебания уровня морей и океанов вследствие изменений элементов водного баланса

3. Колебания уровня вследствие изменений элементов водного баланса — испарения, осадков, берегового стока — и связанного с ними водообмена с соседним морем или океаном. Эти колебания зависят главным образом от сезонных и многолетних (от года к году) изменений величины речного стока, притока и оттока вод, т. е. внешнего водообмена. Климатические изменения могут приводить к катастрофическим подъемам или падениям уровня в связи с ливнями, засухами или обильными снегопадами. Катастрофические наводнения на р. Инд и ее притоках летом и осенью 1970 г. могут служить примером резких подъемов уровня вследствие обильных ливней. В некоторых районах Красного моря падение уровня связано с интенсивным испарением, где слой испарившейся воды за год достигает 2,5 м.

Колебания уровня в связи с изменениями плотности морской воды

4. Колебания уровня в связи с изменениями плотности морской воды. При уменьшении плотнссти, т. е. увеличении удельного объема морской воды, уровень повышается, а при увеличении плотности уровень понижается (с чем в большой степени связаны сезонные колебания уровня). Распределение вод различной плотности нарушается горизонтальной и вертикальной циркуляцией. Изменения направления холодных полярных и теплых тропических течений, а также сгонно-нагонные процессы приводят к понижениям и подъемам уровня.

Колебания уровня морской воды, связанные с геотермическими и геодинамическими процессами

Кроме периодических и непериодических колебаний уровня, следует указать на колебания, связанные с геотермическими и геодинамическими процессами. Медленные вертикальные движения земной коры приводят к поднятиям или опусканиям отдельных участков суши или дна моря. Эти медленные движения приводят к опусканиям или поднятиям уровня относительно суши в форме тpанcгpecсий (опускание суши и наступание на материк моря) и регрессий (поднятие суши и отступание моря). Так как эти изменения происходят в течение длительных отрезков времени, их называют вековыми или эпейрогеническими. В первом случае наблюдаются выровненная береговая полоса, затопленные подводные террасы, дельты и русла рек, а при регрессии моря остаются изрезанная береговая черта, поднятия прибрежных форм рельефа, зарастание лагун, бухт и заливов.

Рис. 20. Многолетний ход средних годовых значений уровня Каспийского моря у г. Баку.

Рис. 20. Многолетний ход средних годовых значений уровня Каспийского моря у г. Баку.

Колебания уровня морской воды связанные с таянием ледников

Таяние больших масс льда сопровождается не только поднятием погребенных участков суши, но и увеличением объема воды в Мировом океане. Приближенные подсчеты показывают, что если произойдет таяние ледников Гренландии, то уровень Мирового океана должен повыситься на 8 м; если растопить и льды, покрывающие Антарктиду, то уровень поднимется на 23 м. Наблюдаемое в послеледниковое время потепление климата и связанное с ним сокращение общей площади льдов в Арктике и Антарктике могут служить причиной повышения уровня в Мировом океане на 12— 14 см в столетие, которое в настоящее время зафиксировано. В закрытых и полузакрытых морях с затрудненным водообменом вековые колебания климата определяют колебания уровня в связи с многолетними и вековыми изменениями гидрометеорологических условий. Так, например, уровень Каспийского моря за последние 60 лет заметно понижался (рис. 20) главным образом за счет колебаний величины речного стока, не компенсирующего высокое испарение с поверхности моря. Резкое сокращение стока реки Волги с 1928-1930 гг. привело к резкому падению уровня моря более чем на 200 см.

Читайте так же:
Что полезно пить? (видео)

Рассмотренные виды колебаний уровня моря тесно связаны с динамическими процессами, протекающими в атмосфере, океане и земной коре. Поэтому их можно объединить в три группы; деформационные, связанные с перемещением вод из одного района в другой, т. е. это анемобарические (сгоны и нагоны), приливные и пр.; объемные, связанные с изменением объема воды в водоеме (изменения элементов водного баланса, изменения плотности воды и др.), и геотектонические.

Поверхностные течения

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Поверхностные течения»

Сегодня на уроке мы:

· продолжаем с вами знакомство с водами Мирового океана,

· поговорим о его поверхностных течениях,

· узнаем, как поверхностные течения влияют на перераспределения тепла в океане.

Поверхностные течения в океане – это есть не что иное, как реки, которые не имеют своих берегов, а состоят лишь из отдельных струй, которые то сливаются воедино, то напротив – разветвляются.

Другими словами, поверхностные течения – это постоянные или периодические горизонтальные движения водных масс, которые наблюдаются в поверхностном слое Мирового океана. Нижняя граница которых определяется до 350 метров в глубину.

Если внимательно посмотреть на движение поверхностных вод, то становится очевидно: они образуют гигантские водовороты в Мировой океане.

Образование поверхностных течений зависит от целого ряда причин:

· Главной причиной их образования являются ветры общей циркуляции атмосферы: это пассаты, западные ветры умеренного пояса, северо-восточные и юго-восточные ветры.

· Также на их формирование влияет отклоняющая сила вращения Земли вокруг своей оси.

· Третьей причиной их образования является рельеф дна Мирового океана, а также очертание материков.

В Мировом океане течения делятся на теплые, холодные и нейтральные. Если в течении температура воды выше температуры окружающей среды – то оно теплое, соответственно, если ниже температура окружающей среды – то оно холодное. Если в течении температура воды равна температуре окружающей среды – то оно нейтральное.

Самое мощное теплое течение Мирового океана – это течение Гольфстрим. Это течение двигается в северном направлении вдоль восточного побережья США, через северную часть Атлантического океана, прямо до северо-запада Европы. Средняя годовая температура воды на его поверхности составляет 25 °C.

Самое мощное холодное течение – это течение Западных Ветров. Оно располагается в южном полушарии и словно огибает Антарктиду с запада на восток. Мощность этого течения превосходит Гольфстрим почти в три раза. В этом месте дуют одни из самых сильных ветров на Земле, поэтом их еще по-другому называют «сороковыми ревущими широтами».

Как вы уже ребята поняли, движение поверхностных водных масс в океане представляют собой сложную систему холодных и теплых течений. Некоторые из них соединяются друг с другом, образую обще-бассейновый круговорот. Сейчас мы более подробно с вами рассмотрим схему поверхностных течений в Мировом океане.

Если внимательно изучить карту поверхностных течений в океане, то становится очевидно: водные потоки движутся не прямо, а отклоняются немного в сторону. С одной стороны, это объясняется тем, что течения находятся под влиянием осевого вращения Земли. С другой стороны, поверхностные течения в океане распределяются в зависимости от циркуляции потоков воздуха в атмосфере.

Также, нельзя не отметить, такие факторы воздействия на движения течений, как рельеф дна Мирового океана, очертания материков и островов, разница температурных показателей воды, ее плотности, глубины в ее разных местах океана.

Таким образом, наблюдается определенная закономерность: в Северном полушарии поверхностные течения в океане почти всегда движутся по часовой стрелке, в Южном – против.

На сегодняшний день, схема поверхностных течений в Мировом океане, выглядит так:

В Тихом океане зафиксировано 15 основных течений; в Атлантическом – 14; в Индийском – 7 и, в Северно-Ледовитом – 4.

Интересно то, что в Северно-Ледовитом океане скорость всех его течений примерно одинаковая50 см/сек, где три из них: Западно-Гренландское, Западно-Шпицбергенское и Норвежское – это теплые течения; а Восточно-Гренландское холодное.

А вот почти все океанические течения Индийского океана относятся к теплым, при этом холодным течениям является Западно-Австралийское, которое движется со скоростью 70 см/сек.

Скорость остальных составляет от 25 до 75 см/сек. Водные потоки этого океана интересны тем, что вместе с сезонными муссонными ветрами, которые два раза в год меняют своё направление, океанические реки также изменяют свой ход: зимой они в основном текут на запад, летом – на восток. Это явление, характерное только для Индийского океана.

Поскольку Атлантический океан протянулся с севера на юг, его течения также имеют меридиональное направление. Водные потоки, расположенные на севере, движутся по часовой стрелке, на юге – против неё.

Читайте так же:
Как делают скотч

Атлантический океан

Ярким примером течения Атлантического океана является Гольфстрим, который начинаясь в Карибском море, несёт тёплые воды на север, распадаясь по дороге на несколько боковых потоков. Когда воды Гольфстрима оказываются в Баренцевом море, они попадают в Северный Ледовитый океан, где охлаждаются и поворачивают на юг в виде холодного Гренландского течения, после чего на каком-то этапе отклоняются на запад и опять примыкают к Гольфстриму, образуя замкнутый круг.

Течение Гольфстрим

Совершенно другая картина наблюдается в Тихом океане. Дело в том, что он сильно вытянут с запада на восток и именно поэтому в нем преобладают широтные потоки вод.

В Тихом океане выделяют два огромных кольца движения поверхностных вод: Северное и Южное. Северное кольцо включает в себя: Северное пассатное течение, течение Куросио, Северо-Тихоокеанское и Калифорнийское течение.

Южное кольцо движения включает в себя Южное пассатное течение, Восточно-Австралийское течение, течение Западных ветров и, наконец, Перуанское течение.

Доказано: поверхностные течения Мирового океана оказывают огромное влияние на перераспределения тепла в океане. Взаимодействие течений с атмосферой порождает атмосферные вихри разных масштабов, которые в свою очередь определяют погодные условия на материках.

А кто-нибудь слышал о теплом сезонном течении Эль-Ниньо, которое зарождается в Тихом океане у берегов Южной Америки? Эль-Ниньо – один из катастрофических природных явлений, которое вызывает резкое повышение температуры воды (на 7 – 12 °C) у берегов Эквадора и Перу, вследствие чего гибнет рыба, что приводит к высокой смертности питающихся ее морских птиц. Кроме того, Эль-Ниньо вызывает проливные дожди, приводящие к разрушительным наводнениям прибрежной территории. По мнению многих экспертов прогревающее явление Эль-Ниньо является одной из основных движущих сил естественной изменчивости нашего климата.

Именно поверхностные течения Мирового океана перераспределяют тепло между широтами, влияют на циркуляцию атмосферы, а также на климат прибрежных частей материка.

Главная роль течений заключается в том, что они, как кровеносная система, которая объединяет отдельные океаны в один организм – это единый Мировой океан.

Подведем итоги урока.

Поверхностные течения Мирового океана – это постоянные или периодические горизонтальные движения водных масс, которые наблюдаются в поверхностном слое Мирового океана.

Схема поверхностных течений в Мировом океане: в Тихом океане зафиксировано 15 основных течений; в Атлантическом – 14; в Индийском – 7, в Северно-Ледовитом – 4.

Поверхностные течений Мирового океана перераспределяют тепло между широтами, влияют на циркуляцию атмосферы, а также на климат прибрежных частей материка.

Выявлены причины изменения циркуляции океана

В последние годы большой интерес вызывают вопросы, связанные с изменениями характеристик климатической системы Земли и их причинами. Надо отметить, что систематические наблюдения за изменениями климата начались сравнительно недавно. Ещё в 17 веке метеорология являлась частью науки физики. Именно учёным-физикам мы обязаны изобретением метеорологических приборов. Так, Галилеем с учениками были изобретены термометр, дождемер, барометр. Только со второй половины 17 века в Тоскане начинают проводиться инструментальные наблюдения. Тогда же разрабатываются и первые метеорологические теории. Но потребовалось почти два столетия на пути к систематическим метеорологическим наблюдениям. Они начинаются во второй половине 19 века в Европе, после изобретения телеграфа. В 1960-е гг. была проведена большая работа по созданию глобальной сети системы наблюдений за погодой. В последнее время все чаще в средствах массовой информации стали появляться сообщения об участившихся случаях необычно большого количества выпавших осадков в Европе, внезапного выпадения снега в тропических районах США и Северной Африки, цветении растений в пустыне Атакама. Долгое время не прекращаются споры о степени влияния Гольфстрима на климат Европы, о неблагоприятных последствиях при возможном прекращении функционирования этого теплого течения. К сожалению, материал подается таким образом, что создается впечатление, что мир перевернулся с ног на голову и в скором времени нужно ожидать какие-нибудь катастрофические климатические явления. Непростая фактическая картина подогревается разнообразными футуристическими предсказаниями о существенных изменениях привычного порядка вещей вроде значительного повышения уровня океана, значительного изменения угла наклона земной оси, сильного повышения температуры приземного слоя атмосферы.

