Основные водные массы мирового океана

Основные водные массы мирового океана

Термин водная масса заимствован из синоптической метеорологии, где широко употребляется аналогичное понятие воздушная масса. Учение о водных массах начало формироваться на рубеже XIX и ХХ веков, одним из первых этот термин предложил А. Дефант в своей монографии «Dynamische Ozeanographie». В дальнейшем практически все крупные океанографы прошлого века внесли свой вклад в развитие представлений о водных массах Мирового океана, и до настоящего времени это учение остается среди важных разделов физической океанологии. В среде отечественных исследователей моря наиболее широко распространено определение водной массы, сформулированное А.Д. Добровольским: «Водной массой следует называть, некоторый, сравнительно большой объем воды, формирующийся в определенном районе Мирового океана – очаге, источнике этой массы – обладающий в течение длительного времени почти постоянным и непрерывным распределением физических, химических и биологических характеристик, составляющих единый комплекс, и распространяющихся, как одно, единое целое».

Формирование и долговременное существование водных масс осуществляется преимущественно в верхних слоях океана при интенсивном обмене с атмосферой теплом, влагой, импульсом и другими характеристиками, а также в результате переноса огромных объемов инородных вод в меридиональном направлении в системе глобальной океанической циркуляции. Именно последний фактор, например, способствует возникновению и постоянному существованию промежуточной атлантической водной массы в Северном Ледовитом океане.

Одним из главных вопросов в учении о водных массах является их идентификация. Каждая водная масса формируется, как следует из определения, в конкретном районе, где приобретает только ей одной присущие характеристики. В большинстве случаев, определение многих важных дополнительных характеристик при стандартных гидрологических наблюдениях в океане не производится. При проведении океанографических работ чаще всего измеряются температура и соленость. Эти две характеристики стали основными параметрами в анализе водных масс. На них, а также на производных параметрах – условной плотности и условном удельном объеме базируется температурно-соленостный или T,S-анализ вод Мирового океана. Поэтому каждая водная масса помимо названия, своего имени, имеет еще термохалинный индекс, например: Южно-Атлантическая глубинная водная масса (Т=3,5о, S=35.0‰). В названии водной массы обычно закреплено место ее формирования или район распространения, а также расположение по вертикали. От поверхности до дна по вертикали в открытом океане обычно удается выделить несколько водных масс, наложенных одна на другую: поверхностную, промежуточную, глубинную, придонную. Число их может быть разным, какая-то водная масса может отсутствовать, но расположение по вертикали будет именно таким, как приведенное выше. Поверхностные водные массы, находящиеся в постоянном контакте с приводным слоем атмосферы, подвергаются сильному влиянию ветра и вызванного им волнения, перемешивающих верхний слой, а также периодическим сезонным изменениям температуры и солености и по этим причинам обычно не имеют однозначных T,S- индексов.

На границах между водными массами практически всегда отмечается увеличение значений градиентов гидрологических характеристик, в первую очередь температуры и солености. По вертикали это слои скачка, известные как термоклин, галоклин и пикноклин. По горизонтали соседние водные массы отделяются одна от другой на поверхности океанов гидрологическими фронтами и фронтальными зонами, которые опускаются в глубины в виде фронтальных поверхностей

Источник

Водные массы Мирового океана и фронтальные зоны

Вся масса вод Мирового океана условно подразделяется на поверхностные и глубин­ные. Поверхностные воды — слой толщиной 200—300 м — по природным свойствам весь­ма разнородны; их можно назвать океаниче­ской тропосферой. Остальные воды — оке­аническая стратосфера, составляющая глав­ную массу вод, однороднее.

Поверхностные воды — зона активного термического и динамического взаимодействия

океана и атмосферы. В соответствии с зональ­ными климатическими изменениями они под­разделяются на различные водные массы, прежде всего по термогалинным свойствам. Водные массы — это сравнительно большие объемы воды, формирующиеся в определен­ных зонах (очагах) океана и обладающие в течение длительного времени устойчивыми физико-химическими и биологическими свой­ствами.

Любушкина

Выделяют пять типов водных масс: эк­ваториальные, тропические, субтропические, субполярные и полярные.

Экваториальные водные массы (О — 5° с. ш.) образуют межпассатные проти­вотечения. Они обладают постоянно высоки­ми температурами (26 — 28 °С), четко выра­женным слоем температурного скачка на глу­бине 20 — 50 м, пониженной плотностью и соленостью — 34 — 34,5%₀, малым содержа­нием кислорода — 3 — 4 г/м 3 , небольшой на­сыщенностью жизненными формами. Преоб­ладает подъем водных масс. В атмосфере над ними располагается пояс низкого давления и штилей.

Тропические водные массы (5 —35° с. ш. и 0—30° ю. ш.) распространены по эквато­риальным перифериям субтропических бари­ческих максимумов; они формируют пассат­ные течения. Температура летом достигает +26. +28°С, зимой опускается до +18. +20 °С, причем она различается у западных и восточных побережий из-за течений и при­брежных стационарных апвеллингов и даун-веллингов. Апвеллинг (англ. ирюеШпд — всплывание) — восходящее движение воды с глубины 50—100 м, порождаемое сгонными ветрами у западных побережий материков в полосе 10—30 км. Обладая пониженной тем­пературой и в связи с этим значительной на­сыщенностью кислородом, глубинные воды, бо­гатые биогенными и минеральными вещества­ми, входя в поверхностную освещенную зону, увеличивают продуктивность водной массы. Даунвеллинги — нисходящие потоки у вос­точных побережий материков за счет нагона воды; они заносят вниз тепло и кислород. Слой температурного скачка выражен весь год, со­леность 35—35,5%₀, содержание кислорода 2—4 г/м 3 .

Субтропические водные массы облада­ют наиболее характерными и устойчивыми свойствами в «ядре» — круговых акватори­ях, ограниченных большими кольцами тече­ний. Температура в течение года изменяется от 28 до 15°С, есть слой температурного скачка. Соленость 36—37%о, содержание кис­лорода 4 — 5 г/м 3 . В центре круговоротов про­исходит опускание вод. В теплых течениях суб­тропические водные массы проникают в уме­ренные широты до 50° с. ш. и 40—45° ю. ш. Эти трансформированные субтропические вод­ные массы занимают здесь практически пол­ностью акватории Атлантического, Тихого и Индийского океанов. Охлаждаясь, субтропи­ческие воды отдают огромное количество теп­ла атмосфере, особенно зимой, играя весьма значительную роль в планетарном теплообме­не между широтами. Границы субтропических и тропических вод весьма условны, поэтому

некоторые океанологи объединяют их в один тип тропических вод.

Субполярные — субарктические (50 — 70° с. ш.) и субантарктические (45 — 60° ю. ш.) водные массы. Для них типично разнообра­зие характеристик и по сезонам года, и по по­лушариям. Температура летом 12—15 °С, зи­мой 5 — 7 °С, уменьшаясь в сторону полюсов. Морских льдов практически не бывает, но есть айсберги. Слой температурного скачка выра­жен лишь летом. Соленость уменьшается от 35 до 33%о по направлению к полюсам. Со­держание кислорода 4—6 г/м 3 , поэтому воды богаты жизненными формами. Эти водные мас­сы занимают север Атлантики и Тихого океа­на, проникая в холодных течениях вдоль вос­точных берегов материков в умеренные ши­роты. В южном полушарии они образуют сплошную зону к югу от всех материков. В целом это западная циркуляция воздушных и водных масс, полоса штормов.

Полярные водные массы в Арктике и во­круг Антарктиды обладают низкой температу­рой: летом около О °С, зимой —1,5. —1,7 °С. Здесь постоянны солоноватые морские и прес­ные материковые льды и их обломки. Слоя температурного скачка нет. Соленость 32— 33%₀. В холодных водах растворено макси­мальное количество кислорода — 5 — 7 г/м 3 . На границе с субполярными водами наблюда­ется опускание плотных холодных вод, особен­но зимой.

Каждая водная масса имеет свой очаг фор­мирования. При встречах водных масс с раз­ными свойствами образуются океанологиче­ские фронты, или зоны конвергенции (лат. сопуещо — схожусь). Обычно они формиру­ются на стыке теплых и холодных поверхно­стных течений и характеризуются опусканием водных масс. В Мировом океане несколько фронтальных зон, но основных — четыре, по две в северном и южном полушариях. В уме­ренных широтах они выражены у восточных берегов материков на границах субполярного циклонического и субтропического антицикло­нического круговоротов с их соответственно холодными и теплыми течениями: у Ньюфа­ундленда, Хоккайдо, Фолклендских островов и Новой Зеландии. В этих фронтальных зонах гидротермические характеристики (температу­ра, соленость, плотность, скорости течения, сезонные колебания температуры, размеры ветровых волн, количество туманов, облач­ность и пр.) достигают экстремальных значе­ний. К востоку из-за перемешивания вод фрон­тальные контрасты размываются. Именно в этих зонах зарождаются фронтальные цикло­ны внетропических широт. Две фронтальные зоны существуют и по обе стороны от терми­ческого экватора у западных берегов матери-

ков между тропическими относительно холод­ными водами и теплыми экваториальными во­дами межпассатных противотечений. Они то­же отличаются высокими значениями гидро­метеорологических характеристик, большой динамической и биологической активностью, интенсивным взаимодействием океана и атмо­сферы. Это районы зарождения тропических циклонов.

Есть в океане и зоны дивергенции (лат. с^^Vе^§еп<о — отклоняюсь) — зоны расходи­мости поверхностных течений и подъема глу­бинных вод: у западных берегов материков умеренных широт и над термическим эквато­ром у восточных берегов материков. Такие зо­ны богаты фито- и зоопланктоном, отличают­ся повышенной биологической продуктивнос­тью и являются районами эффективного рыбного промысла.

Океаническую стратосферу по глубине де­лят на три слоя, различающиеся по темпера­туре, освещенности и другим свойствам: про­межуточные, глубинные и придонные воды. Промежуточные воды располагаются на глу­бинах от 300—500 до 1000—1200 м. Толщи­на их максимальна в полярных широтах и в центральных частях антициклонических круго­воротов, где преобладает опускание вод. Их свойства несколько различны в зависимости от широты распространения. Общий перенос

этих вод направлен от высоких широт к эк­ватору.

Глубинные и особенно придонные воды (толщина слоя последних — 1000—1500 м над дном) отличаются большой однородностью (низкими температурами, богатством кислоро­да) и медленной скоростью перемещения в ме­ридиональном направлении от полярных ши­рот к экватору. Особенно широко распрост­ранены антарктические воды, «сползающие» с материкового склона Антарктиды. Они не только занимают все южное полушарие, но и доходят до 10—12° с. ш. в Тихом океане, до 40° с. ш. в Атлантике и до Аравийского мо­ря в Индийском океане.

Из характеристики водных масс, особенно поверхностных, и течений ярко видно взаимо­действие океана и атмосферы. Океан дает ат­мосфере основную массу тепла, преобразуя лучистую энергию Солнца в тепловую. Оке­ан — огромный дистиллятор, снабжающий су­шу посредством атмосферы пресной водой. Тепло, поступающее в атмосферу от океанов, обусловливает различное атмосферное давле­ние. Из-за разницы в давлении возникает ве­тер. Он вызывает волнение и течения, кото­рые переносят тепло в высокие широты или холод в низкие и т. д. Процессы взаимодей­ствия двух оболочек Земли — атмосферы и океаносферы — сложны и многообразны.

Дата добавления: 2016-02-02 ; просмотров: 2129 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Водные массы океана

Водной массой называется сравнительно большой объем воды, формирующийся в определенном участке Мирового океана, обладающий в течение длительного времени постоянным комплексом физических, химических и биологических характеристик, и распространяющийся как одно единое целое (по А.Д.Добровольскому, 1947).

Каждая водная масса обладает набором физико-химических параметров, позволяющих идентифицировать ее, провести модельные исследования. К таким параметрам относятся: температура, соленость, цвет, прозрачность, содержание О₂, Н₂S, химические коэффициенты, изотопный состав воды, минералогический состав взвесей, видовой состав планктона, бентоса и др. К структурно-морфологическим элементам водной массы относят:

1. Ядро – отчетливо выделяющийся участок с устойчивыми показателями, близкими показателями того района в Мировом океане, где формировалась эта водная масса.

2. Периферия – окраинные участки водной массы с некоторыми изменениями параметров водной среды вследствие трансформации трех видов:

— зональная трансформация – переход из одной климатической зоны в другую и смешивание с другими водными массами;

— сезонная трансформация – изменение местных гидро-метеорологических характеристик в летний – зимний период.

— трансформация смешивания – перемешивание соседних водных масс.

3. Фронт – пограничная область двух водных масс, которая может быть условно показана в виде линии на поверхности океана по максимальной величине горизонтальных градиентов. Для фронта характерна фронтальная трансформация водной среды, которая протекает наиболее активно и сопровождается процессами уплотнения, смешивания, вертикальными движениями вод.

Водная масса — понятие географическое, связанное с местом ее формирования и путями распространения. Для распознания водных масс, их границ, а также для исследования пространственного распространения водных масс используется Т,S-анализ, который графически выражается Т,S-кривой (рис. 27). На графике по абсциссе откладывается соленость (S, ‰), а по ординате — температура (Т, °C). Полученное Т,S-поле позволяет строить изопикны — линии равных плотностей.

Рис. 27. T, S-кривые трех станций НИС «Витязь», 1966 г.

Водные массы Мирового океана относятся к категории морские воды (S более 1‰) или галосфера. Здесь выделяют основные и вторичные водные массы. Основных водных масс шесть: экваториальные, тропические, субтропические, умеренных широт, субполярные и полярные. По вертикали они делятся на: поверхностные, подповерхностные, промежуточные, глубинные и придонные; по полушариям на: северные, южные; по долготам на: восточные, западные.

Концепция водных масс положена в основу районирования Мирового океана.

ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ МИРОВОГО ОКЕАНА И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник