Водные массы и ресурсы мирового океана.

Статья с иллюстрациями "Водные массы и ресурсы мирового океана" ...

Водные массы Мирового океана.

По В. Н. Степанову (1974), различаются: поверхностные, промежуточные, глубинные и придонные водные массы. Основные типы водных масс могут, в свою очередь, подразделяться на разновидности.

Водные массы.
В результате динамических процессов, протекающих в толще океанических вод, в ней устанавливается более или менее подвижная стратификация вод. Эта стратификация приводит к обособлению так называемых водных масс.
Водные массы – это воды, отличающиеся присущими им консервативными свойствами. Причем эти свойства водные массы приобретают в определенных районах и сохраняют в пределах всего пространства их распространения.

В процессе обмена вод между циркумполярным течением и южными антициклоническими макроциркуляционными системами вдоль восточной их периферии глубинные антарктические воды поступают в Атлантический, индийский и Тихий океаны. В западной части антициклонических круговоротов глубинные воды из этих океанов выносятся в зону циркумполярной циркуляции.
Анализ вертикального обращения вод в меридиональной плоскости океанов показывает, что меридиональная составляющая в Антарктике, в нижней части глубинной структурной зоны, направлена на север, а в верхней - на юг. Такие вертикальные круговороты указывают на преобладание в зоне антарктического циркумполярного кольца межзонального переноса. Они прослеживаются в Атлантическом и Индийском океане от Антарктиды до сороковых широт, а в Тихом океане даже севернее. Тем самым поддерживается однотипность и квазистационарность существующих здесь условий. По этим схемам можно проследить, на какие глубины и с какой скоростью опускаются и подымаются воды в различный частях вертикального циркумполярного круговорота. Благодаря тому, что антарктическая дивергенция начинается от поверхности океана, а нисходящие движения прослеживаются вплоть до дна, роль этого вертикального круговорота не ограничивается созданием только глубинных антарктических вод. Он оказывает также влияние на образование придонных и промежуточных антарктических водных масс, а также субантарктических вод и нижнего слоя поверхностной антарктической водной массы.
В результате смешения глубинных антарктических и североатлантических вод в Индийском океане формируется срединная водная масса. Она простирается от субантарктического фронта примерно до экватора. В соответствии с некоторым различием ее свойств А. Д. Щербинин считает, что в западной части этого пространства находятся собственно глубинные атлантические воды, а восточнее Срединно-индийского хребта - центрально-индийские. Для первых характерна температура 2,0-3,0°, соленость около 34,8 - 34,7‰, содержание кислорода 4,5 - 4,0 мл/л; для вторых - температура 2,5-1,5°, несколько меньшая соленость (34,78 - 34,74‰) и концентрация кислорода 4,0 - 3,5 мл/л. При сравнительно малом различии их свойств вряд ли стоит идти далее выделения западной и восточной разновидностей срединной индоокеанской водной массы. Недостаток данных о динамике и свойствах глубинных вод не позволяет выходить за рамки самой общей их классификации.
В северной части Индийского, океана, в пределах Аравийского моря, образуется глубинная северо-индийская водная масса. Она создается за счет сползания вдоль материкового склона высокосоленых вод Красного моря и Персидского залива, увлекающих вниз промежуточные воды. Нисходящие движения возбуждаются циклонической системой, располагающейся в северной части Аравийского моря в промежуточной и глубинной структурных зонах (от 500 м до 3000 - 4000 м).
По своим свойствам глубинная северо-индийская водная масса довольно близка к североатлантической, имея соленость 34,8 - 34,9‰, температуру 2,0-4,0°.
Однако, она отличается высокой концентрацией фосфатов (2,5 - 3,0 мкг-атом/л) и низким содержанием кислорода (2,0 - 3,0 мл/л), поскольку образуется из вод, давно потерявших связь с поверхностью океана. Основное же различие состоит в том, что количество глубинных вод, создающихся на севере Индийского океана, намного меньше, чем в Атлантике, так как они образуются в относительно небольшом районе. Поэтому глубинные северо-индийские воды получили сравнительно небольшое распространение. Они заполняют только Аравийское море, Бенгальский залив и прилежащие пространства открытого океана, примерно до 10° ю.ш. Их перемещение на юг ограничивается поднятиями дна, отходящими от Срединно-индийского хребта к Африке, Индостану и Зондскому архипелагу.
Наиболее слабые представления имеются о глубинных водных массах Тихого океана. Трудности изучения, как уже говорилось, определяются однородностью их термогалинных свойств. На всем пространстве океана от северных его окраин до антарктического фронта температура не выходит за пределы 1,0-2,0°, соленость - 34,6 - 34,7‰, условная плотность - 27,7 - 27,8. В значительно больших пределах изменяется содержание кислорода - от 1,5 - 2,0 мл/л на севере до 4,0 - 5,0 мл/л на юге и концентрация фосфатов, повышающаяся примерно от 2,0 мкг-атом/л в средней части океана до 3,0 мкг-атом/л и более к северу от экватора. Различие в содержании кислорода и фосфатов, а также обращении вод говорит о целесообразности выделения двух водных масс: северотихоокеанской и срединной. В северной части океана обращение вод определяется высокоширотной циклонической и северной субтропической антициклонической системами. В другом полушарии его определяет южная антициклоническая система.
Срединная тихоокеанская водная масса образуется из вод Индийского океана и глубинных антарктических. В процессе взаимодействия циркумполярного течения с южной антициклонической системой происходит смешение переносимых ими вод. При этом к западу от Южной Америки воды выносятся на север, а в районе Новой Зеландии глубинные тихоокеанские воды включаются в циркумполярный перенос. Для срединной водной массы Тихого океана характерно повышение температуры от 1,0-2,0° на юге до 1,5-2,5° вблизи экватора, уменьшение содержания кислорода примерно от 4,0 до 3,0 мл/л, соленость - 34,75 - 34,65‰, условная плотность - 27,8 - 27,7, концентрация фосфатов - 2,0 - 3,0 мкг-атом/л.
Судя по содержанию фосфатов и кислорода, в западной части океана срединная тихоокеанская водная масса принимает участие в образовании северотихоокеанских вод. В восточной же части океана северотихоокеанские воды, уходя на юг, пополняют срединно-тихоокеанскую водную массу.
Формирование северотихоокеанской глубинной водной массы должно происходить в результате того обращения, которое создается северо-циклонической и северной антициклонической системами. В области циклонической циркуляции промежуточные и глубинные воды будут подниматься в центральной ее части, а по периферии эти воды будут опускаться. Как и обычно, наиболее благоприятные условия создаются у материкового склона. Содержание кислорода в глубинных водах на севере океана повышается до 2,5-3,0 мл/л, тогда как в тех же местах у промежуточных субантарктических вод концентрация его падает до 0,5 мл/л. Такое различие можно объяснить уменьшением поглощения кислорода на окислительные процессы по мере удаления от поверхности океана.
Благодаря примеси поверхностных вод глубинная северотихоокеанская водная масса отличается от срединной тихоокеанской несколько более низкой температурой, соленостью и плотностью. Так, на глубине 3000 м первые имеют температуру 1,5-1,6°, тогда как вторые - 1,6-1,3°, соленость соответственно 34,60 - 34,65‰ и 34,65 - 34,70‰, условная плотность - 27,70 - 27,75 и 27,75 - 27,80. Содержание фосфатов у северотихоокеанских вод несколько превышает 3,0 мкг-атом/л, тогда как у срединно-тихоокеанских вод оно меньше (2,0 - 3,0 мкг-атом/л). Насыщенность же кислородом северотихоокеанских вод немного ниже (2,5 - 3,0 мл/л), чем срединных тихоокеанских (3,0 - 4,0 мл/л). Отсюда можно сделать вывод, что доля поверхностных вод в создании глубинной тихоокеанской водной массы относительно невелика, тогда как срединные воды обогащаются кислородом благодаря большой примеси глубинных антарктических вод.
Наконец, необходимо остановиться на глубинной арктической водной массе, образующейся в Северном Ледовитом океане. Она получила значительно более слабое развитие по вертикали, чем другие водные массы. Верхняя ее граница располагается на глубине около 1500 м, нижняя - всего на 2500-3000 м. Поэтому толщина занимаемого ими слоя в 2-3 раза меньше, чем обычно. При сильной расчлененности дна свойства вод несколько меняются между различными котловинами и главным образом по обе стороны от порога Нансена и хребта Ломоносова. Так, температура вод в приатлантической части Арктического бассейна находится в пределах от -0,6° до -0,8°, а в притихоокеанской от -0,3° до -0,4°. Соленость вод в котловине Нансена равна 34,90‰, в котловине Амундсена - 34,99‰, а в котловинах Макарова и Бофорта меняется от 34,97 до 34,99‰. Такие различия определяются особенностями циркуляции вод и, прежде всего тем, что в каждой котловине создается самостоятельное их обращение. При этом меняется соотношение долей поверхностных и промежуточных вод, в процессе смешения которых образуются несколько отличные свойства глубинных (как, кстати, и придонных) вод. Согласно проведенным расчетам скорости вертикальных перемещений составляют несколько единиц на 10-3-10-4 см/сек, а горизонтальных 1-5 см/сек.
Придонные водные массы отличаются наиболее низкими температурами и наибольшей плотностью. Они занимают всю остальную часть океана глубже 4000 м. Эти водные массы характеризуются очень медленным горизонтальным перемещением, главным образом в меридиональном направлении. Придонные водные массы отличаются несколько большими величинами вертикального перемещения, по сравнению с глубинными водными массами. Эти величины обусловлены притоком геотермического тепла от дна океана. Данные водные массы образуются за счет опускания вышележащих водных масс.
Среди придонных водных масс наибольшим распространением пользуются придонные антарктические воды (ПрАн). ПрАн воды хорошо прослеживаются по наиболее низким температурам и относительно высокому содержанию кислорода. Центром их формирования являются приантарктические районы Мирового океана и в особенности шельф Антарктиды.
Кроме того, выделяются северо-атлантическая и северо-тихоокеанская придонные водные массы (ПрСАт и ПрСТ).
Придонные водные массы также находятся в состоянии циркуляции. Они характеризуются преимущественно меридиональным переносом в северном направлении. Кроме того, в северо-западной части Атлантики четко выражено течение южного направления, получающее питание за счет холодных вод Норвежско-Гренландского бассейна. Скорость движения придонных масс несколько возрастает при приближении ко дну.
Воды Мирового океана и схема поверхностных течений.
Водные массы Южного океана.
Водные массы Атлантического океана.
Перемещение водных масс.
Ресурсы Мирового океана.