Циркуляция вод

Глубокое познание циркуляции вод является ключом к пониманию природы не только Мирового океана, но и планетарных процессов. Однако совсем еще недавно представления о ней в основном ограничивались весьма несовершенными сведениями о поверхностных течениях. Они базировались главным образом на результатах статистической обработки многочисленных данных по сносу судов. Инструментальных измерений течений очень мало. Пройдет еще много времени, прежде чем их будет достаточно для изучения обращения вод по всей акватории океанов. Использование этих данных затрудняется и тем, что, подобно измерениям ветра, они позволяют составить суждение о мгновенных значениях направления и скорости потока. Необходимо накопление таких рядов наблюдений, которые можно подвергнуть статистической обработке, с тем, чтобы получить «розы» течений, преобладающие и результирующие их векторы. Отсюда понятно стремление к привлечению для исследования циркуляции вод теоретических и расчетных методов. Этот путь пока является не только наиболее доступным, но и единственно возможным.

Самый простой и надежный, так называемый динамический, метод позволяет получить по измерениям температуры и солености воды исходные данные для изучения геострофической циркуляции вод (геострофическое - горизонтальное, равномерное и прямолинейное движение, происходящее в условиях, когда можно пренебречь силами трения. В таком случае перенос вод происходит под воздействием градиента плотности и силы, возникающей в результате вращения Земли вокруг своей оси). Исследования, проведенные в Институте океанологии АН СССР по Тихому океану В.А. Бурковым, по Атлантическому - Р. П. Булатовым, по Индийскому - В. Г. Нейманом, показали, что за отсчетную поверхность может быть принята глубина 1500 м. Этот вывод находится в полном соответствии с основными особенностями стратификации вод. На глубине около 1500 м располагается граница между промежуточной и глубинной структурными зонами.

Следует ли отсюда, что границы между другими структурными зонами также могут служить отсчетными поверхностями, поскольку в пределах каждой зоны существуют самостоятельные системы вертикального обращения вод?. Или это присуще только переходу от промежуточных вод к глубинным, где происходит довольно резкое изменение вертикальных градиентов плотности от вполне определенных значений до величин, близких к нулевым? Эти вопросы требуют постановки специального исследования. Пока же по материалам В.А. Буркова, Р.П. Булатова и В.Г. Неймана нам удалось построить карты циркуляции вод по Мировому океану для наиболее характерных глубин верхнего тысячеметрового слоя.

Стремясь составить представление об обращении вод во всей остальной толще Мирового океана, А.Д. Щербинин и Р.П. Булатов, исходя из особенностей стратификации и вертикальной циркуляции вод, провели расчеты течений от границы, разделяющей глубинную и придонную структурные зоны; за таковую в первом приближении можно принять четырехтысячеметровую поверхность. В результате были получены карты циркуляции вод, совершенно идентичные тем, которые ранее построены от отсчетной поверхности 1500 м.

Использование более глубокой отсчетной поверхности позволило на основании расчетных данных составить карты горизонтального перемещения глубинных вод по двум океанам. В ближайшее время аналогичная работа будет проведена и по Тихому океану.

Карты циркуляции глубинных вод, построенные по Тихому океану В.А. Бурковым, к сожалению, не могут быть объединены с данными, имеющимися по двум другим океанам, так как они получены разными методами. Однако уже теперь по материалам, относящимся к Атлантическому и Индийскому океанам, можно сделать заключение об основных закономерностях горизонтальной циркуляции вод и ее перестройке вертикали во всей толще океана, кроме придонной структурной зоны.

Для количественной оценки вертикальной циркуляции использовано уравнение турбулентной диффузии, по которому были рассчитаны меридиональные и вертикальные составляющие течений в меридиональном сечении Атлантического, Индийского и Тихого океанов, а также по одному из характерных профилей Арктического бассейна. Рассчитанные по этим составляющим результирующие векторы дали возможность составить схемы вертикального обращения вод в условия реально стратифицированного океана. Дальнейшая их схематизация послужила основанием для суждения о путях перемещения водных масс.