Вертикальная структура мирового океана. Лекция: Структура и водные массы Мирового океана
Структурой Мирового океана называется его строение - вертикальная стратификация вод, горизонтальная (географическая) поясность, характер водных масс и океанических фронтов.
Вертикальная стратификация Мирового океана
В вертикальном разрезе толща воды распадается на большие слои, аналогичны слоям атмосферы. Их также называют сферами. Выделяются следующие четыре сферы (слоя):
Верхняя сфера формируется непосредственным обменом энергией и веществом с тропосферой в форме микроциркуляционных систем. Она охватывает слой в 200-300 м мощности. Эта верхняя сфера характеризуется интенсивным перемешиванием, проникновением света и значительными колебаниями температуры.
Верхняя сфера распадается на следующие частные слои:
- а) самый верхний слой толщиной в несколько десятков сантиметров;
- б) слой воздействия ветра глубиной 10-40 см; он участвует в волнении, реагирует на погоду;
- в) слой скачка температур, в котором она резко падает от верхнего нагретого к нижнему, не затронутому волнением и не прогретому слою;
- г) слой проникновения сезонной циркуляции и изменчивости температур.
Океанские течения обычно захватывают водные массы только верхней сферы.
Промежуточная сфера простирается до глубин 1 500 - 2000 м; ее воды образуются из поверхностных вод при их опускании. При этом они охлаждаются и уплотняются, а затем перемешиваются в горизонтальных направлениях, преимущественно с зональной составляющей. Преобладают горизонтальные переносы водных масс.
Глубинная сфера не доходит до дна примерно на 1 000 м. Этой сфере свойственна определенная однородность. ЕЕ мощность составляет около 2 000 м и она концентрирует более 50% всей воды Мирового океана.
Придонная сфера занимает самый нижний слой толщи океана и простирается на расстояние примерно 1 000 м от дна. Воды этой сферы образуются в холодных поясах, в Арктике и Антарктике и перемещаются на огромных пространствах по глубоким котловинам и желобам. Они воспринимают тепло из недр Земли и взаимодействуют с дном океана. Поэтому при своем движении они значительно трансформируются.
9.10 Водные массы и океанские фронты верхней сферы океана
Водной массой называется сравнительно большой объем воды, формирующийся в определенной акватории Мирового океана и обладающий в течение длительного времени почти постоянными физическими (температура, свет), химическими (газы) и биологическими (планктон) свойствами. Водная масса перемещается как единое целое. Одна масса от другой отделяется океанским фронтом.
Выделяются следующие типы водных масс:
- 1. Экваториальные водные массы ограничены экваториальным и субэкваториальным фронтами. Они характеризуются самой высокой в открытом океане температурой, пониженной соленостью (до 34-32‰) соленостью, минимальной плотностью, большим содержанием кислорода и фосфатов.
- 2. Тропические и субтропические водные массы создаются в областях тропических атмосферных антициклонов и ограничены со стороны умеренных поясов тропическим северным и тропическим южным фронтами, а субтропические - северным умеренным и северным южным фронтами. Они характеризуются повышенной соленостью (до 37‰ и более) и большой прозрачностью, бедностью питательными солями и планктоном. В экологическом отношении тропические водные массы представляет собой океанские пустыни.
- 3. Умеренные водные массы располагаются в умеренных широтах и ограничены со стороны полюсов арктическим и антарктическим фронтами. Они отличаются большой изменчивостью свойств как по географическим широтам, так и по сезонам года. Для умеренных водных масс характерен интенсивный обмен теплом и влагой с атмосферой.
- 4. Полярные водные массы Арктики и Антарктики характеризуются самой низкой температурой, наибольшей плотностью, повышенным содержанием кислорода. Воды Антарктики интенсивно погружаются в придонную сферу и снабжают ее кислородом.
