МОРСКИЕ ТЕЧЕНИЯ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА КЛИМАТ ЗЕМЛИ Особое значение для формирования и изменения климата имеет взаимодействие между океаном и атмосферой, проявляющееся в обмене теплом, влагой и количеством движения. Океан представляет собой огромный аккумулятор солнечного тепла и влаги, сглаживает резкие колебания температуры и увлажняет отдаленные районы суши (посредством воздушных течений). Обратное воздействие атмосферы на океан проявляется главным образом через циркуляцию вод, путем ослабления или усиления поверхностных течений через ветровой режим. Неравномерное поступление солнечного тепла на поверхность океана и изменчивость атмосферных процессов оказывают непосредственное влияние на характеристики Мирового океана. Особый интерес представляет пояс Мирового океана, где поглощается огромное количество солнечной радиации (между 30° с.ш. и 30° ю.ш.). Накопившееся там тепло переносится в более высокие широты, становясь важным фактором смягчения климата умеренных и полярных широт в холодную половину года. В результате испарения и турбулентного теплообмена с акватории океана атмосфере за год передается примерно в 2 раза больше тепла, чем с поверхности суши. Отсюда следует, что Мировой океан является одним из главных факторов формирования климата и погоды на Земле. МОРСКИЕ ТЕЧЕНИЯ Существенное влияние на климат оказывают морские (океанические) течения. Течением называется перенос частиц воды из одного места океана или моря в другое, образующий поступательное движение водных масс в океанах и морях. Поверхностные течения охватывают огромные массы океанских вод, распространяясь широкой полосой на поверхности океана и захватывая слой воды той или иной глубины. На больших глубинах и у дна существуют более медленные перемещения частиц воды, чаще всего обратного направления по сравнению с поверхностными течениями, составляющего часть общего круговорота вод Мирового океана. Морские течения играют важную роль в процессе межширотного переноса тепла. Установлено, что около половины адвективного переноса тепла из низких широт в высокие осуществляется с морскими течениями, а остальная половина – через атмосферную циркуляцию. Соответственно, в обратном направлении с холодными течениями совершается адвекция холода. Поэтому морские течения оказывают влияние в первую очередь на температуру воздуха и ее распределение. Устойчивость течений приводит к тому, что их влияние на атмосферу имеет климатическое значение. Основные силы, вызывающие морские течения, определяются как гидрометеорологическими, так и астрономическими факторами. К гидрометеорологическими факторам, создающим движущую силу, относятся: 1) разность плотностей морской воды, создаваемая неравномерным распределением температуры и солености, 2) наклон уровня моря, вызванный избытком или недостатком вод в том или ином районе, вследствие, например, берегового стока или ветровых нагонов и сгонов, 3) наклон уровня моря, вызванный изменениями в распределении атмосферного давления: опускание уровня моря в области повышенного атмосферного давления и поднятие уровня в области пониженного давления, 4) трение ветра о поверхность вод моря, и давление ветра на тыловую поверхность волн. К астрономическими факторам, создающим движущую силу вод, относятся: приливообразующие силы Луны и Солнца, непрерывно меняющиеся в связи с периодическими изменениями относительного расположения Солнца, Земли и Луны и создающие горизонтальные колебания водных масс или приливо-отливные течения. Сразу же после возникновения течения, вызванного одной или несколькими из указанных сил, возникают вторичные силы, влияющие на течения. Эти силы не способны вызвать течения, они только видоизменяют уже возникшее течение. К вторичным силам относятся: 1) сила Кориолиса, отклоняющая в северном полушарии всякое движущееся тело вправо, а в южном полушарии влево от направления своего движения, зависящая от широты места и скорости движения частиц 2) сила трения, замедляющая всякое движение 3) центробежная сила. Классификация течений Течения подразделяются по различным признакам: 1. По силам, вызывающим их образование, 2. По направлению движения, 3. По расположению 4. По продолжительности или по устойчивости 5. По характеру движения 6. По физико-химическим свойствам. 1. По силам, их вызывающим В зависимости от сил, возбуждающих течения, они объединяются в следующие группы: 1) фрикционные, 2) гравитационно-градиентные, 3) приливные, 4) инерционные. 1) Фрикционные течения, формируются при участии сил трения. Делятся на ветровые и дрейфовые. Ветровые течения вызываются временными и непродолжительными ветрами, наклона уровня при этом не происходит. Дрейфовые течения создаются постоянными или длительно дующими ветрами и приводят к наклону уровенной поверхности (Северное и Южное Экваториальные или Пассатные течения Атлантического и Тихого океанов, Южное Экваториальное течение Индийского океана, Муссонные течения северной части Индийского океана, Антарктическое круговое течение, Арктический дрейф). Основу теории дрейфовых течений разработал шведский ученый Экман в 1903–1905 гг. Географическими выводами теории дрейфовых течений является следующее: 1. Поверхностные течения отклоняются от направления ветра в северном полушарии на 45° вправо, а в южном – на 45° влево. Отклонение дрейфовых течений от направления ветра обусловлено силой Кориолиса, возникающей при вращении Земли вокруг оси. 2. С увеличением глубины изменяются скорость и направление течения (рис.). Вектор скорости с глубиной отклоняется всё более вправо от направления ветра в северном полушарии и всё более влево – в южном, и на некоторой глубине вектор скорости имеет направление, противоположное поверхностному. Глубина, на которой течение приобретает противоположное поверхностному направление, называется глубиной трения. Скорость течения на этом горизонте составляет около 4 % от поверхностной скорости. Практически, чисто дрейфовые течения прекращаются на глубине 100–200 м в низких широтах и на 50 м на широте 50°. Изменение направления и скорости течения с глубиной (спираль Экмана) 2). Гравитационно-градиентные течения в зависимости от причин, создающих наклон поверхности моря, подразделяются на: а) сгонно-нагонные, обусловленные нагоном и сгоном вод под действием ветра; б) бароградиентные, связанные с изменением атмосферного давления. Рост (падение) атмосферного давления на 1 мб приводит к понижению (повышению) уровня моря на 1,33 см. Бароградиентные течения направлены из области более высокого стояния уровня (пониженное атмосферное давление) в область с низким положением уровня (повышенное атмосферное давление); в) стоковые течения формируются в результате наклона поверхности моря, вызванного притоком речных вод с суши (Обь-Енисейское и Ленское течения в Карском море и море Лаптевых, течение в Каспийском море, связанное со стоком Волги), атмосферными осадками, испарением. Разновидностью стоковых течений являются сточные течения, вызванные притоком вод из другого района или их оттоком. Дрейфовое Карибское течение нагоняет в Мексиканский залив большую массу воды, где уровень повышается. Избыточные воды через Флоридский пролив устремляются сточным течением в Атлантический океан. Флоридское течение дает начало Гольфстриму; г) градиентные течения, обусловленные горизонтальным градиентом плотности воды, называются плотностными. Плотность воды в океане, в общем, увеличивается от экватора к полюсам. Примерами локальных градиентных (плотностных) течений служат придонные течения в проливах морей бассейна Атлантического океана – Босфоре и Гибралтаре. Разность солености вод (и плотности) между Черным (средняя S = 22‰) и Мраморным (38-38,5‰) морями создает плотностное течение в Босфоре из Мраморного моря в Черное. В придонных слоях Гибралтара плотностное течение направлено из Средиземного моря (S=38-38,5‰) в Атлантический океан (S = 36-37,5‰); д) компенсационные течения, восполняющие убыль воды вследствие оттока. В результате оттока вод из восточных районов океанов под действием пассатов создается дефицит массы, который восполняется компенсационным экваториальным противотечением. К компенсационным относят также Канарское, Бенгельское, Калифорнийское, отчасти Перуанское, поверхностные течения в проливах Босфор и Гибралтар, направленные соответственно в Мраморное и Средиземное моря. 3). Приливные течения, возникающие под воздействием приливообразующих сил Луны и Солнца. Они отличаются тем, что охватывают всю толщу воды. Изменение скорости от поверхности до дна происходит незначительно. Наиболее ощутимы эти течения в узостях (заливах, проливах) – скорость достигает до 5–10 м/с. 4). Инерционные течения – это остаточные потоки, наблюдающиеся после прекращения действия сил, вызвавших движение. 2. По направлению выделяют: зональные и меридиональные течения. Зональные имеют направление близкое к широтному и перемещаются на восток или запад (Северные и Южные экваториальные течения Атлантического и Тихого океанов, Южное экваториальное течение Индийского океана, Арктический дрейф в Северном Ледовитом океане, Северо-Атлантическое и Северо-Тихоокеанское течения). Наиболее яркий пример зональных течений – Антарктическое круговое. Меридиональные течения связывают зональные в единую систему. Они подразделяются на западные пограничные (Гольфстрим, Бразильское, Агульясово, Куросио, Восточно-Австралийское) – узкие и быстрые, образуются как бы под напором, и восточные пограничные (Канарское, Бенгельское, Калифорнийское, Перуанское, Западно-Австралийское) – течения широкие и медленные, как бы стекающие 3. По расположению различают течения поверхностные, глубинные, придонные, прибрежные, открытого моря и пр. 4. По времени действия (устойчивости) течения можно подразделить на: постоянные, периодические и временные. Постоянные течения отображены на карте – это большинство поверхностных течений, они сохраняют свои основные параметры (направление, скорость, расход). Периодические или переменные течения связаны с изменением сил их формирующих. Муссонные течения северной части Индийского океана имеют западное направление в зимний период действия северо-восточного муссона и восточное – в летний сезон при действии юго-западного муссона. Сомалийское течение в период зимнего муссона направлено к югу, под действием летнего муссона оно течет к северу, понижая при этом свою температуру. К переменным также относятся приливо-отливные течения, имеющие преобладающий суточный или полусуточный период. Временные или эпизодические течения отражают изменчивость причин, их вызывающих: кратковременные изменения ветра, уровня, плотности и др. 5. По характеру движения течения подразделяют на прямолинейные, криволинейные, циклонические и антициклонические. 6. По физико-химическим свойствам различают течения холодные, тёплые, опресненные, осолонённые и нейтральные. Меридиональные течения, перемещающие водные массы от экватора к полюсам, являются всегда теплыми, в обратном направлении – всегда холодными. Характер зональных течений определяется соотношением температуры или солёности вод течения и окружающих его вод. Если температура течения выше температуры окружающих вод, течения называют тёплым, если ниже – холодным. Аналогично: солёным или распреснённым. Например, в теплом Нордкапском течении (Баренцево море) температура поверхностных слоев составляет 2–8°С, а в холодном Канарском течении (Атлантика) – от 12 до 26°С. Нейтральные течения, как правило, движутся в зональном направлении и несут воды, не отличающиеся от окружающих по температуре и солёности (например, пассатные в центральных частях океанов). Течения в Мировом океане вызываются обычно сразу несколькими причинами. Например, мощное течение Гольфстрим образуется слиянием плотностного, ветрового и стокового течений. ГЛАВНЫЕ ПОВЕРХНОСТНЫЕ ТЕЧЕНИЯ МИРОВОГО ОКЕАНА Атлантический океан 1. Северное пассатное, теплое 12. Лабрадорское, холодное 2. Азорское, теплое 13. Южное пассатное, теплое 3. Флоридское, теплое 14. Гвианское, теплое 4. Португальское, теплое 15. Карибское, теплое 5. Ангольское, теплое 16. Гвинейское, теплое 6. Антильское, теплое 17. Бразильское, теплое 7. Гольфстрим, теплое 18. Фолклендское, холодное 8. Северо-Атлантическое, теплое 19. Бенгельское, холодное 9. Канарское, холодное 20. Восточно-Гренландское, холодное 10. Ирмингера, теплое 21. Баффинова, холодное 11. Западно-Гренландское, теплое Главные поверхностные течения Атлантического океана Северное п/шарие Южное п/шарие - Северное пассатное, - Южное пассатное, - Гольфстрим, - Бразильское, - Северо-Атлантическое, - Бенгельское. - Норвежское - Южно-Атлантическое - Восточно-Гренландское - Канарское Тихий океан 1. Северное пассатное, теплое 8. Калифорнийское, холодное 2. Формозское, теплое 9. Камчатское Ойясио холодное 3. Приморское, холодное 10. Аляскинское, теплое 4. Цусимское, теплое 11. Течение Эль-Ниньо 5. Куросио, теплое (периодическое), теплое 6. Южное, пассатное теплое 12. Восточно-Австралийское, теплое 7. Северо-Тихоокеанское, теплое 13. Перуанское, холодное Главные поверхностные течения Тихого океана Северное п/шарие Южное п/шарие - Северное пассатное, - Южное пассатное, - Куросио, - Восточно-Австралийское, - Северо-Тихоокеанское, - Перуанское, - Аляскинское, - Южно-Тихоокеанское. - Курило-Камчатское - Калифорнийское Индийский океан 1. Южное, пассатное, нейтральное, теплое 2. Мадагаскарское течение, теплое 3. Мозамбикское течение, теплое 4. Течение Игольного мыса (Агульясово), теплое 5. Течение муссонов, теплое 6. Сомалийское (сменное по сезонам: развивается летом) течение, холодное 7. Западно-Австралийское течение, холодное Главные поверхностные течения Индийского океана Северное п/шарие Южное п/шарие - Течение муссонов, - Южное, пассатное - Сомалийское (сменное по сезонам: - Мадагаскарское течение, развивается летом), - Мозамбикское течение, - Течение Игольного мыса (Агульясово), - Западно-Австралийское течение, - Южно- Индийское. Северный Ледовитый океан 1. Норвежское течение, теплое 2. Нордкапское течение, теплое 3. Шпицбергенское течение, теплое 4. Восточно-Гренландское течение, холодное 5. Западное Арктическое (Арктический дрейф) течение, холодное Южный океан 1. Антарктическое циркумполярное течение (Антарктическое круговое, или Течение Западных ветров), холодное, нейтральное 2. Прибрежное антарктическое (течение Восточных ветров), холодное. ВЛИЯНИЕ МОРСКИХ ТЕЧЕНИЙ НА КЛИМАТ Тёплые течения действуют смягчающе, несколько увеличивают продолжительность теплого сезона и годовое количество атмосферных осадков. Пример влияния Гольфстрима и его продолжения Северного Атлантического течения на климат северо-западной Европы: Средняя температура января в Осло на 25–30°С выше, чем на той же широте в Магадане. Безморозный период в Канаде – 60 дней, в Европе – 150–200 дней. На климатические условия побережья Тихого океана значительное влияние оказывает тёплое течение Куросио и его продолжение Северное Тихоокеанское течение. Холодные течения Камчатское и Ойясио (Курильское) влияют на климат Курильской гряды и о. Хоккайдо: чем холоднее эти течения, тем прохладнее и пасмурнее лето, и соответственно, ниже урожайность риса в Японии. Косвенное воздействие течений на климат проявляется через атмосферную циркуляцию. В Тихом океане ярким примером взаимодействия процессов, протекающих в океане и атмосфере, является периодически возникающее тёплое течение Эль-Ниньо, открытое в 60-х годах прошлого века. Этот мощный поток возникает, когда обычный для этого района Тихого океана юговосточный пассат ослабевает или даже отсутствует и громадная масса теплой воды из западной части океана перемещается к западному побережью Америки и, приходя в столкновение с идущим на север холодным Перуанским течением, отклоняет его в открытое море и формирует тёплое течение ЭльНиньо. Оно возникает не каждый год, но его появление приводит к катастрофическим последствиям. Возникают ураганы, ливни, изменяются условия обитания животных и растений. На климат Приморья оказывают воздействие теплое течение Куросио и холодное Курильское течение (Ойясио) Система Куросио состоит из трёх частей: а) собственно Куросио, б) дрейф Куросио и в) Северо-Тихоокеанское течение. Началом Куросио служит ветвь Северного пассатного течения, идущая на север вдоль восточных берегов Филиппинских о-вов, о. Тайвань, далее оно отклоняется вправо, проходит вдоль западных берегов островной гряды Рюкю. На подходах к южной оконечности острова Кюсю течение разделяется на две ветви: главная ветвь проходит через пролив Ван-Димена в Тихий океан (собственно Куросио), а другая ветвь направляется в Корейский пролив (Цусимское течение). Собственно Куросио называется участок теплого течения в западной части северной половины Тихого океана между островом Тайвань и 35° с.ш., 142° в.д. Собственно Куросио при подходе к юго-восточной оконечности острова Хонсю поворачивает на восток, будучи отжимаемо от берега холодным Курильским течением. От Куросио отделяются две ветви: одна направляется на юг, а другая – на северо-восток. Эта последняя ветвь проникает далеко на север. Участок теплого течения между 142 и 160° в.д. называется Дрейфом Куросио, а далее называется Северо-Тихоокеанским течением. Течение собственно Куросио подвержено большим сезонным колебаниям; что свидетельствует о большой зависимости течения от муссонных ветров, обладающих у восточных берегов Азии большой силой и постоянством. Потепление вод в области Куросио вызывает зимой обострение зимнего муссона. Холодное Курильское течение или Ойясио зарождается в Беринговом море и течет сначала на юг под названием Камчатского течения вдоль восточных берегов Камчатки, а затем вдоль восточных берегов Курильской гряды как Курильское течение. Холодное Курильское течение идет сначала по поверхности, проникая на юг до юго-восточной оконечности о. Хонсю, затем опускается под поверхностные воды океана и продолжается еще на протяжении 370 км в виде подводного течения. Теплосодержание вод Курильского течения зависит от суровости зим в Охотском и Беринговом морях. Поверхностные течения Японского моря В Японское море из Тихого океана поступают воды западной ветви теплого Куросио, проходящей через Восточно-Китайское море. Струя этих вод в виде Цусимского течения меняется в течение года. Наиболее интенсивна она в конце лета – начале осени, когда под воздействием юговосточного муссона происходит усиление западной ветви Куросио. По пути прохождения тёплого Цусимского течения у западных берегов Японских островов в первом же по пути движения – Сангарском проливе, происходит интенсивный сток вод в Тихий океан (62%), еще около 24% объема вод стекает через пролив Лаперуза. Севернее поток теплых вод Цусимского течения становится крайне незначительным, но все же часть вод проникает летом в Татарский пр-в, но изза малости сечения пр. Невельского большая часть этих вод поворачивает на юг, сливается с выходящими из Татарского пролива водами, формируя идущее с небольшой скоростью к югу Приморское течение. Южнее зал. Петра Великого это течение разделяется на две ветви: прибрежная ветвь, которая называется Северо-Корейским течением, продолжает движение на юг и частично отдельными струями вместе с возвратными водами Цусимского течения в вихревых круговоротах выходит в Корейский пролив, а восточная струя отклоняется к востоку и соединяется с Цусимским течением. Вся перечисленная система течений образует общую для всего моря циклоническую циркуляцию, в которой восточная периферия состоит из теплого течения, а западная – из холодного. Течения Японского моря Распределение температуры и скорость на поверхности Японского моря представлены по данным электронного Атласа по океанографии Берингова, Охотского и Японского морей (ТОИ ДВО РАН) за январь, март, май, июль, сентябрь, октябрь.
