Морскими (океаническими) или просто течениями называют поступательные движения водных масс в океанах и морях на расстояния, измеряемые сотнями и тысячами километров, обусловленные различными силами (гравитационными, трения, приливообразующими).
В океанологической научной литературе существует несколько классификаций морских течений. По одной из них течения могут быть классифицированы по следующим признакам (рис. 1.1.):
1. по силам, их вызывающим, т. е. по происхождению (генетическая классификация);
2. по устойчивости (изменчивости);
3. по глубине расположения;
4. по характеру движения;
5. по физико-химическим свойствам.
Основной является генетическая классификация, в которой выделяют три группы течений.
1. В первой группе генетической классификации - градиентные течения, обусловленные горизонтальными градиентами гидростатическо-го давления. Различают следующие градиентные течения:
· плотностные, обусловленные горизонтальным градиентом плотности (неравномерным распределением температуры и солености воды, а, следовательно, и плотности по горизонтали);
· компенсационные, обусловленные наклоном уровня моря, возникшим под действием ветра;
· бароградиентные, обусловленные неравномерностью атмосферного давления над уровнем моря;
· стоковые, образующиеся вследствие избытка вод в каком-либо районе моря, в результате притока речных вод, обильного выпадения осадков или таяния льдов;
· сейшевые, возникающие при сейшевых колебаниях моря (колебаниях воды всего бассейна в целом).
Течения, существующие при равновесии горизонтального градиента гидростатического давления и силы Кориолиса, называются геострофическими.
Ко второй группе градиентной классификации относятся течения, обусловленные действием ветра. Их подразделяют на:
· дрейфовые создаются длительными, или господствующими, ветрами. К их числу относятся пассатные течения всех океанов и циркумполярное течение в южном полушарии (течение Западных Ветров);
· ветровые, обусловленные не только действием направления ветра, а также наклоном уровенной поверхности и перераспределением плотности воды, вызванных ветром.
К третьей группе градиентов классификации относятся приливные течения, вызванные приливными явлениями. Эти течения наиболее заметны у берегов, на мелководьях, в устьях рек. Они являются наиболее сильными.
Как правило, в океанах и морях наблюдаются суммарные течения, обусловленные совокупным действием нескольких сил. Течения, существующие после прекращения действия сил, вызвавших движение воды, называются инерционными. Под действием сил трения инерционные течения постепенно затухают.
2. По характеру устойчивости, изменчивости выделяют течения периодические и непериодические (устойчивые и неустойчивые). Течения, изменения которых происходят с определенным периодом, называются периодическими. К ним относятся приливные течения, изменяющиеся в основном с периодом, равным приблизительно половине суток (полусуточные приливные течения) или суткам (суточные приливные течения).
Рис. 1.1. Классификация течений Мирового океана
Течения, изменения которых не носят четкого периодического характера, принято называть непериодическими. Своим происхождением они обязаны случайным, неожиданным причинам, (например прохождение циклона над морем вызывает непериодические ветровые и бароградиентные течения).
Постоянных течений в строгом смысле слова в океанах и морях нет. Относительно мало меняющиеся течения по направлению и скорости за сезон - это муссонные, за год - пассатные. Течение, которое не изменяется во времени, называют установившимся, которое изменяется во времени - неустановившимися.
3. По глубине расположения выделяют поверхностные, глубинные и придонные течения. Поверхностные течения наблюдаются в так называемом навигационном слое (от поверхности до 10 - 15 м), придонные - у дна, а глубинные - между поверхностным и придонным течениями. Скорость движения поверхностных течений наиболее высока в самом верхнем слое. Глубже она снижается. Глубинные воды движутся значительно медленнее, а скорость перемещения придонных вод 3 - 5 см/с. Скорости течений неодинаковы в разных районах океана.
4. По характеру движения выделяют меандрирующие, прямолинейные, циклонические и антициклонические течения. Меандрирующими называют течения, которые движутся не прямолинейно, а образуют горизонтальные волнообразные изгибы - меандры. Вследствие неустойчивости потока меандры могут отделяться от течения и образовывать самостоятельно существующие вихри. Прямолинейные течения характеризуются перемещением воды по относительно прямым линиям. Круговые течения образуют замкнутые окружности. Если движение в них направлено против часовой стрелки, то это - циклонические течения, а если по часовой стрелке- то антициклонические (для северного полушария).
5. По характеру физико-химических свойств различают теплые, холодные, нейтральные, соленые и распресненные течения (подразделение течений по этим свойствам в известной степени условно). Для оценки указанной характеристики течения производится сопоставление его температуры (солености) с температурой (соленостью) окружающих его вод. Так, теплым (холодным) называется течение температура воды в котором выше (ниже) температуры окружающих вод. Например, глубинное течение атлантического происхождения в Северном Ледовитом океане имеет температуру около 2 °C, но относится к теплым течениям, а Перуанское течение у западных берегов Южной Америки, имеющее температуру воды около 22 °C, относится к холодным течениям.