В этой связи большое значение имеет выяснение причин климатических явлений, которые должны помочь адекватно воспринимать действительность и принимать разумные шаги по адаптации к предстоящим изменениям. В данной статье предпринята попытка определить степень влияния океанских поверхностных течений на климат прилегающей суши. Данный аспект выбран по причине того, что в науке о Земле влияние океанских течений на климат прилегающей суши немного переоценено. Из-за этого приуменьшается роль океана в формировании климата суши, искажается тем самым понимание поведения климатической системы Земли и отдаляется момент принятия адекватных мер по адаптации.

Существует мнение, что теплые морские течения приносят осадки и тепло на прилегающую сушу [3]. Этому учат и в школах, и в вузе. Всесторонний анализ существующей картины говорит о неоднозначном проявлении этого постулата.

Океанскую воду можно рассматривать как накопитель солнечного тепла на Земле. Океанская вода поглощает 2/3 солнечной радиации. Теплоемкость океана настолько велика, что океанская вода (кроме поверхностного слоя) практически не меняет температуру по сезонам (в отличие от поверхности суши). Поэтому зимой на океанском побережье тепло, а летом – прохладно. Если же площадь суши (по сравнению с площадью океана) невелика (как в Европе), то отепляющее влияние океана может распространяться на значительные пространства. Выявлена тесная связь между потерей океаном тепла и потеплением атмосферного воздуха, и наоборот [1], что является логичным. Вместе с тем последние данные исследований говорят о более сложной картине тепловой динамики океана и атмосферы. Ведущую роль в потере океаном тепла ученые отдают такому пока еще малоизученному явлению, как североатлантическая осцилляция [6]. Это периодические многодекадные изменения температуры океана, наблюдаемые в Северной Атлантике. С конца 1990-х гг. наблюдалась волна потепления океанской воды. В результате во многих районах северного полушария наблюдалось необычно большое количество ураганов. В настоящее время происходит переход к периоду понижения температуры поверхностных океанских вод. Это, скорее всего, уменьшит количество ураганов в северном полушарии.

Читайте так же:
Интересные факты об аквариумах

Сезонное постоянство температуры всей массы океанской воды, особенно в районе тропиков, привело к формированию над поверхностью океана постоянных центров высокого давления, которые получили название центров действия атмосферы. Благодаря им существует общая циркуляция атмосферы, которая представляет собой запускающий механизм общей циркуляции океанских вод. Благодаря действию постоянных ветров возникают поверхностные течения Мирового океана. С их помощью осуществляется перемешивание океанской воды, а именно: поступление теплых вод в холодные области (с помощью «теплых» течений) и прохладных вод – в теплые (с помощью «холодных» течений). Необходимо помнить, что «теплыми» или «холодными» эти течения являются только по отношению к окружающим водам. Например, температура теплого Норвежского течения – + 3 °С, холодного Перуанского – + 22 °С. Системы океанских течений совпадают с системами постоянных ветров и представляют собой замкнутые кольца. Что касается течения Гольфстрим, то оно действительно приносит тепло в воды Северной Атлантики (но никак не в Европу) [4, 5]. В свою очередь, теплые воды Северной Атлантики передают свое тепло атмосферному воздуху, который вместе с западным переносом может распространиться в Европе.

Последние исследования по вопросу теплообмена между океанскими водами Северной Атлантики и атмосферой показали, что ведущую роль в изменении температуры океанских вод играют не столько течения, сколько волны Россби [2].

Тепловое взаимодействие океана и атмосферы происходит при разности температуры поверхностного слоя океанской воды и нижнего слоя воздуха атмосферы. Если температура воды поверхностного слоя океана больше температуры нижнего слоя атмосферы, то тепло от океана передаётся атмосфере. И наоборот, тепло передаётся океану, если воздух теплее океана. Если же температуры океана и атмосферы равны, то передача тепла между океаном и атмосферой не происходит. Чтобы существовал поток тепла между океаном и атмосферой, должны существовать механизмы, изменяющие температуру воздуха или воды в контактной зоне океан – атмосфера. Со стороны атмосферы это может быть ветер, со стороны океана – это механизмы движения воды в вертикальном направлении, обеспечивающие поступление воды с температурой отличной от температуры контактной зоны океана и атмосферы. Такими вертикальными движениями воды в океане являются долгопериодные волны Россби. Эти волны отличаются от известных нам ветровых волн по многим параметрам. Во-первых, они имеют большую длину (до нескольких сотен километров) и меньшую высоту. Об их присутствии в море исследователи обычно судят по изменению вектора течений частиц воды. Во-вторых, это долгопериодные инерционные волны, время жизни которых достигает десяти и более лет. Такие волны относят к градиентно-вихревым, которые обязаны своим существованием гироскопическим силам и определяются законом сохранения потенциального вихря.

Другими словами, ветер генерирует поток, который, в свою очередь, генерирует инерционные волны. Применительно к данному движению воды термин «волна» является условным. Частицы воды совершают преимущественно вращательные движения, причем как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. В результате на поверхность поднимаются или теплые, или холодные водные массы. Одним из следствий этого явления является перемещение и искривление (меандрирование) систем течений [2].

Результаты исследования и их обсуждение

Течения как частный случай проявления свойств океанских вод при стечении определенных факторов могут оказывать существенное влияние на метеорологические показатели прибрежной суши. Например, теплое Восточно-Австралийское течение способствует еще большему насыщению влагой океанского воздуха, из которого при подъеме по Большому Водораздельному хребту на востоке Австралии выпадают осадки. Теплое Норвежское течение растапливает арктические льды в западной части Баренцева моря. Как следствие, зимой воды Мурманского порта не замерзают (тогда как в самом Мурманске зимой температура опускается ниже – 20 °С). Оно же обогревает узкую полосу западного побережья Норвегии (рис. 1, а). Благодаря теплому течению Куросио у восточных берегов Японских островов зимние температуры более высокие, чем в западной части (рис. 1, б).

anic1a.tifanic1b.tif

Рис. 1. Распределение среднегодовых температур воздуха в Норвегии (а) и Японии (б); в град. Цельсия: красной стрелкой обозначены теплые течения

Холодные течения также могут воздействовать на метеорологические характеристики прибрежной суши. Так, холодные течения в тропиках у западных берегов Южной Америки, Африки и Австралии (соответственно – Перуанское, Бенгельское, Западно-Австралийское) отклоняются к западу, а на их место поднимаются еще более холодные глубинные воды. В результате, нижние слои прибрежного воздуха охлаждаются, возникает температурная инверсия (когда нижние слои холоднее верхних) и исчезают условия для образования осадков. Поэтому здесь располагаются одни из самых безжизненных пустынь – береговые (Атакама, Намиб). Другим примером является влияние холодного Камчатского течения у восточных берегов Камчатки. Оно дополнительно охлаждает прибрежные области (особенно летом) вытянутого небольшого по площади полуострова, и, как следствие, южная граница тундры распространяется гораздо южнее среднеширотной границы.

Читайте так же:
Как проверяют питьевую воду в лаборатории

Вместе с этим необходимо отметить, что говорить о прямом влиянии теплых океанских течений на увеличение количества осадков прибрежной суши с достаточной степенью уверенности нельзя. Зная механизм образования осадков, приоритет в их появлении необходимо отдать наличию горных территорий на побережьях, по которым воздух поднимается, охлаждается, влага в воздухе конденсируется и формируются осадки. Наличие теплых течений на побережье нужно считать совпадением или дополнительным стимулирующим фактором, но никак не главной причиной образования осадков. Там, где больших гор нет (например, на востоке Южной Америки и аравийском побережье Юго-Западной Азии), наличие теплых течений не ведет к повышению количества осадков (рис. 2). И это несмотря на то, что в этих районах ветер дует со стороны океана на сушу, т.е. существуют все условия для полного проявления влияния теплых течений на побережье.

anic2a.tifanic2b.tif

Рис. 2. Распределение годового количества осадков на востоке Южной Америки (а) и аравийском побережье Юго-Западной Азии (б): красной стрелкой обозначены теплые течения

Что касается непосредственно образования осадков, то общеизвестно, что они формируются при поднятии воздуха вверх и его последующем охлаждении. При этом влага конденсируется и образуются осадки. Ни теплые, ни холодные течения существенного влияния на поднятие воздуха не оказывают. Можно выделить три района Земли, в которых существуют идеальные условия для образования осадков:

1) на экваторе, где воздушные массы всегда восходящие благодаря сложившейся системе циркуляции атмосферы;

2) на наветренных склонах гор, где воздух поднимается вверх по склону;

3) в районах умеренного пояса, испытывающих влияние циклонов, где потоки воздуха всегда восходящие. На мировой карте осадков можно убедиться, что именно в этих районах земли количество осадков наибольшее.

Важным условием образования осадков является благоприятная стратификация атмосферы. Так, на ряде островов, расположенных в центре океанов, особенно в районах, прилегающих к субтропическим антициклонам, в течение круглого года дожди выпадают крайне редко, несмотря на то, что и влагосодержание воздуха здесь достаточно большое, и перенос влаги здесь существует в сторону этих островов. Чаще всего такая ситуация наблюдается в районе пассатов, где восходящие токи слабы и не достигают уровня конденсации. Образование пассатной инверсии объясняется нагреванием воздуха в процессе его опускания в зоне субтропических антициклонов, с последующим охлаждением нижних слоев от более холодной водной поверхности.

Выводы

Таким образом, влияние поверхностных океанских течений на климат прилегающей суши локально и проявляется только при стечении определенных факторов. Благоприятное стечение факторов проявляется, по крайней мере, в двух типах районов Земли. Во-первых, на небольших по площади территориях, сопоставимых с размерами течений. Во-вторых, на территориях с экстремальными (высокими или низкими) температурами. В этих случаях, если вода более теплая, узкая прибрежная полоса суши будет обогреваться (Североатлантическое течение в Британии). Если температура воды течения более низкая – наоборот, узкая прибрежная полоса суши будет охлаждаться (Перуанское течение у западного побережья Южной Америки). В общем случае наибольшее влияние на поступление тепла на сушу оказывает вся масса океанской воды посредством переноса тепла циркуляционными атмосферными потоками.

Таким же образом поступает и влага на сушу – с поверхности всего океана через атмосферные потоки. При этом обязательно должно выполняться одно дополнительное условие – для того, чтобы воздух отдал полученную над океаном влагу, он должен подняться в верхние слои атмосферы, чтобы охладиться. Только тогда влага конденсируется, и выпадают осадки. В этом процессе океанские течения играют очень незначительную роль. Больше всего океанские течения (холодные в тропических широтах) способствуют дефициту осадков. Это проявляется при прохождении холодных течений в тропиках у западных берегов Южной Америки, Африки и Австралии.

Что касается областей, лежащих в глубине континента, например Центрально-Чернозёмных областей Русской равнины, то характер атмосферной циркуляции в безморозный период года обуславливает преимущественно режим антициклональной, солнечной погоды, формирующийся в массах континентально умеренного воздуха. Морские воздушные массы приходят на данную территорию преимущественно в изменённом виде, потеряв на пути своего следования значительную часть своих основных свойств.

Говоря о влиянии Гольфстрима на климат Европы, надо иметь в виду два важных момента. Во-первых, под Гольфстримом в данном случае необходимо понимать всю систему теплых североатлантических течений, а не собственно течение Гольфстрим (оно североамериканское и к Европе никакого отношения не имеет). Во-вторых, помнить о поступлении тепла и влаги с поверхности всего Атлантического океана посредством их переноса воздушными массами. Одного теплого океанского течения для обогрева всей Европы явно мало.

В конце необходимо напомнить, что, являясь ветровыми, поверхностные течения Мирового океана вряд ли исчезнут, пока существует установившаяся на Земле система циркуляции атмосферы.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию