Содержание

       1. Введение

     Морская вода – очень подвижная среда, поэтому в природе она находится  в непрерывном движении. Это движение вызывают различные причины и прежде всего ветер. Он возбуждает поверхность течения в океане, которые переносят огромные массы воды из одних районов в другие. Однако непосредственное влияние ветра распространяется на сравнительно небольшое (до 300 м) расстояние от поверхности.  Подвижность вод океана проявляется и в вертикальных колебательных движениях – таких, например, как волны и приливы. С последними связаны и горизонтальные движения воды – приливные течения. Ниже в толще воды и в придонных горизонтах перемещение происходит медленно и имеет направления, связанные с рельефом дна.

     2. Движение вод Мирового океана

     Рис.1. Схема циркуляции вод Мирового океана.

     Поверхностные течения образуют два больших  круговорота, разделенных противотечением  в районе экватора. Водоворот северного  полушария вращается по часовой стрелке, а южного - против. При сопоставлении этой схемы с течениями реального океана можно увидеть значительное сходство между ними для Атлантического и Тихого океанов. В то же время нельзя не заметить, что реальный океан имеет более сложную систему противотечений у границ континентов, где, например, располагаются Лабрадорское течение (Северная Атлантика) и Аляскинское возвратное течение (Тихий океан). Кроме того, течения у западных окраин океанов отличаются большими скоростями перемещения воды, чем у восточных. Ветры прилагают к поверхности океана пару сил, вращающих воду в северном полушарии по часовой стрелке, а в южном - против нее. Большие водовороты океанических течений возникают в результате действия этой пары вращающих сил. Важно подчеркнуть, что ветры и течения не относятся «один к одному». Например, наличие быстрого течения Гольфстрим у западных берегов Северной Атлантики не означает, что в этом районе дуют особенно сильные ветры. Баланс между вращающей парой сил среднего поля ветра и результирующими течениями складывается на площади всего океана. Кроме того, течения аккумулируют огромное количество энергии. Поэтому сдвиг в поле среднего ветра не приводит автоматически к сдвигу больших океанических водоворотов.

     На  водовороты, приводимые в движение ветром, накладывается другая циркуляция, термохалинная («халина» - соленость). Вместе температура и соленость определяют плотность воды. Океан переносит тепло из тропических широт в полярные. Этот перенос осуществляется при участии таких крупных течений, как Гольфстрим, но существует также и возвратный сток холодной воды в направлении тропиков. Он происходит в основном на глубинах, расположенных ниже слоя возбуждаемых ветром водоворотов. Ветровая и термохалинная циркуляции представляют собой составные части общей циркуляции океана и взаимодействуют друг с другом. Так, если термохалинные условия объясняют в основном конвективные движения воды (опускание холодной тяжелой воды в полярных районах и ее последующий сток к тропикам), то именно ветры вызывают расхождение (дивергенцию) поверхностных вод и фактически «выкачивают» холодную воду обратно к поверхности, завершая цикл.

     Представления о термохалинной циркуляции менее  полны, чем о ветровой, но некоторые  особенности этого процесса более или менее известны. Считается, что образование морских льдов в море Уэдделла и в Норвежском море имеет важное значение для формирования холодной плотной воды, распространяющейся у дна в Южной и Северной Атлантике. В оба района поступает вода повышенной солености, которая охлаждается зимой до температуры замерзания. При замерзании воды значительная часть содержащихся в ней солей не включается в новообразующийся лед. В результате соленость и плотность остающейся незамерзшей воды увеличиваются. Эта тяжелая вода опускается ко дну. Обычно ее соответственно называют антарктической донной и североатлантической глубинной водой.

     Другая  важная особенность термохалинной  циркуляции связана с плотностной  стратификацией океана и ее влиянием на перемешивание. Плотность воды в океане с глубиной возрастает и линии постоянной плотности идут почти горизонтально. Воду с разными характеристиками значительно легче перемешать в направлении линий постоянной плотности, чем поперек них.

     Термохалинную циркуляцию трудно с определенностью охарактеризовать. По сути, и горизонтальная адвекция (перенос воды морскими течениями), и диффузия должны играть важную роль в термохалинной циркуляции. Определение относительного значения этих двух процессов в каком-либо районе или ситуации представляет важную задачу.

     Главные черты поверхностной циркуляции вод мирового океана определяются ветровыми  течениями. Важно отметить, что движение водных масс в Атлантическом и  Тихом океанах очень сходно. И  в том и в другом океане существуют два огромных антициклонических круговых течения, разделенных экваториальным противотечением. В обоих океанах есть, кроме того, мощные западные (в северном полушарии) пограничные течения (Гольфстрим в Атлантическом и Куросио в Тихом) и такие же по характеру, но более слабые восточные течения (в южном полушарии) - Бразильское и Восточно-Австралийское. Вдоль их западных побережий прослеживаются холодные течения - Ойясио в Тихом океане, Лабрадорское и Гренландское течения в Северной Атлантике. Кроме того, в восточной части каждого бассейна к северу от основного круговорота обнаружен циклонический круговорот меньшего масштаба.

     Некоторые различия между океанами связаны  с различиями в очертаниях их бассейнов. Атлантический, Индийский и Тихий  океаны имеют разную форму. Но некоторые из различий определяются особенностями поля ветра, как, например, в Индийском океане. Циркуляция в южной части Индийского океана в основных чертах сходна с циркуляцией в южных бассейнах Атлантического и Тихого океанов. Но в северной части Индийского океана она явно подчиняется муссонным ветрам, где в период летнего и зимнего муссонов картина циркуляции полностью меняется.

     По  ряду причин по мере приближения к  берегу отклонения от общей картины  циркуляции становятся все более  существенными. В результате взаимодействия основных климатических характеристик течений с такими же характеристиками побережий часто возникают устойчивые или квазиустойчивые вихри. Заметные отклонения от средней картины циркуляции могут вызывать у побережий и местные ветры. В отдельных районах возмущающими факторами режима циркуляции служат речной сток и приливы.

     В центральных районах океанов  средние характеристики течений  вычисляются по малому количеству точных данных и потому особенно ненадежны.

     Западные  пограничные течения - Гольфстрим и Куросио

     Известно, что западные пограничные течения  в северном полушарии (Гольфстрим и  Куросио) лучше развиты, чем их аналоги  в южном полушарии.

     Представляя себе в общем плане циркуляцию океанических вод в виде системы  обширных антициклонических вихрей, необходимо отметить, что течения, в сумме образующие круговороты, весьма сильно отличаются в их разных участках. Западные пограничные течения, такие, как Гольфстрим и Куросио, - узкие, быстрые, глубокие потоки с довольно хорошо выраженными границами. Направленные к экватору течения на другой сторонне океанических бассейнов, такие, как Калифорнийское, Перуанское и Бенгальское, напротив, широкие, слабые и неглубокие потоки с расплывчатыми границами, некоторые исследователи даже считают, что эти границы есть смысл проводить на мористой стороне течений такого типа.

     Калифорнийское  течение считается наиболее изученным  из них. Глубина этого потока ограничивается в основном верхним 500-метровым слое. Оно складывается из ряда крупных  вихрей, наложенных на слабый, но широкий поток воды, направленный к экватору. Скорости и направления движения воды, измеренные в зоне Калифорнийского течения, в любой данный момент могут оказаться совершенно отличными от средних значений. Такая же картина, видимо, характерна и для других восточных пограничных течений.

     Прибрежный  поток воды обычно отличается особой сложностью, и при описании его  часто выделяют из более широкой  системы вдольбереговых течений, присваивая ему другое название.

     В зоне многих восточных пограничных  течений главным фактором, определяющим распределение температуры, солености и химических характеристик воды на поверхности, является апвеллинг. Апвеллинг имеет важное биологическое значение, так как благодаря ему глубинные воды выносят питательные вещества в верхние слои воды и тем способствуют увеличению продуктивности фитопланктона. Зоны апвеллинга - это биологически самые продуктивные районы мира [1].

     3. Циркуляция глубинных  вод

     Основные  факторы, определяющие циркуляцию глубинных  вод , - температура и соленость.

     В приполярных районах Мирового океана вода на поверхности охлаждается. При  образовании льда из него выделяются соли, которые дополнительно осолоняют  воду. В результате вода становится более плотной и опускается на глубину. Области интенсивного образования глубинных вод находятся на севере Атлантического океана у Гренландии и в морях Уэдделла и Росса у Антарктиды.

     Из  приполярных районов глубинные  воды распространяются по океанам. Скорость их движения очень мала. Например, антарктическим глубинным водам на пересечение Тихого океана с юга на север требуются десятки лет.

     Распространение глубинных вод существенно зависит  от рельефа дна. Установлено, например, что североатлантические глубинные  воды, следуя рельефу дна, пересекают Атлантический океан и частично вовлекаются в мощное течение Западных ветров.

     Районы  интенсивного формирования глубинных  вод находятся несколько юго-западнее Гренландии и в приатлантическом и притихоокеанском районах Антарктиды. Отсюда они по глубоким районам растекаются  в разных направлениях, проникая в центральные и северные районы Мирового океана.

     Начиная с 1950-х годов последовали открытия подповерхностных и глубинных противотечений. Подповерхностные противотечения были обнаружены в экваториальных зонах  Тихого (течение Кромвеля), Атлантического (течение Ломоносова) и Индийского (течение Тареева) океанов.  Подповерхностные противотечения направлены с запада на восток. Это целая система противотечений протяженностью 26 тыс. км, переносящая до 80 млн м³/с воды. Она состоит из трех струй: срединной, наиболее мощной на экваторе, и двух симметричных – в Северном и в Южном полушариях. Экваториальная струя охватывает слой 50 – 300 м и имеет скорость до 1,5 м/с.

     Глубинные противотечения открыты под Гольфстримом и Куросио. Верхняя граница противотечений находится на глубинах 1000 – 2000 м. Скорости обычно не превышают 0,2 – 0,3 м/с [2].

     4. Циркуляция полярных  вод

     Циркуляция  вод Мирового океана в полярных районах  северного и .южного полушарий совершенно различна. Арктический океан скрыт  под покровом дрейфующих льдов. Существующие сведения о течениях в Северном Ледовитом океане указывают на наличие медленного переноса воды в направлении против часовой стрелки. Свободному перемешиванию глубинных холодных вод Арктики с глубинными водами Атлантического и Тихого океанов препятствуют два довольно мелководных порога между континентами. Глубина мелководного порога в Беринговом проливе, разделяющем Чукотку и Аляску, не достигает и 100 м, но сильно препятствует водообмену между Атлантическим и Тихим океанами через Северный Ледовитый.

     В южном полушарии все выглядит иначе. Широкий (300 миль) и глубокий (3000 м) пролив Дрейка - между Южной Америкой и Антарктидой - обеспечивает беспрепятственный  водообмен между Атлантическим  и Тихим океанами. Благодаря этому направленное на восток Антарктическое циркумполярное течение простирается до дна и при расчетной величине расхода воды оказывается величайшим течением Мирового океана.