Основные характеристики морского течения: скорость и направление. Последнее определяется обратным способом по сравнению со способом направления ветра, т. е. в случае с течением указывается, куда течет вода, тогда как в случае с ветром указывается, откуда он дует. Вертикальные движения масс воды при исследовании морских течений обычно не учитываются, т. к. они не велики.
В мировом океане существует единая, взаимосвязанная система основных устойчивых течений (рис. 1.2.), обусловливающая перенос и взаимодействие вод. Эту систему называют океанической циркуляцией.
Основной силой, приводящей в движение поверхностные воды океана, является ветер. Поэтому поверхностные течения следует рассматривать с преобладающими ветрами.
В пределах южной периферии океанических антициклонов северного полушария и северной периферии антициклонов южного полушария (центры антициклонов располагаются на 30 - 35° северной и южной широты) действует система пассатных ветров, под влиянием которых образуются устойчивые мощные поверхностные течения, направленные на запад (Северные и Южные пассатные течения). Встречая на своем пути восточные берега материков, эти течения создают повышение уровня и поворачивают в высокие широты (Гвианское, Бразильское и др.). В умеренных широтах (около 40°) преобладают западные ветры, что усиливает течения идущие на восток (Северо-Атлантическое, Северо-Тихоокеанское и др.). В восточных частях океанов между 40 и 20° северной и южной широты течения направлены к экватору (Канарское, Калифорнийское, Бенгельское, Перуанское и др.).
Таким образом, к северу и к югу от экватора в океанах образуются устойчивые системы циркуляции вод, представляющие собой гигантские антициклонические круговороты. Так, в атлантическом океане северный антициклонический круговорот простирается с юга на север от 5 до 50° северной широты и от востока на запад от 8 до 80° западной долготы. Центр этого круговорота сдвинут относительно центра азорского антициклона к западу, что объясняют увеличением силы Кориолиса с широтой. Это приводит к интенсификации течений в западных частях океанов, создающей условия для формирования таких мощных течений, как Гольфстрим в Атлантическом и Куросио в Тихом океане.
Своеобразным разделом между Северным и Южным пассатными течениями является Межпассатное противотечение, несущее свои воды на восток.
В северной части Индийского океана глубоко выдающийся на юг полуостров Индостан и обширный Азиатский материк создают благоприятные условия для развития муссонной циркуляции. В ноябре - марте здесь наблюдается северо-восточный муссон, а в мае - сентябре - юго-западный. В связи с этим течения севернее 8° южной широты имеют сезонный ход, следуя сезонному ходу атмосферной циркуляции. Зимой на экваторе и к северу от него наблюдается западное муссонное течение, т. е. в этот сезон направление поверхностных течений в северной части Индийского океана соответствует направлению течений в других океанах. В это же время в зоне, разделяющей муссонные и пассатные ветры (3 - 8° южной широты), развивается поверхностное экваториальное противотечение. Летом западное муссонное течение сменяется восточным, а экваториальное противотечение - слабыми и неустойчивыми течениями.
Рис. 1.2.
В умеренных широтах (45 - 65°) в северной части Атлантического и Тихого океанов имеет место циркуляция против часовой стрелки. Однако вследствие неустойчивости атмосферной циркуляции в этих широтах течения также характеризуются малой устойчивостью. В полосе 40 - 50° южной широты находится направленное на восток Атлантическое циркумполярное течение, называемое также течением Западных Ветров.
У побережья Антарктиды течения имеют преимущественно западное направление и образуют узкую полосу прибрежной циркуляции вдоль берегов материка.
Северо-Атлантическое течение проникает в бассейн Северного Ледовитого океана в виде ветвей Норвежского, Нордкапского и Шпицбергенского течений. В Северном Ледовитом океане поверхностные течения направлены от берегов Азии через полюс к восточным берегам Гренландии. Такой характер течений вызван преобладанием восточных ветров и компенсацией притока в глубинных слоях атлантических вод.
В океане выделяются зоны дивергенции и конвергенции, характеризующиеся расхождением и схождением поверхностных струй течений. В первом случае имеет место подъем вод, во втором - их опускание. Из указанных зон более четко выделяются зоны конвергенции (например, антарктическая конвергенция на 50 - 60° южной широты).
Рассмотрим особенности циркуляции вод отдельных океанов и характеристики основных течений Мирового океана (табл.).
В северной и южной частях Атлантического океана в поверхностном слое существуют замкнутые круговороты течений с центрами вблизи 30° северной и южной широты. (О круговороте в северной части океана будет говориться в следующей главе).
Основные течения Мирового океана
|
Название |
Температурнаяградация |
Устойчивость |
Средняя скорость,см/с |
|
Северное пассатное |
Нейтральное |
Устойчивое |
|
|
Минданао |
Нейтральное |
Устойчивое |
|
|
Весьма устойчивое |
|||
|
Северо-Тихоокеанское |
Нейтральное |
Устойчивое |
|
|
Устойчивое |
|||
|
Алеутское |
Нейтральное |
Неустойчивое |
|
|
Курило-Камчатское |
Холодное |
Устойчивое |
|
|
Калифорнийское |
Холодное |
Неустойчивое |
|
|
Межпассатноепротивотечение |
Нейтральное |
Устойчивое |
|
|
Южное пассатное |
Нейтральное |
Устойчивое |
|
|
Восточно-Австралийское |
Устойчивое |
||
|
Южно-Тихоокеанское |
Нейтральное |
Неустойчивое |
|
|
Перуанское |
Холодное |
Слабо устойчивое |
|
|
Эль-Ниньо |
Слабо устойчивое |
||
|
Антарктическое циркумполярное |
Нейтральное |
Устойчивое |
|
|
Индийский |
|||
|
Южное пассатное |
Нейтральное |
Устойчивое |
|
|
Игольного мыса |
Весьма устойчивое |
||
|
Западно-Австралийское |
Холодное |
Неустойчивое |
|
|
Антарктическое циркумполярное |
Нейтральное |
Устойчивое |
|
|
Северный |
Ледовитый |
||
|
Норвежское |
Устойчивое |
||
|
Западно-Шпицбергенское |
Устойчивое |
||
|
Восточно-Гренландское |
Холодное |
Устойчивое |
|
|
Западно-Гренландское |
Устойчивое |
||
|
Атлантический |
|||
|
Северное пассатное |
Нейтральное |
Устойчивое |
|
|
Гольфстрим |
Весьма устойчивое |
||
|
Северо-Атлантическое |
Весьма устойчивое |
||
|
Канарское |
Холодное |
Устойчивое |
|
|
Ирмингера |
Устойчивое |
||
|
Лабрадорское |
Холодное |
Устойчивое |
|
|
Межпассатное противотечение |
Нейтральное |
Устойчивое |
|
|
Южное пассатное |
Нейтральное |
Устойчивое |
|
|
Бразильское |
Устойчивое |
||
|
Бенгельское |
Холодное |
Устойчивое |
|
|
Фолклендское |
Холодное |
Устойчивое |
|
|
Антарктическое циркумполярное |
Нейтральное |
Устойчивое |
В южной части океана теплое Бразильское течение осуществляет перенос воды (скоростью до 0,5 м/с) далеко на юг, а ответвившееся от мощного течения Западных Ветров Бенгельское течение замыкает основной круговорот в южной части Атлантического океана и приносит к берегам Африки холодные воды.
Холодные воды Фолклендского течения проникают в Атлантику, огибая мыс Горн и вливаясь между берегом и Бразильским течением.
Особенностью в циркуляции вод поверхностного слоя Атлантического океана является наличие подповерхностного экваториального противотечения Ломоносова, которое движется вдоль экватора с запада на восток под сравнительно тонким слоем Южного пассатного течения (глубина от 50 до 300 м) со скоростью до 1 - 1,5 м/с. Течение устойчиво по направлению и существует во все сезоны года.
Географическое положение, климатические особенности, системы циркуляции вод и хороший водообмен с антарктическими водами обусловливает гидрологические условия Индийского океана.
В северной части Индийского океана, в отличие от других океанов, муссонная циркуляция атмосферы вызывает сезонную смену поверхностных течений севернее 8° южной широты. В зимний период наблюдается Западное Муссонное течение со скоростью 1 - 1,5 м/с. В этом сезоне развивается (в зоне раздела Муссонного и Южного пассатного течений) Экваториальное противотечение исчезает.
По сравнению с другими океанами в Индийском океане зона господствующих юго-восточных ветров, под воздействием которых возникает Южное пассатное течение, смещена к югу, поэтому это течение двигается с востока на запад (скорость 0,5 - 0,8 м/с) между 10 и 20° южной широты. У берегов Мадагаскара Южное пассатное течение разделяется. Одна из его ветвей идет на север вдоль берегов Африки до экватора, где она поворачивает к востоку и в зимний период дает начало Экваториальному противотечению. Летом северная ветвь Южного пассатного течения, двигаясь вдоль берегов Африки, дает начало Сомалийскому течению. Другая ветвь Южного пассатного течения у берегов Африки поворачивает на юг и под названием Мозамбикского течения двигается вдоль берегов Африки к юго-западу, где его ответвление дает начало течению Игольного мыса. Большая часть Мозамбикского течения поворачивает на восток и присоединяется к течению Западных Ветров, от которого у берегов Австралии ответвляется Западно-Австралийское течение, замыкающее круговорот южной части Индийского океана.
Незначительный приток арктических и поступление антарктических холодных вод, географическое положение и система течений обусловливают особенности гидрологического режима Тихого океана.
Характерной особенностью общей схемы поверхностных течений Тихого океана является наличие в северной и южной его частях больших круговоротов воды.
В пассатных зонах под воздействием постоянных ветров возникают Южное и Северное пассатное течения, идущие с востока на запад. Между ними с запада на восток перемещается Экваториальное (Межпассатное) противотечения со скоростями 0,5 - 1 м/с.
Северное пассатное течение у Филиппинских островов разделяется на несколько ветвей. Одна из них поворачивает на юг, затем на восток и дает начало Экваториальному (Межпассатному) противотечению. Главная ветвь следует к северу вдоль острова Тайвань (Тайванское течение), далее поворачивает на северо-восток и под названием Куросио проходит вдоль восточных берегов Японии (скорость до 1 - 1,5 м/с) до мыса Нодзима (остров Хонсю). Далее оно отклоняется к востоку и пересекает океан как Северо-Тихоокеанское течение. Характерной особенностью течения Куросио, как и Гольфстрима, является меандриравание и смещение его оси то к югу, то к северу. У берегов Северной Америки Северо-Тихоокеанское течение раздваивается на Калифорнийское, направленное к югу и замыкающее основной циклонический круговорот северной части Тихого океана, и Аляскинское течения, идущее на север.
Холодное Камчатское течение зарождается в Беринговом море и течет вдоль берегов Камчатки, Курильских островов (Курильское течение), берегов Японии, отжимая к востоку течение Куросио.
Южное пассатное течение продвигается на запад (скорость 0,5 - 0,8 м/с) с многочисленными ответвлениями. У берегов Новой Гвинеи часть потока поворачивает на север, а затем на восток и вместе с южной ветвью Северного пассатного течения дает начало Экваториальному (Межпассатному) противотечению. Большая часть Южного пассатного течения отклоняется, образуя Восточно-Австралийское течение, которое вливается затем в мощное течение Западных Ветров, от которого у берегов Южной Америки ответвляется холодное Перуанское течение, замыкающее круговорот в Южной половине Тихого океана.
В летний период южного полушария навстречу Перуанскому течению от Экваториального противотечения продвигается на юг до 1 - 2° южной широты теплое течение Эль-Ниньо, проникающее в отдельные годы до 14 - 15° южной широты. Такое вторжение теплых вод Эль-Ниньо в южные районы берегов Перу приводит к катастрофическим последствиям вследствие повышения температуры воды и воздуха (сильные ливни, гибель рыбы, эпидемии).
Характерной особенностью в распределении течений поверхностного слоя океана является наличие Экваториального подповерхностного противотечения - течения Кромвелла. Оно пересекает океан вдоль экватора с запада на восток на глубине от 30 до 300м со скоростью до 1,5 м/с. Течение охватывает полосу шириной от 2° северной широты до 2° южной широты.
Наиболее характерной особенностью Северного Ледовитого океана является то, что в течение круглого года его поверхность покрыта плавучими льдами. Низкая температура и соленость вод благоприятствуют образованию льда. Прибрежные воды только летом, в течение двух - четырех месяцев, свободны ото льда. В центральной части Арктики в основном наблюдаются тяжелые многолетние льды (паковый лед) толщиной более 2 - 3 м, покрытые многочисленными торосами. Кроме многолетних встречаются однолетние и двухлетние льды. Вдоль арктических берегов зимой образуется довольно широкая (десятки и сотни метров) полоса припая. Отсутствуют льды только в районе теплых Норвежского, Нордкапского и Шпицбергенского течений.
Под влиянием ветров и течений лед в Северном Ледовитом океане находится в постоянном движении.
На поверхности Северного Ледовитого океана наблюдаются хорошо выраженные области циклонического и антициклонического круговорота вод.
Под влиянием полярного барического максимума в притихоокеанской части Арктического бассейна и ложбины исландского минимума возникает генеральное Трансарктическое течение. Оно осуществляет общее перемещение вод с востока на запад по всей полярной акватории. Трансарктическое течение берет свое начало от Берингова пролива и идет к проливу Фрама (между Гренландией и Шпицбергеном). Продолжением его служит Восточно-Гренландское течение. Между Аляской и Канадой наблюдается обширный антициклонический круговорот вод. Холодное Баффиново течение формируется главным образом за счет выноса арктических вод через проливы Канадского Арктического архипелага. Продолжением его служит Лабрадорское течение.
Средняя скорость перемещения вод около 15 - 20 см/с.
Циклонический, весьма интенсивный круговорот возникает в Норвежском и Гренландском морях в приатлантической части Северного Ледовитого океана.
По физической природе общую циркуляцию океанских вод можно разделить на ветровую и термохалинную .
Действие ветра на поверхность океана представляет собой важнейший механический фактор циркуляции вод. Благодаря этому фактору океан получает количество движения непосредственно от атмосферы. Течения, вызываемые действием напряжением ветра, подразделяются на дрейфовые и градиентные . Дрейфовые течения развиваются в верхнем тонком слое океана под непосредственным влекущим действием ветра. Градиентные течения, обусловлены горизонтальными градиентами давления, возникающими в результате формирования ветрового рельефа поверхности океана. Результирующие движения, включающие дрейфовые и градиентные течения, представляют собой ветровую циркуляцию .
Термохалинная циркуляция обусловлена неравномерным полем плотности, а, следовательно, и давления в океане. Наибольший вклад в формирование термохалинной циркуляции вносят термические процессы - нагревание и охлаждение вод океана.
По пространственным и временным масштабам все многообразие движения вод в Мировом океане подразделяется на микро,- мезо - и макромасштабные движения.
К группе микромасштабных движений относится океанская турбулентность с временным периодом от менее секунды и до десятков секунд и размерами от миллиметров до сотен метров.
К мезомасштабным - океанские вихри с периодом от минут до месяцев и размерами от сотен метров до сотен километров.
