Мировой океан или океан-море — это водоём с соленой водой , занимающий ~70,8% площади Земли . [8] В английском языке термин « океан» также относится к любому из крупных водоемов, на которые условно разделен мировой океан. [9] Различные названия используются для обозначения пяти различных областей океана: Тихого , Атлантического , Индийского , Антарктического/Южного и Арктического . [10] [11] Океан содержит 97% воды Земли [8] и является основным компонентом гидросферы Земли , поэтому океан необходим для жизни на Земле. Океан влияет на климат и погодные условия, углеродный цикл и круговорот воды , выступая в качестве огромного резервуара тепла .
Океанографы разделили океан на вертикальные и горизонтальные зоны в зависимости от физических и биологических условий. Пелагическая зона – это толща воды открытого океана от поверхности до дна океана. Водная толща далее делится на зоны в зависимости от глубины и количества присутствующего света. Фотическая зона начинается на поверхности и определяется как «глубина, на которой интенсивность света составляет всего 1% от поверхностного значения» [12] : 36 (приблизительно 200 м в открытом океане). Это зона, где может происходить фотосинтез . В этом процессе растения и микроскопические водоросли (свободно плавающий фитопланктон ) используют свет, воду, углекислый газ и питательные вещества для производства органических веществ. В результате фотическая зона является наиболее биоразнообразной и источником пищи, которая поддерживает большую часть экосистемы океана . Фотосинтез океана также производит половину кислорода в атмосфере Земли. [13] Свет может проникнуть лишь на несколько сотен метров; остальная часть более глубокого океана холодна и темна (эти зоны называются мезопелагическими и афотическими зонами). Континентальный шельф – это место, где океан встречается с сушей. Оно более мелкое, с глубиной несколько сотен метров и меньше. Деятельность человека часто оказывает негативное воздействие на экосистемы континентального шельфа.
Температура океана зависит от количества солнечной радиации, достигающей поверхности океана. В тропиках температура поверхности может достигать более 30 °C (86 °F). Около полюсов, где образуется морской лед , равновесная температура составляет около -2 ° C (28 ° F). Во всех частях океана температура на глубине океана колеблется от -2 ° C (28 ° F) до 5 ° C (41 ° F). [14] Постоянная циркуляция воды в океане создает океанские течения . Эти направленные движения морской воды вызваны силами, действующими на воду, такими как колебания температуры, атмосферная циркуляция (ветер), эффект Кориолиса и изменения солености . [15] Приливы создают приливные течения, а ветер и волны вызывают поверхностные течения. Гольфстрим , течение Куросио , течение Агульяс и Антарктическое циркумполярное течение являются основными океанскими течениями. Течения переносят огромное количество воды и тепла по всему миру. Перенося эти загрязнители с поверхности в глубины океана, эта циркуляция влияет на глобальный климат, а также на поглощение и перераспределение загрязняющих веществ, таких как углекислый газ .
Океанская вода содержит высокую концентрацию растворенных газов, включая кислород , углекислый газ и азот . Этот газообмен происходит на поверхности океана, а растворимость зависит от температуры и солености воды. [16] Концентрация углекислого газа в атмосфере повышается из-за сгорания ископаемого топлива , что приводит к повышению уровня углекислого газа в океанской воде, что приводит к его закислению . [17] Океан предоставляет человечеству важнейшие экологические услуги , такие как регулирование климата. Оно также обеспечивает средства торговли и транспорта, а также доступ к продовольствию и другим ресурсам . Известно, что он является средой обитания более 230 000 видов , но может содержать и значительно больше – возможно, более двух миллионов видов. [18] Однако океан сталкивается с многочисленными экологическими угрозами, вызванными деятельностью человека, такими как загрязнение морской среды, чрезмерный вылов рыбы и последствия изменения климата для океанов, такие как потепление океана , закисление океана и повышение уровня моря . Континентальный шельф и прибрежные воды , которые больше всего страдают от деятельности человека, особенно уязвимы.
Термины «океан» или «море», используемые без уточнения, относятся к взаимосвязанному массиву соленой воды, покрывающему большую часть поверхности Земли. [10] [11] Включает Атлантический , Тихий , Индийский , Антарктический/Южный и Северный Ледовитый океаны . [19] В целом термины «океан» и «море» часто взаимозаменяемы, хотя носители британского английского языка обращаются к «морю» во всех случаях, [20] [ сомнительно ] даже когда водоем это один из океанов.
Строго говоря, «море» — это водоем (как правило, часть мирового океана), частично или полностью окруженный сушей. [21] Слово «море» также может использоваться для обозначения многих конкретных, гораздо меньших водоемов, таких как Северное море или Красное море . Резкого различия между морями и океанами нет, хотя, как правило, моря меньше по размеру и часто частично (как окраинные моря ) или полностью (как внутренние моря ) граничат с сушей. [22]
Современная концепция Мирового океана была придумана в начале 20 века российским океанографом Юлием Шокальским для обозначения непрерывного океана, который покрывает и окружает большую часть Земли. [23] [24] Глобальный, взаимосвязанный массив соленой воды иногда называют Мировым океаном, глобальным океаном или Великим океаном . [25] [26] [27] Концепция непрерывного водоема с относительно неограниченным обменом между его компонентами имеет решающее значение в океанографии . [28]
Слово океан происходит от фигуры классической античности , Океана ( / oʊ ˈ s iː ə n ə s / ; греческий : Ὠκεανός Ōkeanós , [29] произносится [ɔːkeanós] ), старшего из Титанов в классической греческой мифологии . Древние греки и римляне считали Океан божественным олицетворением огромной реки , окружающей мир.
Понятие Океанос имеет индоевропейскую связь. Греческий Океанос сравнивают с ведическим эпитетом а-шаяна-, относящимся к дракону Вритре-, захватившему коров/реки. В связи с этим понятием Океанос изображается с драконьим хвостом на некоторых ранних греческих вазах. [30]
Ученые полагают, что в материале, из которого образовалась Земля, содержалось значительное количество воды . [31] Молекулы воды могли бы легче покинуть гравитацию Земли, если бы она была менее массивной во время своего формирования. Это называется выходом из атмосферы .
Во время формирования планет на Земле, возможно, были океаны магмы . Впоследствии, согласно современным теориям , выделение газа , вулканическая активность и удары метеоритов создали раннюю атмосферу, состоящую из углекислого газа , азота и водяного пара . Считается, что газы и атмосфера накапливались в течение миллионов лет. После того, как поверхность Земли значительно остыла, водяной пар со временем конденсировался, образуя первые океаны Земли. [32] Ранние океаны могли быть значительно жарче, чем сегодня, и казаться зелеными из-за высокого содержания железа. [33]
Геологические данные помогают ограничить временные рамки существования жидкой воды на Земле. Образец подушечного базальта (разновидность породы, образовавшейся во время подводного извержения) был извлечен из Зеленокаменного пояса Исуа и является доказательством того, что вода существовала на Земле 3,8 миллиарда лет назад. [34] В Зеленокаменном поясе Нуввуагиттук , Квебек, Канада, породы, датированные возрастом 3,8 миллиарда лет по одному исследованию [35] и 4,28 миллиарда лет по другому [36] , свидетельствуют о присутствии воды в этом возрасте. [34] Если океаны существовали раньше, то какие-либо геологические свидетельства либо еще не были обнаружены, либо с тех пор были уничтожены геологическими процессами, такими как переработка земной коры . Однако в августе 2020 года исследователи сообщили, что на Земле, возможно, всегда было достаточно воды, чтобы заполнить океаны, с начала формирования планеты. [37] [38] [39] В этой модели парниковые газы в атмосфере предохраняли океаны от замерзания, когда вновь формирующееся Солнце имело только 70% своей нынешней светимости . [40]
Происхождение океанов Земли неизвестно. Считается, что океаны сформировались в эпоху Гадея и, возможно, стали причиной возникновения жизни .
Тектоника плит , послеледниковый отскок и повышение уровня моря постоянно меняют береговую линию и структуру мирового океана. Глобальный океан в той или иной форме существовал на Земле на протяжении тысячелетий.
С момента своего формирования океан принимал множество состояний и форм, имел множество прошлых разделений и потенциально иногда охватывал весь земной шар. [41]
В более холодные климатические периоды образуется больше ледяных шапок и ледников, и достаточное количество мировых запасов воды накапливается в виде льда, чтобы уменьшить его количество в других частях водного цикла. Обратное верно в теплые периоды. Во время последнего ледникового периода ледники покрывали почти треть суши Земли, в результате чего уровень океанов был примерно на 122 м (400 футов) ниже, чем сегодня. Во время последнего глобального «потепления», около 125 000 лет назад, уровень моря был примерно на 5,5 м (18 футов) выше, чем сейчас. Около трех миллионов лет назад уровень океанов мог быть на 50 м (165 футов) выше. [42]
Весь океан, содержащий 97% воды Земли, занимает 70,8% поверхности Земли , [8] что делает его глобальным океаном Земли или мировым океаном . [23] [25] Это делает Землю вместе с ее динамичной гидросферой «водным миром» [43] [44] или « миром океана », [45] [46] особенно в ранней истории Земли, когда считается, что океан возможно, полностью покрыл Землю. [41] Форма океана неправильная, он неравномерно доминирует над поверхностью Земли . Это приводит к разделению поверхности Земли на водное и сухопутное полушария , а также к разделению Мирового океана на разные океаны.
Морская вода покрывает около 361 000 000 км 2 (139 000 000 квадратных миль) и самый дальний полюс недоступности океана , известный как « Точка Немо », в регионе, известном как кладбище космических кораблей южной части Тихого океана , на 48°52,6′ ю.ш. и 123°23,6′ з.д./48,8767° ю.ш. 123,3933° з.д./-48,8767; -123,3933 ( Точка Немо ) . Эта точка находится примерно в 2688 км (1670 миль) от ближайшей суши. [47]
Существуют различные обычаи разделения океана и его окружения более мелкими водоемами, такими как моря , заливы , заливы , бухты и проливы .
Океан обычно делят на пять основных океанов, перечисленных ниже в порядке убывания площади и объема:
Океан заполняет океанические бассейны Земли . Океанические бассейны Земли охватывают различные геологические провинции земной океанической и континентальной коры . По существу, он охватывает главным образом структурные бассейны Земли , а также континентальные шельфы .
В середине океана магма постоянно проталкивается через морское дно между соседними плитами, образуя срединно-океанические хребты , и здесь конвекционные потоки внутри мантии имеют тенденцию раздвигать две плиты друг от друга. Параллельно этим хребтам и ближе к побережьям одна океаническая плита может скользить под другую океаническую плиту в процессе, известном как субдукция . Здесь образуются глубокие траншеи , и процесс сопровождается трением, поскольку плиты притираются друг к другу. Движение происходит рывками, которые вызывают землетрясения, выделяется тепло и магма выбрасывается вверх, создавая подводные горы, некоторые из которых могут образовывать цепочки вулканических островов вблизи глубоких впадин. Около некоторых границ между сушей и морем немного более плотные океанические плиты скользят под континентальные плиты, и образуется больше траншей субдукции. Когда они сталкиваются друг с другом, континентальные плиты деформируются и прогибаются, вызывая горообразование и сейсмическую активность. [57] [58]
В каждом океанском бассейне есть срединно-океанический хребет , который образует длинный горный хребет под океаном. Вместе они образуют глобальную систему срединно-океанических хребтов, которая представляет собой самую длинную горную цепь в мире. Самый длинный непрерывный горный хребет составляет 65 000 км (40 000 миль). Этот подводный горный массив в несколько раз длиннее самого длинного континентального горного массива – Анд . [59]
Океанографы утверждают, что на карту нанесено менее 20% океанов. [60] [ неясно ]
Зона, где земля встречается с морем, известна как побережье , а часть между самым низким весенним приливом и верхней границей, достигаемой плеском волн, — это берег . Пляж – это скопление песка или гальки на берегу. [61] Мыс — это точка суши, выступающая в море, а более крупный мыс известен как мыс . Изгиб береговой линии, особенно между двумя мысами, представляет собой залив , небольшой залив с узким заливом — бухтой , а большой залив можно назвать заливом . [62] На береговую линию влияют несколько факторов, включая силу волн, приходящих на берег, уклон береговой границы, состав и твердость прибрежных пород, наклон прибрежного склона и изменения уровня. земли из-за местного поднятия или погружения. [61]
Обычно волны катятся к берегу со скоростью от шести до восьми в минуту, и они известны как конструктивные волны, поскольку они имеют тенденцию перемещать материал вверх по пляжу и оказывают незначительное эрозионное воздействие. Штормовые волны быстро прибывают к берегу и известны как разрушительные волны, поскольку волны перемещают пляжный материал в сторону моря. Под их воздействием песок и галька на пляже измельчаются и истираются. Во время прилива сила штормовой волны, ударяющей о подножье скалы, оказывает разрушительный эффект, поскольку воздух в трещинах и щелях сжимается, а затем быстро расширяется при сбросе давления. В то же время песок и галька оказывают эрозионное действие, отбрасываясь на скалы. Это имеет тенденцию подрезать скалу, и за этим следуют нормальные процессы выветривания , такие как действие мороза, вызывающие дальнейшее разрушение. Постепенно у подножия скалы образуется волнообразная платформа, которая оказывает защитное действие, уменьшая дальнейшую волновую эрозию. [61]
Материал, снесенный с окраин суши, в конечном итоге попадает в море. Здесь он подвергается истощению , поскольку течения, текущие параллельно берегу, размывают каналы и уносят песок и гальку от места их происхождения. Осадки, переносимые реками в море, оседают на морском дне, вызывая образование дельт в устьях рек. Все эти материалы движутся взад и вперед под воздействием волн, приливов и течений. [61] Дноуглубительные работы удаляют материал и углубляют каналы, но могут иметь неожиданные последствия в других местах береговой линии. Правительства прилагают усилия для предотвращения затопления земель путем строительства волноломов , дамб , дамб, дамб и других морских защитных сооружений. Например, Темзский барьер предназначен для защиты Лондона от штормового нагона, [63] в то время как разрушение дамб и дамб вокруг Нового Орлеана во время урагана Катрина создало гуманитарный кризис в Соединенных Штатах.
.jpg/1280px-Season-long_composites_of_ocean_chlorophyll_(8161799575).jpg)
Большая часть океана имеет синий цвет, но в некоторых местах океан имеет сине-зеленый, зеленый или даже желто-коричневый цвет. [64] Цвет голубого океана является результатом нескольких факторов. Во-первых, вода преимущественно поглощает красный свет, а это означает, что синий свет остается и отражается обратно от воды. Красный свет легче всего поглощается и поэтому не достигает большой глубины, обычно менее 50 метров (164 фута). Для сравнения, синий свет может проникать на расстояние до 200 метров (656 футов). [65] Во-вторых, молекулы воды и очень мелкие частицы в океанской воде преимущественно рассеивают синий свет больше, чем свет других цветов. Рассеяние синего света водой и мельчайшими частицами происходит даже в самой прозрачной океанской воде [66] и похоже на рассеяние синего света в небе .
К основным веществам, влияющим на цвет океана, относятся растворенные органические вещества , живой фитопланктон с пигментами хлорофилла , а также неживые частицы, такие как морской снег и минеральные отложения . [67] Хлорофилл можно измерить с помощью спутниковых наблюдений, и он служит показателем продуктивности океана ( первичной продуктивности моря ) в поверхностных водах. На долгосрочных составных спутниковых изображениях регионы с высокой продуктивностью океана показаны желтым и зеленым цветом, поскольку в них содержится больше (зеленого) фитопланктона , тогда как области с низкой продуктивностью показаны синим цветом.
Океанская вода представляет собой самый крупный водоем в глобальном водном цикле (океаны содержат 97% воды Земли ). Испарение из океана перемещает воду в атмосферу, которая позже выпадает обратно на сушу и в океан. [68] Океаны оказывают существенное влияние на биосферу . Считается, что океан в целом покрывает примерно 90% биосферы Земли . [60] Океаническое испарение , как фаза водного цикла, является источником большей части осадков (около 90%), [68] вызывая глобальную облачность 67% и постоянную океаническую облачность 72%. [69] Температура океана влияет на климат и характер ветров , которые влияют на жизнь на суше. Над океанами наблюдается одна из самых драматичных форм погоды : тропические циклоны (также называемые «тайфунами» и «ураганами» в зависимости от того, где формируется система).
Поскольку мировой океан является основным компонентом гидросферы Земли , он является неотъемлемой частью жизни на Земле, участвует в круговороте углерода и воды и – как огромный резервуар тепла – влияет на климат и погодные условия.
Движения поверхности океана, известные как волнения или ветровые волны , представляют собой частичные и попеременные подъемы и опускания поверхности океана. Серия механических волн , распространяющихся вдоль границы раздела воды и воздуха, называется зыбью — термин, используемый в парусном спорте , серфинге и навигации . [70] Эти движения серьезно влияют на корабли на поверхности океана и на благополучие людей на этих кораблях, которые могут страдать от морской болезни .
Ветер, дующий над поверхностью водоема, образует волны , перпендикулярные направлению ветра. Трение между воздухом и водой, вызванное легким бризом на пруду, приводит к образованию ряби . Сильный удар над океаном вызывает более крупные волны, поскольку движущийся воздух давит на приподнятые гребни воды. Волны достигают максимальной высоты, когда скорость их движения почти соответствует скорости ветра. В открытой воде, когда ветер дует непрерывно, как это происходит в Южном полушарии в « ревущие сороковые годы» , длинные организованные массы воды, называемые зыбью , перекатываются через океан. [71] : 83–84 [72] [73] Если ветер стихает, волнообразование уменьшается, но уже сформировавшиеся волны продолжают двигаться в исходном направлении, пока не встретятся с землей. Размер волн зависит от причала , расстояния, на котором ветер пронесся над водой, а также силы и продолжительности этого ветра. Когда волны встречаются с другими, идущими с разных направлений, взаимодействие между ними может привести к образованию волнистого и неровного моря. [72]
Конструктивная интерференция может привести к образованию необычно высоких волн-убийц . [74] Большинство волн имеют высоту менее 3 м (10 футов) [74] , и сильные штормы нередко удваивают или утраивают эту высоту. [75] Однако волны-убийцы были зарегистрированы на высоте более 25 метров (82 фута). [76] [77]
Вершина волны называется гребнем, самая низкая точка между волнами — впадина, а расстояние между гребнями — длина волны. Волну гонит ветер по поверхности океана, но это представляет собой передачу энергии, а не горизонтальное движение воды. Когда волны приближаются к суше и перемещаются на мелководье , они меняют свое поведение. При приближении под углом волны могут изгибаться ( преломление ) или обтекать камни и мысы ( дифракция ). Когда волна достигает точки, где самые глубокие колебания воды касаются дна океана , они начинают замедляться. Это сближает гребни и увеличивает высоту волн , что называется обмелением волн . Когда отношение высоты волны к глубине воды превышает определенный предел, она « разбивается », опрокидываясь в массу пенящейся воды. [74] Он мчится по пляжу, прежде чем отступить в океан под действием силы тяжести. [78]
Землетрясения , извержения вулканов или другие крупные геологические нарушения могут вызвать волны, которые могут привести к цунами в прибрежных районах, что может быть очень опасным. [79] [80]
Поверхность океана является важным ориентиром для океанографии и географии, особенно как средний уровень моря . Поверхность океана имеет незначительную, но измеримую топографию в зависимости от объема океана.
Поверхность океана является важнейшим стыком океанических и атмосферных процессов. Обеспечивает обмен частиц, обогащая воздух и воду, а также грунт за счет того, что некоторые частицы превращаются в отложения . Этот обмен оплодотворил жизнь в океане, на суше и в воздухе. Все эти процессы и компоненты вместе составляют экосистемы поверхности океана .
Приливы — это регулярные подъемы и падения уровня воды в океанах, в основном вызванные гравитационными приливными силами Луны , воздействующими на Землю. Приливные силы влияют на всю материю на Земле, но только такие жидкости , как океан, демонстрируют воздействие в масштабах человеческого времени. (Например, приливные силы, действующие на горные породы, могут вызвать приливное запирание между двумя планетарными телами.) Хотя океанические приливы в первую очередь вызываются гравитацией Луны, они также в значительной степени модулируются приливными силами Солнца, вращением Земли и формой скалистых континентов, блокирующих поток океанических вод. (Приливные силы изменяются в большей степени с расстоянием, чем «базовая» сила гравитации: приливные силы Луны на Земле более чем вдвое превышают солнечные, [81] несмотря на гораздо более сильную гравитационную силу последнего на Земле. Приливные силы Земли на Луне в 20 раз больше, чем у Солнца. сильнее, чем приливные силы Луны на Земле.)
Основным эффектом лунных приливных сил является выталкивание земного вещества к ближней и дальней сторонам Земли относительно Луны. «Перпендикулярные» стороны, с которых Луна появляется на линии местного горизонта, испытывают «приливные впадины». Поскольку Земле требуется около 25 часов, чтобы вращаться под Луной (что составляет 28-дневную орбиту Луны вокруг Земли), цикл приливов, таким образом, длится 12,5 часов. Однако скалистые континенты создают препятствия для приливных выпуклостей, поэтому время приливных максимумов может фактически не совпадать с Луной в большинстве мест на Земле, поскольку океаны вынуждены «уклоняться» от континентов. Время и величина приливов сильно различаются по всей Земле в зависимости от континентов. Таким образом, знание положения Луны не позволяет местным жителям предсказывать время приливов, вместо этого требуются предварительно рассчитанные таблицы приливов , которые учитывают, среди прочего, континенты и Солнце.
Во время каждого приливного цикла в любом месте приливные воды поднимаются до максимальной высоты (прилив), а затем снова опускаются до минимального уровня (отлив). По мере того как вода отступает, она постепенно обнажает береговую линию , также известную как приливная зона. Разница в высоте между приливом и отливом известна как диапазон приливов или амплитуда прилива. [82] [83] Когда солнце и луна выровнены (полнолуние или новолуние), совокупный эффект приводит к более высоким «весенним приливам», в то время как смещение солнца и луны (полумесяцы) приводит к меньшим диапазонам приливов. [82]
В открытом океане диапазон приливов составляет менее 1 метра, но в прибрежных районах диапазон приливов в некоторых районах увеличивается до более чем 10 метров. [84] Некоторые из крупнейших приливов в мире происходят в заливе Фанди и заливе Унгава в Канаде, достигая 16 метров. [85] Другие места с рекордно высокими уровнями приливов включают Бристольский канал между Англией и Уэльсом, залив Кука на Аляске и Рио-Гальегос в Аргентине. [86]
Приливы не следует путать со штормовыми нагонами , которые могут возникать, когда сильный ветер скапливает воду у побережья на мелководье, и это в сочетании с системой низкого давления может значительно поднять поверхность океана по сравнению с типичным приливом.
Средняя глубина Мирового океана составляет около 4 км. Точнее, средняя глубина составляет 3688 метров (12 100 футов). [72] Почти половина морских вод мира имеет глубину более 3000 метров (9800 футов). [27] «Глубокий океан», то есть ниже 200 метров (660 футов), покрывает около 66% поверхности Земли. [87] В эту цифру не включены моря, не имеющие выхода к Мировому океану, например Каспийское море .
Самая глубокая часть океана находится в Марианской впадине , расположенной в Тихом океане недалеко от Северных Марианских островов . [88] Максимальная глубина оценивается в 10 971 метр (35 994 фута). Британский военный корабль «Челленджер II» обследовал траншею в 1951 году и назвал самую глубокую часть траншеи « Бездной Челленджера ». В 1960 году « Триест» успешно достиг дна траншеи с экипажем из двух человек.
Океанографы делят океан на вертикальные и горизонтальные зоны в зависимости от физических и биологических условий. Пелагическая зона состоит из водной толщи открытого океана и может быть разделена на дополнительные регионы, классифицированные по обилию света и глубине.
Зоны океана можно сгруппировать по проникновению света (сверху вниз): фотическая зона, мезопелагическая зона и афотическая глубоководная зона океана:
Пелагическую часть афотической зоны можно разделить на вертикальные области в зависимости от глубины и температуры: [89]
Четкие границы между поверхностными и глубокими водами океана можно провести на основе свойств воды. Эти границы называются термоклинами (температура), галоклинами (соленость), хемоклинами (химия) и пикноклинами (плотность). Если зона претерпевает резкие изменения температуры с глубиной, она содержит термоклин — четкую границу между более теплыми поверхностными водами и более холодными глубинными водами. В тропических регионах термоклин обычно глубже по сравнению с более высокими широтами. В отличие от полярных вод , где поступление солнечной энергии ограничено, температурная стратификация менее выражена, а отчетливый термоклин часто отсутствует. Это связано с тем, что поверхностные воды в полярных широтах почти так же холодны, как и более глубокие воды. Ниже термоклина вода повсюду в океане очень холодная: от −1 °C до 3 °C. Поскольку этот глубокий и холодный слой содержит большую часть океанской воды, средняя температура мирового океана составляет 3,9 °C. [90] Если в зоне происходят резкие изменения солености с глубиной, она содержит галоклин . Если зона подвергается сильному вертикальному химическому градиенту с глубиной, она содержит хемоклин . Температура и соленость контролируют плотность океанской воды. Более холодная и соленая вода имеет большую плотность, и эта плотность играет решающую роль в регулировании глобальной циркуляции воды в океане. [89] Галоклин часто совпадает с термоклином, и их комбинация образует ярко выраженный пикноклин , границу между менее плотными поверхностными водами и плотными глубокими водами.
Пелагическую зону можно разделить на два субрегиона в зависимости от расстояния от суши: неритическую зону и океаническую зону . Неритическая зона охватывает воды непосредственно над континентальными шельфами , включая прибрежные воды . С другой стороны, океаническая зона включает в себя всю полностью открытую воду.
Прибрежная зона охватывает область между отливом и приливом и представляет собой переходную зону между морскими и наземными условиями. Она также известна как приливная зона, потому что это область, где уровень прилива влияет на условия региона. [89]
Общий объем воды во всех океанах составляет примерно 1,335 миллиарда кубических километров (1,335 секстиллиона литров, 320,3 миллиона кубических миль). [72] [91] [92]
Было подсчитано, что на Земле имеется 1,386 миллиарда кубических километров (333 миллиона кубических миль) воды. [93] [94] [95] Сюда входят воды в газообразном, жидком и замороженном виде в виде почвенной влаги, грунтовых вод и вечной мерзлоты в земной коре (до глубины 2 км); океаны и моря , озера , реки и ручьи , водно-болотные угодья , ледники , ледяной и снежный покров на поверхности Земли; пар, капли и кристаллы в воздухе; и часть живых растений, животных и одноклеточных организмов биосферы. На соленую воду приходится 97,5% этого количества, тогда как на пресную воду приходится лишь 2,5%. Из этой пресной воды 68,9% находится в виде льда и постоянного снежного покрова в Арктике, Антарктике и горных ледниках ; 30,8% приходится на пресные подземные воды; и только 0,3% пресной воды на Земле находится в легкодоступных озерах, водохранилищах и речных системах. [96]
Общая масса гидросферы Земли составляет около 1,4 × 10 18 тонн , что составляет около 0,023% от общей массы Земли. В любой момент времени около 2 × 10 13 тонн из них находится в форме водяного пара в атмосфере Земли (для практических целей 1 кубический метр воды весит 1 тонну). Примерно 71% поверхности Земли, площадь около 361 миллиона квадратных километров (139,5 миллиона квадратных миль), покрыто океаном. Средняя соленость океанов Земли составляет около 35 граммов соли на килограмм морской воды (3,5%). [97]Температура океана зависит от количества солнечной радиации, падающей на его поверхность. В тропиках, когда Солнце находится почти над головой, температура поверхностных слоев может подняться до более чем 30 °C (86 °F), в то время как вблизи полюсов температура в равновесии с морским льдом составляет около -2 °C (28 °F). ). В Мировом океане происходит непрерывная циркуляция воды. Теплые поверхностные течения охлаждаются по мере удаления от тропиков, а вода становится плотнее и тонет. Холодная вода движется обратно к экватору в виде глубоководного морского течения, вызванного изменениями температуры и плотности воды, прежде чем в конечном итоге снова подняться на поверхность. Глубокая океанская вода имеет температуру от -2 ° C (28 ° F) до 5 ° C (41 ° F) во всех частях земного шара. [14]
Градиент температуры по глубине воды связан с тем, как поверхностные воды смешиваются с более глубокими водами или не смешиваются (недостаток перемешивания называется стратификацией океана ). Это зависит от температуры: в тропиках теплый поверхностный слой около 100 м вполне устойчив и мало смешивается с более глубокими водами, тогда как вблизи полюсов зимнее похолодание и штормы делают поверхностный слой более плотным и он перемешивается на большую глубину, а затем Летом снова расслаивается. Фотическая глубина обычно составляет около 100 м (но варьируется) и связана с этим нагретым поверхностным слоем. [98]
Температура и соленость океанских вод существенно различаются в разных регионах. Это происходит из-за различий в местном водном балансе ( осадки и испарение ) и градиентах температуры «море-воздух» . Эти характеристики могут широко варьироваться от одного региона океана к другому. В таблице ниже приведены примеры обычно встречающихся значений.
Морская вода с типичной соленостью 35 ‰ имеет температуру замерзания около -1,8 ° C (28,8 ° F). [89] [107] Поскольку морской лед менее плотный , чем вода, он плавает на поверхности океана (как и пресноводный лед, который имеет еще меньшую плотность). Морской лед покрывает около 7% поверхности Земли и около 12% мирового океана. [108] [109] [110] Морской лед обычно начинает замерзать на самой поверхности, первоначально в виде очень тонкой ледяной пленки. По мере дальнейшего замерзания эта ледяная пленка утолщается и может образовывать ледяные щиты . Образующийся лед содержит некоторое количество морской соли , но в гораздо меньшем количестве, чем морская вода, из которой он образуется. Поскольку лед образуется с низкой соленостью, это приводит к более соленой остаточной морской воде. Это, в свою очередь, увеличивает плотность и способствует вертикальному опусканию воды. [111]
Океанское течение — это непрерывный направленный поток морской воды, вызванный действием нескольких сил на воду. К ним относятся ветер , эффект Кориолиса , разница температур и солености . [15] Океанские течения – это в первую очередь горизонтальные движения воды, имеющие различное происхождение, например, приливы для приливных течений или ветер и волны для поверхностных течений.
Приливные течения находятся в фазе с приливом и , следовательно, являются квазипериодическими ; связано с влиянием Луны и Солнца на притяжение океанской воды. Приливные течения могут образовывать различные сложные узоры в определенных местах, особенно вокруг мысов . [112] Непериодические или неприливные течения создаются действием ветров и изменениями плотности воды . В прибрежных зонах прибойные волны настолько интенсивны, а глубина настолько мала, что морские течения часто достигают скорости от 1 до 2 узлов . [113]
Ветер и волны создают поверхностные течения (называемые «дрейфовыми течениями») . Эти токи могут распадаться на один квазипостоянный ток (который меняется в часовом масштабе) и одно движение стоксова дрейфа под действием движения быстрых волн (которые меняются на временных масштабах в пару секунд). Квазипостоянное течение ускоряется за счет разбивания волн и, в меньшей степени, за счет трения ветра о поверхность. [113]
Это ускорение течения происходит в направлении волн и господствующего ветра. Соответственно, при увеличении глубины океана вращение Земли меняет направление течений пропорционально увеличению глубины, а трение снижает их скорость . На определенной глубине океана течение меняет направление и кажется перевернутым в противоположном направлении, при этом скорость течения становится равной нулю: это известно как спираль Экмана . Влияние этих течений в основном ощущается в перемешанном слое поверхности океана, часто от 400 до 800 метров максимальной глубины. Эти течения могут значительно меняться и зависят от сезонов года . Если перемешанный слой имеет меньшую толщину (10–20 метров), квазипостоянное течение на поверхности может принять совершенно иное направление по отношению к направлению ветра. В этом случае толща воды становится практически однородной выше термоклина . [113]
Ветер, дующий на поверхность океана, приведет воду в движение. Глобальная картина ветров (также называемая атмосферной циркуляцией ) создает глобальную структуру океанских течений. Они приводятся в движение не только ветром, но и эффектом циркуляции Земли ( силой Кориолиса ). Эти основные океанские течения включают Гольфстрим , течение Куросио , течение Агульяс и Антарктическое циркумполярное течение . Антарктическое циркумполярное течение окружает Антарктиду и влияет на климат региона, соединяя течения в нескольких океанах. [113]
В совокупности течения перемещают огромное количество воды и тепла по всему земному шару, влияя на климат . Эти ветровые течения в основном ограничиваются верхними сотнями метров океана. На большей глубине движение воды вызывает термохалинная циркуляция ( атлантическая меридиональная опрокидывающая циркуляция (АМОК), которая является частью глобальной термоголинной циркуляции. АМОК приводится в движение охлаждением поверхностных вод в полярных широтах на севере и юге, создавая плотная вода, которая опускается на дно океана. Эта холодная и плотная вода медленно движется от полюсов, поэтому воды в самых глубоких слоях мирового океана такие холодные. Эта глубоководная циркуляция океанских вод относительно медленная, и вода в дно океана может быть изолировано от поверхности океана и атмосферы на сотни или даже несколько тысяч лет . поверхность в глубокий океан.
Океанские течения сильно влияют на климат Земли, перенося тепло из тропиков в полярные регионы . Это влияет на температуру воздуха и количество осадков в прибрежных районах и дальше вглубь страны. Поверхностное тепло и потоки пресной воды создают глобальные градиенты плотности , которые управляют термохалинной циркуляцией , которая является частью крупномасштабной циркуляции океана. Он играет важную роль в обеспечении теплом полярных регионов и, следовательно, в регулировании морского льда .
Океаны смягчают климат мест, где преобладающие ветры дуют с океана. На аналогичных широтах место на Земле с большим влиянием океана будет иметь более умеренный климат, чем место с большим влиянием суши. Например, города Сан-Франциско (37,8 с.ш.) и Нью-Йорк (40,7 с.ш.) имеют разный климат, поскольку Сан-Франциско имеет большее влияние со стороны океана. Сан-Франциско, расположенный на западном побережье Северной Америки, получает ветры с запада над Тихим океаном , а влияние океанских вод приводит к более умеренному климату с более теплой зимой и более продолжительным и прохладным летом, причем самые высокие температуры наблюдаются позже. в год. В Нью-Йорке, расположенном на восточном побережье Северной Америки, ветры дуют с запада над сушей, поэтому в Нью-Йорке более холодная зима и более жаркое раннее лето, чем в Сан-Франциско.
Более теплые океанские течения в долгосрочной перспективе приводят к более теплому климату, даже в высоких широтах. На аналогичных широтах место, находящееся под влиянием теплых океанских течений, в целом будет иметь более теплый климат, чем место, находящееся под влиянием холодных океанских течений. Французская Ривьера (43,5 северной широты) и Рокленд, штат Мэн (44,1 северной широты) имеют одинаковую широту, но Французская Ривьера находится под влиянием теплых вод, переносимых Гольфстримом в Средиземное море , и в целом имеет более теплый климат. На штат Мэн влияют холодные воды, переносимые на юг Лабрадорским течением, что в целом делает климат здесь более холодным.
Считается, что изменения в термохалинной циркуляции оказывают существенное влияние на энергетический баланс Земли . Поскольку термохалинная циркуляция определяет скорость, с которой глубокие воды достигают поверхности, она также может существенно влиять на концентрацию углекислого газа в атмосфере . Современные наблюдения, климатическое моделирование и реконструкции палеоклимата показывают, что Атлантическая меридиональная опрокидывающая циркуляция (AMOC) ослабла с доиндустриальной эпохи. Последние прогнозы изменения климата в 2021 году предполагают, что AMOC, вероятно, еще больше ослабнет в 21 веке. [114] : 19 Такое ослабление может привести к большим изменениям глобального климата, причем особенно уязвимой будет Северная Атлантика. [114] : 19
Соленость — это мера общего количества растворенных солей в морской воде . Первоначально его измеряли путем измерения количества хлоридов в морской воде и, следовательно, называли хлором. В настоящее время стандартной практикой является измерение электропроводности пробы воды. Соленость можно рассчитать, используя хлорность, которая является мерой общей массы ионов галогенов (включая фтор, хлор, бром и йод) в морской воде. Согласно международному соглашению, для определения солености используется следующая формула: [116]
Средняя хлористость океанской воды составляет около 19,2‰, а, следовательно, средняя соленость — около 34,7‰. [116]
Соленость оказывает большое влияние на плотность морской воды. Зона быстрого увеличения солености с глубиной называется галоклином . По мере увеличения содержания соли в морской воде увеличивается и температура, при которой достигается ее максимальная плотность. Соленость влияет как на температуру замерзания, так и на температуру кипения воды, причем температура кипения увеличивается с увеличением солености. При атмосферном давлении [ 117] обычная морская вода замерзает при температуре около −2 °C.
Соленость выше в океанах Земли, где больше испарения , и ниже, где больше осадков . Если количество осадков превышает испарение, как это происходит в полярных и некоторых регионах с умеренным климатом , соленость будет ниже. Соленость будет выше, если испарение превышает количество осадков, как это иногда бывает в тропических регионах . Например, испарение превышает количество осадков в Средиземном море , средняя соленость которого составляет 38 ‰, что выше, чем в среднем по миру 34,7 ‰. [118] Таким образом, океанические воды в полярных регионах имеют более низкую соленость, чем океанические воды в тропических регионах. [116] Однако, когда морской лед образуется в высоких широтах, соль исключается из льда по мере его формирования, что может увеличить соленость остаточной морской воды в полярных регионах, таких как Северный Ледовитый океан . [89] [119]
Из-за воздействия изменения климата на океаны наблюдения за соленостью поверхности моря в период с 1950 по 2019 год показывают, что регионы с высокой соленостью и испарением стали более солеными, а регионы с низкой соленостью и большим количеством осадков стали более пресными. [120] Весьма вероятно, что Тихий и Антарктический/Южный океаны опреснились, а Атлантика стала более соленой. [120]
Океанская вода содержит большое количество растворенных газов, в том числе кислорода , углекислого газа и азота . Они растворяются в океанской воде посредством газообмена на поверхности океана, при этом растворимость этих газов зависит от температуры и солености воды. [16] Четырьмя наиболее распространенными газами в земной атмосфере и океанах являются азот, кислород, аргон и углекислый газ. В океане по объему наиболее распространенными газами, растворенными в морской воде, являются углекислый газ (включая ионы бикарбоната и карбоната, в среднем 14 мл/л), азот (9 мл/л) и кислород (5 мл/л), находящиеся в равновесии при 24 °C (75 °F) [122] [123] [124] Все газы более растворимы – легче растворяются – в более холодной воде, чем в более теплой воде. Например, когда соленость и давление поддерживаются постоянными, концентрация кислорода в воде почти удваивается, когда температура падает с температуры теплого летнего дня 30 ° C (86 ° F) до нуля 0 ° C (32 ° F). Точно так же углекислый газ и азотные газы более растворимы при более низких температурах, и их растворимость меняется с температурой с разной скоростью. [122] [125]
Фотосинтез на поверхности океана выделяет кислород и потребляет углекислый газ. Фитопланктон — разновидность микроскопических свободно плавающих водорослей — контролирует этот процесс. После того, как растения выросли, потребляется кислород и выделяется углекислый газ в результате бактериального разложения органического вещества, созданного в результате фотосинтеза в океане. Оседание и бактериальное разложение некоторых органических веществ в глубоководных океанских водах, на глубинах, где воды не контактируют с атмосферой, приводит к уменьшению концентрации кислорода и увеличению содержания углекислого газа, карбонатов и бикарбонатов . [98] Круговорот углекислого газа в океанах является важной частью глобального углеродного цикла .
Океаны представляют собой основной поглотитель углекислого газа, поглощаемого из атмосферы в результате фотосинтеза и растворения (см. также секвестрацию углерода ). Также повышенное внимание уделяется поглощению углекислого газа в прибрежных морских средах обитания , таких как мангровые заросли и солончаки . Этот процесс часто называют « голубым углеродом ». Основное внимание уделяется этим экосистемам, поскольку они являются мощными поглотителями углерода, а также экологически важными местами обитания, находящимися под угрозой в результате деятельности человека и деградации окружающей среды .
По мере того, как глубокоокеанские воды циркулируют по всему земному шару, они постепенно содержат меньше кислорода и постепенно больше углекислого газа по мере того, как они все больше времени находятся вдали от воздуха на поверхности. Это постепенное снижение концентрации кислорода происходит по мере того, как тонущие органические вещества постоянно разлагаются, пока вода находится вне контакта с атмосферой. [98] Большинство глубоких вод океана по-прежнему содержат относительно высокие концентрации кислорода, достаточные для выживания большинства животных. Однако в некоторых районах океана очень низкий уровень кислорода из-за длительной изоляции воды от атмосферы. Эти районы с дефицитом кислорода, называемые зонами минимума кислорода или гипоксическими водами, обычно будут ухудшаться из-за воздействия изменения климата на океаны . [127] [128]
Значение pH на поверхности океанов ( среднее глобальное значение pH поверхности ) в настоящее время находится примерно в диапазоне от 8,05 [129] до 8,08. [130] Это делает его слегка щелочным . Значение pH на поверхности составляло около 8,2 в течение последних 300 миллионов лет. [131] Однако в период с 1950 по 2020 год средний pH поверхности океана упал примерно с 8,15 до 8,05. [132] Выбросы углекислого газа в результате деятельности человека являются основной причиной этого процесса, называемого закислением океана , при котором уровень углекислого газа (CO 2 ) в атмосфере превышает 410 частей на миллион (в 2020 году). [133] CO 2 из атмосферы поглощается океанами. При этом образуется угольная кислота (H 2 CO 3 ), которая диссоциирует на ион бикарбоната ( HCO−3) и ион водорода (H + ). Наличие свободных ионов водорода (H + ) снижает pH океана.
В океане существует естественный градиент pH, который связан с распадом органических веществ в глубокой воде, который медленно снижает pH с глубиной: значение pH морской воды естественным образом составляет всего 7,8 в глубоких океанских водах в результате разложения. органических веществ там. [134] В поверхностных водах в районах с высокой биологической продуктивностью этот показатель может достигать 8,4 . [98]
Определение глобального среднего поверхностного pH относится к верхнему слою воды в океане на глубине примерно 20 или 100 м. Для сравнения, средняя глубина океана составляет около 4 км. На значение pH ниже (ниже 100 м) закисление океана еще не повлияло таким же образом. Существует большой водоем с более глубокой водой, где все еще существуют естественные градиенты pH от 8,2 до примерно 7,8, и потребуется очень много времени, чтобы подкислить эти воды, и столь же много времени, чтобы восстановиться после этого подкисления. Но поскольку верхний слой океана ( фототическая зона ) имеет решающее значение для его морской продуктивности, любые изменения значения pH и температуры верхнего слоя могут иметь множество побочных эффектов, например, на морскую жизнь и океанские течения (см. также влияние изменения климата на океаны ). [98]
Ключевым вопросом с точки зрения проникновения закисления океана является то, как поверхностные воды смешиваются с более глубокими водами или не смешиваются (недостаток смешивания называется стратификацией океана ). Это, в свою очередь, зависит от температуры воды и, следовательно, различается в тропиках и полярных регионах (см. «Температура океана»). [98]
Химические свойства морской воды усложняют измерение pH, и в химической океанографии существует несколько различных шкал pH . [135] Не существует общепринятой эталонной шкалы pH для морской воды, и разница между измерениями, основанными на нескольких эталонных шкалах, может достигать 0,14 единиц. [136]
Щелочность – это баланс оснований (акцепторов протонов) и кислот (доноров протонов) в морской воде, да и вообще в любых природных водах. Щелочность действует как химический буфер , регулируя pH морской воды. Хотя в морской воде содержится много ионов, которые могут способствовать повышению щелочности, многие из них находятся в очень низких концентрациях. Это означает, что ионы карбоната, бикарбоната и бората являются единственными существенными источниками щелочности морской воды в открытом океане с хорошо насыщенными кислородом водами. Первые два из этих ионов составляют более 95% этой щелочности. [98]
Химическое уравнение щелочности морской воды:
Рост фитопланктона в поверхностных водах океана приводит к превращению части ионов бикарбоната и карбоната в органическое вещество. Часть этого органического вещества опускается в глубины океана, где снова расщепляется на карбонат и бикарбонат. Этот процесс связан с продуктивностью океана или первичной морской продукцией . Таким образом, щелочность имеет тенденцию увеличиваться с глубиной, а также вдоль глобальной термохалинной циркуляции от Атлантики до Тихого и Индийского океана, хотя это увеличение невелико. Концентрации варьируются в целом всего на несколько процентов. [98] [134]
Поглощение CO 2 из атмосферы не влияет на щелочность океана . [137] : 2252 Однако это приводит к снижению значения pH (так называемое закисление океана ). [133]
,_Coast,_New_Zealand_sea_lions_--_2019_--_3489.jpg/1280px-Sydney_(AU),_Coast,_New_Zealand_sea_lions_--_2019_--_3489.jpg)
Океанские воды содержат множество химических элементов в виде растворенных ионов. Элементы, растворенные в океанских водах, имеют широкий диапазон концентраций. Некоторые элементы имеют очень высокие концентрации – несколько граммов на литр, например, натрий и хлорид , вместе составляющие большую часть океанских солей. Другие элементы, такие как железо , присутствуют в крошечных концентрациях – всего несколько нанограммов (10–9 граммов ) на литр. [116]
Концентрация любого элемента зависит от скорости его поступления в океан и скорости его удаления. Элементы попадают в океан из рек, атмосферы и гидротермальных источников . Элементы удаляются из океанской воды путем опускания и захоронения в отложениях или испарения в атмосферу в случае воды и некоторых газов. Оценивая время пребывания элемента, океанографы изучают баланс поступления и удаления. Время пребывания — это среднее время, в течение которого элемент будет растворяться в океане, прежде чем он будет удален. Очень распространенные элементы в океанской воде, такие как натрий, имеют высокие скорости поступления. Это отражает высокую распространенность в горных породах и быстрое выветривание горных пород в сочетании с очень медленным удалением из океана из-за того, что ионы натрия сравнительно нереактивны и хорошо растворимы. Напротив, другие элементы, такие как железо и алюминий , богаты горными породами, но очень нерастворимы, а это означает, что их попадание в океан невелико, а удаление происходит быстро. Эти циклы представляют собой часть основного глобального цикла элементов, который происходил с момента образования Земли. Время пребывания очень распространенных элементов в океане оценивается в миллионы лет, тогда как время пребывания высокореактивных и нерастворимых элементов составляет всего лишь сотни лет. [116]
Некоторые элементы, такие как азот , фосфор , железо и калий , необходимые для жизни, являются основными компонентами биологического материала и широко известны как « питательные вещества ». Нитрат и фосфат имеют время пребывания в океане 10 000 [140] и 69 000 [141] лет соответственно, в то время как калий является гораздо более распространенным ионом в океане со временем пребывания 12 миллионов [142] лет. Биологический круговорот этих элементов означает, что он представляет собой непрерывный процесс удаления из толщи воды океана, поскольку разлагающийся органический материал опускается на дно океана в виде отложений .
Фосфат от интенсивного сельского хозяйства и неочищенных сточных вод переносится со стоками в реки и прибрежные зоны в океан, где он метаболизируется. В конце концов, он опускается на дно океана и больше не доступен людям в качестве коммерческого ресурса. [143] Производство фосфоритов , важного ингредиента неорганических удобрений , [144] представляет собой медленный геологический процесс, который происходит в некоторых отложениях мирового океана, превращая добываемый осадочный апатит (фосфат) в невозобновляемый ресурс (см. пик фосфора ). . Эти постоянные чистые потери отложений невозобновляемых фосфатов в результате деятельности человека могут стать проблемой ресурсов для производства удобрений и продовольственной безопасности в будущем. [145] [146]
Жизнь в океане возникла за 3 миллиарда лет до появления жизни на суше. И глубина, и расстояние от берега сильно влияют на биоразнообразие растений и животных, присутствующих в каждом регионе. [148] Разнообразие жизни в океане огромно, в том числе:
Морская жизнь , морская жизнь или жизнь океана — это растения , животные и другие организмы , которые живут в соленой воде морей или океанов или в солоноватой воде прибрежных эстуариев . На фундаментальном уровне морская жизнь влияет на природу планеты. Морские организмы, в основном микроорганизмы , производят кислород и связывают углерод . Морская жизнь частично формирует и защищает береговую линию, а некоторые морские организмы даже помогают создавать новые суши (например, коралловые рифы ) .
Размеры морских видов варьируются от микроскопических, таких как фитопланктон , размер которых может достигать 0,02 микрометра , до огромных китообразных, таких как синий кит – самое крупное известное животное, достигающее 33 м (108 футов) в длину. [150] [151] Морские микроорганизмы, включая протистов , бактерии и связанные с ними вирусы , по разным оценкам составляют около 70% [152] или около 90% [153] [149] от общей морской биомассы . Морская жизнь изучается с научной точки зрения как в морской биологии , так и в биологической океанографии . Термин « морской» происходит от латинского mare , что означает «море» или «океан».
Океан был связан с деятельностью человека на протяжении всей истории. Эта деятельность служит широкому кругу целей, включая навигацию и исследования , военно-морскую войну , путешествия, судоходство и торговлю , производство продуктов питания (например , рыболовство , китобойный промысел , выращивание морских водорослей , аквакультуру ), отдых ( круизы , парусный спорт , прогулочная рыбалка на лодке , подводное плавание ) . , производство электроэнергии (см. морскую энергетику и морскую ветроэнергетику ), добывающая промышленность ( морское бурение и глубоководная добыча полезных ископаемых ), добыча пресной воды путем опреснения .
Многие мировые товары перемещаются на кораблях между морскими портами мира . [159] Большие количества товаров перевозятся через океан, особенно через Атлантику и вокруг Азиатско-Тихоокеанского региона. [160] Многие виды грузов, включая промышленные товары, обычно перевозятся в запираемых контейнерах стандартного размера, которые загружаются на специально построенные контейнеровозы на специальных терминалах . [161] Контейнеризация значительно повысила эффективность и снизила стоимость доставки продукции морем. Это стало основным фактором роста глобализации и экспоненциального роста международной торговли в середине-конце 20 века. [162]
Океаны также являются основным источником поставок для рыбной промышленности . Некоторые из основных уловов – это креветки , рыба , крабы и омары . [60] Самый крупный в мире коммерческий промысел ведется на анчоусы , минтай и тунец . [163] : 6 В докладе ФАО за 2020 год говорится, что «в 2017 году 34 процента рыбных запасов мирового морского рыболовства были классифицированы как перелавливаемые ». [163] : 54 Рыба и другие рыбные продукты, полученные как в диком рыболовстве, так и в аквакультуре, являются одними из наиболее широко потребляемых источников белка и других необходимых питательных веществ. Данные за 2017 год показали, что «на потребление рыбы приходится 17 процентов потребления животных белков населением мира». [163] Чтобы удовлетворить эту потребность, прибрежные страны эксплуатируют морские ресурсы в своей исключительной экономической зоне . Рыболовные суда все чаще решаются на добычу запасов в международных водах. [164]
Океан содержит огромное количество энергии , переносимой океанскими волнами , приливами , различиями в солености и температурой океана , которые можно использовать для выработки электроэнергии . [165] Формы устойчивой морской энергетики включают энергию приливов , тепловую энергию океана и энергию волн . [165] [166] Морская энергия ветра улавливается ветряными турбинами , расположенными в океане; Его преимущество состоит в том, что скорость ветра выше, чем на суше, хотя строительство ветряных электростанций на море обходится дороже. [167] Есть большие запасы нефти , как нефти и природного газа , в горных породах под дном океана. Морские платформы и буровые установки добывают нефть или газ и хранят их для транспортировки на сушу. [168]
«Свобода морей» — это принцип международного права , зародившийся в семнадцатом веке. Он подчеркивает свободу судоходства в океанах и не одобряет войны, ведущиеся в международных водах . [169] Сегодня эта концепция закреплена в Конвенции ООН по морскому праву (ЮНКЛОС). [169]
Международная морская организация и Организация Объединенных Наций являются двумя основными международными юридическими организациями, участвующими в глобальном управлении океанами . Международная морская организация (ИМО), ратифицированная в 1958 году, несет основную ответственность за безопасность на море , ответственность и компенсацию, а также заключила несколько конвенций о загрязнении морской среды, связанном с инцидентами на судах. Управление океанами – это проведение политики, действий и дел в отношении мировых океанов . [170]
Деятельность человека влияет на морскую жизнь и морскую среду обитания посредством множества негативных воздействий, таких как загрязнение морской среды (включая морской мусор и микропластик ) , чрезмерный вылов рыбы , закисление океана и другие последствия изменения климата для океанов .
Изменение климата оказывает множество последствий на океаны. Одним из главных из них является повышение температуры океана . С этим связаны более частые морские волны тепла . Повышение температуры способствует повышению уровня моря . Другие последствия включают закисление океана , сокращение морского льда , усиление стратификации океана и снижение уровня кислорода . Еще одним важным эффектом являются изменения океанских течений , включая ослабление атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляции . [99] Все эти изменения имеют побочные эффекты, которые нарушают морские экосистемы . Основной причиной этих изменений является изменение климата из-за выбросов человеком парниковых газов . Углекислый газ и метан являются примерами парниковых газов. Это приводит к потеплению океана , поскольку океан поглощает большую часть дополнительного тепла в климатической системе . [172] Океан поглощает часть дополнительного углекислого газа в атмосфере . Это приводит к падению значения pH океана. [173] По оценкам ученых, океан поглощает около 25% всех антропогенных выбросов CO 2 . [173]
Температурная стратификация океана — это разница температур между различными слоями океана. Оно увеличивается по мере нагревания поверхности океана из-за повышения температуры воздуха. [174] : 471 Уменьшение перемешивания слоев океана стабилизирует теплую воду у поверхности. Это также уменьшает циркуляцию холодной и глубокой воды. Уменьшение вертикального перемешивания затрудняет поглощение тепла океаном. Таким образом, большая часть будущего потепления попадет в атмосферу и на сушу. Одним из результатов является увеличение количества энергии, доступной для тропических циклонов и других штормов. Другой результат – уменьшение питательных веществ для рыб в верхних слоях океана. Эти изменения также уменьшают способность океана хранить углерод . [175] В то же время контрасты солености увеличиваются. Соленые районы становятся более солеными, а более пресные — менее солеными. [176]
Более теплая вода не может содержать такое же количество кислорода, как холодная вода. В результате кислород из океанов перемещается в атмосферу. Повышенная термическая стратификация может уменьшить поступление кислорода из поверхностных вод в более глубокие воды. Это еще больше снижает содержание кислорода в воде. [177] Океан уже потерял кислород во всей толще воды . Зоны кислородного минимума расширяются по всему миру. [174] : 471
Эти изменения наносят вред морским экосистемам , что может ускорить исчезновение видов [178] или вызвать демографические взрывы, изменяя распределение видов. [99] Это также влияет на прибрежное рыболовство и туризм. Повышение температуры воды также нанесет вред различным океаническим экосистемам, таким как коралловые рифы . Прямым эффектом является обесцвечивание кораллов на этих рифах, которые чувствительны даже к незначительным изменениям температуры, поэтому небольшое повышение температуры может оказать существенное влияние на эти среды. Закисление океана и повышение температуры также повлияют на продуктивность и распределение видов в океане, угрожая рыболовству и нарушая морские экосистемы. Утрата среды обитания морского льда из-за потепления серьезно повлияет на многие полярные виды, которые зависят от него. Взаимодействие между многими из этих факторов изменения климата увеличивает нагрузку на климатическую систему и экосистемы океана. [99]Загрязнение морской среды происходит, когда вещества, используемые или распространяемые людьми, такие как промышленные , сельскохозяйственные и бытовые отходы , частицы , шум , избыток углекислого газа или инвазивные организмы, попадают в океан и вызывают там вредные последствия. Большая часть этих отходов (80%) образуется в результате наземной деятельности, хотя значительный вклад вносит и морской транспорт . [179] Это смесь химикатов и мусора, большая часть которых поступает из наземных источников и смывается или выбрасывается в океан. Это загрязнение наносит ущерб окружающей среде, здоровью всех организмов и экономическим структурам во всем мире. [180] Поскольку большая часть ресурсов поступает с суши, либо через реки , сточные воды или атмосферу, это означает, что континентальные шельфы более уязвимы к загрязнению. Загрязнение воздуха также является фактором, уносящим в океан железо, углекислоту, азот , кремний, серу, пестициды или частицы пыли. [181] Загрязнение часто происходит из неточечных источников , таких как сельскохозяйственные стоки , мусор , переносимый ветром , и пыль. Эти неточечные источники в основном возникают из-за стока, который попадает в океан через реки, но переносимый ветром мусор и пыль также могут сыграть свою роль, поскольку эти загрязнители могут оседать в водные пути и океаны. [182] Пути загрязнения включают прямой сброс, сток с земель, загрязнение с судов , загрязнение трюмами , загрязнение атмосферы и, возможно, глубоководную добычу полезных ископаемых .
Типы загрязнения морской среды можно сгруппировать как загрязнение морским мусором , пластиковое загрязнение , включая микропластик , закисление океана , загрязнение биогенными веществами , токсины и подводный шум. Пластиковое загрязнение океана — это тип загрязнения морской среды пластиком , размер которого варьируется от крупных исходных материалов, таких как бутылки и пакеты, до микропластика , образующегося в результате фрагментации пластикового материала. Морской мусор – это в основном выброшенный человеком мусор, который плавает или находится во взвешенном состоянии в океане. Пластиковое загрязнение вредно для морской жизни .Загрязнение морской среды пластиком — это тип загрязнения морской среды пластиком , размер которого варьируется от крупных исходных материалов, таких как бутылки и пакеты, до микропластика , образующегося в результате фрагментации пластикового материала. Морской мусор – это в основном выброшенный человеком мусор, который плавает или находится во взвешенном состоянии в океане. Восемьдесят процентов морского мусора – это пластик . [183] [184] Микропластик и нанопластик образуются в результате разложения или фоторазложения пластиковых отходов в поверхностных водах, реках и океанах. Недавно ученые обнаружили нанопластики в сильном снегопаде, а точнее, около 3000 тонн, которые ежегодно покрывают Швейцарию. [185]
По оценкам, по состоянию на конец 2013 года в мировом океане имеется 86 миллионов тонн пластикового морского мусора, если предположить, что 1,4% мирового пластика, произведенного с 1950 по 2013 год, попало в океан и скопилось там. [186] По оценкам, к 2022 году мировое потребление пластика составит 300 миллионов тонн в год, из них около 8 миллионов тонн попадут в океаны в виде макропластика. [187] [188] Примерно 1,5 миллиона тонн первичного микропластика попадает в моря. Около 98% этого объема приходится на наземную деятельность, а остальные 2% приходится на морскую деятельность. [188] [189] [190] По оценкам, ежегодно в водные экосистемы попадает 19–23 миллиона тонн пластика. [191] По оценкам Конференции ООН по океану 2017 года, к 2050 году в океанах может содержаться больше пластика, чем рыбы. [192]
10 крупнейших рек переносят 88–95% мировой нагрузки в море.
Защита океана служит для защиты экосистем океанов, от которых зависят люди. [196] [197] Защита этих экосистем от угроз является важным компонентом защиты окружающей среды . Одной из защитных мер является создание и обеспечение соблюдения морских охраняемых территорий (МОР). Защита морской среды, возможно, должна рассматриваться в национальном, региональном и международном контексте. [198] Другие меры включают политику требований прозрачности цепочки поставок, политику предотвращения загрязнения морской среды, помощь экосистемам (например, коралловым рифам ) и поддержку устойчивых морепродуктов (например, устойчивых методов рыболовства и видов аквакультуры ). Существует также защита морских ресурсов и компонентов, добыча или нарушение которых может нанести существенный вред, привлечение более широкой общественности и затронутых сообществ [199] и разработка проектов по очистке океана ( удаление морского пластикового загрязнения ). Примеры последних включают Clean Oceans International и The Ocean Cleanup .
В 2021 году 43 ученых-эксперта опубликовали первую версию научной основы, которая посредством интеграции, анализа , разъяснений и стандартизации позволяет оценивать уровни защиты морских охраняемых территорий и может служить руководством для любых последующих усилий по улучшению, планированию и мониторингу. качество и степень защиты морской среды. Примерами могут служить усилия по достижению цели 30% защиты природы «Глобального соглашения по охране природы» [200] и цели 14 устойчивого развития ООН («жизнь под водой»). [201] [202]
В марте 2023 года был подписан Договор об открытом море . Это имеет юридическую силу. Главным достижением является новая возможность создания морских охраняемых территорий в международных водах. Таким образом, соглашение теперь позволяет защитить 30% океанов к 2030 году (часть цели «30 к 30 »). [203] [204] В договоре есть статьи, касающиеся принципа «загрязнитель платит», а также различных последствий человеческой деятельности, включая территории за пределами национальной юрисдикции стран, осуществляющих эту деятельность. Соглашение было принято 193 государствами-членами ООН. [205]
Океаны занимают около 3,35×10
8
км
2
площади.
В мире 377412 км океанических берегов.
В качестве приближения Северный Ледовитый океан можно рассматривать как устье Атлантического океана.
{{cite web}}: CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка ){{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка ){{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка ){{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )Рисунок 1f
Текст был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0.Материал был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0.Измененный текст был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0. Текст был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0. Архивировано 16 октября 2017 г. на Wayback Machine.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).
Определения из Викисловаря
СМИ из Commons
Новости из Викиновостей
Цитаты из Wikiquote