Поверхностные воды вследствие высокой перемешиваемости однородны, толщина их слоя из-за особенностей теплообмена заметно меняется по сезонам и в зависимости от географической широты района. Обычно за нижнюю границу поверхностных вод принимают глубину, на которой амплитуда годового хода температуры практически неразличима. В среднем она располагается на глубине 200—300 м, в районах циклонических циркуляции и дивергенций приподнимается до 150—200 м, а в областях антициклонических круговоротов и конвергенции опускается до 300—400 м. В широтном направлении поверхностные воды подразделяются на экваториальные, тропические, субполярные и полярные. Первые отличаются наиболее высокой температурой, пониженной соленостью и плотностью, сложной циркуляцией. Для тропических вод характерна высокая соленость и плотность. Субполярные воды в различных океанах довольно изменчивы по своим характеристикам. Полярные воды отличаются отрицательными температурами (—1,2-1,5°), низкой соленостью (32,5—34,6 %о), формируются выше арктического и антарктического фронтов.
Промежуточные воды залегают под поверхностными до глубины 1000—1200 м. Максимальной толщины их слой достигает в полярные областях и центральных областях антициклонических круговоротов В экваториальной зоне, где происходит подъем вод, толщина слоя промежуточных вод уменьшается до 600—900 м.
Антарктические промежуточные воды образуются в результате деятельности Антарктического циркумполярного течения. Движение придонных вод в южном направлении компенсируется оттоком к северу глубинных и поверхностных вод. Далее к северу антарктические компоненты постепенно трансформируются, и эти воды возвращаются в антарктические широты в виде циркумполярных глубинных вод. Они содержат заметную примесь относительно более соленых глубинных вод из Южной Атлантики. При течении на восток эти водные массы полностью включаются в циркумполярную циркуляцию. Около 55—60 % составляют антарктические поверхностные воды, остальная часть — антарктические придонные воды. Циркумполярные глубинные воды приносят большое количество тепла в антарктические моря, где оно расходуется на нагревание холодных вод и атмосферы. Антарктические поверхностные воды прослеживаются до зоны между 50° и 60° ю.ш., где довольно быстро исчезают, сталкиваясь с менее плотными субантарктическими поверхностными водами, опускаются под них и принимают участие в формировании антарктических промежуточных вод, которые устремляются на север. Зона контакта между двумя поверхностными водными массами известна как зона антарктической конвергенции.
Глубинные воды формируются в высоких широтах в результате смешения поверхностных и промежуточных вод. Они однородны и простираются до глубин 3000—4000 м.
Самым мощным течением в Мировом океане является Антарктическое циркумполярное течение (течение Западных ветров). Оно дрейфует вдоль берегов Антарктиды, пересекая три океана, перемещая ежесекундно более 250 млн м3 морской воды. Его протяженность до 30 тыс. км, ширина — 1000—1500 км, глубина от 2 до 3 км. Скорость в верхних слоях достигает 2 км/ч.
Придонные воды также образуются вследствие опускания вышележащих вод главным образом в высоких широтах.
Вся толща океанской воды находится в непрерывном движении, которое возбуждается термогалинными (нагревание, охлаждение, осадки, испарение) и механическими факторами (касательное напряжение ветра, атмосферное давление), а также приливообразующими силами.
Общая схема возникновения течений (рис. 5) в океане в основном определяется характером циркуляции атмосферы и географическим расположением материков. Разделяют систему горизонтальных и вертикальных течений.
В тропической зоне ветра (пассаты) дуют с большим постоянством и силой с востока на запад, и лишь вблизи экватора существует штилевая зона. Соответственно в океане образуются северное и южное пассатные течения, а между ними — противоположно направленное (с запада на восток) межпассатное течение. Пассатные ветры создают экваториальное течение, идущее с востока на запад. Встретив материковый барьер, оно поворачивает в Северном полушарии — направо, в Южном — налево. По обе стороны от экватора образуются кольцевые течения, направленные в Северном полушарии по часовой стрелке, в Южном — против часовой.
Рис. 5. Схема образования течений (по А.С. Константинову, 1986)
В северной и южной умеренных зонах господствуют западные ветра, а в высоких широтах — восточные. Под их воздействием возникают течения, разнонаправленность которых ведет к формированию гигантских круговоротов океанской воды. К северу от экватор располагается область северного тропического круговорота (против часовой стрелки), далее — субтропического (по часовой стрелке) субарктического (против часовой стрелки). В Южном полушария имеются три аналогичных круговорота, но с иным направлением вращения. Рассматриваемая циркуляция обусловливает восточно-западную асимметрию температурного поля океана и определяет распространение морских организмов.
Жизнь во всем Мировом океане напрямую зависит от Антарктического циркум континентального течения (АЦТ), поднимающего на поверхность богатые питательными веществами глубинные воды. Результаты исследований дают основания считать, что морская жизнь должна обладать большей чувствительностью к изменениям климата, чем считалось до этого — ведь согласно большинству моделей изменений климата при этом должна измениться и океаническая циркуляция. Хотя океанографы выделили несколько направлений океанической циркуляции, новое исследование, проведенное в Принстонском университете, показало, что три четверти всей биологической активности в океанах зависит только от АЦТ. По расчетам при изменении этой циркуляции биологическая продуктивность всех океанов снизится в четыре раза.
Помимо поверхностных течений, в Мировом океане существует сложная система глубинных. Придонные воды, заполняющие глубины Мирового океана, в основном формируются на шельфе Антарктиды. Здесь в результате образования льда соленость воды повышается, и она (как более плотная) погружается на дно и движется к северу. Приток хорошо аэрированных антарктических вод снабжает кислородом глубины океанов, обеспечивая существование здесь жизни.
Атлантическая треска мигрирует между нерестилищами, расположенными к югу от Исландии, и районами питания вдоль Восточно-Гренландского течения.
Скорость глубинных течений может достигать 10—20 см/с, т. е. соизмерима со средними скоростями поверхностных течений. Это справедливо в отношении как среднеглубинных течений, так и придонных потоков.
Вертикальные перемещения воды могут быть вызваны изменением плотности расположенных друг над другом слоев воды, погружения ее у наветренного берега и подъема у подветренного, вследствие прохождения циклонов и антициклонов. Каждому погружению водных масс соответствует компенсационное поднятие воды в другом месте. Различают районы конвергенции (схождений) водных масс, где поверхностные воды погружаются в глубину, и районы дивергенций (расхождений), где глубинные воды выходят на поверхность.
Вместе с глубинными водами на поверхность поднимаются соединения азота и фосфора, это приводит к бурному развитию фитопланктона в зонах апвеллинга. Фитопланктоном питаются рачки, служащие кормом для рыбы. Поэтому здесь обычно бывает больше рыбы, чем на других участках океана.
Поверхность океана имеет сложный динамический рельеф, особенности которого взаимосвязаны с циркуляцией вод. Дивергенции, приуроченные к ложбинам динамического рельефа в центральных частях циклонических круговоротов, в поле дрейфовых течений приблизительно совпадают с областями сгона вод и их подъема из глубин — апвеллинга (рис. 6). Конвергенции, приуроченные к гребням динамического рельефа в центральных частях антициклонических круговоротов, в области дрейфовых течений приблизительно совпадают с областями нагона вод и опускания вглубь — даунвеллинга.
Огромное значение в гидродинамике океана имеют волны, в основном вызываемые ветром и действием приливных сил, которые одновременно обусловливают и возникновение приливно-отливных течений (рис. 7). Различают полусуточные, суточные и смешанные приливы.
В Мировом океане функционирование гидрологического звена идет в двух взаимно противоположных направлениях: с одной стороны, оно направлено на формирование относительно устойчивой динамической структуры океана — обособление водных масс, страти-
Рис. 7. Динамика приливной волны на о. Сахалин (по: Атлас, 2002)
фикацию его вод, а с другой — на разрушение этих структур, выравнивание градиентов физико-химических свойств морской воды.
Гидрологические структуры благодаря инерционности водной среды обладают относительной устойчивостью во времени, имеют естественные границы, отчего их роль в физико-географической дифференциации Мирового океана особенно значительна. Однако из-за подвижности вод аквальные экосистемы могут разрушаться, иметь зыбкие расплывчатые границы. Результатом функционирования гидрологического звена Мирового океана является упорядочение гидроклиматических условий.
Свойства и динамика океанических вод, обмен энергии и веществ как в Мировом океане, так и между океаносферой и атмосферой сильно зависят от процессов, определяющих природу всей нашей планеты. Вместе с тем сам Мировой океан оказывает исключительно сильное влияние на планетарные процессы, т. е. на те процессы, с которыми связано формирование и изменение природы всего земного шара.
Главные океанские фронты по положению почти совпадают с атмосферными. Значение главных фронтов в том, что они разграничивают тёплую и высокосолёную сферу Мирового океана от холодной и низкосолёной. Через главные фронты внутри океанской толщи происходит обмен свойствами между низкими и высокими широтами и завершается конечная фаза этого обмена. Кроме гидрологических фронтов выделяют климатические фронты океана, что особенно важно, так как климатические фронты океана, имея планетарный масштаб, подчёркивают генеральную картину зональности распределения океанологических характеристик и структуры динамической системы циркуляции вод на поверхности Мирового океана. Они же служат основой для климатического районирования. В настоящее время в пределах океаносферы существует довольно большое разнообразие фронтов и фронтальных зон. Они могут рассматриваться как границы вод с различной температурой и соленостью, течений и т. д. Сочетание в пространстве водных масс и границ между ними (фронтов) образует горизонтальную гидрологическую структуру вод отдельных районов и Океана в целом. В соответствии с законом географической зональности выделяют следующие важнейшие типы в горизонтальной структуре вод: экваториальные, тропические, субтропические, субарктические (субполярные) и субантарктические, арктические (полярные) и антарктические. Каждая горизонтальная структурная зона имеет соответственно и собственную вертикальную структуру, например, экваториальная поверхностная структурная зона, экваториальная промежуточная, экваториальная глубинная, экваториальная придонная и наоборот, в каждом вертикальном структурном слое можно выделить горизонтальные структурные зоны. Кроме того, в пределах каждой горизонтальной структуры выделяются более дробные подразделения, например, перу-чилийская или калифорнийская структура и т.д., что, в конечном счёте, обуславливает всёмногообразие вод Мирового океана. Границами разделения вертикальных структурных зон являются пограничные слои, а важнейших типов вод горизонтальной структуры океанские фронты.
· Вертикальная структура вод океана
В каждой структуре одноименные по вертикальному расположению водные массы в разных географических регионах имеют различные свойства. Естественно, что у Алеутских островов, или у берегов Антарктиды, или на экваторе водная толща отличается по всем своим физическим, химическим и биологическим характеристикам. Однако однотипные водные массы связывает общность их происхождения, близкие условия трансформации и распространения, сезонная и многолетняя изменчивость.
Поверхностные водные массы наиболее подвержены гидротермодинамическому влиянию всего комплекса атмосферных условий, г. частности годового хода температуры воздуха, осадков, ветров, влажности. При переносе течениями из областей образования в другие районы поверхностные воды сравнительно быстро трансформируются и приобретают новые качества.
Промежуточные воды формируются в основном в зонах климатически стационарных гидрологических фронтов либо в морях средиземноморского типа субтропического и тропического поясов. В первом случае они образуются как распресненные и сравнительно холодные, а во втором - как теплые и соленые. Иногда выделяют дополнительное структурное объединение - подповерхностные промежуточные воды, расположенные на сравнительно небольшой глубине под поверхностными. Они формируются в областях интенсивного испарения с поверхности (соленые воды) или в районах сильного зимнего охлаждения в субарктических и арктических районах океанов (холодный промежуточный слой).
Основной особенностью промежуточных вод по сравнению с поверхностными является почти полная независимость их от атмосферного влияния на всем пути распространения, хотя свойства их в очаге образования отличаются зимой и летом. Формирование их происходит, видимо, конвективным путем на поверхности и в подповерхностных слоях, а также за счет динамического опускания в зонах фронтов и конвергенций течений. Распространяются промежуточные воды главным образом по изопикническим поверхностям. Языки повышенной или пониженной солености, обнаруживаемые на меридиональных разрезах, пересекают главные зональные струи океанической циркуляции. Продвижение ядер промежуточных вод по направлению языков до сих пор не имеет удовлетворительного объяснения. Возможно, что оно осуществляется боковым (горизонтальным) перемешиванием. Во всяком случае геострофическая циркуляция в ядре промежуточных вод повторяет главные черты субтропического круговорота обращения и не отличается экстремальными меридиональными составляющими.
Глубинные и придонные водные массы формируются на нижней границе промежуточных вод путем их смешивания и преобразования. Но главными очагами зарождения этих вод считаются шельф и материковый склон Антарктиды, а также арктические и субполярные области Атлантического океана. Таким образом, они связаны с термической конвекцией в полярных зонах. Поскольку процессы конвекции имеют ярко выраженный годовой ход, то интенсивность образования и цикличность во времени и пространстве свойств этих вод должны иметь сезонную изменчивость. Но эти процессы почти не изучены.
Перечисленная общность водных масс, слагающих вертикальную структуру океана, дала основания ввести обобщенное понятие о структурных зонах. Обмен свойствами и перемешивание вод в горизонтальном направлении происходят на границах основных макромасштабных элементов циркуляции вод, по которым проходят гидрологические фронты. Таким образом акватории водных масс оказываются непосредственно связанными с основными круговоротами вод.
На основании анализа большого количества осредненных Т, S- кривых на всей акватории Тихого океана выделено 9 типов структур (с севера на юг): субарктическая, субтропическая, тропическая и восточно-тропическая северные, экваториальная, тропическая и субтропическая южные, субантарктическая, антарктическая. Северная субарктическая и обе субтропические структуры имеют восточные разновидности, обусловленные специфическим режимом восточной части океана у берегов Америки. Так же тяготеет к берегам Калифорнии и южной Мексики северная восточно-тропическая структура. Границы между основными типами структур вытянуты в широтном направлении, за исключением восточных разновидностей, у которых западные границы имеют меридиональную ориентацию.
Границы между типами структур в северной части океана согласуются с границами типов стратификации вертикальных профилей температуры и солености, хотя исходные материалы и методика их получения разные. Более того, совокупность типов вертикальных Т- и S-профилей определяют структуры и их границы значительно более подробно.
Субарктическая структура вод имеет монотонное по вертикали увеличение солености и более сложное изменение температуры. На глубинах 100 - 200 м в холодном подповерхностном слое наблюдаются наибольшие по всей вертикали градиенты солености. Теплый промежуточный слой (200 - 1000 м) наблюдается при ослаблении градиентов солености. Поверхностный слой (до 50 - 75 м) подвержен резким сезонным изменениям обоих свойств.
Между 40 и 45° с. ш. находится переходная зона между субарктической и субтропической структурами. Продвигаясь на восток от 165° - 160° з. д., она непосредственно переходит в восточные разновидности субарктической, субтропической и тропической структур. На поверхности океана, на глубинах 200 м и отчасти на 800 м во всей этой зоне находятся близкие по свойствам воды, которые относятся к субтропической водной массе.
Субтропическая структура разделяется на слои, в которых находятся соответствующие водные массы различной солености. Подповерхностный слой повышенной солености (60 - 300 м) отличается повышенными вертикальными градиентами температуры. Это приводит к сохранению устойчивой вертикальной стратификации вод по плотности. Ниже 1000 - 1200 м располагаются глубинные, а глубже 3000 м - придонные воды.
Тропические воды отличаются значительно более высокой температурой на поверхности. Подповерхностный слой повышенной солености имеет меньшую толщину, но более высокую соленость.
В промежуточном слое пониженная соленость выражена не тай резко в связи с удалением от очага образования на субарктическом фронте.
Экваториальная структура характеризуется поверхностным опресненным слоем (до 50 - 100 м) с высокой температурой на западе и значительным понижением ее на востоке. В том же направлении понижается и соленость, образуя у берегов Центральной Америки восточную экваториально-тропическую водную массу. Подповерхностный слой повышенной солености занимает в среднем толщину от 50 до 125 м, а по величинам солености он несколько ниже, чем в тропических структурах обоих полушарий. Промежуточная вода здесь южного, субантарктического происхождения. На длинном пути она интенсивно размывается, и ее соленость относительно высока - 34,5 - 34,6%о. На севере экваториальной структуры наблюдаются два слоя пониженной солености.
Структура вод южного полушария имеет четыре типа. Непосредственно к экватору примыкает тропическая структура, которая распространяется на юг до 30° ю. ш. на западе и до 20° ю. ш. на востоке океана. Она обладает наибольшей соленостью на поверхности и в подповерхностном слое (до 36,5°/оо), а также максимальной для южной части температурой. Подповерхностный слой повышенной солености простирается в глубину от 50 до 300 м. Промежуточные воды заглубляются до 1200 - 1400 м с соленостью в ядре до 34,3 - 34,5%о. Особенно низкая соленость отмечается на востоке тропической структуры. Глубинные и придонные воды имеют температуру 1 - 2°С и соленость 34,6 - 34,7°/оо.
Южная субтропическая структура отличается от северной большей соленостью на всех глубинах. В этой структуре также имеется подповерхностный осолоненный слой, но он часто выходит на поверхность океана. Таким образом, формируется особенно глубокий, иногда до 300 - 350 м, поверхностный, почти однородный слой повышенной солености - до 35,6 - 35,7°/оо. Промежуточная вода пониженной солености находится на самой большой глубине (до 1600 - 1800 м) с соленостью до 34,2 - 34,3%о.
В субантарктической структуре соленость на поверхности уменьшается до 34,1 - 34,2%о, а температура - до 10 - 11°С. В ядре слоя повышенной солености она составляет 34,3 - 34,7%о на глубинах 100 - 200 м, в ядре промежуточной воды пониженной солености она уменьшается до 34,3%о, а в глубинных и придонных водах такая же, как и в общем по Тихому океану, - 34,6 - 34,7°/оо.
В антарктической структуре соленость монотонно повышается ко дну от 33,8 - 33,9%о до максимальных значений в глубинпых и придонных водах Тихого океана: 34,7 - 34,8°/оо. В стратификации температуры снова появляются холодный подповерхностный и теплый промежуточный слои. Первый из них находится на глубинах 125 - 350 м с температурой летом до 1,5°, а второй - от 350 до 1200 - 1300 м с температурой до 2,5°. Глубинные воды имеют здесь наиболее высокую нижнюю границу - до 2300 м.
Огромные пространства соленых вод, простирающиеся по всему земному шару, называют Мировым океаном. Он представляет собой самостоятельный географический объект со своеобразным геологическим и геоморфологическим строением его котловины и берегов, спецификой химического состава вод, особенностями протекающих в них физических процессов. Все эти составляющие природного комплекса влияют на хозяйство Мирового океана.
Структура и форма мирового океана
Скрытой под океанскими водами части земной коры присущи определенная внутренняя структура и внешние формы. Они связаны между собой создающими их геологическими процессами, которые вместе с тем выражены в строении и рельефе дна океана.
К наиболее крупным формам относятся следующие: шельф, или материковая отмель, - обычно мелководная морская терраса, окаймляющая материк и продолжающая его под водой. В основном это затопленная морем прибрежная равнина со следами древних речных долин и береговых линий, существовавших при более низких, чем современные, положениях уровня моря. Средняя глубина шельфа примерно 130 м, но в некоторых районах она достигает сотен и даже тысячи метров. Ширина шельфа в Мировом океане изменяется от десятков метров до тысячи километров. В целом шельф занимает около 7% площади Мирового океана.
Материковый склон - наклон дна от внешнего края шельфа к глубинам океана. Средний угол наклона этого рельефа дна около 6°, но есть районы, где его крутизна увеличивается до 20-30°. Иногда материковый склон образует отвесные уступы. Ширина материкового склона обычно около 100 км.
Материковое подножие - широкая, наклонная, слегка всхолмленная равнина, расположенная между нижней частью материкового склона и океаническим ложем. Ширина материкового подножия может достигать сотен километров.
Ложе океана - глубокая (порядка 4-6 км) и наиболее обширная (более 2/3 всей площади Мирового океана) область океанического дна со значительно расчлененным рельефом. Здесь заметно выражены глобальные горные сооружения, глубоководные впадины, абиссальные холмы и равнины. Во всех океанах отчетливо прослеживаются срединно-океанические хребты гигантские валообразные структуры большой протяженности, образующие продольные гряды, разделенные по осевым линиям глубокими впадинами (рифтовыми долинами), на дне которых практически отсутствует осадочный слой.
Наибольшие глубины Мирового океана встречаются в глубоководных желобах. В одном из них (Марианский желоб) отмечена максимальная - 11022 м - глубина Мирового океана.
Количественной характеристикой химического состава морской воды служит соленость - масса (в граммах) твердых минеральных веществ, содержащихся в 1 кг морской воды. За единицу солености принимают 1 грамм солей, растворенных в 1 кг морской воды, и называют ее промилле, обозначая знаком %о. Средняя соленость Мирового океана равна 35,00%о, но по районам она варьирует в широких пределах.
Физические свойства морской воды в отличие от дистиллированной зависят не только от и , но и от солености, которая особенно сильно влияет на плотность, температуру наибольшей плотности и температуру замерзания морской воды. Именно от этих свойств во многом зависит развитие различных физических процессов, протекающих в Мировом океане.
Океан постоянно находится в движении, которое вызывают : космические, атмосферные, тектонические и др. Динамика океанских вод проявляется в разных формах и осуществляется, в общем в вертикальном и горизонтальном направлениях. Под воздействием приливообразующих сил Луны и Солнца в Мировом океане возникают приливы - периодические повышения и понижения уровня океана и соответствующие горизонтальные, поступательные движения воды, называемые приливными течениями. Ветер, дующий над океаном возмущает водную поверхность, в результате чего образуются ветровые волны различной структуры, формы и различных размеров. Волновые колебания, при которых частицы описывают замкнутые или почти замкнутые орбиты, проникают в подповерхностные горизонты, перемешивая верхние и нижележащие слои воды. Кроме волнения ветер вызывает перемещения поверхностных вод на большие расстояния, формируя таким образом океанские и морские течения. Конечно, в Мировом океане на возникновение течений влияют не только ветер, но и другие факторы. Однако течения ветрового происхождения играют весьма большую роль в динамике океанских и морских вод.
Для многих районов Мирового океана характерен апвеллинг - процесс вертикального движения вод, в результате которого глубинные воды поднимаются к поверхности. Он может быть вызван ветровым сгоном поверхностных вод от берега. Наиболее ярко выраженный прибрежный подъем вод наблюдается у западных берегов Северной и Южной Америки, Азии, Африки и Австралии. Поднявшиеся с глубин воды холоднее поверхностных, содержат большое количество питательных веществ (фосфатов, нитратов и т.п.), поэтому зонам апвеллинга свойственна высокая биологическая продуктивность.
В настоящее время установлено, что органическая жизнь пронизывает воды океана от поверхности до самых больших глубин. Все организмы, населяющие Мировой океан, подразделяют на три основные группы: планктон - микроскопические водоросли (фитопланктон) и мельчайшие животные (зоопланктон), свободно парящие в океанских и морских водах; нектон - рыбы и морские животные, способные самостоятельно активно передвигаться в воде; бентос - растения и животные, обитающие на дне океана от прибрежной зоны до больших глубин.
Богатый и разнообразный растительный и животный мир океанов и морей не только классифицируется по родам, видам, местам обитания и т.п., но и характеризуется определенными понятиями, содержащими количественные оценки фауны и флоры Мирового океана. Важнейшие из них - биомасса и биологическая продуктивность. Биомасса - это количество , выраженное в их сыром весе на единицу площади или объема (г/м 2 , мг/м 2 , г/м 3 , мг/м 3 и т.п.). Существуют различные характеристики биомассы. Ее оценивают либо по всей совокупности организмов, либо отдельно по растительному и животному миру, либо по определенным группам (планктон, нектон и т.п.) для Мирового океана в целом. В этих случаях величины биомассы выражают в абсолютных весовых единицах.
Биологическая продуктивность - это воспроизводство живых организмов в Мировом океане, что во многом аналогично понятию «плодородие почвы».
Величины биологической продуктивности определяют фито- и зоопланктон, на долю которых приходится большая часть продукции, производимой в океане. Годовая продукция одноклеточных растительных организмов благодаря большой скорости их воспроизводства во много тысяч раз превышает суммарный запас фитомассы, тогда как на суше годичная продукция растительности лишь на 6% превосходит ее биомассу. Исключительно высокий темп воспроизводства фитопланктона - существенная черта океана.
Итак, Мировой океан - это своеобразный природный комплекс. Его имеет свои физико-химические особенности и служит средой обитания для разнообразного животного и растительного мира. Воды океанов и морей тесно взаимодействуют с литосферой (берега и дно океана), материковым стоком и атмосферой. Эти сложные, неодинаковые от места к месту взаимосвязи предопределяют различные возможности хозяйственной деятельности в Мировом океане.
Мировой океан, покрывающий 2/3 земной поверхности, - это огромный водный резервуар, масса воды в котором составляет 1,4 килограмм или 1,4 миллиарда кубических километров. Вода океана - это 97 % всей воды на планете.
Мировой океан - будущее человечества. В его водах обитают многочисленные организмы, многие из которых являются ценным биоресурсом планеты, а в толще земной коры, покрытой Океаном - большая часть всех минеральных ресурсов Земли.
В условиях нехватки ископаемого сырья и непрекращающегося вот уже полвека ускоренного научно-технического прогресса, когда разведанные залежи природных ресурсов на суше всё менее экономически выгодно разрабатывать, человек с надеждой обращает свой взгляд на огромные территории Океана.
Океан и, особенно его прибрежной зоне, принадлежит ведущая роль поддержания жизни ни Земле. Ведь около 70 % кислорода, поступающего в атмосферу планеты, вырабатывается в процессе фотосинтеза планктоном (фитопланктоном). Сине-зеленые водоросли, обитающие в Мировом океане, служат гигантским фильтром, очищающем воду в процессе ее кругооборота. Он принимает загрязненные речные и дождевые воды и путем испарения возвращает влагу на континент в виде чистых атмосферных осадков.
мировой океан загрязнение ресурс
Весь Мировой океан занимает 361 млн кв.км (около 71% всей поверхности Земли), причём на пресные воды приходится только 20 млн кв.км, а полный объём всей гидросферы составляет 1390 млн куб. км, из которых собственно вод Океана - 96,4%.
Мировой океан обычно делят на отдельные океаны. Три из них, те, которые пересекаются экватором, обычно сомнений не вызывают, спорить можно только о границах. За границей до сих пор не все признают самостоятельность Северного Ледовитого океана. Наиболее горячими его защитниками были в 30-х годах ХХ в. советские ученые, справедливо утверждавшие, что этот океан, хотя и невелик по размерам, представляет собой совершенно самостоятельную акваторию. Что же касается Южного океана, то его раньше подписывали на картах, но в 20-х годах он исчез, его поделили между Тихим, Атлантическим и Индийским. И только в 60-х годах, после нескольких лет интенсивных исследовательских работ в Антарктике вновь было предложено выделить его в качестве самостоятельного.
Море - это часть Мирового океана. Залив - тоже. Называть какую-то акваторию морем или заливом - дело исключительно традиции. Два близких по величине и сходных по режиму водных пространства по разные стороны одного и того же полуострова называются одно - Аравийским морем, другое - Бенгальским заливом. Крохотное Азовское море - море, а две огромные акватории к северу и к югу от Северной Америки называются заливами - Гудзоновым и Мексиканским. Посчитайте, сколько морей выделено в пределах одного Средиземного моря. Так что не стоит искать объективных критериев различия морей и заливов, пусть они называются так, как принято.
Говоря о проливах, надо выяснить, хорошо ли усвоили ученики разницу между понятиями соединяет и разделяет. Например, пролив Босфор разделяет полуострова Балканский и Малая Азия (если шире, то Европу и Азию) и соединяет Черное море с Мраморным. Пролив Дарданеллы разделяет то же самое, но соединяет Мраморное море с Эгейским .
По физико-географическим особенностям, находящим своё выражение в гидрологическом режиме, в Мировом океане выделяются отдельные океаны, моря, заливы, бухты и проливы. В основе наиболее распространённого современного подразделения Океан (Мировой океан) лежит представление о морфологических, гидрологических и гидрохимических особенностях его акваторий, в большей или меньшей степени изолированных материками и островами. Границы Океан (Мировой океан) отчётливо выражены лишь береговыми линиями суши, омываемой им; внутренние границы между отдельными океанами, морями и их частями носят до некоторой степени условный характер. Руководствуясь спецификой физико-географических условий, некоторые исследователи выделяют также в качестве отдельного Южный океан с границей по линии субтропической или субантарктической конвергенции или по широтным отрезкам срединно-океанических хребтов.
В Северном полушарии вода занимает 61% поверхности земного шара, в Южном - 81%. Севернее 81° с. ш. в Северном Ледовитом океане и приблизительно между 56° и 63° ю. ш. воды Океан (Мировой океан) покрывают земной шар непрерывным слоем. По особенностям распределения воды и суши земной шар делится на океаническое и материковое полушария. Полюс первого расположен в Тихом океане, к Ю. - В. от Новой Зеландии, второго - на С. - 3. Франции. В океаническом полушарии воды Океан (Мировой океан) занимают 91% площади, в материковом - 53% .
