Т, S-диаграмма

  Построим Т, S-кривую, используя миллиметровку (рисунок 9.1). По вертикальной оси будем откладывать значения солено­сти в частях на тысячу (промилле), взяв в качестве диапазо­на реальных изменений солености в океанах интервал от 30 до 35‰; по горизонтальной оси мы нанесем значения темпе­ратуры в интервале от -2 до 24 °С. Поскольку плотность воды почти целиком зависит от температуры и солености, каждая точка на плоскости будет соответствовать опреде­ленному значению плотности.

Рисунок 9.1. Т, S-диаграмма. Позволя­ет определить плотность морской воды по известным значениям тем­пературы и солености. Например, вола с температурой 19.0 °С и соле­ностью 31‰ имеет плотность 1,02200 г/см³ (δ_t = 22). Кривые — семейство изолиний плотности, охва­тывающее диапазон значений темпе­ратуры и солености, характерный для морской воды в реальных усло­виях.

  Метод Т, S-диаграмм основан на расчете плотности во­ды по парам значений Т и S с использованием эмпирической формулы.

  Формула составлена так, что охватывает все возможные комбинации Т и S, встречающиеся в океанах. По рассчитан­ным значениям плотности на плоскости в координатах (Т, S) строится семейство кривых — изолиний плотности. На рисунок 9.1 каждая из этих кривых соответствует определенному значению плотности, выражаемому в единицах δ_t (тех, что были использованы при анализе данных гидрологической станции в главе Два океанологических рейса), но сама плотность обозначается ρ; напри­мер, на рисунке 9.1 кривая с δ_t = 22 отвечает плотности ρ = 1,02200 г/см³.

  Процедура построения Т, S-кривых в некоторой степени позволяет понять особенности изменчивости океанов.

  1. Линии постоянной плотности суть кривые; это свиде­тельствует о том, что с изменением Т и S плотность воды меняется нелинейно. Отмеченная особенность связана с дву­мя фундаментальными физическими параметрами воды, указанными в таблице 6.1: ее коэффициентом теплового рас­ширения и растворяющей способностью. В большей степени на кривизну линий постоянной плотности влияет нелиней­ность коэффициента теплового расширения.

  Характер искривления изолиний плотности указывает на то, что изменения температуры слабо влияют на плотность очень холодной воды. Например, точка А типична для Т, S- характеристик поверхностной воды в Арктике; поскольку вблизи точки А изолинии плотности идут почти вертикаль­но, значительные изменения температуры приводят лишь к небольшим изменениям плотности воды. Так мы приходим к важному выводу: в полярных широтах на динамику океан­ских вод влияют лишь изменения солености.

  Точка В находится в области таких значений Т и S, ко­торые характерны для поверхностных вод тропического ре­гиона. Здесь изменения плотности воды зависят от измене­ний и температуры, и солености, поэтому в низких широтах динамика океана определяется изменениями обеих характе­ристик.

  2. Прямая XY на рисунке 9.1 иллюстрирует другую нелиней­ную особенность морской воды. Предположим, мы взяли пробы воды равного объема с характеристиками, соот­ветствующими точкам X и Y. Плотность воды в обеих этих пробах одинакова, хотя и температура, и соленость разли­чаются. Если теперь мы смешаем две пробы в сосуде боль­шего объема, то получим смесь с характеристиками, соот­ветствующими точке Z, т. е. с температурой и солено­стью — средними между значениями в точках X и Y. Одна­ко плотность смеси окажется на целых 0,2 ед. δ_t больше, чем плотность каждой пробы в отдельности. Какое значе­ние имеет этот результат? Из него следует, что в океане два объема с различными Т, S - характеристиками могут сблизиться, перемешаться и быстро утонуть. Ниже мы остановимся на этом подробнее.