Материал: Система течений Гольфстрим и ее значение для географической оболочки

С внутренним, или левым, краем Гольфстрима не следует смешивать его термохалинную границу на поверхности. Это обычно резкое изменение, которое имеет место слева от «теплого ядра», может иногда совпадать, а иногда не совпадать с левым краем Гольфстрима, как он был определен выше. Это относится также к цветовой границе и к длинным плотным полосам саргассовых водорослей, часто наблюдаемым на поверхности; все эти поверхностные явления, несомненно, связаны с зонами градиентов, расположенными слева от «теплого ядра», но они вовсе не обязательно совпадают с левым или внутренним краем Гольфстрима.

«Теплое ядро» определяется здесь как часть Гольфстрима с более теплой водой, чем та, которая находится на той же глубине справа, если смотреть вниз по течению. Это «теплое ядро» обычно распространяется до глубины 300- 400 м с максимальными аномалиями температуры на глубине около 100 м.

Для определения закономерностей в сезонном изменении течения Гольфстрим, необходимо произвести анализ восьми графиков распределения температуры и солёности по глубине, по четырём сезонам года:

) На рисунках 2.2 и 2.3 приведён разрез распределения температуры по глубине, и распределение солености по глубине в период с 11 - 18 февраля. На рисунке 2.2 отчётливо видно как подстилаются тёплые воды более холодными, под течением уже на глубине 400 м. температура +8°С . Средняя температура составила в зимний период +14 °С, видно как температура на поверхности в некоторых местах достигает +24 °С, самая низкая температура на поверхности составляет +12°С. На глубине ниже 2000 метров сохраняется постоянная температура от +3°С до +2°С. На рисунке 2.3 отчётливо видно как соленость распространяется не равномерно, на поверхности течения средняя соленость составляет 36 о/оо, наблюдаются и аномалии, так максимальная соленость составляет 36,5 о/оо, а минимальное значение наблюдается на окраине течения ближе к Чесапикскому заливу и составляет 34,5 о/оо. С глубины 400 м. наблюдается постоянство солености оно составляет 35 о/оо.

Рис. 2.2. Распределение температуры на разрезе через Гольфстрим от Чесапикского залива к Бермудским островам, сделанном 11-18 февраля [1]

) На рисунках 2.4 и 2.5 приведён разрез распределения температуры по глубине, и распределение солености по глубине в период с 17-23 февраля. На рисунке 2.4 отчётливо видно как подстилаются тёплые воды более холодными, но это происходит плавно, нежели в период с 11 - 18 февраля. Под течением на глубине 400 м. температура +8°С . Средняя температура составила в весенний период +14 °С, видно как температура на поверхности в некоторых местах достигает +22 °С, самая низкая температура на поверхности составляет +12°С, левая сторона течения. На глубине ниже 2000 метров сохраняется постоянная температура от +3,5°С до +2,3°С на дне. Наблюдается не такое резкое смешивание температур воды в сравнении с зимним периодом.

На рисунке 2.5. отчётливо видно как соленость распространяется не равномерно, на поверхности течения средняя соленость составляет 36 о/оо, наблюдаются и аномалии, так максимальная соленость составляет 36,5 о/оо, а минимальное значение наблюдается на окраине течения ближе к Чесапикскому заливу и составляет 35,5 о/оо. С глубины уже 500 м. наблюдается постоянство солености, оно составляет 35 о/оо.

) На рисунках 2.6 и 2.7 приведён разрез распределения температуры по глубине, и распределение солености по глубине в период с 28 августа - 3 сентября. На рисунке 2.6 отчётливо видно как подстилаются тёплые воды более холодными, под течением уже на глубине 400 м. температура +8°С . Средняя температура составила в летний период +14 °С, видно как температура на поверхности в некоторых местах достигает +25 °С, самая низкая температура на поверхности составляет +12°С, на окраине течения ближе к Чесапикскому заливу. На глубине ниже 2000 метров сохраняется постоянная температура от +4°С до +2,4°С.

На рисунке 2.7 отчётливо видно как на поверхности течения выходит менее соленая вода с глубины 800 м., соленость которой составляет 35 о/оо. Наблюдаются такие амплитуды: максимальная соленость составляет 36,2 о/оо, а минимальное значение наблюдается на окраине течения ближе к Чесапикскому заливу и составляет 34,5 о/оо. С глубины 400 м. наблюдается постоянство солености, оно составляет 35 о/оо.. Происходит подстилание Гольфстрима более перстной водой.

) На рисунках 2.8 и 2.9 приведён разрез распределения температуры по глубине, и распределение солености по глубине в период с 30 ноября-5 декабря. На рисунке 2.8 отчётливо видно как подстилаются тёплые воды более холодными, под течением уже на глубине 400 м. температура +8°С . Средняя температура составила в осенний период +14 °С, видно как температура на поверхности в некоторых местах достигает +24 °С, самая низкая температура на поверхности составляет +18°С, на окраине течения ближе к Чесапикскому заливу. На глубине ниже 2000 метров сохраняется постоянная температура от +4°С до +3°С.

На рисунке 2.9 так же отчётливо видно как на поверхности течения выходит менее соленая вода с глубины 600 м., соленость которой составляет 35,5 о/оо. Наблюдаются такие амплитуды: максимальная соленость составляет 36,2 о/оо, а минимальное значение наблюдается на окраине течения ближе к Чесапикскому заливу и составляет 34,5 о/оо. С глубины 400 м. наблюдается постоянство солености, оно составляет 35 о/оо.

Рис. 2.9. Распределение солености на разрезе через Гольфстрим от Чесапикского залива к Бермудским островам, сделанном 30 ноября - 5 декабря 1932 г. [1]

Соль является важной составляющей топлива Гольфстрима. Когда вода течения достигает арктических регионов и охлаждается, то она гораздо тяжелее окружающей воды благодаря высокому содержанию соли, вследствие чего вода Гольфстрима опускается на морское дно и течет назад в направлении экватора. Возникает гигантский круговорот, который был бы невозможен без этого опускания тяжелой, насыщенной солью воды. Но в ходе потепления климата все больше пресной воды попадает в океан, так как происходит таяние ледников и усиливается количество выпадающих осадков.

ГЛАВА 3. Влияние течения Гольфстрим на географическую оболочку

течение гольфстрим климат циркуляция

Система тёплых течений Гольфстрим оказывает большое влияние на гидрологические и биологические характеристики, как морей, так и собственно Северного Ледовитого океана и на климат стран Европы, прилегающих к Атлантическому океану. Массы тёплой воды обогревают проходящий над ними воздух, который западными ветрами переносится на Европу. Отклонения температуры воздуха от средних широтных величин в январе достигают в Норвегии 15-20 °С, в Мурманске - более 11 °С.

Гольфстрим обеспечивает круглогодичную навигацию в крупном российском порту Мурманск <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D1%83%D1%80%D0%BC%D0%B0%D0%BD%D1%81%D0%BA>, который находится за полярным кругом <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D1%8F%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%BA%D1%80%D1%83%D0%B3>. При этом доступ к расположенному южнее Архангельску <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%80%D1%85%D0%B0%D0%BD%D0%B3%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D1%81%D0%BA>, куда теплые воды Гольфстрима не доходят, в зимнее время закрыт льдами.

Гольфстрим делает теплым климат Европы. Пока считалось, что Гольфстрим является рекой теплой воды, эта точка зрения оправдывалась. Однако более нельзя быть столь уверенным в прямом климатологическом влиянии Гольфстрима, важен не столько сам Гольфстрим, сколько положение и температура больших масс теплой воды на его правом крае.

Любой довод, при помощи которого пытаются объяснить климат влиянием расхода Гольфстрима, должен неизбежно включать какую либо оценку физических связей между Гольфстримом и плотностной структурой воды по каждой из его сторон.

Так, например, Айзлин [1] в своих предположениях зашел так далеко, что считал потепление климата Европы в периоды увеличения расхода Гольфстрима наименьшим. Это предположение основывалось на гипотезе, что процессы, которые формируют теплые поверхностные массы Центральной Атлантической воды, более или менее постоянны во времени и, следовательно, вследствие геострофического соотношения увеличение расхода

Североатлантического круговорота должно сопровождаться одновременным углублением термоклина в Саргассовом море и радиальным сжатием системы течений. Таким путем теплая поверхностная вода будет оттеснена с севера и европейский климат станет холоднее. Наоборот, ослабление расхода системы течений должно, полагает Айзлин, сопровождаться повышением термоклина по всему Саргассову морю, и избыток теплой воды будет форсировать радиальное расширение системы течений и ее перемещение к северу и может даже проявиться в переносе некоторой части поверхностных вод к высоким широтам, утепляя, таким образом, климат Европы. Убедительных доказательств того, что эта (или какая-либо другая) последовательность событий действительно имеет место, нет, и мы также не можем достаточно удовлетворительно обосновать эти гипотезы; так, в частности, мы очень мало знаем о скоростях образования водных масс. Но эти предположения представляют особый интерес, ибо они разрушают общепринятое представление о влиянии Гольфстрима на климат Европы. Единственное, что мы знаем, это то, что климат Европы был бы более теплым, если бы направление вращения Североатлантического круговорота было обратным.

В течение последних тридцати лет наблюдалось увеличение примерно на 2° поверхностной температуры в Норвежском море, а также уменьшение примерно на 50 м глубины изотермы 10°С по всему Саргассову морю (статистическое значение этого изменения положения изотермы незначительно). Эти две изолированные информации дают основание предполагать, что поверхностная циркуляция Северной Атлантики замедляется, что расход Гольфстрима, поэтому уменьшается и что это в свою очередь обусловливает большее потепление на побережье Европы. Подобные сведения подкрепляют предположение, выдвинутое Айзлином. .

Согласно теории ветровых океанических течений, при уменьшении воздействия ветров циркуляция в Северной Атлантике станет более мелкой, но не изменит своего радиуса. У периферии циркуляции изотермы должны углубиться. Однако необходимо помнить, что теория на ее современной стадии развития имеет дело только с интегральными скоростями и, следовательно, не имеется ясного теоретического указания на то, каким образом температура, перенос тепла и скорости поверхностных течений могут изменяться с ветром. Кроме того, климат и ветры над океаном не являются независимыми от океанических течений.

Однако в последнее время ученых беспокоит тот факт, что по многочисленным данным Гольфстрим начинает ослабевать. Для правильной оценки этого обстоятельства большое значение имеет опубликованная в декабре 1999 года статья в журнале « Nature » под названием «Более слабый Гольфстрим во Флоридском проливе во время последнего ледникового максимума» .

Коротко, суть статьи в следующем. Флоридское течение, или южная часть Гольфстрима, когда он проходит через Флоридский пролив, состоит из двух компонентов: из течения, являющегося западной частью круговорота теплой воды, происходящего под воздействием круговых вихревых потоков воздуха, разворачивающих после прохождения пролива часть теплых вод Гольфстрима в направлении к субтропикам, и из течения на северо-восток, в основе которого лежит глубоководное течение холодной воды из района Норвежского и Гренландского морей к экватору. По современным оценкам, Флоридское течение перемещает примерно 30-32 млн. кубометров воды в секунду. Из них, примерно, 17 млн. кубометров воды перемещается под воздействием круговых вихревых потоков, и 13 млн. кубометров направляются к Норвежскому морю, компенсируя глубоководное движение холодной воды к экватору. Ученые, исследовав относительное содержание стабильных изотопов кислорода в раковинах фораминифер, живших в период последнего ледникового максимума (примерно 21 тыс. лет назад), смогли определить, какая тогда была плотность воды, и, исходя из этого, с помощью геострофического метода вычислить примерный объем транспортируемой воды через Флоридский пролив в тот период. Он был равен 15-18 млн. кубометров воды в секунду. Ученые предполагают, что вихревые потоки воздуха, отклоняющие часть теплой воды к субтропикам, существовали и в период ледникового максимума или были даже сильнее, поэтому естественным предположением является то, что Гольфстрим был слабее тогда, чем сегодня за счет отсутствия течения к Норвежскому морю. Другими словами, в период последнего ледникового максимума в Норвежском море не образовывалось глубоководное течение холодной воды к экватору, и, соответственно, не было и компенсирующего поверхностного движения теплой воды от берегов США к северной Европе.

Что же вытекает из данного исследования? Во-первых, что Гольфстрим не всегда доходил до Норвежского и Гренландского морей, и, во-вторых, когда он не доходил, это был период ледникового максимума. Какова же вероятность, остановки течения Гольфстрима к Северной Европе сегодня? Ученые считают ее очень высокой. Дело в том, что главной причиной опускания холодной воды в Гренландском море на большую глубину является ее относительная высокая плотность, которая возникает из того, что в этой воде содержится больше морской соли. При образовании шельфовых ледников вода превращается в лед, а соль выделяется в незамерзшую воду (часть соли тоже замораживается в кристаллы льда в зависимости от скорости замораживания, чем быстрее скорость, тем больше соли замораживается), в результате эта вода становиться более плотной и опускается на глубину. Между тем, исследования ученых показали, что соленость воды в северных морях Атлантики резко снизилась за последние несколько десятилетий. Причина - таяние арктических льдов под влиянием повышения средней температуры. Льды тают, в океан добавляются большие массы свежей воды и соленость снижается, уменьшается плотность морской воды. Повышение температуры приводит к тому, что перестают формироваться шельфовые ледники. Все эти процессы нарушают механизм кругооборота воды в Атлантике. По оценкам ряда ученых, погружение плотной холодной воды в северных морях Атлантики на глубину снизилось, как минимум на 20-25% по сравнению с серединой прошлого века. Есть и более пессимистичные заявления. Таким образом, некоторые события из фильма «Послезавтра» могут оказаться вполне реалистичными.
Ряд крупных ученых полагает, что Гольфстрим может прекратить свое движение к Северной Европе уже к 2020 году и уже с большой долей уверенности к концу 21 века.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Гольфстрим значимая часть географической оболочки. Благодаря Гольфстриму страны Европы, прилегающие к Атлантическому океану, отличаются более мягким климатом, нежели другие регионы на той же географической широте: массы тёплой воды обогревают находящийся над ними воздух, который западными ветрами переносится на Европу. Если учесть, что севернее 60-го градуса северной широты в Канаде <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B0%D0%BD%D0%B0%D0%B4%D0%B0> начинается уже тундра <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%83%D0%BD%D0%B4%D1%80%D0%B0>, в которой выживают лишь северные олени <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B5%D0%B2%D0%B5%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D1%8C> и бизоны <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B8%D0%B7%D0%BE%D0%BD>, то в Европе картина благодаря Гольфстриму существенно иная. Здесь существуют лиственные леса и сочные луга, хорошие условия для земледелия и животноводства. А в регионах, расположенных в непосредственной близости от Гольфстрима, возможно ещё больше: в ботанических садах Корнуолла <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D1%80%D0%BD%D1%83%D0%BE%D0%BB%D0%BB> и Шотландии <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A8%D0%BE%D1%82%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D0%B4%D0%B8%D1%8F> с успехом выращивают даже пальмы. Экологическое значение Гольфстрима состоит, прежде всего, в переносе тепла. В этом он может сравниваться с мощными воздушными потоками.