Антарктическое циркумполярное течение ( АНТ ) — океанское течение , которое течет по часовой стрелке (если смотреть со стороны Южного полюса ) с запада на восток вокруг Антарктиды . Альтернативное название АКК — Западный ветровой дрейф . АКТ является доминирующим элементом циркуляции Южного океана и имеет средний перенос, оцениваемый в 100–150 Свердрупов (Зв, миллион м 3 /с) [1] или, возможно, даже выше, [2] что делает его крупнейшим океанским течением. Течение является циркумполярным из-за отсутствия какого-либо участка суши, соединяющегося с Антарктидой, и это удерживает теплые океанские воды от Антарктиды, позволяя этому континенту сохранять свой огромный ледяной покров .
С Циркумполярным течением связана Антарктическая конвергенция , где холодные воды Антарктики встречаются с более теплыми водами субантарктики , создавая зону апвеллинга питательных веществ. Они питают высокие уровни фитопланктона с соответствующими веслоногими раками и крилем , а в результате формируются пищевые цепи, поддерживающие рыбу , китов , тюленей , пингвинов , альбатросов и множество других видов .
ACC известен морякам на протяжении веков; оно значительно ускоряет всякое путешествие с запада на восток, но чрезвычайно затрудняет плавание с востока на запад, хотя это происходит главным образом из-за господствующих западных ветров . Рассказ Джека Лондона «Сделай Вестинг» и обстоятельства, предшествовавшие мятежу на « Баунти », ярко иллюстрируют трудности, которые он вызвал у моряков, пытавшихся обойти мыс Горн в западном направлении по маршруту клипера из Нью-Йорка в Калифорнию . [3] Маршрут клипера на восток , который является самым быстрым парусным маршрутом в мире, следует за ACC вокруг трех континентальных мысов — мыса Игольяс ( Африка ), Юго-восточного мыса ( Австралия ) и мыса Горн ( Южная Америка ).
Течение создает круговороты Росса и Уэдделла .
АКК соединяет Атлантический , Тихий и Индийский океаны и служит основным путем обмена между ними. Течение сильно ограничено формой рельефа и батиметрическими особенностями. Чтобы проследить его начало произвольно в Южной Америке, оно протекает через пролив Дрейка между Южной Америкой и Антарктическим полуостровом , а затем разделяется на востоке дугой Скотия с мелкой теплой ветвью, текущей на север в Фолклендском течении , и более глубокой ветвь, проходящая через Дугу дальше на восток, а затем также поворачивающая на север. Проходя через Индийский океан, течение сначала отражает течение Агульяс , образуя Возвратное течение Агульяс , прежде чем оно разделится плато Кергелен , а затем снова движется на север. Отклонение также наблюдается при прохождении срединно -океанического хребта в юго-восточной части Тихого океана.
Течение сопровождается тремя фронтами : Субантарктическим фронтом (САФ), Полярным фронтом (ПФ) и Южным фронтом АКТ (ЮАКК). [4] Кроме того, воды Южного океана отделены от более теплых и соленых субтропических вод субтропическим фронтом ( СТФ). [5]
Северная граница АКК определяется северной границей ЮВС, причем это самая северная вода, проходящая через пролив Дрейка и, следовательно, являющаяся циркумполярной. Большая часть переноса АКТ осуществляется на этом фронте, который определяется как широта, на которой впервые появляется минимум подземной солености или толстый слой нестратифицированной воды субантарктического режима , что допускается стратификацией плотности с преобладанием температуры. Еще южнее лежит ПФ, для которого характерен переход к очень холодным и относительно пресным поверхностным водам Антарктики на поверхности. Здесь температурный минимум допускается из-за преобладающей стратификации плотности солености из-за более низких температур. Еще южнее находится SACC, который определяется как самая южная часть циркумполярных глубоких вод (температура около 2 ° C на высоте 400 м). Эта водная масса течет вдоль шельфа западной части Антарктического полуострова и, таким образом, отмечает самую южную воду, протекающую через пролив Дрейка и, следовательно, циркумполярную. Основная часть транспорта перевозится по средним двум фронтам.
Общий перенос ACC в проливе Дрейка оценивается примерно в 135 Зв, что примерно в 135 раз превышает перенос всех рек мира вместе взятых. В Индийском океане наблюдается относительно небольшое увеличение потока: перенос к югу от Тасмании достигает около 147 Зв, и в этот момент течение, вероятно, является самым сильным на планете.
Циркумполярное течение вызывается сильными западными ветрами в широтах Южного океана.
В широтах, где есть континенты, ветры, дующие на легкие поверхностные воды, могут просто накапливать легкую воду у этих континентов. Но в Южном океане импульс, передаваемый поверхностным водам, не может быть компенсирован таким образом. Существуют разные теории о том, как циркумполярное течение уравновешивает импульс, передаваемый ветрами. Увеличивающийся импульс на восток, передаваемый ветрами, заставляет частицы воды дрейфовать наружу от оси вращения Земли (другими словами, на север) в результате силы Кориолиса . Этот перенос Экмана на север уравновешивается потоком, направляемым на юг под давлением основных систем хребтов. Некоторые теории связывают эти потоки напрямую, предполагая, что в Южном океане происходит значительный апвеллинг плотных глубинных вод, трансформация этих вод в легкие поверхностные воды и трансформация вод в направлении, противоположном северу. Такие теории связывают величину циркумполярного течения с глобальной термохалинной циркуляцией , особенно со свойствами Северной Атлантики.
Альтернативно, океанские вихри , океанический эквивалент атмосферных штормов, или крупномасштабные извилины циркумполярного течения могут напрямую переносить импульс вниз в толще воды. Это связано с тем, что такие потоки могут создавать чистый поток на юг во впадинах и чистый поток на север через хребты, не требуя какого-либо преобразования плотности. На практике, вероятно, будут важны как термохалинный, так и вихревой/меандровый механизмы.
Течение течет со скоростью около 4 км/ч (2,5 миль в час) над хребтом Маккуори к югу от Новой Зеландии. [6] ACC меняется со временем. Свидетельством этого является Антарктическая циркумполярная волна — периодическое колебание, влияющее на климат большей части южного полушария. [7] Существует также антарктическое колебание , которое включает в себя изменения местоположения и силы антарктических ветров. Было высказано предположение, что тенденции антарктического колебания объясняют увеличение переноса циркумполярного течения за последние два десятилетия.
Опубликованные оценки начала Антарктического циркумполярного течения различаются, но обычно считается, что оно началось на границе эоцена и олигоцена . Изоляция Антарктиды и образование АКК произошли с открытием Тасманского пролива и пролива Дрейка . Тасманский морской путь разделяет Восточную Антарктиду и Австралию и, как сообщается, открылся для циркуляции воды 33,5 млн лет назад. [8] Время открытия пролива Дрейка между Южной Америкой и Антарктическим полуостровом является более спорным; тектонические и осадочные данные показывают, что он мог быть открыт еще до 34 млн лет назад, [9] оценки открытия прохода Дрейка составляют от 20 до 40 млн лет назад. [10] Многие исследователи считают, что изоляция Антарктиды течением стала причиной оледенения Антарктиды и глобального похолодания в эпоху эоцена . Океанические модели показали, что открытие этих двух проходов ограничило конвергенцию полярного тепла и вызвало понижение температуры поверхности моря на несколько градусов; другие модели показали, что уровни CO 2 также сыграли значительную роль в оледенении Антарктиды. [10] [11]
Циклы морского льда в Антарктике носят сезонный характер: в феврале – марте количество морского льда наименьшее, а в августе – сентябре морской лед достигает наибольшей площади. [12] Уровень льда отслеживается с помощью спутника с 1973 года. Подъем глубоких вод подо льдом приносит значительное количество питательных веществ. По мере таяния льда талая вода обеспечивает стабильность, а критическая глубина значительно ниже глубины смешивания, что обеспечивает положительную чистую первичную продукцию . [13] По мере того, как морской лед отступает, в первой фазе цветения доминируют эпонтические водоросли, а за таянием льда на юге следует сильное цветение, в котором преобладают диатомовые водоросли. [13]
Еще одно цветение фитопланктона происходит севернее, вблизи антарктической конвергенции , здесь присутствуют питательные вещества из термохалинной циркуляции . В цветении фитопланктона преобладают диатомовые водоросли, и в открытом океане его питают копеподы, а ближе к континенту — криль. Производство диатомовых водорослей продолжается в течение всего лета, а популяции криля сохраняются, что приводит к появлению в этом районе большого количества китообразных , головоногих моллюсков , тюленей, птиц и рыб. [13]
Считается, что цветение фитопланктона ограничено освещенностью весной в южном полушарии и биологически доступным железом летом. [14] Большая часть биологии в этом районе происходит вдоль основных фронтов течения: Субтропического, Субантарктического и Антарктического полярных фронтов. Это районы, связанные с четко выраженными изменениями температуры. [15] Размер и распределение фитопланктона также связаны с фронтами. Микрофитопланктон (>20 мкм) встречается на фронтах и границах морского льда, а нанофитопланктон (<20 мкм) - между фронтами. [16]
Исследования запасов фитопланктона в южном море показали, что в Антарктическом циркумполярном течении преобладают диатомовые водоросли, а в море Уэдделла обильны кокколитофориды и силикофлагелляты. Исследования юго-западной части Индийского океана показали вариацию групп фитопланктона в зависимости от их местоположения относительно полярного фронта: к югу от фронта доминируют диатомовые водоросли , а к северу от фронта — динофлагелляты и жгутиконосцы . [16]
Были проведены некоторые исследования антарктического фитопланктона как поглотителя углерода . Области открытой воды, оставшиеся после таяния льда, являются хорошими местами для цветения фитопланктона. Фитопланктон в процессе фотосинтеза забирает углерод из атмосферы. Когда цветы умирают и тонут, углерод может храниться в отложениях в течение тысяч лет. По оценкам, этот природный поглотитель углерода ежегодно удаляет из океана 3,5 миллиона тонн. 3,5 миллиона тонн углерода, взятого из океана и атмосферы, эквивалентны 12,8 миллионам тонн углекислого газа. [17]
Экспедиция в мае 2008 г. в составе 19 ученых [18] изучила геологию и биологию восьми морских гор хребта Маккуори , а также Антарктического циркумполярного течения с целью изучения последствий изменения климата Южного океана. Циркумполярное течение объединяет воды Атлантического, Индийского и Тихого океанов и несет в себе до 150 раз больший объем воды, впадающей во все реки мира. Исследование показало, что любой ущерб холодноводным кораллам, питаемым течением, будет иметь долгосрочный эффект. [6] После изучения циркумполярного течения стало ясно, что оно сильно влияет на региональный и глобальный климат, а также на подводное биоразнообразие. [19] Недавно объект был охарактеризован как «спектральный пик глобальной внетропической циркуляции на высоте ≈ 10^4 километров». [20]
Течение помогает сохранить затонувшие деревянные корабли, не позволяя « корабельным червям » достичь таких целей , как корабль Эрнеста Шеклтона « Эндьюранс» . [21]
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )