Понимание океанических течений: глобальное руководство

Океанические течения — это непрерывное, направленное движение морской воды, вызванное рядом сил, действующих на воду, включая ветер, эффект Кориолиса, разницу температур и солёности, а также приливы. Они являются жизненно важными компонентами глобальной климатической системы, играя ключевую роль в распределении тепла, переносе питательных веществ и регулировании погодных условий по всей планете. Понимание этих сложных систем необходимо для решения проблем, связанных с изменением климата, сохранением морской среды и устойчивым управлением ресурсами.

Что такое океанические течения?

Океанические течения можно условно разделить на две основные категории: поверхностные и глубоководные. Поверхностные течения в основном вызываются ветром и солнечным нагревом, в то время как глубоководные течения обусловлены разницей в плотности из-за колебаний температуры (термо) и солёности (халин), — процессом, известным как термохалинная циркуляция.

Поверхностные течения: ветровая циркуляция

Поверхностные течения, затрагивающие верхние 400 метров океана, в основном вызываются глобальными ветрами. На эти ветры влияют солнечное тепло, вращение Земли (эффект Кориолиса) и распределение континентов. Основные поверхностные течения образуют большие круговые системы, называемые круговоротами.

• Круговороты: Это большие системы вращающихся океанических течений, обычно встречающиеся в каждом из основных океанических бассейнов (Северная Атлантика, Южная Атлантика, Северная часть Тихого океана, Южная часть Тихого океана и Индийский океан). Движение внутри круговоротов определяется эффектом Кориолиса, который отклоняет течения вправо в Северном полушарии и влево — в Южном. Примерами являются Северо-Атлантический круговорот и Южно-Тихоокеанский круговорот.
• Экваториальные течения: Вызываемые пассатами, эти течения направлены на запад вдоль экватора. Они важны для переноса тёплой воды и влияния на погодные условия в тропиках. Примерами являются Северное экваториальное течение и Южное экваториальное течение.
• Пограничные течения: Эти течения проходят вдоль западных и восточных границ континентов. Западные пограничные течения, такие как Гольфстрим (Северная Атлантика) и течение Куросио (Северная часть Тихого океана), являются тёплыми, быстрыми и узкими. Восточные пограничные течения, такие как Калифорнийское течение (Северная часть Тихого океана) и Канарское течение (Северная Атлантика), являются холодными, медленными и широкими.

Глубоководные течения: термохалинная циркуляция

Термохалинная циркуляция, также известная как глобальный конвейер, представляет собой систему течений, обусловленную плотностью, которая действует в гораздо более длительных временных масштабах, чем поверхностные течения. Она вызывается различиями в плотности воды, на которые влияют температура и солёность. Холодная, солёная вода плотнее и опускается вниз, в то время как тёплая, менее солёная вода менее плотная и поднимается вверх.

• Формирование глубинных вод: Глубинные воды формируются в основном в полярных регионах, где поверхностные воды становятся холодными и солёными из-за образования морского льда. При формировании морского льда соль вытесняется из него и остаётся в окружающей воде, увеличивая её солёность и плотность. Эта плотная вода опускается на дно океана, запуская термохалинную циркуляцию. Североатлантическая глубинная вода (NADW) и Антарктическая донная вода (AABW) являются двумя основными компонентами этой системы.
• Глобальный конвейер: Термохалинная циркуляция — это процесс глобального масштаба, который связывает все океаны мира. Холодная, плотная вода опускается в Северной Атлантике и течёт на юг по дну океана, в конечном итоге достигая Индийского и Тихого океанов. По мере того как эта вода нагревается и становится менее плотной, она поднимается на поверхность и течёт обратно в сторону Атлантики, завершая цикл. Этот процесс может занимать от сотен до тысяч лет.

Факторы, влияющие на океанические течения

Несколько факторов способствуют формированию, направлению и силе океанических течений:

• Ветер: Как уже упоминалось, ветер является основной движущей силой поверхностных течений. Преобладающие ветры, такие как пассаты и западные ветры, оказывают воздействие на поверхность воды, заставляя её двигаться.
• Эффект Кориолиса: Этот эффект, вызванный вращением Земли, отклоняет движущиеся объекты (включая океанические течения) вправо в Северном полушарии и влево — в Южном. Эффект Кориолиса отвечает за круговое движение круговоротов.
• Температура и солёность: Различия в температуре и солёности создают градиенты плотности, которые приводят в движение термохалинную циркуляцию. Холодная, солёная вода плотнее тёплой, пресной воды.
• Приливы: Приливные силы, вызванные гравитационным притяжением Луны и Солнца, также могут влиять на океанические течения, особенно в прибрежных районах и узких проливах.
• Массивы суши: Форма и распределение континентов влияют на направление и поток океанических течений. Массивы суши могут отклонять течения, создавать вихри и влиять на формирование зон апвеллинга и даунвеллинга.

Влияние океанических течений

Океанические течения оказывают огромное влияние на различные аспекты глобальной окружающей среды и человеческого общества:

Регулирование климата

Океанические течения играют жизненно важную роль в регулировании климата Земли, перераспределяя тепло от экватора к полюсам. Тёплые течения, такие как Гольфстрим, переносят тепло на север, смягчая климат Западной Европы и делая его намного теплее, чем в других регионах на тех же широтах. Холодные течения, такие как Калифорнийское течение, охлаждают прибрежные районы и влияют на характер осадков.

Пример: Гольфстрим — это мощное, тёплое и быстрое атлантическое течение, которое берёт начало в Мексиканском заливе, течёт вдоль восточного побережья США, а затем направляется к Северо-Западной Европе. Именно по этой причине такие страны, как Великобритания и Ирландия, имеют относительно мягкий климат по сравнению с другими странами на тех же широтах, например, некоторыми частями Канады.

Морские экосистемы

Океанические течения влияют на распределение морских организмов и продуктивность морских экосистем. Апвеллинг — процесс, при котором глубокие, богатые питательными веществами воды поднимаются на поверхность, — поддерживает рост фитопланктона и питает морские пищевые цепи. Течения также переносят личинок, способствуют миграции и создают разнообразные среды обитания.

• Зоны апвеллинга: Это районы, где глубокие, богатые питательными веществами воды поднимаются на поверхность. Апвеллинг часто вызывается ветрами, которые отгоняют поверхностные воды от побережья, позволяя более глубоким водам подняться и занять их место. Зоны апвеллинга являются высокопродуктивными районами, поддерживающими обильные рыбные промыслы и морскую жизнь. Примерами являются побережья Перу, Калифорнии и Намибии.
• Зоны даунвеллинга: Это районы, где поверхностные воды опускаются в более глубокие слои. Даунвеллинг может переносить тепло, кислород и органические вещества в глубокий океан. Он происходит в районах, где сходящиеся течения вызывают опускание воды.
• Коралловые рифы: Океанические течения играют жизненно важную роль в здоровье и выживании коралловых рифов. Течения переносят питательные вещества, рассеивают личинок и удаляют отходы, помогая поддерживать хрупкий баланс этих экосистем.

Пример: Течение Гумбольдта, также известное как Перуанское течение, — это холодное, низкосолёное океаническое течение, которое течёт на север вдоль западного побережья Южной Америки. Это течение поддерживает невероятно богатую экосистему, делая Перу одной из крупнейших рыболовных держав мира. Апвеллинг холодной, богатой питательными веществами воды способствует росту фитопланктона, который, в свою очередь, поддерживает огромное разнообразие морской жизни, включая рыб, морских птиц и морских млекопитающих.

Навигация

Исторически океанические течения играли решающую роль в морской навигации. Понимание закономерностей течений позволяло морякам сокращать время в пути и оптимизировать маршруты. Даже сегодня точное знание океанических течений необходимо для эффективного и безопасного судоходства, рыболовства и других видов морской деятельности.

Пример: Веками моряки использовали Гольфстрим для ускорения своих трансатлантических путешествий из Северной Америки в Европу. Плывя по течению, они могли значительно сократить время в пути и сэкономить топливо.

Погодные условия

Океанические течения оказывают значительное влияние на региональные и глобальные погодные условия. Эль-Ниньо — Южное колебание (ENSO), периодическое изменение температуры поверхности моря в центральной и восточной частях Тихого океана, является ярким примером. Явления Эль-Ниньо могут вызывать повсеместные изменения в погодных условиях, приводя к засухам, наводнениям и другим экстремальным погодным явлениям по всему миру.

• Эль-Ниньо: Во время явления Эль-Ниньо температура поверхности моря в центральной и восточной частях Тихого океана становится выше средней. Это может нарушить нормальные погодные условия, приводя к увеличению осадков в одних регионах и засухам в других. Эль-Ниньо также может влиять на рыболовство и сельскохозяйственное производство.
• Ла-Нинья: Ла-Нинья — это противоположность Эль-Ниньо, характеризующаяся более низкой, чем в среднем, температурой поверхности моря в центральной и восточной частях Тихого океана. Ла-Нинья также может оказывать значительное влияние на погодные условия, часто приводя к увеличению активности ураганов в Атлантическом океане и более сухим условиям на юге США.
• Индоокеанский диполь (IOD): Подобно ENSO, IOD представляет собой колебание температуры поверхности моря в Индийском океане, которое влияет на погодные условия в окружающих регионах, особенно в Австралии и Юго-Восточной Азии.

Пример: Явления Эль-Ниньо связывают с разрушительными засухами в Австралии, сильными дождями и наводнениями в Южной Америке, а также с нарушениями в рыболовстве в Тихом океане. Понимание и прогнозирование этих явлений имеет решающее значение для готовности к стихийным бедствиям и управления ресурсами.

Влияние изменения климата на океанические течения

Изменение климата оказывает значительное влияние на океанические течения, что потенциально может привести к серьёзным нарушениям в глобальной климатической системе. Повышение глобальных температур вызывает таяние морского льда, что добавляет пресную воду в океан и снижает его солёность. Это может ослабить термохалинную циркуляцию и потенциально замедлить или даже остановить формирование Североатлантической глубинной воды.

• Ослабление термохалинной циркуляции: Таяние ледников и ледяных щитов добавляет пресную воду в океан, снижая его солёность и плотность. Это может ослабить термохалинную циркуляцию, которая зависит от опускания плотной, солёной воды в Северной Атлантике. Ослабление термохалинной циркуляции может иметь значительные последствия для климата, особенно в Европе, где это может привести к похолоданию.
• Изменения в характере ветров: Изменение климата также меняет глобальные ветровые системы, что может повлиять на поверхностные течения. Изменения в характере ветров могут изменить силу и направление течений, что приведёт к изменениям в продуктивности океана и морских экосистемах.
• Подкисление океана: По мере того как океан поглощает избыток углекислого газа из атмосферы, он становится более кислым. Подкисление океана может нанести вред морским организмам, особенно тем, у которых есть раковины и скелеты, таким как кораллы и моллюски. Изменения в химии океана также могут повлиять на распределение и численность морской жизни.

Пример: Учёные обеспокоены тем, что продолжающееся потепление и приток пресной воды в Северную Атлантику могут значительно ослабить Гольфстрим, что потенциально приведёт к более холодным зимам в Европе. Это имело бы значительные экономические и социальные последствия.

Мониторинг и прогнозирование океанических течений

Учёные используют различные инструменты и методы для мониторинга и прогнозирования океанических течений, в том числе:

• Спутниковые наблюдения: Спутники могут измерять температуру поверхности моря, высоту поверхности моря и цвет океана, предоставляя ценные данные для мониторинга океанических течений. Спутниковая альтиметрия может измерять высоту поверхности моря, которая связана с силой и направлением океанических течений.
• Дрейфующие буи: Дрейфующие буи размещаются в океане для отслеживания движения поверхностных течений. Эти буи оснащены GPS-трекерами и датчиками, которые измеряют температуру, солёность и другие океанографические параметры.
• Якорные буи: Якорные буи устанавливаются на морском дне и обеспечивают непрерывные измерения температуры, солёности, течений и других переменных в океане. Эти буи часто размещаются в ключевых местах для мониторинга важных океанических течений.
• Автономные подводные аппараты (АПА): АПА — это роботизированные аппараты, которые можно запрограммировать для навигации в океане и сбора данных о температуре, солёности, течениях и других параметрах. АПА могут быть развёрнуты в удалённых районах и работать в течение длительных периодов времени.
• Океанические модели: Компьютерные модели используются для симуляции океанических течений и прогнозирования их будущего поведения. Эти модели включают данные со спутниковых наблюдений, дрейфующих буев, якорных буев и других источников.

Пример: Программа «Арго» — это глобальная сеть из более чем 3000 дрейфующих поплавков, которые измеряют температуру и солёность в верхних 2000 метрах океана. Данные «Арго» используются для мониторинга океанических течений и улучшения климатических моделей.

Заключение: важность понимания океанических течений

Океанические течения являются жизненно важным компонентом климатической системы Земли и играют решающую роль в регулировании погодных условий, поддержке морских экосистем и влиянии на деятельность человека. Понимание этих сложных систем необходимо для решения проблем, связанных с изменением климата, устойчивого управления морскими ресурсами и обеспечения безопасности и эффективности морской навигации. Постоянные исследования, мониторинг и моделирование имеют решающее значение для улучшения нашего понимания океанических течений и их влияния на планету.

Практические шаги

• Будьте в курсе: Следите за авторитетными научными организациями и новостными источниками, чтобы быть в курсе последних исследований и открытий, связанных с океаническими течениями и изменением климата.
• Поддерживайте устойчивые практики: Выступайте за политику и практики, которые сокращают выбросы парниковых газов и защищают морские экосистемы.
• Просвещайте других: Делитесь своими знаниями об океанических течениях и их важности с друзьями, семьёй и коллегами.
• Участвуйте в гражданской науке: Принимайте участие в проектах гражданской науки, которые помогают отслеживать состояние океана и собирать данные.
• Сокращайте свой углеродный след: Принимайте меры по сокращению своего углеродного следа, экономя энергию, используя общественный транспорт и делая выбор в пользу устойчивого потребления.

Предпринимая эти действия, мы все можем внести вклад в лучшее понимание и защиту наших океанов и той жизненно важной роли, которую играют течения в поддержании здоровья планеты.