ЦИРКУЛЯЦІЯ ВОД
Ця робота включає роз'яснення до понять "циркуляція вод", "течії", схеми загальної циркуляції океанів, висвітлює питання класифікації течій, сучасні уявлення про горизонтальну та вертикальну структуру потоків течій; на підставі деяких результатів дослідження з проблеми "Взаємодія океану та атмосфери" розглядає вплив океанських течій на клімат. У роботі наведено перелік основних поверхневих течій Світового океану.
Течії - це горизонтально спрямований потік води, що має певну швидкість та напрямок.
Течії поділяються за різними ознаками: силам, що викликає їх освіту, напряму руху, стійкості, фізичних властивостей.
1 Підрозділ течій під силу їх викликає
Залежно від сил, що збуджують течії, вони об'єднуються у такі групи: 1) фрикційні; 2) гравітаційно-градієнтні;
3) приливні; 4) інерційні.
1) Фрикційні течії діляться на дрейфові та вітрові, які формуються за участю сил тертя.
Вітрові течії викликаються тимчасовими та нетривалими вітрами, нахилу рівня при цьому не відбувається.
Дрейфові течії створюються постійними або довго дмуть вітрами і призводять до нахилу рівненої поверхні (Північна і Південна Екваторіальна або Пасатні течії Атлантичного і Тихого океанів, Південна Екваторіальна течія Індійського океану). Мусонні течії північної частини Індійського океану, Антарктичне кругове, Арктичний дрейф також є дрейфовими.
Основа теорії дрейфових течій була розроблена шведським ученим Екманом у 1903-1905 рр., географічними висновками якої є:
• поверхневі течії відхиляються від напрямку вітрупівнічній півкулі на 45 ° вправо, а в південній - на 45 ° вліво. Відхилення дрейфових течій від напряму вітру обумовлено силою Коріоліса, що виникає при обертанні Землі навколо осі.
• зі збільшенням глибини змінюються швидкість та напрямок течії. Вектор швидкості з глибиною відхиляється все праворуч від напрямку вітру в північній півкулі і все більш ліворуч у південній півкулі. На деякій глибині глибинний вектор протилежний поверхневому.
Глибина, на якій течія має протилежний напрямок поверхневому, називається глибиною тертя. Швидкість течії цьому горизонті становить близько 4 % від поверхневої швидкості.
Практично, суто дрейфові течії припиняються на глибині 100-200 м у низьких широтах і на 50 м на широті 50°.
2) Гравітаційно-градієнтні течії в залежності від причин, що створюють нахил поверхні моря, поділяються на:
а) згінно-нагінні, обумовлені нагоном і згоном вод під дією
б) барорадіентні, пов'язані зі зміною атмосферного тиску. Зростання (падіння) атмосферного тиску на 1 мб призводить до зниження (підвищення) рівня моря на 1,33 см. Барорадіентні течії спрямовані з області вищого стояння рівня (знижений тиск) в область з низьким положенням рівня (підвищений атмосферний тиск);
в) стокові течії формуються в результаті нахилу поверхні моря, викликаного припливом річкових вод з суші (Об-Єнісейська і Ленська течії в Карському морі і море Лаптєвих, течія в Каспійському морі, пов'язана зі стоком Волги), атмосферними опадами, випаровуванням, припливом вод з ін району або їх відпливом. Різновидом стокових течій є стічні течії, викликані припливом вод з ін. району (Флоридська течія, що дає початок Гольфстріму).Дрейфова Карибська течія наганяє в Мексиканську затоку велику масу води, де рівень підвищується. Надлишкові води через Флоридську протоку спрямовуються стічною течією в Атлантичний океан;
г) градієнтні течії, зумовлені горизонтальним градієнтом густини води, називаються густинними. Щільність води в океані загалом збільшується від екватора до полюсів. Прикладами локальних градієнтних (густинних) течій є придонні течії в протоках морів басейну Атлантичного океану - Босфорі та Гібралтарі. Різниця солоності вод (і щільності) між Чорним (середня S=22 0 /0о) і Мармуровим (38-38,5 0 /0о) морями створює щільну течію в Босфорі з Мармурового моря до Чорного. У придонних шарах Гібралтару щільність течії спрямована з Середземного моря (S=38-38,5 0 /00) в Атлантичний океан (S=36-37,5 0 /00);
д) компенсаційні течії, що поповнюють спад води внаслідок відтоку. В результаті відтоку вод зі східних районів океанів йод дією пасатів створюється дефіцит маси, який заповнюється компенсаційною екваторіальною протитечією. До компенсаційних відносять також Канарське, Бенгельське, Каліфорнійське, частково Перуанське, поверхневі течії в протоках Босфор і Гібралтар, спрямовані відповідно до Мармурового та Середземного моря.
3) Приливні течії, що під впливом приливообразующих сил Місяця і Сонця. Вони відрізняються тим, що охоплюють усю товщу води. Зміна швидкості від поверхні до дна відбувається незначною мірою. Вони характерні у вузькостях (затоках, протоках) – швидкість досягає до 5-10 м/с.
4) Інерційні течії - це залишкові потоки, що спостерігаються після припинення дії сил, що спричинили рух.
2 У напрямку виділяють зональні та меридіональні течії.
Зональнімають напрямок близький до широтного і переміщуються на схід або захід (Північні та Південні екваторіальні течії Атлантичного та Тихого океанів, Південна екваторіальна течія Індійського океану, Арктичний дрейф у Північному Льодовитому океані, Північно-Атлантична та Північно-Тихоокеанська течії). Найбільш яскравий приклад зональних течій – Антарктична кругова.
Меридіональні течії, що з'єднують зональні в єдину систему. Вони поділяються на західні прикордонні (Гольфстрім, Бразильське, Агульясово. Куросіо, Східно-Австралійське) - вузькі та швидкі та східні прикордонні (Канарське, Бенгельське, Каліфорнійське, Перуанське, ЗахідноАвстралійське) - течії широкі та повільні.
3 За розташуванням виділяють протитечії в горизонтальній та вертикальній площині.
У горизонтальній площині – міжпасатні, антило-гвіанські, пасатні течії.
У вертикальній площині їх називають підповерхневими (Перу- Чилійське, Каліфорнійське, Кромвелла в Тихому океані, Ломоносова в Атлантичному океані, Торєєва в Індійському океані, яке менш стійке через мусонні течії) або глибинними протитечією (наприклад, під Гольфстрімом). Крім них ще виділяють і придонні течії.
4 За часом дії (стійкості) течії можна поділити на постійні, періодичні та тимчасові (випадкові).
Постійні течії відображені на карті - більшість поверхневих течій, вони зберігають свої основні параметри (напрямок, швидкість, витрата).
Періодичні або змінні течії пов'язані зі зміною сил, що їх формують. Мусонні течії північної частини Індійського океану мають західний напрямок у зимовий період дії північно-східного мусону та східний – у літній сезон при дії південно-західного мусону. Періодичнимє також пов'язане з мусонною циркуляцією Сомалійська течія, яка в період зимового мусону спрямована на південь, під дією літнього мусона вона змінює напрям і тече на північ, знижуючи при цьому свою температуру. До змінних також відносяться припливно-відливні течії, що мають переважний добовий або напівдобовий період.
Тимчасові або випадкові течії відображають мінливість причин, що їх викликають: короткочасні зміни вітру, рівня, щільності та ін.
5 За характером руху течії поділяють на прямолінійні, криволінійні, циклонічні та антициклонічні.
6 За фізико-хімічними властивостями розрізняють течії холодні, теплі, опріснені, осолонені та нейтральні.
Меридіональні течії, спрямовані від екватора до полюсів завжди теплі, від субтропіків - завжди солоними і навпаки. Характер зональних течій визначається співвідношенням температури або солоності вод течії та навколишніх вод. Якщо температура течії вище температури навколишніх вод, течії називають теплим, якщо нижче холодним. Аналогічно визначаються солоні та розпресовані течії. Нейтральні течії (наприклад, пасатні в центральних частинах океанів) несуть води, що не відрізняються від навколишніх за температурою та солоністю.
Холодні течії впливають на клімат у бік його похолодання, збільшення тривалості холодного сезону та значного зменшення річної кількості атмосферних опадів. На Канадському узбережжі, що омивається Лабрадорським течією між 55 ° і 70 ° пн.ш. проходить річна ізотерма 0 -10 °, на тій же широті в Північній Європі ізотерма 0 +10 °. Ці властивості холодних течій надають вирішальний вплив формування пустельних областей
Таким чином, мінливість тепла, що переноситься океанськими течіями,визначає великомасштабні аномалії в атмосфері, а вони, у свою чергу, надають зворотний вплив на океан. Кількісне вивчення цих процесів, їх просторової та тимчасової мінливості – найважливіші фактори передбачення довготривалих аномалій погоди та змін клімату.
Основні завдання роботи
Лабораторна робота виконується на контурній карті світу будь-якої картографічної проекції. Для нанесення основних течій використовуються карти течії океанів для зими та літа.
1 Практична частина – нанести на карту основні поверхневі течії Світового океану (теплі течії – червоним кольором, холодні – синім), вказані нижче.
Основні поверхневі течії Світового океану
1. Антарктична кругова (протягом Західних вітрів)35.
2. Прибережна антарктична (протягом Східних вітрів)