Наконец, макромасштабные движения имеют период до сотен лет и размеры тысячи километров. Движения меньших масштабов выступают в океане в качестве внутреннего механизма движений больших масштабов. С макромасштабными системами в океане связаны макроциркуляционные круговороты, которые отличаются устойчивостью и своим постоянством, т.е. качественные особенности остаются неизменными во времени и пространстве.
Отдельные звенья макромасштабных циркуляционных систем круговоротов Мирового океана представляют течения . Течениями в Мировом океане называются поступательные движения масс воды. Они характеризуются направлением, скоростью и расходом. Выделяют зональные течения , направление которых близко к восточному или западному. Характерным зональным течением является Антарктическое циркумполярное. Меридиональные течения , направление которых близко к северному, либо южному, связывают зональные в единую систему и, в свою очередь, подразделяются на западные пограничные и восточные пограничные . Отдельные течения в горизонтальной плоскости называют противотечениями, направление которых противоположно соседним течениям, а в вертикальной плоскости - подповерхностными или глубинными противотечениями . В особый тип выделяются эквато риальные течения, приуроченные к узкой экваториальной полосе.
По временным изменениям направления выделяют постоянные течения, колебание направления у которых не выходит за пределы 90°, и переменные течения, направление у которых изменяется на противоположное. В системе макромасштабных круговоротов большинство течении можно отнести к постоянным. Муссонные течения северной части Индийского океана являются примерами переменных течений.
Течения, которые не изменяются во времени, называют установившимися , а течения, которые изменяются во времени - неустановившимися.
По характеру переносимых океанологических характеристик различают теплые и холодные течения. Под холодными течениями понимают потоки, переносящие холодную воду в более теплую окружающую среду (течения, направленные от полюсов к экватору). Под теплыми течениями понимают потоки, переносящие теплую воду в более холодную окружающую среду (течения, направленные от экватора к полюсам).
По характеру движения выделяют меандрирующие, прямолинейные, циклонические и антициклонические течения. Меандрирующие - это течения, в которых существуют непрерывные волнообразные изгибы основного потока (например, меандры Гольфстрима). 0ни связаны, как правило, с гидродинамической неустойчивостью самого течения и влиянием рельефа дна. К прямолинейным течениям можно отнести пассатные течения. Циклонические течения - это круговые потоки, направленные в северном полушарии против часовой стрелки, а в южном полушарии - по часовой. Если круговые потоки в северном полушарии направлены по часовой стрелке, а в южном - против, то такие течения называются антициклоническими.
Важнейшие характеристики течений представляют скорость и расход . В зависимости от этих параметров в океане различают узкие быстрые струйные течения (западные пограничные, экваториальные) и широкие медленные (восточные пограничные). Так, например, Куросио- узкое быстрое струйное течение, относящееся к западным пограничным, и переносящее теплую воду от экватора к северному полюсу.
Как сказано выше, морские течения классифицируют по различным признакам. Но основной классификацией в теории течений является генетическая классификация , т.е. классификация по факторам или силам, вызывающим морские течения. В соответствии с ними различают:
1. Градиентные течения, обусловленные горизонтальным градиентом гидростатического давления, возникающим при наклоне поверхности моря относительно изопотенциальной поверхности, то есть поверхности, где сила тяжести везде перпендикулярна.
В зависимости от причин, создающих наклон поверхности моря, в группе градиентных течений выделяют:
а) Сгонно-нагонные течения, обусловленные сгоном и нагоном вод под действием ветра;
б) Бароградиентные, связанные с изменениями атмосферного давления;
в) Стоковые, вызванные повышениями уровня у берегов и в устьевых участках рек береговым стоком;
г) Плотностные (конвекционные), обусловленные горизонтальным градиентом плотности воды.
Все градиентные течения, кроме плотностных, рассчитываются и обосновываются идентично.
2. Ветровые , обусловленные совместным воздействием влекущего действия ветра и наклона уровня, вызванного непосредственным действием ветра и перераспределением плотности, и дрейфовые, обусловленные только влекущим действием ветра 3 .
3. Приливные , вызванные приливными волнами.
Который передвигается с определенной цикличностью и частотой. Отличается постоянством физико-химических свойств и конкретной географической расположенностью. Бывает холодным или теплым в зависимости от принадлежности к полушариям. Каждый такой поток характеризуется повышенной плотностью и давлением. Измеряется расход водных масс в свердрупах, в более широком смысле - в единицах объема.
Разновидности течений
В первую очередь циклично направленные потоки воды характеризуются по таким признакам, как устойчивость, скорость движения, глубина и ширина, химические свойства, воздействующие силы и т. д. Исходя из международной классификации, течения бывают трех категорий:
1. Градиентные. Возникают при воздействии на изобарические слои воды. Градиентное океаническое течение - это такой поток, который характеризуется горизонтальными перемещениями изопотенциальных поверхностей акватории. По первоначальным признакам они делятся на плотностные, барические, стоковые, компенсационные и сейшевые. В результате сточного течения образуются осадки и таяние льда.
2. Ветровые. Определяются наклоном уровня моря, силой воздушного потока и колебаниями плотности масс. Подвидом является дрейфовое Это поток воды, вызванный сугубо действием ветра. Колебаниям подвергается только поверхность бассейна.
3. Приливные. Проявляются наиболее сильно на мелководье, в устьях рек и у побережья.
Отдельным видом течения является инерционное. Оно обуславливается действием сразу нескольких сил. По изменчивости движения различают постоянные, периодические, муссонные и пассатные потоки. Последние два определяются направлением и скоростью посезонно.
Причины океанических течений
В настоящий момент циркуляция вод в мировой акватории только начинает подробно изучаться. По большому счету, конкретная информация известна только о поверхностных и малоглубинных течениях. Главная загвоздка заключается в том, что океанографическая система не имеет четких границ и находится в постоянном движении. Она представляет собой сложнейшую сеть потоков, обусловленную различными физическими и химическими факторами.
Тем не менее на сегодняшний день известны следующие причины океанических течений:
1. Космическое воздействие. Это самый интересный и одновременно сложный для изучения процесс. В данном случае течение обуславливается вращением Земли, воздействием на атмосферу и гидрологическую систему планеты космических тел и т. д. Яркий пример - приливы.
2. Воздействие ветра. Циркуляция вод зависит от силы и направления воздушных масс. В редких случаях можно говорить о глубинных течениях.
3. Разность плотностей. Потоки образуются благодаря неравномерному распределению солености и температуры водных масс.
Атмосферное воздействие
В мировой акватории такого рода влияние обуславливается давлением неоднородных масс. Вкупе с космическими аномалиями потоки воды в океанах и более маленьких бассейнах изменяют не только свое направление, но и мощность. Особенно это заметно в морях и проливах. Ярким примером может служить Гольфстрим. В начале своего пути он характеризуется повышенной скоростью.
Во Гольфстрим разгоняется одновременно и противными, и попутными ветрами. Такое явление образует цикличное давление на слои бассейна, разгоняя поток. Отсюда в определенный период времени происходит значительный отток и приток большого количества воды. Чем слабее давление атмосферы, тем выше прилив.
Когда уровень воды понижается, уклон Флоридского пролива становится меньше. Из-за этого значительно уменьшается скорость течения. Таким образом, можно сделать вывод, что повышенное давление снижает силу потока.
Воздействие ветра
Связь между потоками воздуха и воды настолько крепка и одновременно проста, что ее тяжело не заметить даже невооруженным взглядом. Издавна мореплаватели умели рассчитывать подходящее океаническое течение. Это стало возможным благодаря работам ученого В. Франклина о Гольфстриме, датируемым 18 веком. Спустя несколько десятилетий А. Гумбольдт указал именно ветер в списке главных воздействующих на водные массы посторонних сил.
С математической точки зрения теорию обосновал физик Цепприц в 1878 году. Он доказал, что в Мировом океане происходит постоянная передача поверхностного слоя воды на более глубинные уровни. При этом главной воздействующей на движение силой становится ветер. Скорость течения в этом случае убывает пропорционально глубине. Определяющим условием постоянной циркуляции вод является бесконечно долгое время действия ветра. Исключением считаются лишь пассатные потоки воздуха, которые обуславливают движение водных масс в экваториальной полосе Мирового океана посезонно.
Разность плотностей
Воздействие данного фактора на водную циркуляцию является важнейшей причиной течения в Мировом океане. Масштабные исследования теории приводились международной экспедицией Challenger. Впоследствии работы ученых были подтверждены скандинавскими физиками.
Неоднородность плотностей водных масс является результатом действия сразу нескольких факторов. Они всегда существовали в природе, представляя собой непрерывную гидрологическую систему планеты. Любое отклонение температуры воды влечет за собой изменение ее плотности. При этом всегда наблюдается обратно пропорциональная зависимость. Чем выше температура, тем ниже плотность.
Также на разность физических показателей влияет агрегатное состояние воды. Замерзание или испарение увеличивает плотность, выпадение осадков - ее уменьшает. Воздействует на силу течения и соленость водных масс. Она зависит от таяния льдов, осадков и уровня испарения. По показателям плотности Мировой океан достаточно неравномерен. Это касается и поверхностных, и глубинных слоев акватории.
Течения Тихого океана
Общая схема потоков определяется циркуляцией атмосферы. Так, восточный пассатный ветер способствует формированию Северного течения. Оно пересекает акваторию от Филиппинских островов до побережья Центральной Америки. Имеет два рукава, которые питают индонезийский бассейн и Экваториальное океаническое течение Тихого океана.
В самыми крупными потоками акватории являются Куросио, Аляскинское и Калифорнийское течения. Первые два - теплые. Третий поток являет собой холодное океаническое течение Тихого океана. Бассейн Южного полушария формируют Австралийское и Пассатное течения. Чуть восточнее центра акватории наблюдается Экваториальное противотечение. У берегов Южной Америки имеет место ответвление холодного Перуанского потока.
В летнее время в районе экватора действует океаническое течение Эль-Ниньо. Оно оттесняет холодные массы воды Перуанского потока, формируя благоприятный климат.
Индийский океан и его течения
Для северной части бассейна характерна сезонная смена теплых и холодных потоков. Такая постоянная динамика вызвана действием муссонной циркуляции.
В зимний период главенствует Юго-Западное течение, которое берет начало в Бенгальском заливе. Немногим южнее находится Западное. Это океаническое течение Индийского океана пересекает акваторию от побережья Африки до Никобарских островов.
Летом восточный муссон способствует значительному изменению поверхностных вод. Экваториальное противотечение смещается на глубину и заметно теряет свою силу. В результате его место занимают мощные теплые Сомалийское и Мадагаскарское течения.
Циркуляция Ледовитого океана
Главной причиной развития подводного течения в этой части Мирового океана является мощный приток водных масс из акватории Атлантики. Дело в том, что многовековой покров льда не дает атмосфере и космическим телам воздействовать на внутреннюю циркуляцию.
Важнейшим течением акватории Ледовитого океана считается Северо-Атлантическое. Оно пригоняет огромные объемы теплых масс, не давая температуре воды опуститься до критических показателей.
За направление дрейфа льда отвечает Трансарктическое течение. Из прочих наиболее крупных потоков можно выделить Ямальское, Шпицбергенское, Норткапское и Норвежское течения, а также ответвление Гольфстрима.
Течения Атлантического бассейна
Соленость акватории океана крайне велика. Зональность водной циркуляции является наислабейшей среди прочих бассейнов.
Здесь главное океаническое течение - Гольфстрим. Благодаря ему средние температурные показатели воды держатся на отметке +17 градусов. Это теплое океаническое согревает оба полушария.
Также наиболее важными потоками бассейна являются Канарское, Бразильское, Бенгельское и Пассатное течения.
Специалисты NASA создали новую карту течений мирового океана. Её отличие от всех предыдущих в интерактивности – любой желающий может самостоятельно взглянуть на все стабильные водные потоки и определить температурный характер течения.
Знали ли вы, что вода в океане неоднородна? Логично, что ближе к поверхности она теплее, чем на глубине. Однако, не всем известно, что объём соли в океанической воде, за редким исключением обратно пропорционален глубине, на которой эта вода находится – чем глубже, тем преснее. Однако, из этого правила есть исключения. Например, в Арктике и Антарктике глубинные воды также насыщены солью – ледяные пласты, проникающие на большую глубину, содержат частицы поверхностных соляных испарений, обогащая ими весь водный пласт.
Верхний слой океанической воды приводится в движение стабильными воздушными потоками. Таким образом, карта океанских течений в целом идентична карте морских ветров.
Уникальная онлайн-карта
Уникальная карта, при помощи которой можно подробно рассмотреть течения всех океанов мир
Модель была разработана с целью продемонстрировать механизм термоциркуляции в мировых водах. Однако, карта не является абсолютно точной – с целью лучшей демонстрации разницы между поверхностными и глубинными водными потоками, в определённых показатель глубины несколько завышен по отношению к реальному.
Анимационная составляющая новой карты смоделирована учёными NASA в лаборатории Goddard Space Flight Center.
Сравнительная контурная карта течений
Ниже представлена классическая контурная карта течений мирового океана на русском языке, на которой схематично отображены все основные холодные и тёплые течения мирового океана. Стрелочки указывают на направление движения, а цвет – на температурную характеристику воды – тёплым, или холодным является конкретное течение.
Морские течения классифицируются:
По факторам их вызывающим, т.е.
1. По происхождению: ветровые, градиентные, приливо-отливные.
2. По устойчивости: постоянные, непериодические, периодические.
3. По глубине расположения: поверхностные, глубинные, придонные.
4. По характеру движения: прямолинейные, криволинейные.
5. По физико-химическим свойствам: теплые, холодные, соленые, пресные.
По происхождению течения бывают:
1 Ветровые течения возникают под действием силы трения о водную поверхность. После начала действия ветра скорость течения растет, а направление, под воздействием ускорения Кориолиса, отклоняется на определенный угол (в северном полушарии вправо, в южном – влево).
2. Градиентные течения также являются и непериодическими и вызываются рядом природных сил. Они бывают:
3. сточные, связанные с нагоном и сгоном вод. Примером сточного течения служит Флоридское течение, которое является результатом нагона вод в Мексиканский залив ветровым Карибским течением. Избыточные воды залива устремляются в Атлантический океан, давая начало мощному течению Гольфстрим.
4. стоковые течения возникают в результате стока речных вод в море. Это Обь-Енисейское и Ленское течения, проникающие на сотни километров в Северный Ледовитый океан.
5. бароградиентные течения, возникающие за счет неравномерного изменения атмосферного давления над соседними районами океана и связанного с ним повышения или понижения уровня воды.
По устойчивости течения бывают:
1. Постоянными - векторной суммой ветрового и градиентного течений является дрейфовое течение. Примером дрейфовых течений являются пассатные течения в Атлантическом и Тихом океанах и муссонные в Индийском океане. Эти течения постоянны.
1.1. Мощные устойчивые течения со скоростями 2-5 уз. К таким течениям относятся Гольфстрим, Куросио, Бразильское и Карибское.
1.2. Постоянные течения со скоростями 1,2-2,9 уз. Это Северное и Южное пассатные течения и экваториальное противотечение.
1.3. Слабые постоянные течения со скоростями 0,5-0,8 уз. К ним относятся Лабрадорское, Северо-Атлантическое, Канарское, Камчатское и Калифорнийское течения.
1.4. Локальные течения со скоростями 0,3-0,5 уз. Такие течения для отдельных районов океанов, в которых отсутствуют четко выраженные течения.
2. Периодические течения – это такие течения, направление и скорость которых изменяются через равные промежутки времени и в определенной последовательности. Примером таких течений являются приливно- отливные течения.
3. Непериодические течения вызываются непериодическим воздействием внешних сил и в первую очередь рассмотренными выше воздействиями ветра и градиента давления.
По глубине течения бывают:
Поверхностные - течения наблюдаются в так называемом навигационном слое (0-15 м), т.е. слое, соответствующем осадке надводных судов.
Основной причиной возникновения поверхностных течений в открытом океане является ветер. Существует тесная связь между направлением и скоростью течений и преобладающими ветрами. Устойчивые и продолжительные ветры оказывают большее влияние на образование течений, чем ветры переменных направлений или местные.
Глубинные течения наблюдаются на глубине между поверхностным и придонным течениями.
Придонные течения имеют место в слое, прилегающем ко дну, где большое влияние на них оказывает трение о дно.
Скорость движения поверхностных течений наиболее высока в самом верхнем слое. Глубже она снижается. Глубинные воды движутся значительно медленнее, а скорость перемещения придонных вод 3 – 5 см/с. Скорости течений неодинаковы в разных районах океана.
По характеру движения течения бывают:
По характеру движения выделяют меандрирующие, прямолинейные, циклонические и антициклонические течения. Меандрирующими называют течения, которые движутся не прямолинейно, а образуют горизонтальные волнообразные изгибы – меандры. Вследствие неустойчивости потока меандры могут отделяться от течения и образовывать самостоятельно существующие вихри. Прямолинейные течения характеризуются перемещением воды по относительно прямым линиям. Круговые течения образуют замкнутые окружности. Если движение в них направлено против часовой стрелки, то это – циклонические течения, а если по часовой стрелке– то антициклонические (для северного полушария).
По характеру физико-химических свойств различают теплые, холодные, нейтральные, соленые и распресненные течения (подразделение течений по этим свойствам в известной степени условно). Для оценки указанной характеристики течения производится сопоставление его температуры (солености) с температурой (соленостью) окружающих его вод. Так, теплым (холодным) называется течение температура воды в котором выше (ниже) температуры окружающих вод.
Теплыми называются течения, у которых температура выше температуры окружающих вод, если она ниже течения называются холодными. Таким же образом определяются соленые и распресненные течения.
Теплые и холодные течения . Эти течения можно разделить на два класса. К первому классу относятся течения, температура воды которых соответствует температуре окружающих водных масс. Примерами таких течений являются теплые Северное и Южное пассатные течения и холодное течение Западных Ветров. Ко второму классу принадлежат течения, температура воды которых отличается от температуры окружающих водных масс. Примерами течений этого класса служат теплые течения Гольфстрим и Куросио, которые переносят теплые воды в более высокие широты, а также холодные Восточно-Гренландское и Лабрадорское течения, несущие холодные воды Арктического бассейна в более низкие широты.
Холодные течения, относящиеся ко второму классу, в зависимости от происхождения несомых ими холодных вод могут быть разделены: на течения, несущие холодные воды полярных районов в более низкие широты, такие как Восточно-Гренландское, Лабрадорское. Фолклендское и Курильское, и на течения более низких широт, такие как Перуанское и Канарское (низкая температура вод этих течений вызвана подъемом на поверхность холодных глубинных вод; но глубинные воды не такие холодные, как воды течений, идущих из более высоких широт в низкие).
Теплые течения, переносящие теплые водные массы в более высокие широты, действуют на западной стороне основных замкнутых циркуляции в обоих полушариях, тогда как на восточной их стороне действуют холодные течения.
На восточной стороне южной части Индийского океана не наблюдается подъем глубинных вод. Течения на западной стороне океанов по сравнению с окружающими водами на тех же широтах зимой относительно теплее, чем летом. Холодные течения, приходящие из более высоких широт, имеют особое значение для мореплавания, так как они переносят лед в более низкие широты и обусловливают в некоторых районах большую повторяемость туманов и плохой видимости.
В Мировом океане по характеру и скоростям можно выделить следующие группы течений. Основные характеристики морского течения: скорость и направление. Последнее определяется обратным способом по сравнению со способом направления ветра, т. е. в случае с течением указывается, куда течет вода, тогда как в случае с ветром указывается, откуда он дует. Вертикальные движения масс воды при исследовании морских течений обычно не учитываются, т. к. они не велики.
Не существует ни одного района в Мировом океане, где скорость течений не достигала бы 1 уз. Со скоростью 2–3 уз идут главным образом пассатные течения и теплые течения у восточных побережий материков. С такой скоростью идет Межпассатное противотечение, течения в северной части Индийского океана, в Восточно-Китайском и Южно-Китайском морях.
