Понимание океанических течений: глобальный гид

Мировой океан, покрывающий более 70% нашей планеты, далеко не статичен. Он находится в постоянном движении, управляемый сложным взаимодействием сил, которые создают огромные, кружащиеся реки воды, известные как океанические течения. Эти течения являются основой климатической системы Земли, влияя на погодные условия, распределяя тепло и поддерживая разнообразную морскую жизнь. Понимание океанических течений имеет решающее значение для всех, кто интересуется климатологией, морской биологией, глобальной навигацией или просто хочет понять взаимосвязанность нашей планеты.

Что такое океанические течения?

Океанические течения — это, по сути, крупномасштабные движения воды в океане. Их можно описать как горизонтальные или вертикальные, поверхностные или глубоководные потоки. Эти движения обусловлены различными факторами, включая ветер, температуру, соленость и вращение Земли. Они действуют подобно рекам в океане, перенося воду, тепло, питательные вещества и морские организмы на огромные расстояния.

Типы океанических течений

• Поверхностные течения: Эти течения в основном вызываются ветром и обычно простираются на глубину до 200 метров (650 футов). На них приходится около 10% всего движения воды в океанах. Основные поверхностные течения часто следуют общим схемам глобальных систем ветров, таким как пассаты и западные ветры.
• Глубоководные течения: Вызываются различиями в плотности воды, в основном из-за изменений температуры и солености. Этот процесс известен как термохалинная циркуляция (термо — температура, халинная — соленость). Глубоководные течения отвечают за перемещение оставшихся 90% воды в океанах. Они намного медленнее поверхностных течений, и им требуются сотни или даже тысячи лет, чтобы завершить один цикл.

Как формируются океанические течения?

Формированию океанических течений способствуют несколько факторов:

1. Ветер

Ветер является основной движущей силой поверхностных течений. Постоянные ветры, такие как пассаты (дующие с востока на запад вблизи экватора) и западные ветры (дующие с запада на восток в средних широтах), оказывают тянущее усилие на поверхность океана, приводя воду в движение. На это движение, вызванное ветром, затем влияет эффект Кориолиса.

2. Эффект Кориолиса

Эффект Кориолиса — это явление, вызванное вращением Земли. Он заставляет движущиеся объекты, включая океанические течения, отклоняться вправо в Северном полушарии и влево в Южном полушарии. Это отклонение имеет решающее значение в формировании крупномасштабных схем океанических течений, создавая характерные круговые круговороты в основных океанических бассейнах.

3. Температура

Разница температур вызывает изменения в плотности воды. Теплая вода менее плотная, чем холодная, и имеет тенденцию подниматься, в то время как холодная вода более плотная и опускается. Эти температурные градиенты способствуют возникновению как поверхностных, так и глубоководных течений. Например, Гольфстрим, теплое течение, берет начало в Мексиканском заливе и течет вдоль восточного побережья Северной Америки, принося тепло в Западную Европу.

4. Соленость

Соленость (содержание соли в воде) также влияет на плотность. Вода с более высокой соленостью плотнее, чем вода с более низкой соленостью. Воды с высокой соленостью имеют тенденцию опускаться, способствуя образованию глубоководных течений. Образование морского льда в полярных регионах оставляет после себя более соленую и плотную воду, которая опускается, приводя в движение глубоководные течения.

5. Форма океанических бассейнов и береговых линий

Континенты и форма океанических бассейнов также играют значительную роль в направлении океанических течений. Когда течения сталкиваются с сушей, они отклоняются, что влияет на схемы циркуляции. Например, узость Малаккского пролива влияет на поток между Индийским и Тихим океанами.

Основные океанические течения и их влияние

Давайте рассмотрим некоторые из самых влиятельных океанических течений по всему миру:

1. Гольфстрим

Гольфстрим — это мощное, теплое и быстрое течение в Атлантическом океане, которое берет начало в Мексиканском заливе, течет вдоль восточного побережья Соединенных Штатов и пересекает Атлантический океан в направлении Северной Европы. Оно значительно смягчает климат Западной Европы, делая его гораздо мягче, чем в других регионах на тех же широтах. Без Гольфстрима климат в таких странах, как Великобритания, Ирландия и Норвегия, был бы значительно холоднее.

2. Северо-Атлантическое течение

Являясь продолжением Гольфстрима, Северо-Атлантическое течение несет теплую воду на север вдоль западного побережья Европы, дополнительно влияя на климат региона. Оно также переносит значительное количество тепла в сторону Арктики, влияя на формирование морского льда.

3. Течение Куросио

Течение Куросио — это теплое, текущее на север течение в западной части северной части Тихого океана, похожее на Гольфстрим. Оно берет начало у Филиппин и течет вдоль побережья Японии, принося тепло в регион и влияя на климат Восточной Азии. Оно также способствует переносу морских организмов и питательных веществ.

4. Калифорнийское течение

Калифорнийское течение — это холодное, текущее на юг течение вдоль западного побережья Северной Америки. Оно приносит холодную, богатую питательными веществами воду с севера, поддерживая разнообразную морскую экосистему, включая китов, морских львов и различные виды рыб. Это течение также способствует образованию прибрежного тумана.

5. Течение Гумбольдта (Перуанское)

Течение Гумбольдта — это холодное, текущее на север течение вдоль западного побережья Южной Америки. Это одна из самых продуктивных морских экосистем в мире из-за апвеллинга богатой питательными веществами воды, поддерживающей большие популяции рыб, морских птиц и другой морской жизни. Оно играет жизненно важную роль в рыбной промышленности таких стран, как Перу и Чили.

6. Антарктическое циркумполярное течение (АЦТ)

АЦТ — это крупнейшее в мире океаническое течение, текущее на восток вокруг Антарктиды. Оно соединяет Атлантический, Тихий и Индийский океаны и играет значительную роль в глобальном распределении тепла, влияя на климат Южного полушария. Оно также изолирует Антарктиду, помогая поддерживать холодный климат континента.

7. Агульясское течение

Это сильное западное пограничное течение, протекающее вдоль восточного побережья Южной Африки. Оно несет теплую, соленую воду из Индийского океана на юг. Агульясское течение вносит вклад в тепловой бюджет Индийского океана и связано со значительным образованием вихрей, которые могут влиять на перенос тепла и морских организмов.

Термохалинная циркуляция: глобальный конвейер

Термохалинная циркуляция, часто называемая глобальным конвейером, является важнейшим компонентом климатической системы Земли. Это циркуляционная схема глобального масштаба, обусловленная различиями в плотности воды, в первую очередь температурой и соленостью. Этот непрерывный цикл движения воды играет жизненно важную роль в распределении тепла по планете, влияя на климатические условия во всем мире.

Процесс начинается в Северной Атлантике, где холодная, соленая вода опускается, образуя глубоководные массы. Затем эта плотная вода распространяется на юг и в конечном итоге попадает в Индийский и Тихий океаны. Она поднимается в Тихом и Индийском океанах из-за потепления и смешивания, в конечном итоге возвращаясь в Атлантику, завершая цикл. Этот медленный, непрерывный цикл занимает сотни или даже тысячи лет, чтобы завершить полный оборот.

Влияние океанических течений на морскую жизнь

Океанические течения играют решающую роль в поддержании морских экосистем:

• Перенос питательных веществ: Течения переносят необходимые питательные вещества, такие как нитраты и фосфаты, из более глубоких вод на поверхность посредством апвеллинга. Эти питательные вещества жизненно важны для фитопланктона, основы морской пищевой цепи.
• Оксигенация: Течения помогают насыщать воду кислородом, что необходимо для выживания морских организмов.
• Расселение личинок: Течения переносят личинок многих морских видов, способствуя их расселению и внося вклад в генетическое разнообразие популяций.
• Миграционные пути: Многие морские виды, такие как киты, морские черепахи и различные виды рыб, используют океанические течения для миграции, пользуясь благоприятными условиями для питания, размножения и нереста.

Океанические течения и изменение климата

Океанические течения значительно подвержены влиянию изменения климата:

• Потепление вод: По мере того как океаны поглощают избыточное тепло из атмосферы, температура океанических течений повышается, что влияет на морскую жизнь, коралловые рифы и погодные условия.
• Изменения солености: Таяние ледников и увеличение количества осадков изменяют соленость океана, потенциально нарушая термохалинную циркуляцию. Ослабление термохалинной циркуляции может привести к значительным изменениям в региональном и глобальном климате.
• Повышение уровня моря: Изменения в океанических течениях могут способствовать повышению уровня моря, влияя на прибрежные сообщества и экосистемы.
• Экстремальные погодные явления: Изменения в течениях могут усиливать экстремальные погодные явления, влияя на ураганы, тайфуны и другие штормы по всему миру. Например, изменение положения или силы Гольфстрима может значительно повлиять на интенсивность штормов в Атлантическом океане.

Эль-Ниньо и Ла-Нинья

Это два основных климатических явления, тесно связанных с океаническими течениями, в частности с Южной осцилляцией Эль-Ниньо (ENSO). Они значительно влияют на глобальные погодные условия:

• Эль-Ниньо: Потепление поверхностных вод в центральной и восточной частях Тихого океана. Это может вызвать широкомасштабные изменения погодных условий, включая увеличение количества осадков в одних районах (например, на западном побережье Южной Америки) и засуху в других (например, в Австралии и Юго-Восточной Азии).
• Ла-Нинья: Противоположность Эль-Ниньо, характеризующаяся похолоданием поверхностных вод в центральной и восточной частях Тихого океана. Ла-Нинья часто вызывает эффекты, противоположные эффектам Эль-Ниньо, такие как увеличение количества осадков в Австралии и Юго-Восточной Азии и более сухие условия в некоторых частях Америки.

Океанические течения и глобальная навигация

Веками моряки и навигаторы полагались на знание океанических течений для эффективного плавания. Понимание схем течений может значительно сократить время в пути, расход топлива и риск столкновения с неблагоприятными погодными условиями. Современные судоходные компании и круизные линии продолжают использовать сложные модели течений и данные для оптимизации маршрутов и повышения безопасности.

• Ранняя навигация: Древние мореплаватели использовали свои наблюдения за ветром и волнами для оценки направления и скорости течений. Знание преобладающих течений было решающим для плаваний через Атлантический и Тихий океаны, способствуя исследованиям и торговле.
• Современная навигация: Современные навигационные системы, такие как GPS и электронные карты, включают данные об океанических течениях, предоставляя точные оценки дрейфа судна и оптимизируя планирование маршрута. Спутниковые измерения предоставляют информацию о текущих условиях в реальном времени, что еще больше повышает точность навигации.
• Влияние на планирование маршрута: Понимая направление и силу океанических течений, суда могут сэкономить значительное время и топливо, особенно на дальних рейсах. Например, плавание по течению может значительно сократить время в пути, в то время как плавание против течения может его увеличить.

Изучение океанических течений: как мы о них узнаем

Ученые используют различные методы для изучения океанических течений:

• Спутниковая альтиметрия: Спутники измеряют высоту морской поверхности, что может быть использовано для определения скорости и направления течения. Различия в высоте морской поверхности в океаническом регионе позволяют ученым оценить, куда текут течения.
• Буи и дрифтеры: Эти приборы размещаются в океане и отслеживают движение воды. Дрифтеры, в частности, предоставляют информацию о поверхностных течениях. GPS используется для отслеживания местоположения.
• Измерители течений: Эти приборы используются для измерения скорости и направления потока воды на определенных глубинах. Они могут быть закреплены на якоре в фиксированных местах или развернуты с кораблей.
• Акустические доплеровские профилографы течений (ADCP): Эти приборы используют звуковые волны для измерения скорости и направления водных течений по всей толще воды, предоставляя подробные профили потока течений.
• Гидрографические съемки: Эти съемки включают сбор данных о температуре, солености и других свойствах воды, которые используются для картирования распределения водных масс и для понимания движущих сил океанических течений.
• Численные модели: Компьютерные модели используют математические уравнения для моделирования циркуляции океана и прогнозирования поведения океанических течений. Эти модели включают данные со спутников, буев и других источников, предоставляя понимание сложных океанографических процессов.

Будущее исследований океанических течений

Исследования океанических течений постоянно развиваются, появляются новые технологии и подходы. Некоторые из захватывающих областей будущих исследований включают:

• Улучшенное климатическое моделирование: Исследователи работают над улучшением климатических моделей, включая более подробную информацию об океанических течениях, что необходимо для понимания и прогнозирования изменения климата.
• Усовершенствованные спутниковые наблюдения: Достижения в спутниковых технологиях позволяют проводить более точные и всесторонние измерения океанических течений, предоставляя ценные сведения об их динамике.
• Интеграция данных: Ученые все чаще интегрируют данные из нескольких источников, включая спутники, буи и модели, чтобы получить более целостное понимание океанических течений.
• Понимание влияния человеческой деятельности: Проводятся дальнейшие исследования для оценки влияния человеческой деятельности, такой как загрязнение и изменение климата, на океанические течения и морские экосистемы.

Заключение

Океанические течения являются жизненно важным компонентом климатической системы Земли и играют решающую роль в поддержании морской жизни и глобальной навигации. От теплых вод Гольфстрима до богатого питательными веществами апвеллинга течения Гумбольдта, эти огромные, движущиеся реки воды оказывают глубокое влияние на нашу планету. Поскольку изменение климата продолжает влиять на океаны, понимание и мониторинг океанических течений становятся все более важными для защиты нашей планеты и обеспечения устойчивости морских экосистем. Продолжая исследовать и изучать сложности океанических течений, мы можем глубже оценить взаимосвязанность нашего мира и работать над более устойчивым будущим.