Круговороты в центральных поверхностных водах

  Глядя на океаны в целом, можно убедиться в том, что по­верхностная циркуляция представлена круговоротами — по одному в каждом океаническом бассейне (рисунок 11.1) — и каждый круговорот носит название соответствующего бас­сейна. Правда, первые мореплаватели не могли представить себе картину океанической циркуляции в глобальном мас­штабе. Представления о циркуляции поверхностных вод складывались по кусочкам, причем отдельным звеньям кру­говоротов давались названия как индивидуальным течени­ям. Эта практика сохранилась и в наши дни.

  В описании к рисунку 11.1 названия поверхностных течений сгруппированы по круговоротам. Отметим, что каждый круговорот имеет четыре звена. Причина здесь не в том, что мы хотим облегчить читателю их запоминание, а в том, что в каждом круговороте отчетливо выделяются за­падное пограничное течение, восточное пограничное тече­ние и соединяющие круговорот в одно целое течения ши­ротного направления.

 Рисунок 11.1. Поверхностные течения Мирового океана.

Поверхностные течения Мирового океана

 Центральный круговорот северной части Тихого океана:

  1. Куросио.
  2. Северо-Тихоокеанское.
  3. Калифорнийское.
  4. Северное Пассатное.

 Центральный круговорот южной части Тихого океана:

  1. Восточно-Австралийское.
  2. Западных Ветров (часть Антарктического циркумполярного те­чения).
  3. Гумбольдта (Перуанское).
  4. Южное Пассатное.

 Центральный круговорот Индийского океана:

  1. Мыса Игольного.
  2. Западных Ветров (часть Антарктического циркумполярного те­чения).
  3. Западно-Австралийское.
  4. Южное Пассатное.

 Субарктический круговорот Северной Атлантики:

  1. Ирмингера.
  2. Восточно-Гренландское.
  3. Лабрадорское.
  1. Северо-Атлантическое.

 Центральный круговорот Северной Атлантики:

  1. Гольфстрим.
  2. Северо-Атлантическое.
  3. Канарское.
  4. Северное Пассатное.

 Центральный круговорот Южной Атлантики:

  1. Бразильское.
  2. Западных Ветров (часть Антарктического циркумполярного те­чения).
  3. Бенгельское.
  4. Южное Пассатное.

 Субарктический круговорот северной части Тихого океана:

  1. Аляскинское.
  2. Аляскинский поток.
  3. Склоновое течение Берингова моря (Поперечное).
  4. Камчатское.
  5. Ойясио.

 (29 — Межпассатное противотечение, 30 — Сомалийское течение).

 

Отличительные особенности центральных круговоротов

  Симметрия полушарий. Круговороты в Северном и Южном полушариях симметричны относительно экватора. Этого можно ожидать, поскольку основные черты поверхностной циркуляции обусловлены воздействием ветра, а распределе­ния ветров в двух полушариях являются зеркальным ото­бражением одно другого. Причина симметрии в том, что на экваторе меняется знак отклонения течений под действием силы Кориолиса.

Карта Гольфстрима, составленная Бенджамином Франклином и опубликованная в Лондоне в 1786 г.

Карта Гольфстрима, составленная Бенджамином Франклином и опубликованная в Лондоне в 1786 г.,— первая карта этого мощного за­падного пограничного течения. (Из библиотеки Конгресса США.)

  Мощные западные пограничные течения. Течения, направ­ленные к полюсам и располагающиеся на западных окраи­нах океанических бассейнов, гораздо мощнее течений обрат­ного направления (направленных к экватору) на восточных окраинах океанов. Под словом «мощнее» подразумевается, что западные пограничные течения уже, имеют большую скорость и охватывают более толстый слой, чем течения у восточных окраин океанов. Перечислим пять основных за­падных пограничных течений: Гольфстрим (в Северной Ат­лантике), Куросио (на севере Тихого океана), Восточно-Ав­стралийское (на юге Тихого океана), Бразильское (в Южной Атлантике) и течение Мыса Игольного на юге Индийского океана).

  То, что восточные и западные пограничные течения су­щественно различаются между собой, известно уже несколь­ко столетий, но объяснение этому было дано лишь в 1948 г. Как показал Стоммел (Stommel H.) из Вудс-Холского океанографичес­кого института, различие в характере течений объясняется тем, что сила Кориолиса возрастает от экватора к полюсам (см. рисунок 10.3). В целом изменение с широтой отклоняюще­го эффекта вращения Земли имеет два следствия: 1) течение в круговороте усиливается на западной окраине океана, 2) центр водной возвышенности внутри каждого круговоро­та тоже смешается к западу.

  Скорость пограничных течений на западе океанов намно­го больше, чем скорость восточных пограничных течений обратного направления. В ядре Гольфстрима направленное к полюсу течение достигает скорости 2 м/с и более. В про­тивоположность этому в направленном к экватору Канар­ском течении скорость составляет лишь 0,1—0,2 м/с, т. е. примерно в десять раз меньше. Такие же соотношения ха­рактерны для других круговоротов.

  Западные пограничные течения охватывают и значитель­но большую толщу воды. Гольфстрим проникает до глуби­ны по меньшей мере 2000 м. Почти в каждом современном учебнике, где речь идет об океанических течениях, приводит­ся поперечный разрез западной части Атлантического океа­на, на котором в графическом виде представлено поле ско­ростей Гольфстрима, подчеркивающее исключительную природу этого потока. Данные, использованные для постро­ения рисунок 11.2, были получены во время выполнения разреза от мыса Хаттерас на восток — поперек Гольфстрима. Тече­ние обнаруживается над перегибом шельфа, где проходит граница между шельфом и континентальным склоном, с удалением от берега скорость течения возрастает и достига­ет максимума 180 см/с на поверхности примерно в 75 км от берега; практически весь перенос сосредоточен в прибрежной полосе шириной 160 км. С глубиной ядро течения несколько смещается в направлении открытого моря и касается дна на континентальном подножии на глубине около 3000 м, но ско­рость течения здесь падает практически до нуля.

  Глубже по краям ядра Гольфстрима обнаружены проти­вотечения. С тем из них, что расположено дальше от бере­га, связано движение Северо-Атлантической глубинной во­ды через весь Атлантический океан; ее источник — поверх­ностные воды у берегов Гренландии, а поднимается она на поверхность у берегов Антарктиды (см. также схему Бюс­та — рисунок 9.6). Эта глубинная циркуляция также усиливает­ся у западных окраин океанов.

 Рисунок 11.2. Характеристики Гольфстрима.

Характеристики Гольфстрима

(а) На этой карте побережья Северной Америки показано течение Гольфстрим. От Флориды до мыса Хаттерас течение держится границы между шельфом и континентальным склоном. У мыса Хаттерас оно отрывается от континента и идет на восток, пересе­кая Северную Атлантику. Штриховой прямой показано положение разреза, данные которого были использованы для построения кар­ты распределения скоростей (б).

(б) Распределение скоростей на поперечном сечении Гольфстрима у мыса Хаттерас. На поверхности ядро Гольфстрима располагается примерно в 75 км от берега, скорость течения здесь около 2 м/с. Течение прослеживается до глубин свыше 2000 м. Заштрихованная область соответствует противотечению экваториального направле­ния, переносящему Северо-Атлантическую глубинную воду, кото­рая образуется у берегов Гренландии, к Антарктиде.

  Восточные пограничные течения. В отличие от западных пограничных течений восточные имеют меньшие скорости, занимают более широкую полосу, но более тонкий слой во­ды. На рисунке 11.1 каждое из восточных пограничных тече­ний - Калифорнийское, Гумбольдта (Перуанское), Бенгельское и Канарское — показано несколькими тонкими стрелками. Перенос в этих течениях в основном ограничен слоем от поверхности до глубины 500 м, а скорость редко превышает 20 см/с; ширина же этих течений может дости­гать 1000 км (см. также карту течений Северной Атлантики, приведенную на рисунке 6.5).

  Пояса западных ветров и возбуждаемые ими течения. Пере­нос к полюсам в западных пограничных течениях прослежи­вается лишь до широт примерно 45° в обоих полушариях. На этих широтах — в согласии с распределением ветра, т. е. наличием пояса западных ветров, — линии тока в кру­говоротах поворачивают на восток. В Северном полушарии эти восточные потоки суть Северо-Тихоокеанское и Северо-Атлантическое течения. (В северной части Индийского океа­на аналогичного потока нет, поскольку к северу от экватора в океане недостаточно места для образования стационарно­го круговорота.)

  В Южном полушарии отсутствуют преграды в виде мас­сивов суши для потоков восточного направления. Благодаря этому в полосе широт между 53 и 65° западные ветры гонят поверхностные воды вокруг всего земного шара. Это так называемое Антарктическое циркумполярное течение (АЦТ). Таким образом, в Южном полушарии аналоги Северо-Тихоокеанского и Северо-Атлантического течений факти­чески входят в АЦТ. Некоторые океанологи называют АЦТ течением Западных Ветров Южного океана. Древним море­плавателям оно было хорошо известно — ведь они предпри­нимали рискованные попытки обогнуть мыс Горн, чтобы добраться из Европы до Тихого океана. Мало того что при­ходилось идти против западного ветра, сильные течения и высокие волны делали плавание вокруг мыса Горн одним из самых опасных океанических маршрутов.

Асимметрия экваториальных (пассатных) течений

  Как видно из рисунка 11.1, в Тихом океане Южное Пассатное течение временами пересекает географический экватор, тогда как Северное Пассатное течение смещено к зоне 9-18° с.ш. Метеорологам давно известно, что пассаты в двух полушариях не симметричны относительно экватора, в особенности в Тихом океане; об этом явлении они говорят как о «смещенном метеорологическом экваторе». Его поло­жение не фиксировано в тропической атмосфере: зимой в Северном полушарии зона конвергенции северо-восточных и юго-восточных пассатов располагается около 5° с.ш., а ле­том она смешается иногда до 10° с.ш. Таким образом, Коста-Рика орошается дождями муссонного типа с июля по сентябрь, а в Колумбии наиболее сильные ливни наблюда­ются с декабря по февраль. Именно смещенный метеороло­гический экватор и является причиной несимметричного рас­положения экваториальных течений в океане.

  В Северной Атлантике метеорологический экватор также смещен, но не в такой степени, как в Тихом океане. Анало­гичное смещение в Индийском океане тесно связано с нали­чием муссонов в этом регионе, причем сезонные изменения ветра служат причиной ежегодного развития и затухания основного вдольберегового течения — Сомалийского (см. 30 на рисунке 11.1). Сомалийское течение появляется у берегов Ке­нии и Сомали в нюне—августе; зимой оно практически исче­зает, а иногда возникает течение обратного направления. Лишь в последние годы океанологи начали изучать это те­чение, которое в период своего наибольшего развития по скорости и расходу соперничает с Гольфстримом и поэтому является важным элементом циркуляции поверхностных вод Мирового океана.