В океанографии круговорот ( / ˈ dʒ aɪər / ) — это любая большая система циркулирующих поверхностных океанских течений , особенно тех, которые связаны с сильными движениями ветра . Круговороты вызваны эффектом Кориолиса ; Планетарная завихренность , горизонтальное трение и вертикальное трение определяют характер циркуляции в результате завихрения напряжения ветра ( крутящего момента ). [1]
Круговорот может относиться к любому типу вихрей в атмосфере или море , [2] даже к тем, которые созданы человеком, но чаще всего он используется в земной океанографии для обозначения основных океанских систем.
Ниже приведены пять наиболее известных океанских круговоротов: [3]
Они текут по часовой стрелке в северном полушарии и против часовой стрелки в южном полушарии.
Тропические круговороты менее едины и, как правило, распространяются в основном с востока на запад и в незначительной степени с севера на юг.
Субтропические круговороты образуются в результате сложного процесса, включающего как силу Кориолиса , так и перенос Экмана . [5] Поскольку глобальные ветры, вызванные вращением Земли, дуют по поверхности океана, на них действует Кориолис, вызывая движение вправо в Северном полушарии и влево в Южном полушарии. Эти ветры вызывают трение поверхностных течений, поскольку ветер передает энергию океану, позволяя воде двигаться по кругу. [6] Поскольку транспорт Экмана действует на эти круговые течения, чистый перенос воды на самом деле составляет 90 градусов, что приводит к движению областей конвергенции, позволяя воде скапливаться в центре океанского бассейна, образуя выпуклость. [7]
Центр субтропического круговорота представляет собой зону высокого давления, а внешние края круговорота — зону низкого давления. Эта разница в давлении вызывает градиент давления, позволяющий диффузии воды из зоны высокого давления в выпуклости в зону низкого давления на внешних краях круговорота. Движение воды не течет непосредственно вниз по выпуклости в центре, а вокруг нее. Это связано с тем, что Кориолис вызывает циркуляцию вокруг зоны высокого давления по часовой стрелке в северном полушарии и против часовой стрелки в южном полушарии . Таким образом, это приводит к вращению круговорота. Круговорот имеет стабильную циркуляцию воды вокруг себя благодаря точному балансу между силой Экмана и силой Кориолиса. Эти круговороты способствуют геострофическому потоку океана, в результате чего формируется общая модель циркуляции океана на Земле. [8] Движение субтропических круговоротов вызывает понижение уровня воды в океане, что приводит к образованию регионов с более низкой продуктивностью.
Такое скопление воды в центре создает поток к экватору в верхних слоях океана на высоте от 1000 до 2000 м (от 3300 до 6600 футов) посредством довольно сложной динамики. Этот поток возвращается к полюсу в виде усиленного западного пограничного течения . Граничным течением Северо-Атлантического круговорота является Гольфстрим , Северо-Тихоокеанского круговорота — течение Куросио , Южно -Атлантического круговорота — Бразильское течение , Южно-Тихоокеанского круговорота — Восточно- Австралийское течение , а круговорота Индийского океана — течение Агульяс . . [ нужна цитата ]
Субполярные круговороты образуются в высоких широтах (около 60° ). Циркуляция приземного ветра и океанской воды происходит против часовой стрелки в Северном полушарии, вокруг области низкого давления , такой как постоянный Алеутский минимум и Исландский минимум . Поверхностные течения обычно движутся наружу от центра системы. Это приводит в движение транспорт Экмана , который создает подъем богатой питательными веществами воды с нижних глубин. [9]
В субполярной циркуляции в южном полушарии преобладает Антарктическое циркумполярное течение из-за отсутствия крупных участков суши, разделяющих Южный океан . В морях Уэдделла и Море Росса есть небольшие круговороты , круговорот Уэдделла и круговорот Росса , которые циркулируют по часовой стрелке. [3]
В зависимости от своего местоположения по всему миру круговороты могут быть регионами высокой или низкой биологической продуктивности. Субтропические круговороты иногда называют «океанскими пустынями» или «биологическими пустынями», имея в виду засушливые пустыни , где мало жизни. [10] Теплые субтропические круговороты содержат одни из наименее продуктивных вод в океане. [11] Нисходящий поток воды, происходящий в субтропических круговоротах, уносит питательные вещества глубже в океан, удаляя их из поверхностных вод. Органические частицы также могут быть удалены из поверхностных вод посредством гравитационного опускания, когда частицы слишком тяжелы, чтобы оставаться во взвешенном состоянии в толще воды. [12] В отличие от субтропических круговоротов, субполярные круговороты могут иметь большую биологическую активность из-за апвеллинга в результате их циклонического движения. [13] Условия субарктического океанического круговорота в Северной Атлантике имеют характер «цветения и разрушения», следуя сезонным и штормовым закономерностям. Самая высокая продуктивность наблюдается бореальной весной, когда дни длинные и высок уровень питательных веществ. Это отличается от субарктической северной части Тихого океана, где цветение фитопланктона почти не происходит, а характер дыхания более постоянен во времени, чем в Северной Атлантике. [11]
Океанические круговороты обычно содержат 5-6 трофических уровней . Ограничивающим фактором количества трофических уровней является размер фитопланктона , который обычно невелик в круговоротах с ограниченным количеством питательных веществ. В зонах с низким содержанием кислорода олиготрофы составляют большой процент фитопланктона. [14]
Циркуляция океана перераспределяет тепло и водные ресурсы и, следовательно, определяет региональный климат. Например, западные ветви субтропических круговоротов текут из нижних широт в более высокие, принося на прилегающую территорию относительно теплый и влажный воздух, способствуя созданию мягкого и влажного климата (например, Восточный Китай, Япония). Напротив, восточные пограничные течения субтропических круговоротов, текущие от более высоких широт к более низким, соответствуют относительно холодному и сухому климату (например, Калифорния).
В настоящее время ядро субтропических круговоротов составляет около 30° в обоих полушариях. Однако их позиции не всегда были там. Данные спутниковых наблюдений о высоте поверхности моря и температуре поверхности моря позволяют предположить, что за последние несколько десятилетий основные океанские круговороты в мире медленно движутся в сторону более высоких широт. Такая особенность показывает согласие с предсказаниями климатической модели в условиях антропогенного глобального потепления. [15] Реконструкция палеоклимата также предполагает, что в прошлые холодные климатические периоды, т.е. ледниковые периоды, некоторые из западных пограничных течений (западные ветви субтропических океанских круговоротов) находились ближе к экватору, чем их современные положения. [16] [17] Эти данные подразумевают, что глобальное потепление, скорее всего, подтолкнет крупномасштабные океанские круговороты к более высоким широтам. [18] [19]
.jpg/1280px-Beach_trash_(30870156434).jpg)
Мусорное пятно — это круговорот частиц морского мусора , возникший в результате воздействия океанских течений и растущего загрязнения пластиком человеческим населением. Эти антропогенные скопления пластика и другого мусора вызывают экосистемные и экологические проблемы, которые влияют на морскую жизнь, загрязняют океаны токсичными химикатами и способствуют выбросам парниковых газов . Попадая в воду, морской мусор становится подвижным. Обломки могут быть унесены ветром или следовать за течением океанских течений, часто оказываясь в центре океанских круговоротов , где течения самые слабые.
На мусорных участках Отходы не компактны, и хотя большая их часть находится у поверхности Тихого океана, их можно обнаружить на глубине более 30 метров (100 футов). [20] Пятна содержат пластик и мусор самых разных размеров: от микропластика и мелких пластиковых гранул до крупных объектов, таких как рыболовные сети , а также потребительские товары и бытовая техника, потерянные в результате наводнения или потери при транспортировке.
Мусорные пятна растут из-за повсеместной потери пластика из систем сбора мусора. По оценкам Программы ООН по окружающей среде , «на каждую квадратную милю океана» приходится около «46 000 кусков пластика». [21] К 10 крупнейшим источникам загрязнения океана пластиком в мире относятся, от большей к меньшей, Китай, Индонезия, Филиппины, Вьетнам, Шри-Ланка, Таиланд, Египет, Малайзия, Нигерия и Бангладеш, [22] в основном через реки. Янцзы , Инд , Желтый , Хай , Нил , Ганг , Жемчуг , Амур , Нигер и Меконг , на которые приходится «90 процентов всего пластика, попадающего в мировой океан». [23] [24] Азия была ведущим источником неправильного обращения с пластиковыми отходами: только на Китай приходится 2,4 миллиона метрических тонн. [25]
Самым известным из них является Большое Тихоокеанское мусорное пятно , имеющее самую высокую плотность морского мусора и пластика. Тихоокеанское мусорное пятно имеет два массовых скопления: западное мусорное пятно и восточное мусорное пятно, первое у побережья Японии, а второе между Гавайями и Калифорнией . Эти мусорные пятна содержат 90 миллионов тонн (100 миллионов коротких тонн) мусора. [20] Другие идентифицированные пятна включают мусорное пятно в Северной Атлантике между Северной Америкой и Африкой, мусорное пятно в Южной Атлантике, расположенное между восточной частью Южной Америки и оконечностью Африки, мусорное пятно в южной части Тихого океана , расположенное к западу от Южной Америки, и мусорное пятно в Индийском океане. Участок , найденный к востоку от Южной Африки, указан в порядке убывания размера. [26]
10 крупнейших рек переносят 88–95% мировой нагрузки в море.
Оказывается, около 90 процентов всего пластика, попадающего в мировой океан, смывается всего через 10 рек: Янцзы, Инд, Желтая река, река Хай, Нил, Ганг, Жемчужная река, река Амур, Нигер, и Меконг (именно в таком порядке).
