Содержание

Вечный двигатель океана – Огонек № 16 (5174) от 25.04.2011

Климатические аномалии нынешнего апреля вновь обострили старые споры о судьбе Гольфстрима. Очевидно, что науке придется заново открывать для себя Мировой океан

Владимир Тихомиров

Гольфстрим умер? Или уже возродился? Пожалуй, нет сегодня более популярной темы для светских разговоров, чем судьба этого океанического течения, которое превратилось едва ли не в главного ответчика за все грядущие климатические бедствия. Погода холодная? Весна запаздывает? Так что ж вы хотите — слышали, что с Гольфстримом-то происходит...

При этом часть ученых, напротив, уверена, что во всех погодных коллизиях виновата вовсе не смерть океанического течения, а его чересчур мощная активность — дескать, Гольфстрим, растопив льды Северного Ледовитого океана, запустил механизм нового глобального оледенения, которое грозит невиданными бедствиями всему цивилизованному миру.

Уникальный поток

Но сначала нужно определиться с основными терминами. Итак, Гольфстрим — это теплое течение в Мексиканском заливе, которое огибает Флориду, течет вдоль восточного побережья США, а затем отрывается от побережья на восток, в сторону Европы. Подобные океанические течения — от теплых тропиков к более холодным широтам — существуют и в Тихом океане — здесь оно называется Куросио, и в Южном полушарии, где вода течет к Южному полюсу. Уникальность же Гольфстрима состоит в том, что после отрыва от американского побережья он не поворачивает обратно в субтропики, но уходит на север, в более высокие широты, где его именуют уже Северо-Атлантическим течением. Именно благодаря этому течению на севере Атлантики температура на 5-10 градусов выше, чем на аналогичных широтах Тихоокеанского региона. Так, к примеру, если бы течение Куросио было бы столь же продолжительным, то в Магадане, который, между прочим, находится на широте Лондона, цвели бы фруктовые сады, а Чукотка превратилась бы в курортную жемчужину.

Но, увы, Гольфстрим — явление штучное. Первопричина его необычайных характеристик состоит в том, что над Атлантическим океаном испаряется больше воды, чем возвращается в него в виде осадков. А над Тихим океаном, напротив, осадки преобладают над испарением. Поэтому в Атлантике вода в среднем несколько солонее, чем в Тихом океане. Солонее — значит тяжелее, чем более пресная тихоокеанская, и поэтому она стремится опуститься вниз, в более глубинные слои, а на ее место приходит теплая вода с юга. Чтобы оценить масштабы этого обмена, следует знать, что мощность Гольфстрима оценивается в 80-100 свердрупов — это такая единица измерения объема перемещения водных масс, равная 10 в 6-й степени кубометров воды в секунду. Расход всех рек мира — от Амазонки до Волги — суммарно насчитывает только один свердруп, то есть один Гольфстрим несет воды больше, чем все реки мира. Как же остановить такую махину?

Нефть не виновата

Первым новость о смерти Гольфстрима опубликовал в середине 2009 года итальянский физик-теоретик Джанлуиджи Зангари, работающий в Национальном институте ядерной физики Италии. Основываясь на космических снимках акватории Мексиканского залива, по которой после аварии на платформе Deepwater Horizon (случившейся, к слову, ровно год назад) расплывалось огромное нефтяное пятно, профессор Зангари заявил, что нефтяная пленка будет препятствовать испарению воды с поверхности океана, что и разрушит Северо-Атлантическое течение. Свои выводы Зангари для пущей убедительности проиллюстрировал опытом с моделированием воздействия разлива нефти на теплые течения. В обычную ванну с холодной водой были добавлены специально подкрашенные теплые струи, то есть границу теплых и холодных слоев можно было наблюдать визуально. При добавлении масла границы слоев были нарушены, все направления движения смешались.

Тем не менее прогноз Зангари, опубликованный в собственном интернет-блоге (и перепечатанный многими СМИ), поначалу не получил никакого распространения в научных кругах. Судите сами, говорит Алексей Соков из Института океанологии им. Ширшова РАН: по самым пессимистичным оценкам площадь нефтяного пятна составляет 100 тысяч квадратных километров, в то время как площадь Атлантического океана чуть меньше 100 млн квадратных километров, то есть в тысячу раз больше пятна.

— А как же тогда быть с космической съемкой, на которой следов течения не заметно?

— Фотографии из космоса фиксируют только поверхность Гольфстрима, который имеет глубину 3 километра. Но лучше всего характеристики Гольфстрима фиксируются на глубине в 50 метров.

Но за прошедший год некоторые из положений прогноза Зангари начали вдруг сбываться: сначала по Восточной Европе и России ударило аномально засушливое лето, когда все циклоны с Атлантики из-за блокирующего антициклона обрушились на Центральную Европу, вызвав там нешуточные наводнения. Потом по России ударила холодная зима с аномальным "ледяным дождем". В феврале тревожные вести пришли и из Мурманска: замерз Кольский залив, который прежде, благодаря влиянию Северо-Атлантического течения, считался незамерзающим.

— Несмотря на то что мурманчане живут в условиях Крайнего Севера, полное замерзание Кольского залива — достаточно редкое явление,— говорит океанолог Мурманского гидрометцентра Мария Петрова.— За последние сто лет это происходило не более пяти раз, последний — зимой 1998/99 года, и всего на неделю.

"Жизнь на Земле только что изменилась,— сразу же запестрели заголовки мировых информационных агентств.— По последним данным, Гольфстрима больше не существует".

Наконец, последние сомнения разрушила и аномально холодная весна — при виде снежных метелей в середине апреля даже самые закоренелые скептики были вынуждены признать: да, с погодой творится что-то не то. И тогда в научных кругах была сформирована "ледниковая гипотеза" остановки Гольфстрима. Дескать, перегретая летом прошлого года вода Гольфстрима вызвала мощное таяние ледников в Гренландии и в Северном Ледовитом океане. В итоге произошло значительное охлаждение, но что гораздо более важно — опреснение северных районов Атлантики. Привычная циркуляция холодных и теплых слоев была нарушена, и, как следствие, Северо-Атлантическое течение перестало обогревать Европу, что уже вызвало резкое похолодание.

В пользу этой гипотезы говорили и данные палеоклиматологии — как установили ученые, подобные явления уже случались не раз в истории Земли.

— Последняя такая остановка Гольфстрима произошла около 14 тысяч лет назад,— рассказывает эксперт по математическому моделированию изменений климата Евгений Володин из Института вычислительной математики РАН.— Тогда заканчивался ледниковый период, и на территории Северной Америки из растаявшего льда образовалось огромное озеро, запруженное еще не растаявшим ледником. Но лед продолжал таять, и в какой-то момент вода из озера обрушилась огромным потоком в Северную Атлантику, опресняя ее и тем самым препятствуя опусканию воды и Северо-Атлантическому течению. В результате в Европе заметно похолодало, особенно зимой. Но тогда, по существующим оценкам, воздействие на климатическую систему было огромным, ведь объем потока пресной воды был сопоставим с нынешним объемом годового стока всех мировых рек.

Но способно ли сегодня таяние полярных льдов вызвать аналогичный катаклизм — еще очень большой вопрос.

В действительности, Гольфстрим — всего лишь небольшой фрагмент разветвленной сети течений, пронизывающих Атлантику от экватора до полюса

Нормальная аномалия

— Мы считаем, что повторение подобной катастрофы сегодня невозможно,— говорит Сергей Иванов, старший научный сотрудник лаборатории экспериментальных гидрофизических исследований Института океанологии им. Ширшова РАН.— Сегодня таяние полярных льдов оказывает активное влияние только на верхние слои течения, тогда как в глубинных слоях Гольфстрима нет никаких изменений.

Этот вывод подтверждается и данными наблюдений за температурой океана по системе GODAS (Global Ocean Data Assimilation System), которая объединяет показания датчиков со всех спутников и морских кораблей. Согласно всем показаниям, с теплыми течениями Северной Атлантики ничего страшного пока не случилось. Летом прошлого года температура океанской воды в центральной и западной части Атлантики была даже ниже на 1 градус, чем летом 2009 года, а в декабре 2010 года в этом регионе было зафиксировано повышение температуры на 1-2 градуса от среднего значения. Но, говорят ученые, такие аномалии температуры вполне укладываются в рамки естественной изменчивости.

Почему же тогда мы наблюдаем погодные аномалии?

— Важно помнить, что таяние льда — это всего лишь один из механизмов влияния на океанические течения, но не самый главный,— говорит Сергей Иванов.— Куда более значительное влияние имеет процесс образования блокирующих антициклонов, который был вызван эффектом "ослабления западного переноса над Атлантикой". Дело в том, что Гольфстрим — это не просто течение, вместе с теплой водой осуществляется и перенос значительных масс теплого атмосферного воздуха, формирующегося над Атлантикой. Но в последние два года мы наблюдаем довольно редкое явление — ослабление этой самой ветровой составляющей Гольфстрима. Как следствие, погода стала формироваться уже не над океаном, как прежде, а над сушей, что и привело к появлению мощных сухих антициклонов, которые не давали проникнуть вглубь континентов влажным циклонам. Это и привело к тому, что летом у нас было засуха и жара, а зимой — мороз.

— Как долго будет продолжаться этот феномен?

— В принципе, подобное устойчивое динамическое равновесие может продолжаться очень долго, но за последние месяцы мы наблюдаем признаки размывания этой картины. То есть атмосферная составляющая Гольфстрима постепенно вновь набирает свою силу и все более явно возвращает свое влияние. Чем это грозит нам? Чем больше Атлантика будет отдавать тепла атмосфере, тем сильнее будет циклоническая активность, тем больше циклонов придет в Россию. То есть этим летом будет больше дождей и большая сменяемость периодов потеплений и похолоданий.

Впрочем, сегодня существуют и другие гипотезы о влиянии арктических льдов на погоду над европейской частью России.

— Нынешний период похолодания является следствием процесса глобального потепления над Баренцевом морем, где за последние 30 лет минимальная площадь ледового покрова уменьшилась на 30 процентов,— уверен академик Георгий Голицын, председатель научного совета "Исследования по теории климата Земли".— То есть большие морские пространства теперь хорошо прогреваются, что приводит к образованию антициклонов — областей повышенного давления. И эти антициклоны начинают забрасывать в Европу холодный воздух с севера.

Интересно, что аналогичную модель предложили и ученые Потсдамского института изучения изменения климата. Как следует из статьи профессора Владимира Петухова, опубликованной в последнем номере журнала Geophysical Research, погоду в Европе регулирует не столько Гольфстрим, сколько концентрация льда в Баренцевом и Карском морях. И если площадь ледового панциря уменьшить до 60-80 процентов от первоначального (а это именно и произошло в декабре 2010 года), то над всей Европой меняется преобладающее направление ветра и устанавливается холодная погода.

Взгляд в глубину

Несмотря на различия в теории, ученые сходятся в одном мнении: все климатические аномалии последних двух лет наглядно показали, что наука не представляет себе, как Мировой океан влияет на нашу планету.

Судите сами: две трети поверхности Земли покрыты водой, но сам океан, по оценкам ученых, изучен не более чем на 2 процента. Этот перекос в направлении научного поиска особенно заметен на фоне огромных успехов в изучении космоса. Конечно, в каком-то смысле космос имеет лучшее "паблисити" — космические достижения легче "продавать" общественному мнению, политикам и избирателям, тогда как достижениями океанологов интересуются только редкие энтузиасты. Для сравнения, в этом году бюджет американского космического агентства NASA составил почти 20 млрд долларов, тогда как бюджет самого масштабного за последние годы морского проекта Census of Marine Life ("Перепись морской жизни") не превысил 1 млрд долларов за 10 лет. В рамках этого проекта, объединившего усилия ученых из 34 стран (в том числе и из России), было открыто 17 650 неизвестных науке видов морских животных — от крабов и креветок до червей, но только кто об этом знает?

В России ситуация с морскими исследованиями еще хуже.

— Последнее время вообще не проводилось никаких комплексных экспедиций по исследованию Атлантического океана,— говорит Сергей Иванов.— Сейчас делают упор на использование буйковых станций, глубинных дрифтеров, на спутниковые исследования, но я уверен, что куда больше пользы принесут полноценные полигонные исследования, которые позволят получить комплексный материал обо всем спектре процессов, происходящих в Мировом океане. Но, несмотря на все заверения о возрождении отечественной науки, по-прежнему сокращается финансирование наших исследований, сокращается флот — еще пять лет, и весь научный флот России навсегда станет на прикол. О подводном флоте я вообще и говорить не хочу: вот уже три года глубоководные обитаемые аппараты Института океанологии — "Мир-1" и "Мир-2" — используются на Байкале, а об их замене для морских исследований не приходится даже мечтать.

Тесты по теме «Гидросфера»

  1. Площадь (км2) Мирового океана

1) 364 млн. км2

2) 149 млн. км2

3) 510 млн. км2

4) 361 Млн. Км2.

  1. Максимальная глубина Мирового океана

    1. 8848 м

    2. 11022 М

    3. 6193 м

    4. 5527м

  1. Средняя соленость Мирового океана

    1. 37 ‰

    2. 42 ‰

    3. 35 ‰

    4. 33 ‰

  1. Самое мощное течение в Мировом океане

    1. Гольфстрим

    2. Экваториальное

    3. Западных ветров

    4. Куросио

    5. Северо-Тихоокеанское.

  1. Место самого высокого прилива на Земном шаре

    1. залив Фанди

    2. острова Фиджи

    3. Охотское море

    4. Японские острова

    5. залив Мэн

  1. Кольцевая структура поверхностных течений в океане связана с

    1. плотностью воды

    2. температурой

    3. силой Кориолиса

    4. ветром

  1. Главная причина образования течения Западных ветров

    1. различия в плотности океанской воды

    2. постоянные ветры

    3. различия в температуре и солености

  1. Самое глубокое озеро в мире

    1. Ньяса

    2. Титикака

    3. Виктория

    4. Танганьика

    5. Байкал

  1. Самое высокогорное озеро в мире

    1. Ньяса

    2. Титикака

    3. Виктория

    4. Танганьика

    5. Байкал

  2. К окраинным морям относится

    1. Охотское

    2. Черное

    3. Средиземное

    4. Каспийское

  1. Первые три реки в мире по длине

1) Нил 5) Макензи

2) Амазонка 6) Волга

3) Миссисипи 7) Хуанхэ

4) Янцзы 8) Конго

  1. При движении от экватора к полюсам температура придонных вод океана

    1. повышается;

    2. не изменяется;

3) понижается.

  1. Из животных Мирового океана к самостоятельному передвижению способны

    1. фитопланктон и зоопланктон

    2. зоопланктон и нектон

    3. нектон и бентос

    4. бентос и фитопланктон.

14. Максимальная глубина в Тихом океане

1)9 219 м

2)11 022 М

3)7 455 м

4)5 527 м

15. Максимальная глубина в Атлантическом океане

1)9 219 м

2)11 022 м

3)7 455 м

4)5 527 м

16. Максимальная глубина в Индийском океане

1)9 219 м

2)11 022 м

3)7 455 м

4)5 527 м

17. Максимальная глубина в Северном Ледовитом океане

1)9 219 м

2)11 022 м

3)7 455 м

4)5 527 м

18. Максимальная соленость вод МО наблюдается в

1)экваториальных широтах

2)умеренных широтах

3)тропических широтах

4)полярных широтах

19. Максимальная соленость характерна для вод

1)Черного моря

2)Балтийского моря

3)Красного моря

4)Средиземного моря

20. Теплые течения

1)характеризуются более низкой температурой, чем температура окружающей воды

2)характеризуются более высокой температурой, чем температура окружающей воды

3)характеризуются равными температурами течения и окружающей воды

21. Холодные течения

1)характеризуются более низкой температурой, чем температура окружающей воды

2)характеризуются более высокой температурой, чем температура окружающей воды

3)характеризуются равными температурами течения и окружающей воды

22. Теплые течения

1)Гольфстрим

2)Перуанское

3)Западно Австралийское

4)Куросио

5)Северо-Атлантическое

6)Западных ветров

7)Ирменгера

23. Холодные течения

1)Гольфстрим

2)Перуанское

3)Западно Австралийское

4)Куросио

5)Северо-Атлантическое

6)Западных ветров

7)Ирменгера

24. Половодье

1)кратковременный непериодический подъем уровня воды в реке

2)самое низкое положение уровня воды в реке

3)периодический, ежегодно повторяющийся, подъем уровня воды в реке

25. Межень

1)кратковременный непериодический подъем уровня воды в реке

2)самое низкое положение уровня воды в реке

3)периодический, ежегодно повторяющийся, подъем уровня воды в реке

26.Паводок

1)кратковременный непериодический подъем уровня воды в реке

2)самое низкое положение уровня воды в реке

3)периодический, ежегодно повторяющийся, подъем уровня воды в реке

  1. Самое крупное по площади озеро в мире

  1. Байкал

  2. Поопо

  3. Виктория

  4. Каспийское

  5. Ладожсое

  1. Первые три реки в мире по площади водосборного бассейна

1) Нил 5) Макензи

2) Амазонка 6) Волга

3) Миссисипи 7) Хуанхэ

4) Янцзы 8) Конго.

  1. Первые три реки в мире по объему стока

1) Нил 5) Макензи

2) Амазонка 6) Волга

3) Миссисипи 7) Хуанхэ

4) Янцзы 8) Конго

29 .Течение, связанное с переносом воздушных масс в «ревущих» 40-х широтах

1)Пассатное

Виды морских течений в судовождении

Течения имеют очень важное значение для мореплавания, влияя на скорость и направление движения судна. Поэтому в судовождении очень важно уметь правильно их учитывать (рис. 18.6).

Для выбора наивыгоднейших и безопасных путей при плавании вблизи берегов и в открытом море важно знать природу, направления и скорость морских течений.
При плавании по счислению морские течения могут оказывать значительное влияние на его точность.

Морские течения - перемещение водных масс в море или в океане из одного места в другое. Основные причины, вызывающие морские течения - ветер, атмосферное давление, приливо-отливные явления.

 

Морские течения подразделяются на следующие виды

1. Ветровые и дрейфовые течения возникают под действием ветра вследствие трения движущихся масс воздуха о морскую поверхность. Длительные, или господствующие, ветры вызывают движение не только верхних, но и более глубоких слоев воды, и образуют дрейфовые течения.
Причем, дрейфовые течения, вызываемые пассатами (постоянными ветрами), - постоянные, а дрейфовые течения, вызываемые муссонами (переменными ветрами), в течение года изменяют и направление, и скорость. Временные, непродолжительные, ветры вызывают ветровые течения, которые носят переменный характер.

2. Приливо-отливные течения вызываются изменением уровня моря приливами и отливами. В открытом море приливо-отливные течения постоянно меняют свое направление: в северном полушарии - по часовой стрелке, в южном - против часовой стрелки. В проливах, узких заливах и у берегов течения во время прилива направлены в одну сторону, а при отливе - в обратную.

3. Сточные течения вызываются повышением уровня моря в отдельных его районах в результате притока пресной воды из рек, выпадения большого количества атмосферных осадков и т. д.

4. Плотностные течения возникают вследствие неравномерного распределения плотности воды в горизонтальном направлении.

5. Компенсационные течения возникают в том или ином районе для восполнения убыли воды, вызванной ее стоком или сгоном.

 

Рис. 18.6. Течения Мирового океана

Гольфстрим - самое мощное теплое течение Мирового океана идет вдоль берегов Северной Америки в Атлантическом океане,а затем отклоняется от берега и распадается на ряд ветвей. Северная ветвь, или Северо-Атлантическое течение, идет на северо-восток. Наличие Северо-Атлантического теплого течения объясняет сравнительно мягкую зиму на побережье Северной Европы, а также существование ряда незамерзающих портов.

В Тихом океане Северное пассатное (экваториальное) течение начинается у берегов Центральной Америки, пересекает Тихий океан со средней скоростью около 1 узла, и у Филиппинских островов разделяется на несколько ветвей.
Главная ветвь Северного пассатного течения проходит вдоль Филиппинских островов и следует на северо-восток под названием Куросио, которое является вторым после Гольфстрима мощным теплым течением Мирового океана; его скорость от 1 до 2 уз и даже временами до 3 уз.
Около южной оконечности острова Кюсю это течение разделяется на две ветви, одна из которых - Цусимское течение направляется в Корейский пролив.
Другая, двигаясь на северо-восток, переходит в Северо-Тихоокеанское течение, пересекающее океан на восток. Холодное Курильское течение (Ойясио) следует навстречу Куросио вдоль Курильской гряды и встречается с ним примерно на широте Сангарского пролива.

 

Схема переноса тепла течением Гольфстрим

Течение западных ветров у берегов Южной Америки разделяется на две ветви, одна из которых дает начало холодному Перуанскому течению.

В Индийском океане Южное пассатное (экваториальное) течение у острова Мадагаскар разделяется на две ветви. Одна ветвь поворачивает на юг и образует Мозамбикское течение, скорость которого от 2 до 4 уз.
У южной оконечности Африки Мозамбикское течение дает начало теплому, мощному и устойчивому Иголь- ному течению, средняя скорость которого более 2 уз, а максимальная - около 4,5 уз.

В Северном Ледовитом океане основная масса поверхностного слоя воды совершает движение по часовой стрелке с востока на запад.

Движение воды в океане — морские волны, цунами, приливы и отливы.

Вода в океане находится в постоянном движении. Главная причина движения воды в Мировом океане – ветер.

Слабый ветер вызывает на воде рябь (см. Рис. 1). Рябь – мелкое волнение на поверхности водоема.

 

Рис. 1. Рябь на воде

 

При сильном ветре волны становятся больше и сильнее (см. Рис. 2).

 

Рис. 2. Большие волны

 

 

Рис. 3. Части волны

 

При подходе к пологому берегу, нижняя часть волны тормозится о грунт, верхняя часть волны движется быстрее, в итоге волна с брызгами и пеной разбивается о берег, такое явление называется прибой (см. Рис. 3, 4).

 

Рис. 4. Прибой

 

Для защиты от волн причалов, портов, пристаней, набережных сооружают волноломы (волнорезы), которые гасят энергию волн (см. Рис. 5).

 

Рис. 5. Волнорез

Кроме ветра, причинами образования волн могут быть деятельность человека, движения земной коры, обвалы и оползни.

Цунами – гигантские волны, возникающие из-за столкновения литосферных плит (землетрясения) или извержения вулканов.

Ценами имеют огромную скорость, высоту и силу. Подходя к мелководью, высота цунами увеличивается до 30 метров! Цунами приводят к разрушениям, человеческим жертвам, затоплениям.

 

Приливы (отливы) – систематические колебания уровня моря, вызванные силами притяжения Луны и Солнца.

Луна и Солнце действуют как магнит на воду. Самые высокие приливы возникают у восточных берегов Северной Америки – залива Фанди.

 

Течения. Причины возникновения течений

 

Течение – горизонтальное перемещение воды в океане. У течений нет четких границ и берегов, они представляют собой водные потоки (см. Рис. 1). Главная причина течений – ветер, особую роль играют постоянные ветры.

 

Рис. 1. Карта течений

 

Самое протяженное и мощное течение на Земле – течение западных ветров (см. Рис. 2). Его протяженность около 30  000 км.

 

Рис. 2. Течение западных ветров на карте

 

Виды течений

 

Течения по направлению бывают меридиональные и зональные.

По температурным характеристикам течения делят на:

1.      Теплые

2.      Холодные

3.      Нейтральные

 

Кроме ветра, на направление движения течений оказывает влияние вращение земли – сила Кориолиса (см. Рис. 3). Эти сила отклоняет течения в северном полушарии вправо, в южном – влево.

 

Рис. 3. Схема действия силы Кориолиса

 

Средняя скорость течения не превышает 10 м/c.

 

Примеры течений

 

Одним из мощнейших течений Земли является Гольфстрим (теплое течение) (см. Рис. 4). Это течение оказывает влияние на климат Европы, делая его более мягким и теплым. Гольфстрим переходит в Северо-Атлантическое течение. Крупнейшие течения: Лабрадор, Пассатные, Куросио и др.

 

 

Рис. 4. Гольфстрим и Лабрадор на карте

 

Течение западных ветров, о котором уже упоминалось, является холодным, оно переносит огромное количество воды и каждую секунду выносит около 200 тонн воды! Возникло оно из-за постоянных западных ветров.

 

Изучение и значение течений

 

О том, что вода в океане перемещается, людям было известно давно. Течения приносили различные предметы с отдаленных территорий. Например, в 1850 году у берегов  Испании было обнаружено послание Колумба королеве, которое он отправил 385 лет назад. Оно было в бутылке и просмоленном бочонке.

Сейчас течения в океане изучают с помощью специальных судов, авиационной техники и снимков из космоса.

Значение течений:

1.      Влияют на климат

2.      Влияют на живых организмов

3.      Перемешивают воду в океане

 

Список литературы

Основная

1.      Начальный курс географии: Учеб. для 6 кл. общеобразоват. учреждений / Т.П. Герасимова, Н.П. Неклюкова. – 10-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2010. – 176 с.

2.      География. 6 кл.: атлас. – 3-е изд., стереотип. – М.: Дрофа; ДИК, 2011. – 32 с.

3.      География. 6 кл.: атлас. – 4-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, ДИК, 2013. – 32 с.

4.      География. 6 кл.: конт. карты. – М.: ДИК, Дрофа, 2012. – 16 с.

Энциклопедии, словари, справочники и статистические сборники

1.      География. Современная иллюстрированная энциклопедия / А.П. Горкин. – М.: Росмэн-Пресс, 2006. – 624 с.

Материалы в сети Интернет

1. Федеральный институт педагогических измерений (Источник).

2. Русское Географическое Общество (Источник).

3. Geografia.ru (Источник).

§ 46. Течения

§ 46. Течения

Вы узнаете

•Что такое океанические течения.

•Какие течения называют тёплыми, какие — холодными.

•Как возникают поверхностные и глубинные течения.

Вспомните

•Как изменяется температура поверхностных вод в Мировом океане?

•От чего зависит плотность вод Мирового океана?

Обратитесь к электронному приложению

Рис. 154. Основные морские течения

Найдите на рисунке крупнейшие тёплые и холодные течения.

Многообразие течений. Течения в морях и океанах — такой же важный вид движения воды, как и волны.

Течение — это перемещение воды в горизонтальном направлении, обладающее направлением и скоростью.

Течения переносят огромные массы воды на большие расстояния. Их длина может достигать нескольких тысяч километров, ширина — десятков и даже сотен километров, толщина — нескольких километров.

Одно из самых крупных течений — Гольфстрим (рис. 154). Оно несёт больше воды, чем все реки нашей планеты, вместе взятые.

Океанические течения различаются по температуре, глубине, продолжительности существования (рис. 155).

Рис. 155. Разнообразие океанических течений

Тёплым называют течение, температура которого выше, чем температура окружающей воды, холодным — температура которого ниже, чем температура окружающей воды. Если же сравнивать температуру воды самих течений, то вода холодного течения в тропиках может быть теплее, чем вода тёплого течения в высоких широтах.

Причины возникновения течений. Главная причина появления поверхностных течений — ветер. Задевая водную поверхность, он влечёт за собой воду. Под воздействием устойчивых западных ветров возникает самое мощное в Мировом океане течение Западных Ветров, образующее кольцо вокруг Антарктиды.

На направление течений влияют также положение материков и очертания их берегов. Суша становится преградой, заставляющей течение поворачивать и направляться вдоль побережий.

В глубинах морей и океанов течения образуются из-за различий в плотности воды. Более плотные воды перемещаются в сторону менее плотных, создавая на глубине мощные водные потоки. Сведения о подводных течениях важны для рыболовства, движения подводных лодок.

Значение течений. Океанические течения влияют на климат и природу Земли. Они перераспределяют тепло и холод между широтами. Тёплые течения приносят тепло из тропических широт в умеренные и арктические. Холодные течения возвращают к экватору холодную воду. Одновременно течения сильно воздействуют на климат прибрежных территорий материков.

Подумайте, как влияют на природу побережий тёплые и холодные океанические течения.

Благодаря течениям в океанах и морях перераспределяется не только тепло, но и растворённые питательные вещества и газы. Живые организмы получают больше возможностей для развития. С помощью течений растения и животные перемещаются и заселяют новые территории. Течения могут способствовать или препятствовать судоходству, поэтому мореплаватели и рыбаки должны учитывать их направление и скорость.

Вопросы и задания

1.Что такое течение?

2.Какое течение можно считать тёплым? Какое — холодным?

3.Назовите основные причины образования течений.

4.Найдите и покажите на физической карте мира крупнейшие океанические течения, перечисленные в тексте параграфа.

5.Используя рисунок 154, проследите возможные пути перемещения закупоренной бутылки, которую бросили с борта корабля у западных берегов Южной Америки.

6.Какое значение имеют течения для климата Земли, растений и животных океана?

Главная — Школа №619

Добро пожаловать

Школа 619 - ты перекресток надежд, место, где встречаются настоящее, прошлое, будущее.
Школа 619 – ты привычно держишь руку на пульсе времени, смотришь вперед.
Школа 619 - вот уже 20 лет ты учишь и учишься, экспериментируешь и ошибаешься, потому что ты - одна из первых в стране, пошла по пути развития инновационного образовательного поведения.
Сегодня Школа №619 Калининского района Санкт-Петербурга – лидер образования, интерактивная площадка, куда съезжаются для обмена опытом взрослые и дети из разных регионов России и других стран. Одно из самых ценных и значимых событий недавнего времени - заключение договора о сотрудничестве с ереванской школой №8 им. А. С Пушкина, с которого началась теплая и крепкая дружба двух школ. Для нас это страничка новой истории.
Один из слоганов школы, родившийся 20 лет назад – «Дети и взрослые, объединяйтесь!» - сегодня стал общим направлением движения: дети и взрослые вместе обсуждают вопросы совершенствования системы образования, вместе совершают научные открытия, вместе творят и выходят на сцену, – вместе идут к общему успеху!
В области образования грядут глобальные изменения. Ученые утверждают: чтобы добиться реального успеха, нужно развивать в себе те способности, которые недоступны искусственному интеллекту, - креативность, воображение, инициативу, лидерские качества.
Школа № 619 делает ставку на развитие личности ребенка и его лидерских качеств. Здесь ребенок с первых дней ученичества пробует свои силы в разных видах творческой, научной, спортивной и общественной деятельности. В школе создано пространство, в котором ученику предоставлены все возможности для раскрытия своей индивидуальности.
Собственная научно-практическая конференция «Многогранная Россия» и STA-лаборатория, проект «Абитуриент», лидерское движение, Малые Олимпийские игры, студии танца и вокала, легоконструирование и робототехника, детский театр, студия КВН и школьное ТВ, многообразие спортивных секций и собственный литературно-художественный журнал, обучение с оздоровлением, поддержка одаренных учащихся, творческие выезды во время каникул – вот он, настоящий праздник интеллекта, творчества, здоровья, воображения.
Школа 619 – ты как оркестр, где каждый музыкант, инструмент ведет свою партию, а в целом – рождается искусство. Ведь только тогда, когда школа поднимается от ремесла до искусства, она способна дать достойное образование и воспитание.

Презентация урока "Океанические течения" - география, презентации

Список терминов

Волна

Прибой

Море

Залив

Прилив

Архипелаг

Пролив

Полуостров

Цунами

Промилле

Соленость

Атолл

Залив Фанди

Кислая губа на Кольском полуострове

Белое море

Пенжинская губа в Охотском море

Длина волны

Высота волны

«ДА» или «НЕТ»?

  • Основную часть гидросферы составляют воды Мирового океана?

Да

2. Только в самой сухой пустыни воздух не содержит водяного пара?

Нет

3. Непрерывный процесс перемещения воды из океана на сушу и с суши в океан называется Мировым круговоротом воды?

Да

4. Самая малая часть вод содержится в ледниках?

Нет

5. Крупный участок суши, со всех сторон омываемый водами океанов, называется островом?

Да

6. Самый большой по площади океан – Атлантический?

Нет

7. Самый большой по площади остров – Гренландия?

Да

8. «Море без берегов» находится в Индийском океане?

Нет

9. Самый широкий пролив на Земле - Магелланов?

Нет

10. Берингов пролив соединяет два моря, два океана, разделяет два государства, два полуострова, два материка?

Да

11. Полуостров – это половина острова?

Нет

12. Море – это часть океана, отделенная от него островами или полуостровами?

Да

13. Приливы вызываются притяжением воды Луной?

Да

В море у берегов Мурманска выловили бутылку. Она была запечатана сургучом. В бутылке нашли записку:

«Корабль «Святая Мария» терпит крушение у берегов Северной Америки. Мы столкнулись с айсбергом. Наши координаты 42 гр. с.ш. и 50 гр. з.д. Просим помощи.1523 год, ноябрь, 23 число»

Тема урока:

«Океанические течения»

Шмелькова Е.А. учитель географии МБОУ «Красносельцовская СОШ»

Цель урока:

Сформировать представление об океанических течениях, совершенствовать умение работать с физической картой полушарий, картой океанов, контурными картами.

Вопросы

  • Какие бывают течения?
  • Как они образуются?
  • Почему одни направлены от экватора, а другие к экватору?
  • Чем течение отличается от волн?
  • Какова скорость движения воды в течении?
  • Какое течение самое быстрое, самое мощное, самое широкое?
  • Чем отличаются теплые течения от холодных?

Течение – это…

… перемещение воды в океане в горизонтальном направлении. Это как река без берегов.

Как образуются течения?

Причина течений – постоянные ветры.

Пассаты и западные ветры.

Самое мощное течение в Мировом океане – течение Западных Ветров.

Его ширина – 2500 км, скорость – 3,5 км/ч. Длина 30000 км.

  • Как отличить холодное течение от теплого?

Гольфстрим

Скорость течения 10 км/ч

Ширина – сотни километров

Длина 3000 км.

  • В чем значение течений в природе и жизни человека?
  • Какова закономерность в распределении течений?

( Течения, идущие от экватора – теплые , а направленные к экватору – холодные .

Течения образуют круговороты. В Северном полушарии по часовой стрелке, в Южном – против часовой стрелки.

У восточных берегов материков течения теплые, а у западных - холодные

Задание

  • На контурную карту нанесите пять теплых течений и пять холодных. Красными стрелками укажите теплые, синим цветом – холодные. Подпишите течения вдоль стрелок.
  • Найдите на карте уникальное течение, которое направлено от экватора, но является холодным.

(Муссонное течение в Индийском океане)

  • Почему Перуанское течение холоное?

(Оно направлено от умеренных широт к экватору)

Что нового вы узнали на уроке?

  • Домашнее задание:

Параграф 39.

Ответить на вопросы в конце параграфа.

Доделать задание в контурной карте.

Сильнейшее течение Земли даже сильнее, чем считалось ранее

Источник: Донохью, К. А., Трейси, К. Л., Уоттс, Д. Р., Чидичимо, М. П., и Черескин, Т. К. Среднее значение переноса циркумполярного течения в Антарктике, измеренное в проливе Дрейка. Письма о геофизических исследованиях .

Наибольшее течение на Земле

Когда я впервые пересек Антарктическое циркумполярное течение на борту корабля, я помню, как пристально наблюдал за приборами корабля, когда температура поверхности моря внезапно упала, а поверхностные течения нарастали, когда мы пересекали фронт.Если смотреть в иллюминатор, поверхность воды выглядела так же, но наши измерения показали, что океан, в котором мы находились, был совсем другим. В течение следующих нескольких дней корабль бушевал ураганом и завывающими ветрами, пока мы не пересекли южную границу течения и не вошли в относительное спокойствие моря Росса недалеко от Антарктиды, где солнце освещало айсберги, дрейфующие в пологих волнах.

Скорость поверхности океана показывает сильное антарктическое циркумполярное течение, циркулирующее вокруг антарктического континента.Из Лос-Аламосской национальной лаборатории.

Антарктическое циркумполярное течение (АЦТ) - крупнейшее океанское течение на Земле. Сильные ветры направляют его потоки вокруг Антарктического континента, образуя большую конвейерную ленту океана, где вода со всех основных океанов мира собирается вместе и смешивается с мощными струями и водоворотами ACC. ACC может влиять на климат Земли, неся тепло, питательные вещества и углерод по своему пути. Поскольку наш климат меняется, отслеживание изменений силы ACC важно для понимания того, как меняются океаны.

По течению

Несмотря на огромные масштабы и мощность ACC, а может быть, и из-за этого, ученые десятилетиями пытались измерить поток ACC. Для измерения объема воды, переносимой ACC, необходимо часто проводить измерения, охватывающие широкую полосу океана, выдерживая сильные скорости и выдерживая сильные штормы в атмосфере.

Ученые приложили большие усилия в 1970-х годах, чтобы измерить силу ACC с помощью измерителя тока и измерения давления на дне в сочетании с измерениями на борту судна.Они нашли средний транспорт ACC 134 Sverdrups (Sv), где 1 Sv равен 1 миллиону кубометров в секунду. Чтобы представить это в перспективе, если вы объедините потоки всех рек мира в океан, они в сумме составят около 1,2 Зв. Оценка в 134 Зв была отличным началом, но измерения не имели идеального покрытия в пространстве и времени, поэтому это число было связано с большой погрешностью в 27 Зв. С тех пор ученые использовали спутниковое зондирование морской поверхности для оценки силы ACC, но, опять же, все еще остаются большие неопределенности.Получение точной оценки потока ACC на основе наблюдений важно для исследований климата, потому что сила ACC часто используется для проверки достоверности моделей океана и климата.

Новая эра текущего отслеживания

Группа ученых из Род-Айленда, Аргентины и Сан-Диего отправилась в Южный океан, чтобы получить более точную оценку силы ACC. Команда спланировала свой эксперимент в проливе Дрейка, промежутке между оконечностью Южной Америки и оконечностью Антарктического полуострова, где ACC протискивается в самом узком месте.С 2007 по 2011 год исследователи установили на морское дно 22 прибора, измеряя придонное давление, придонные течения и свойства океана каждый час. С этими новыми данными исследователи смогли прийти к новой оценке силы ACC с меньшей неопределенностью. Они получили 173,3 ± 10,7 Зв, что на 30% больше, чем обычно используемая оценка в 134 Зв. Эта новая оценка, вероятно, больше, потому что более близко расположенные инструменты смогли зафиксировать множество узких сильных потоков на морском дне, которые могли быть упущены в более ранних измерениях.

Рисунок 1 от Donohue et al. с указанием местоположения инструментов, используемых для измерения силы антарктического циркумполярного течения в проливе Дрейка с 2007 по 2011 год.

Полный вперед

Эта исследовательская группа была не единственной, кто пытался улучшить ранние оценки силы ACC, и они сравнили свой результат с другими недавними оценками из разных данных и обнаружили, что их количество хорошо согласуется с 2 из 3 недавних оценок. Это означает, что теперь у нас есть более точная оценка силы ACC, которую можно использовать в качестве основы для сравнения качества климатических моделей.Однако эксперимент длился всего 4 года из-за больших затрат на развертывание и обслуживание приборов, поэтому теперь задача состоит в том, чтобы придумать способ непрерывного измерения ACC, чтобы оценить, как он меняется на протяжении многих лет, десятилетий и столетий. . От океанографического сообщества потребуется изобретательность и постоянное финансирование, чтобы продолжать отслеживать изменения в ACC. И, надеюсь, следующее поколение аспирантов океанографии пересечет ACC на борту корабля, как и я, но с гораздо большим пониманием тайн течения, текущего под ними.

Я аспирант океанографического института Скриппса в Ла-Хойя, штат Калифорния. Мои исследования сосредоточены на циркуляции Южного океана и ее роли в климате. В своих исследованиях я иногда провожу месяцы в море на ледоколах, собирая данные, а иногда провожу месяцы, анализируя компьютерные модели.

NWS JetStream - Ocean Circulations

В январе 1992 года контейнеровоз возле международной линии перемены дат, направлявшийся из Гонконга в Такому, Вашингтон, потерял 12 контейнеров во время сильного шторма.В одном из этих контейнеров хранилось 29 000 игрушек для ванн. Десять месяцев спустя первая из этих пластиковых игрушек начала вымываться на побережье Аляски. Под воздействием ветра и океанских течений эти игрушки продолжают выбрасывать на берег в течение следующих нескольких лет, а некоторые даже дрейфуют в Атлантический океан.

Основной причиной мировых поверхностных океанских течений является солнце. Нагревание Земли солнцем привело к образованию полупостоянных центров давления у поверхности. Когда ветер дует над океаном вокруг этих центров давления, поверхностные волны генерируются за счет передачи части энергии ветра в форме импульса от воздуха к воде.Этот постоянный толчок на поверхности океана и есть сила, которая формирует поверхностные течения.

Обучающий урок: как это делается в настоящее время

Основные течения у берегов континентов.

Во всем мире течения имеют некоторое сходство. Например, вдоль западных побережий континентов течения текут к экватору в обоих полушариях.

Основные течения у берегов континентов

Эти потоки называются холодными, поскольку они переносят прохладную воду из полярных регионов в тропические регионы.Холодное течение у западного побережья США называется Калифорнийским течением.

Точно так же верно и обратное. Вдоль восточных побережий континентов течения текут от экватора к полюсам. Их называют теплыми течениями, так как они приносят на север теплые тропические воды. Гольфстрим у юго-восточного побережья США - одно из самых сильных течений, известных в мире, со скоростью воды до 3 миль в час (5 км в час).

Океанские течения окажут огромное влияние на долгосрочную погоду в любом месте.Например, из-за Гольфстрима общая температура в Норвегии и на Британском острове зимой примерно на 18 ° F (10 ° C) выше, чем в других городах, расположенных на той же широте.

Достигните максимума! Поддержание актуальности

В то время как океанские течения представляют собой циркуляцию на мелководье, существует глобальная циркуляция, которая простирается до глубин моря и называется Великим океаническим конвейером . Также называется термохалинной циркуляцией, она обусловлена ​​различиями в плотности морской воды, которая контролируется температурой (термальная) и соленостью (халин).

В северной части Атлантического океана, когда поверхностные воды текут на север, они значительно охлаждаются. Когда вода охлаждается до точки, в которой образуется морской лед, «соли» извлекаются (что означает, что морской лед - это пресноводный лед). Извлеченные «соли» делают воду под морским льдом более плотной, заставляя ее опускаться на дно океана.

Изучение урока: это чувство опускания

Конвейерный пояс Великого океана - синий цвет представляет глубокое холодное и более соленое течение воды, а красный цвет указывает на более мелкое и более теплое течение.

Это движение приводит в движение медленно текущее на юг глубоководное течение. Маршрут течения проходит через Атлантический бассейн вокруг Южной Африки и в Индийский океан, а затем через Австралию в бассейн Тихого океана.

Если вода в северной части Атлантического океана опускается, она должна подняться где-то еще. Этот апвеллинг довольно распространен. Однако образцы воды, взятые по всему миру, показывают, что большая часть апвеллинга происходит в северной части Тихого океана.

Подсчитано, что после того, как вода в северной части Атлантического океана опускается вниз, проходит 1000–1200 лет, прежде чем эта глубокая, соленая придонная вода снова поднимется до верхних уровней океана.

Конвейерный пояс Великого океана - синий цвет представляет глубокое холодное и более соленое течение воды, а красный цвет указывает на более мелкое и более теплое течение.

Глобальное потепление ускоряет огромные океанские течения на Земле | Наука

Потепление климата, похоже, изменяет глобальные течения, реконструированные здесь по показаниям спутников и кораблей.

НАСА / GODDARD SPACE FLIGHT CENTER СТУДИЯ НАУЧНОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ

Автор Пол Воозен

Огромные течения океанов, охватывающие континенты, каждое из которых перемещает столько же воды, сколько и все реки мира вместе взятые, по праву могут считаться системой кровообращения планеты. И эта циркуляция, похоже, начала ускоряться: почти 25 лет течения быстро ускорялись, отчасти из-за глобального потепления.

Это вывод из новой статьи, опубликованной сегодня в журнале « Science Advances». На основании наблюдений в сочетании с моделями авторы утверждают, что с 1990 по 2013 год энергия токов увеличивалась примерно на 15% за десятилетие. «Это действительно огромный рост», - говорит Сьюзан Вейффельс, океанограф из Океанографического института Вудс-Хоул. "Это будет стимулировать много другой работы". Если ускорение реально, оно может повлиять на струйные течения, погодные условия и количество тепла, накопленного в глубинах океана.

Океанографы подозревали, что потепление климата влияет на циркуляцию океана, но пока наблюдения не выявили тенденции, говорит Ху Шицзянь, океанограф из Института океанологии Китайской академии наук и ведущий автор исследования. Течение Куросио, протекающее вверх по Восточной Азии, казалось устойчивым, тогда как течение Агульи, текущее вдоль восточного побережья Африки, расширилось, распадаясь на извилистые водовороты. Гольфстрим в Атлантическом океане, возможно, ослабевает, поскольку таяние Арктики замедляет его движущую силу - опускание соленой воды в Северной Атлантике, в то время как течения в Тихом океане переживают сильный подъем.Ху решил, что только глобальный взгляд может выявить общую тенденцию.

Однако постоянных прямых измерений токов во всем мире нет. Вместо этого команда Ху обратилась к так называемому реанализу, который объединяет наблюдения за океаном и атмосферой с компьютерными моделями, чтобы заполнить пробелы и создать глобальную картину. Этот подход сложно использовать для временных интервалов в десятилетия: изменения в наблюдениях, например, когда новые спутники подключаются к сети, могут вызвать неизвестные смещения.

Команда Со Ху объединила пять различных повторных анализов циркуляции океана, надеясь, что их различные методы могут выявить истинную тенденцию. Из каждого из них они месяц за месяцем извлекали кинетическую энергию океана в грубом масштабе, который игнорировал бы турбулентность водоворотов и штормов. И каждый из них продемонстрировал отчетливый рост, начиная примерно с 1990 года.

Это было на самом деле? Лучшим тестом стали данные с массива Argo, состоящего из почти 4000 роботизированных поплавков, развернутых по всему миру. В течение последних 15 лет поплавки покачивались вверх и вниз в самых верхних 2000 метрах океана, измеряя температуру и соленость.Они не отслеживают скорость через толщу воды. Но их данные показывают, где ветры накапливают воду, помогая создавать перепады давления, которые вызывают крупномасштабные потоки. Комбинируя эти данные с собственными траекториями течения поплавков, исследователи могут восстановить общие токи и их скорость.

Набор данных, собранный океанологом Элисон Грей из Вашингтонского университета в Сиэтле, охватывает только 6 лет, с 2005 по 2010 год, но Ху обнаружил, что он показывает даже более четкое глобальное ускорение, чем модели реанализа.«Свидетельства, содержащиеся в данных Арго, абсолютно поразительны, - говорит Элеонора Фрайка-Уильямс, океанограф из Национального океанографического центра Соединенного Королевства, которая не участвовала в исследовании.

Грей говорит, что она была поражена величиной ускорения. Но она отмечает, что океанские ветры, вызывающие большинство течений, неуклонно усиливались за последние 3 десятилетия. Ху говорит, что есть веские доказательства того, что человеческая деятельность способствовала этому укреплению. Например, в Южном полушарии истощение озонового слоя и потепление парниковых газов изменили атмосферную циркуляцию, оттеснив знаменитые западные ветры Южного океана на юг, что, возможно, вызвало небольшое усиление и распространение антарктического циркумполярного течения.Между тем, жар из теплеющих тропических вод Атлантического океана спровоцировал циркуляцию Уокера, экваториальную модель, которая движет пассатами Тихого океана.

Тем не менее, нельзя исключать естественные колебания, - говорит Геррит Ломанн, климатолог из Института Альфреда Вегенера. За последние несколько десятилетий долговременное похолодание в западной части Северной Америки привело к усилению тихоокеанских ветров, и это похолодание может отражать естественные колебания состояния океана. Другие исследователи сомневаются в существовании этих циклов.В любом случае, считает Ху, колебания могут быть причиной не более одной трети ускорения ветра.

Ускорение океана может иметь последствия для всего земного шара. Например, более сильные тропические течения могут переносить больше теплой воды в более высокие широты. Поскольку углекислый газ (CO 2 ) менее растворим в теплой воде, это может замедлить поглощение океаном CO 2 из атмосферы. Потепление в высоких широтах также может изменить погодные условия. В то же время Ху добавляет, что, достигнув глубины океана, ускорение может увеличить накопление тепла в глубинах, помогая замедлить потепление на суше.«Это первое глобальное исследование», - говорит Джанет Спринтолл, соавтор и океанограф из Института океанографии Скриппса. «Здесь много неуверенности».

океанографов, скорее всего, разойдутся по сторонам, чтобы проверить результаты исследования. Возможно, самым убедительным подтверждением могут стать обновленные данные с буев Арго, которые должны выйти в конце этого года. Тем не менее, вероятно, потребуется еще десятилетие наблюдений, чтобы убедиться, что эта тенденция реальна и обусловлена ​​глобальным потеплением, говорит Вейффельс. «Этот документ действительно подчеркивает, насколько мы плохо подготовлены, чтобы по-настоящему диагностировать происходящее.”

Циркуляция океана - Coastal Wiki


В этой статье дается введение в основные модели циркуляции в океане.

Введение

Перераспределяя тепло по земному шару, океанские течения оказывают большое влияние на глобальный климат. Например, они вызывают относительную мягкость климата Западной Европы. Океанские и атмосферные течения образуют связанную динамическую систему. Неустойчивость этой системы, в частности Южное колебание Эль-Ниньо (ENSO), вызывает важные климатические колебания.Океанские течения не только распределяют тепло, но и играют решающую роль в глобальной экосистеме, накапливая [math] CO_2 [/ math] и перерабатывая питательные вещества.

Токи

Есть два основных типа океанских течений: течения, вызываемые в основном ветром, и течения, в основном вызываемые разницей в плотности. Плотность зависит от температуры и солености воды. Холодная и соленая вода густая и тонет. Будет плавать теплая и менее соленая вода. Хотя приливы обычно являются доминирующим фактором движения воды на мелководье прибрежных вод, их относительное значение для океанов меньше.Однако следует отметить, что приливы в основном генерируются в океанах (гравитационными силами Луны и Солнца) и усиливаются при распространении на континентальный шельф (см. Статью Океан и шельфовые приливы).

Ветровые океанические течения

Глобальное поле ветра

Крупномасштабное глобальное поле ветра состоит из преобладающих западных ветров на широтах между 30 и 60 градусами в северном и южном полушариях ( западных ветров ) и преобладающих восточных ветров в тропической / субтропической зоне ( пассаты ).Такая картина поля ветра является результатом низкого атмосферного давления в тропиках (теплый восходящий воздух) и высокого атмосферного давления в субтропиках (охлажденный нисходящий воздух). Приповерхностный воздушный поток - к экватору в низких широтах и ​​к полюсам в высоких широтах (так называемые ячейки Хэдли ) отклоняется вращением Земли, что приводит к возникновению Westerlies и Trade winds . .

Поверхностные токи

Напряжение ветра вызывает сильные течения (до нескольких м / с) в поверхностном слое океана.Толщина поверхностного слоя, уносимого ветром, составляет порядка 500 метров (примерно толщина термоклина в низких и средних широтах), максимум до 2000 метров. Из-за вращения Земли основная система океанских течений состоит из больших антициклонических круговоротов (вращающихся по часовой стрелке в северном полушарии и против часовой стрелки в южном полушарии) [1] . Существует пять основных круговоротов: Северная Атлантика, Южная Атлантика, Северная часть Тихого океана, Южная часть Тихого океана и круговорот Индийского океана, см. Рисунок 1.Антарктическое циркумполярное течение расположено в Южном океане и постоянно вращается вокруг Антарктиды, потому что здесь нет суши, которая могла бы прервать течение течения. Это течение, текущее на восток, вызванное преобладающими на этой широте западными ветрами.

Рис. 1. Поверхностные течения океана [2]


Самое известное океанское течение, Гольфстрим , представляет собой огромную движущуюся массу воды, переносящую огромное количество тепла из Карибского моря через океан в Европу.Он проходит у восточного побережья США узкой струей из-за усиления на севере эффекта Кориолиса [3] , а затем распространяется как извилистое течение над океаном, создавая серию мезомасштабных водоворотов и водоворотов. Североатлантический круговорот завершается канарским течением в Восточной Атлантике, которое переносит относительно холодную воду на юг и запад. Куросио - теплое пограничное течение в северо-западной части Тихого океана, подобное Гольфстриму .Это часть большого круговорота, образованного Калифорнийским течением и Северным экваториальным течением . Северное экваториальное течение и Южное экваториальное течение вызываются восточными пассатами над Тихим океаном. Южно-тихоокеанский круговорот завершается теплым течением Западно-Австралийского и холодным Перу .

Апвеллинг

Рис. 3. Перенос Экмана и результирующий экваториальный апвеллинг с подъемом термоклина [4]

В регионах, где транспорт Экмана отклоняет пограничное течение от побережья, вода из глубин океана поднимается к поверхности океана, см. Рисунок 2.Это явление называется «апвеллинг» и очень важно для обогащения поверхностных вод органическими веществами и питательными веществами. Зоны апвеллинга характеризуются очень богатой морской жизнью и богатыми рыбными ресурсами. Зоны апвеллинга существуют у текущих на юг пограничных течений в Северном полушарии ( Калифорнийское течение вдоль западного побережья США, Канарское течение вдоль западноафриканского побережья) и у текущих на север пограничных течений в Южном полушарии ( Перуанское течение ). вдоль западного побережья Южной Америки и Бенгельское течение вдоль западного побережья Южной Африки).

Апвеллинг также происходит на экваторе в Тихом океане ( Экваториальный апвеллинг ). Северное экваториальное течение отклоняется на север, а южное экваториальное течение - на юг вследствие эффекта Кориолиса. Это вызывает подъем воды, богатой питательными веществами, и охлаждение поверхностных вод вблизи экватора Тихого океана, см. Рис. 3. Зоны опускания существуют к северу и югу от экватора.

Эль-Ниньо Южное колебание

Неустойчивость связанной динамики океана и атмосферы вызывает большие колебания климата Тихоокеанского региона, которые ощущаются в глобальном масштабе.Ослабление восточных пассатов позволяет теплой воде из западной части Тихого океана течь обратно с экваториальным противотоком к восточной южноамериканской границе, где прекращаются восходящие потоки холодной глубоководной воды океана. Это приводит к относительному потеплению восточной части Тихого океана (понижению атмосферного давления на поверхности моря) и относительному охлаждению западной части Тихого океана (увеличению атмосферного давления на поверхности моря) и, следовательно, вызывает дальнейшее ослабление восточных пассатов.Эта обратная связь усиливает так называемую фазу Эль-Ниньо колебаний [5] [6] . Прекращение восходящих течений, богатых пищей, имеет серьезные последствия для морской флоры и фауны и рыболовства. [7] . Через несколько лет (в среднем три, но переменно) система возвращается к противоположной фазе, называемой La Nina . Возникновение и смещение колебаний до сих пор полностью не изучены.

Глубокая циркуляция океана

Глубокая циркуляция океана в первую очередь обусловлена ​​различиями в плотности.Она называется термохалинной циркуляцией , потому что разница в плотности обусловлена ​​температурой и соленостью. Разница в плотности невелика, а скорость потока мала, порядка нескольких см / с. Однако водные массы, перемещающиеся за счет термохалинной циркуляции, огромны. Потоки воды составляют порядка 20 миллионов [математических] м3 / с [/ математических]. Одного градиента плотности недостаточно для поддержания глубоководной циркуляции океана. Также требуются процессы апвеллинга и перемешивания, чтобы вернуть глубоководную воду океана на поверхность [8] .

Глубоководный пласт

Плотность поверхностных вод увеличивается, когда зимой холодный воздух дует через океан в высоких широтах. Плотность воды дополнительно увеличивается за счет испарения и изгнания солей при образовании морского льда. Глубоководные водные массы океана образуются в арктических и антарктических регионах в результате опускания плотной воды с температурой менее 4 ° C от поверхности на большую глубину. Из этих регионов холодный глубоководный слой распространяется по всем бассейнам океана.

Конвейерная лента

Рис. 4. Схематическое изображение Атлантического меридионального опрокидывающего течения.

Термохалинная циркуляция перемещает водные массы между различными бассейнами океана [9] [10] . «Конвейерная лента океана» - популярное название этой межбассейновой циркуляции. Лента конвейера питается в северной части Северной Атлантики водой с высокой соленостью (из-за испарения), подаваемой потоком Gulf Stream , который опускается на большую глубину после охлаждения в арктическом регионе, образуя North Atlantic Deep Water ( NADW).Замена этой плотной тонущей воды создает непрерывный поверхностный поток, питающий конвейерную ленту. НАДВ течет из арктического региона на юг как глубокое пограничное течение вдоль американского шельфа [11] . Этот поток компенсирует чистый северный поверхностный поток в Атлантическом океане. Эта циркуляция вдоль оси север-юг называется атлантической меридиональной опрокидывающейся циркуляцией (AMOC), см. Рисунок 4.


NADW наконец присоединяется к Антарктическому циркумполярному течению и входит в Индийский и Тихий океаны.Холодная плотная вода из антарктической зоны заполняет глубинный слой воды в этих океанах, а затем постепенно поднимается и смешивается с поверхностными водами Индийского и Тихого океанов. Перемешиванию глубоководных вод океана способствуют сильные приземные ветры, приливы, апвеллинг и глубинная циркуляция [12] [8] . Циркуляция, наконец, завершается теплым поверхностным возвратным течением к Атлантическому океану, которое проходит к югу от Африки и Америки, см. Рис. 5. Весь путь занимает более 1000 лет.{12} [/ math] Ватт) энергии смешивания требуется (Munk and Wunsch, 1998) [14] . Давно признано, что ветры и приливы являются двумя важными источниками механической энергии, приводящей в движение внутреннее перемешивание океана. Хотя большая часть приливной энергии Луны и Солнца в глобальном океане рассеивается в мелководных морях, возможно, 1,0 ТВт или более рассеяние приливной энергии происходит в глубоких океанах из-за рассеяния поверхностных приливов на поверхности океана во внутренних приливных потоках. волны (Эгберт и Рэй, 2000) [15] .Считается, что обрушение внутренних волн является основным фактором пелагической турбулентности.

Ветер может также генерировать внутренние гравитационные волны в поверхностном слое океанов Земли, которые называются почти инерционными колебаниями из-за пиковой энергии волн вблизи инерционной частоты. Считается, что они играют важную роль в диапикнальном перемешивании, поддерживая глобальную систему термохалинной циркуляции. Но точный вклад энергии ветра в эти почти инерционные движения и относительная важность ветра по сравнению с приливными силами остаются предметами активных дискуссий.Оценки почти инерциальной подводимой энергии ветра широко варьировались от 0,3 до 1,5 ТВт с использованием численных моделей. Однако недавние расчеты на основе наблюдений показывают, что мощность ветра составляет всего 0,3–0,6 ТВт, а самый сильный поток энергии происходит между 30 ° и 60 ° широты в течение зимнего сезона, когда штормы наиболее распространены (Liu et al. ., 2019) [16] .

В последние десятилетия биогенное перемешивание считается еще одним важным фактором перемешивания океана (Katija and Dabiri, 2009) [17] .От небольшого зоопланктона до крупных млекопитающих, плавающие животные способны нести с собой придонную воду, мигрируя вверх, и это движение действительно создает инверсию, которая приводит к перемешиванию океана. Общая мощность, потребляемая этим процессом, оценивается в размере ТВт энергии, что сопоставимо с уровнями, вызываемыми ветрами и приливами. В конце концов, каждый день миллиарды крохотного криля и несколько медуз мигрируют на сотни метров из глубины океана к поверхности, где они кормятся.

Важность глубоководной циркуляции океана

Глубокий океан - это огромный кладезь тепла, углерода, кислорода и питательных веществ.Глубокая циркуляция океана регулирует поглощение, распределение и высвобождение этих элементов. Низкая скорость опрокидывания стабилизирует наш глобальный климат. Перенося кислород в более глубокие слои, он поддерживает самую большую среду обитания на Земле.

Глубокая циркуляция океана и изменение климата

Современные теории, объясняющие глубинную циркуляцию океана, предсказывают, что глобальное потепление окажет негативное влияние на глубинную циркуляцию океана. Большинство исследований сосредоточено на северной части Атлантического океана [18] .Образованию плотных опускающихся поверхностных вод в арктическом регионе будет противодействовать более высокая температура атмосферы и выброс пресной воды в результате таяния льда. Таким образом, будет сокращена подпитка канала Atlantic Meridional Overturning Circulation , который направляет теплые воды Gulf Stream на север. Кроме того, плотность North Atlantic Deep Water будет ниже; поэтому холодный обратный ток будет течь ближе к поверхности океана. Ожидается, что эти факторы вызовут значительное похолодание климата Западной Европы.

Таяние льда и связанные с этим выбросы пресной воды в антарктическом регионе будут препятствовать образованию Antarctic Bottom Water (AABW). Моделирование показывает, что это может повлечь за собой значительное потепление глубоководных вод во всем Тихом океане; это также может повлиять на Атлантический океан, усиливая атлантическую меридиональную циркуляцию при опрокидывании. Воздействие попусков пресной воды в антарктическом регионе на глобальный климат и повышение уровня моря может быть даже больше, чем воздействие опреснения арктических вод, как это обсуждается в статье «Термохалинная циркуляция океанов».

Статьи по теме

Термохалинная циркуляция Мирового океана
Плотность морской воды
Открытые океаны
Среда обитания в открытом океане
Обмен шельфа с океаном
Океанские и шельфовые приливы
Кориолисово ускорение

Список литературы

  1. ↑ Мунк, В. Х. 1950. О ветровой циркуляции океана. J. Met. 7, 79-93.
  2. ↑ http://www.gkplanet.in/2017/05/oceanic-currents-of-world-pdf.html
  3. ↑ Стоммель, Х. 1948. Усиление океанских течений, приводимых в движение ветром, в западном направлении. Транзакции, Американский геофизический союз, 29: 202-206.
  4. ↑ http://www-das.uwyo.edu/~geerts/cwx/notes/chap11/equat_upwel.html
  5. ↑ Bjerknes, J. 1969. Атмосферные телесвязи из экваториальной части Тихого океана. Mon Weather Rev. 97: 163–172.
  6. ↑ Wyrtki, K. 1973. Телесвязи в экваториальной части Тихого океана. Наука 180: 66-68.
  7. ↑ Rice T. 2000. Deep Ocean.Музей естественной истории, Лондон.
  8. 8,0 8,1 Рамсторф С. 2006. Термохалинная циркуляция океана. В: Энциклопедия четвертичных наук, под редакцией С. А. Элиаса. Эльзевир.
  9. ↑ Wüst, G. 1968. История исследований продольной глубоководной циркуляции (1800–1922). Бюллетень океанографического института, Монако, специальный номер 2, 109–120.
  10. ↑ Стоммел Х. и Аронс, А. 1960. Об глубинной циркуляции Мирового океана - II.Идеализированная модель циркуляции и амплитуды в океанических бассейнах. Deep-Sea Research 6: 217–233.
  11. ↑ Стоммел Х., Аронс, А. и Фаллер, А.Дж. 1958. Некоторые примеры стационарных режимов течения в ограниченных бассейнах. Теллус 10 (2): 179–187.
  12. ↑ Стоммель Х. 1958. Глубинная циркуляция. Deep-Sea Research 5 (1): 80–82.
  13. ↑ Broecker, W.S. 1991. Конвейер "Великий океан". Океанография 4: 79–89
  14. ↑ Мунк, В. Х., и Вунш К. 1998. Глубинные рецепты II: Энергетика приливного и ветрового смешения.Глубоководные исследования 45: 1977-2010
  15. ↑ Эгберт, Г. Д., и Рэй Р. Д. 2000. Значительное рассеяние приливной энергии в глубинах океана по данным спутникового альтиметра. Природа 405: 775-778
  16. ↑ Лю Ю., З. Цзин и Ву Л., 2019. Энергия ветра на океанических колебаниях, близких к инерции, в глобальном океане, оцененная по данным наземных дрифтеров. Письма о геофизических исследованиях 46: 2647-2653
  17. ↑ Katija, K., and Dabiri J.O. 2009. Механизм с повышенной вязкостью для биогенного перемешивания океана ».Природа. 460: 624-626
  18. ↑ Broecker, W. S. 2003. Причина резкого изменения климата находится в океане или в атмосфере? Наука 300: 1519–1522.

См. Также

С. Рамсторф: Термохалинная циркуляция океана. В: Энциклопедия четвертичных наук, под редакцией С. А. Элиаса. Эльзевир, Амстердам, 2006 г.

Stommel, H.M. 1957. Обзор теории океанских течений. Deep-Sea Research 4, 149–184.

Great ocean currents

https: // www.britannica.com/science/ocean-current

Измерение самого большого в мире течения - Научно-учебный центр

Сколько воды течет в Антарктическом циркумполярном течении? Ученые пытаются найти ответ.

Руководитель программы "Путешествие" доктор Майк Уильямс из Национального института водных и атмосферных исследований (NIWA) работает с учеными из Австралии и Новой Зеландии, чтобы найти ответ на этот важный вопрос.

Антарктическое циркумполярное течение - самое большое течение в мире.«По оценкам, это течение в 110–150 раз больше, чем вся вода, протекающая во всех реках мира», - говорит доктор Майк Уильямс. Он также добавляет, что,

С точки зрения мирового океана Новая Зеландия - это не какая-то крошечная заводь или последняя автобусная остановка на планете, мы находимся прямо у автомагистрали.

Доктор Майк Уильямс

Антарктическое циркумполярное течение движется по часовой стрелке вокруг Антарктиды. Это жизненно важное звено в мировом океаническом конвейере, соединяющем воды Атлантического, Индийского и Тихого океанов.И ученые хотят точно знать, сколько воды течет мимо Новой Зеландии. Эта жизненно важная информация будет важна для понимания того, как течение влияет на наш климат.

Они планировали измерить ток, установив девять ниток измерителей тока в двух промежутках на хребте Маккуори, который проходит к юго-западу от Новой Зеландии за островом Маккуори.

Наборы измерителей тока будут оставаться на месте не менее года, прежде чем будут извлечены для анализа. «Течения меняются в зависимости от сезона, поэтому нам нужно собрать данные не менее чем за год», - говорит доктор Уильямс.

Команда также будет систематически измерять температуру и соленость в этой части океана впервые с 1960-х годов, выявляя любые изменения, связанные с климатом, и собирать пробы воды для измерения питательных веществ, доступных для морской флоры и фауны.

Надеюсь, что после анализа данных в 2008 году мы точно узнаем, сколько воды течет в Антарктическом циркумполярном течении!

Узнайте больше об Антарктическом циркумполярном течении в этой статье, рассматривая течения в Южном океане и их движение.

Депеши из Парижа: Галапагосские острова против величайшего океанского течения в мире | Лаборатория океанов и климата

Что происходит, когда крошечная группа островов поднимается со дна моря и оказывается прямо на пути одного из величайших океанских течений в мире? Это произошло миллионы лет назад; у нас теперь есть пингвины в тропиках, и Дарвин задумался о жизни. Но насколько далеко последствия отражаются в климатической системе?

Это старый вопрос, над которым я работаю с новыми друзьями (и новыми инструментами) во время творческого отпуска в Институте Пьера Симона Лапласа (IPSL), Университета Пьера и Марии Кюри (UPMC) в Париже, благодаря щедрой поддержке Альфреда. П.Фонд Слоуна. Следите за новостями.

Обновление Среда, 22 апреля 2015 г.

Немного предыстории. Что такого особенного в Галапагосских островах?

Галапагосский архипелаг - это гораздо больше, чем можно было бы узнать за всю жизнь о геологии, экологии, биологии и эволюции, и отчасти это связано с тем, где он находится на планете. Фактически, именно , а именно - место, где образовались острова, что делает их таким увлекательным для меня - океанографа-физика и специалиста по климатической динамике.

Представьте, что вы можете летать высоко над Землей и видеть глубину океана. В отличие от птиц, которые могут просто замечать стаи рыб, скользящих по поверхности, ваше зрение может проникать в океан на многие мили, открывая магистрали течений во всех направлениях - иногда даже наложенные друг на друга. Если вы посмотрите на обширный и глубокий Тихий океан около экватора, вы сразу же заметите Экваториальное подводное течение, текущее на восток примерно на 8000 миль на всем пути от Папуа-Новой Гвинеи к Южной Америке (примерно треть пути вокруг планеты).«Подводное течение» - одно из самых мощных, объемных и быстрых океанских течений в мире. Максимальная скорость чуть более 3 миль в час - это обычный темп ходьбы, но умножьте его на ширину и высоту подводного течения, и вы обнаружите, что каждую секунду перемещается около 10 миллиардов галлонов морской воды. Вполне уместно, что подводное течение было обнаружено случайно в начале 1950-х годов, когда ярусные рыбаки заметили, что их снасти «дрейфуют» на восток под их лодкой - в противоположном направлении ветра и поверхностного течения.Теперь мы знаем, что это фундаментально важная часть схемы глобальной циркуляции океана.

Галапагосские острова образовались на экваторе несколько миллионов лет назад в восточной части Тихого океана. Однако не , а именно на экваторе. Самый большой остров (Исабела) простирается примерно от 1,1 ° до 0,2 ° северной широты. По чистой случайности Исла-Изабела буквально образует стену в океане, которая по размеру и местоположению имеет размер и расположение Подземного течения. Подземному течению трудно проходить мимо этой стены, потому что вращение Земли удерживает ее практически «прилипшей» к экватору, а Галапагосские острова достаточно широки.Как можно догадаться, когда остров пытается резко остановить течение, часть воды, вероятно, умудряется красться вокруг островов, а часть поднимается и опускается. Поднимающаяся вода является причиной того, что поверхность настолько холодная и продуктивная к западу от Галапагосских островов, где вы найдете почти всех пингвинов и морских котиков на всем архипелаге.

Мои собственные приключения на Галапагосских островах начались, когда я был аспирантом, когда я случайно (повторно) открыл их сам.В момент незаметной удачи я добавил Галапагосские острова к компьютерной модели Тихого океана и обнаружил довольно удивительные и драматические эффекты в океане далеко за пределами местных взлетов, падений и круговоротов у Галапагосских островов (Karnauskas et al. 2007, 2008). Самым удивительным для меня остается совпадение островов; если бы они образовали градус к северу или югу от того места, где они образовались, все это не имело бы значения. Галапагосские острова не будут стоять на пути Подземного течения; следовательно, местные океанографические условия (и экология, которая от них зависит) будут фундаментально другими, и неизвестно чем еще.(«Кто знает, что еще» - вот тот самый вопрос, который приводит меня в Париж - подробнее ниже.)

С тех пор, как я провел моделирование в аспирантуре, я предпринял несколько попыток изучить проблему, используя наблюдения в реальном мире (Карнаускас и др. 2010, 2014). Действительно, богатство задействованных физических процессов делает его уникальной «естественной лабораторией» для изучения взаимодействия океана, атмосферы и суши - и это требует более чем одного подхода. Прямые наблюдения в этом контексте оказываются очень сложными, отчасти из-за удаленности Галапагосских островов.В течение десятилетий в тропической части Тихого океана было множество причалов, которые постоянно производили удивительно полезные измерения. К сожалению, зона покрытия этого массива ограничена Галапагосскими островами. В общем, мы можем использовать спутники, вращающиеся вокруг Земли, для исследования отдаленных частей планеты, но спутники в основном не способны видеть дальше поверхности океана (как птицы). Изучение физики того, что происходит под водой, действительно требует проведения реальных измерений в суровых подводных условиях всякий раз, когда и где это возможно, а компьютерные модели могут помочь заполнить пробелы.Наша последняя попытка заключается в использовании автономных подводных планеров для измерения течений, протекающих вблизи Галапагосских островов, а также их характеристик, таких как температура и соленость, и предварительные результаты абсолютно подтверждают, что Галапагосские острова способны остановить EUC, точно так же, как в моём модельном моделировании. (Представьте себе фейспалм ...)

Я всегда предполагал (и мечтал) о том, какое влияние эта небольшая схватка между колоссальным океаническим течением и островом, который оказывается достаточно большим, оказывает на климатическую систему в глобальном масштабе в масштабе .Достаточно ясно, что блокирование Подземного течения приводит к некоторому локальному апвеллингу, который радует пингвинов и морских котиков. Что может привести к мысли, что это еще не все? Каждый специалист по климатической динамике знает, что глобальная атмосфера очень чувствительна к состоянию тропического океана. Аналогия не идеальна, но представьте себе камешек, брошенный в спокойный пруд. Небольшие изменения температуры океана здесь и там в тропиках похожи на гальку для атмосферы, и последствия этого колеблются по всему миру в виде атмосферных волн.Если вы живете в Сахельской Африке, ваш муссонный климат немного отличается из-за каких-то крошечных островов за тысячи миль? Какие еще непреднамеренные ошибки содержатся в глобальных климатических моделях, которые не включают Галапагосские острова просто потому, что они не совсем вписываются в сетку? Понятия хаоса («эффект бабочки») или взаимосвязанности в этом отношении не новы, но я нахожу простую идею о том, что Галапагосские острова могут быть одной из самых могущественных бабочек на планете, просто красивой, если не донкихотской, учитывая, как Галапагосские острова послужили источником вдохновения для развития ранних идей эволюции.

Было относительно легко использовать компьютерную модель только океана, чтобы задать вопрос: «Чем отличается тропический океан от Галапагосских островов?» С другой стороны, вопрос: «Как климат всей планеты (океан и атмосфера ) отличается из-за Галапагосских островов» требует системы моделирования, которая на порядок более сложна с научной точки зрения и требует больших вычислительных ресурсов. К счастью, у моих хороших французских коллег могут быть только инструменты, опыт и общие интересы, которые помогут мне задать этот глубокий вопрос более строго, чем во сне.Следите за прогрессом.

Зондирование черного течения | Earthdata

Похожие истории рассказывают спутники и инструменты на дне океана.

Автор: Наташа Вискарра

Океанограф-физик Пак Дже-Хун помог установить стеклянный шар размером с тыкву в пластиковой оболочке на палубе исследовательского судна Melville . Шар содержал научные датчики и был пришвартован к морскому дну у восточного побережья Японии в течение двух лет, собирая данные о быстро текущем океаническом течении над ним.Сорок два других таких стеклянных шара либо были извлечены, либо все еще пришвартованы под водой. Парк провел почти месяц в море с другими исследователями, извлекая эти инструменты. Но он был очень взволнован данными, которые они будут получать о вихрях, круговоротах и ​​меандрах, составляющих наиболее активную область течения Куросио.

Куросио, одно из трех крупнейших мировых океанских течений, издавна очаровывало людей. Первые рыбаки и исследователи обратили внимание на эти течения, потому что они либо ускоряли свои путешествия, либо теряли их.Ранние китайские мореплаватели называли течение Куросио Вэй-Лу, или течение в мир, из которого никто никогда не возвращался. Японцы назвали его Куросио, или «черное течение», из-за его темных, кобальтовых вод. Океанолог-физик Стивен Джейн сказал: «Куросио - самое сильное течение в Тихом океане, а также одна из самых интенсивных областей теплообмена между воздухом и морем на земном шаре. Он влияет на климат даже в Северной Америке ».

На этом изображении, полученном со спутника NASA Aqua, кружащееся цветение фитопланктона становится видимым из космоса, когда теплые воды течения Куросио сталкиваются с холодными водами течения Оясио у восточного побережья Японии.(С любезного разрешения Н. Куринг, MODIS Ocean Color Team)

Нанесение на карту Wei-Lu

Так же, как Куросио был загадочным для первых мореплавателей, многое в нем остается неизвестным для ученых, изучающих его связь с климатом. «Было проведено много исследований Гольфстрима в Атлантическом океане, но недостаточно исследований Куросио, самого большого и наиболее важного течения в северной части Тихого океана», - сказал Джейн, эксперт по глобальному океану. динамика и один из ведущих ученых исследования системы расширений Куросио (KESS).«Мы хотели изучить гидродинамику этого течения, потому что это интересная физика».

Куросио течет особенно быстро и глубоко со скоростью 2,5 метра (8,2 фута) в секунду и достигает глубины 1000 метров (3281 фут) под поверхностью. Управляемый ветрами и вращением Земли, он начинает свое путешествие в тропическом Филиппинском море и течет на север, чтобы скользить по Тайваню. Достигнув Японии, он образует многочисленные водовороты при столкновении с холодным субарктическим противотоком Берингова моря.Затем течение энергично извивается то тут, то там, пока не образует свободную струю, устремляющуюся на восток в сторону Северной Америки, прежде чем, наконец, впитается в более крупный круговорот северной части Тихого океана. Ученые считают, что поверхностные течения, такие как Куросио, влияют на путь ураганов и тайфунов и влияют на климат в окружающих регионах.

Используя данные дрейфующих роботизированных зондов, установленный на датчике буй, спутниковые данные и подводные датчики, KESS обнаружил круговороты рециркуляции, вращающиеся как к северу, так и к югу от струи Куросио.Джейн сказала: «Мы знали, что есть один к югу, но мы не знали, что есть один к северу до исследования KESS». Круговорот рециркуляции - это вращающиеся потоки воды, которые изолированы от окружающей циркуляции. «Это могут быть места, где рыбу и личинок можно перемещать в течение длительного периода времени, потому что вода просто циркулирует вокруг и вокруг», - сказала Джейн. Ученые интересуются круговоротами Куросио, потому что это одни из немногих мест в океане, где образуется субтропическая вода.Вода в субтропическом режиме - это слой воды с исключительно однородной температурой и соленостью, который, как считается, помогает стабилизировать климат в регионе. Исследование KESS также успешно составило карты того, как течение Куросио текло и изменялось за два года. «Это одна из первых попыток нанести на карту ток, где он наиболее активен», - сказала Джейн.

Океанолог-физик Пак Джэ-Хун (слева) и аспирантка Университета Род-Айленда Кристин Ашманкас (справа) проверяют подводный датчик в сухой лаборатории исследовательского судна «Томпсон» перед его установкой на морское дно под течением Куросио.(Любезно предоставлено Kuroshio Extension System Study)

Исследователи KESS надеются, что их результаты предложат другим исследователям окно в процессы, лежащие в основе Куросио, штормов и формирования климата в регионе. Международная исследовательская инициатива по взаимодействию океана и атмосферы под названием «Изменчивость и предсказуемость климата» (CLIVAR) уже заинтересована в использовании результатов KESS и их сравнении с существующими климатическими моделями. Джейн сказала: «Идея состоит в том, чтобы сравнить то, что мы наблюдали с численными моделями, и посмотреть, воспроизводят ли модели то, что на самом деле делает океан.Это эквивалентно подтверждению прогноза в атмосфере на три дня вперед. Вы предсказываете, что через три дня будет солнечно. Неужели через три дня действительно солнечно? »

Наземная правда

Парк, также член группы KESS, считает, что данные о давлении на дне океана, полученные за два года с помощью датчиков морского дна, могут помочь в изучении более серьезных вопросов об океанах и климате. «Я понял, что наш набор данных будет отличной наземной достоверной информацией для подтверждения измерений давления на дне океана, сделанных спутниками-близнецами Gravity Recovery и Climate Experiment [GRACE]», - сказал он.

Давление на дне океана, вес столба атмосферы и океанской воды над точкой на морском дне, помогает океанографам предсказывать закономерности циркуляции океана и движения течений. Пак сказал: «Подобно тому, как метеорологам необходимо следить за атмосферным давлением, чтобы делать карты погоды, океанографам необходимо измерять давление на дне океана, чтобы составить карту циркуляции океана».

Движение волн и ряби на поверхности океана - незначительные изменения высоты поверхности моря - могут изменять давление на дне океана.Это движение воды из одной области в другую, по сути, движение массы, также влияет на гравитацию, позволяя спутникам GRACE измерять изменения давления на дне мирового океана. Эти спутники-близнецы, пролетая в 300 милях над Куросио, проходят над водоворотами, насыщенными водоворотами, реагируя на изменения силы тяжести Земли. Ведущий спутник смещается к своему замыкающему двойнику или от него каждый раз, когда он ощущает всплеск в гравитационном поле или сдвиг массы из одной области в другую. Скачки или спады течения могут вызвать небольшие колебания силы тяжести по мере того, как океанская вода перемещается из одной области в другую.Когда, например, на поверхности океана дуют сильные ветры, высота поверхности моря может увеличиваться, и давление на дне океана также возрастает.

На этой карте Тихого океана показаны изменения давления на дне океана, зафиксированные спутниками Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) в период с 1993 по 2008 годы. Красные и желтые цвета показывают большие изменения давления, а синие и пурпурные цвета указывают области с небольшими изменениями или без них. (Предоставлено NASA Physical Oceanography DAAC)

Самый сильный слабый сигнал

Виктор Злотницки, океанограф из Лаборатории реактивного движения НАСА, сказал, что у Пак есть веская причина проверять оценки давления на дне океана GRACE с данными по течению Куросио.Он сказал: «Куросио - один из самых сильных сигналов среди более слабых сигналов океана, поэтому его стоит изучить. Предположим, например, что над регионом Амазонки в Южной Америке идет дождь для кошек и собак, и этот дождь идет на юг через реку Амазонка в бассейн Ориноко. Это мощный сигнал - около двадцати сантиметров [восьми дюймов] воды, огромная куча воды. С другой стороны, сигналы океана самые слабые. Изменения в массе воды в океане составляют всего от двух до пяти сантиметров [от одного до двух дюймов].”

Парк сравнил данные своего массива датчиков давления на дне океана с данными GRACE из Центра распределенного активного архива физической океанографии НАСА (PO.DAAC). Пак сказал: «Я был доволен, потому что корреляция между двумя наборами данных была довольно хорошей». Спутник имел менее точные оценки характеристик океана, меньшие, чем его максимальное разрешение в 300 километров (162 мили). «Он не может улавливать объекты океана, такие как водовороты и меандры, которые меньше этого», - сказал Парк. «Но эксперимент подтверждает, что GRACE - идеальный инструмент для использования при рассмотрении процессов в более широком смысле.Злотницки добавил: «Сила спутников заключается в их способности видеть весь земной шар за несколько дней до недель или за один месяц в случае GRACE; с другой стороны, на большинстве обширных просторов морского дна никогда не видели регистраторы давления на дне ».

От дна океана до поверхности моря

Одним из таких масштабных процессов в океане, за которым ученые внимательно наблюдают с помощью GRACE, является повышение уровня моря, показатель того, как меняется глобальный климат. «По правде говоря, среднее давление на дне мирового океана повышается.Это означает, что в океан все время попадает немного больше воды », - сказал Злотницкий. «Уровень моря поднимается примерно на три миллиметра [0,1 дюйма] в год. Частично это связано с расширением морской воды из-за тепла. Другая часть связана с добавлением воды из ледников Гренландии, Антарктиды и континентальных регионов, таких как Аляска ». Эти огромные ледники, как и большинство ледников мира, сокращаются из-за постоянного потепления климата. Их талая вода стекает в океан, вызывая повышение уровня моря.

Раньше спутниковые высотомеры могли измерять изменения высоты поверхности моря, но не могли различать эффекты от теплового расширения и эффекты от добавок талой воды ледников. Однако сравнение оценок давления на дно океана с измерениями высоты поверхности моря позволяет исследователям выделить изменение уровня моря, связанное с жарой. «GRACE - это совершенно новое измерение», - сказал Злотницкий. «Мы изучали Мировой океан, отслеживая температуру поверхности моря в течение последних двадцати лет, и мы отслеживали высоту поверхности моря более пятнадцати лет.Но с 2003 года у нас есть GRACE и его измерение изменяющейся во времени силы тяжести Земли. Это меняет то, как мы изучаем океаны ».

Список литературы

Джейн, С.Р., Н.Г. Хогг, С. Уотерман, Л. Рейнвилл, К.А. Донохью, Д. Уоттс, К. Трейси и др. 2009. Расширение Куросио и его круговороты рециркуляции.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *