stringtranslate.com

Сомалийское течение

Сомалийское течение — холодное океаническое пограничное течение , которое проходит вдоль побережья Сомали и Омана в западной части Индийского океана и является аналогом Гольфстрима в Атлантическом океане . [1] Это течение находится под сильным влиянием муссонов и является единственной крупной системой апвеллинга , которая встречается на западной границе океана. Вода, которая поднимается течением, сливается с другой системой апвеллинга, создавая одну из самых продуктивных экосистем в океане. [2]

Сомалийское течение характеризуется сезонными изменениями под влиянием юго-западного муссона и северо-восточного муссона. В период с июня по сентябрь теплый юго-западный муссон перемещает прибрежные воды на северо-восток, создавая прибрежный апвеллинг . Поднятая вода переносится от берега переносом Экмана и смешивается с водой, которая была вынесена на поверхность апвеллингом открытого океана. Сомалийский струйный поток , также известный как струйный поток Финдлейтера, узкая низкоуровневая атмосферная струя, также развивается во время юго-западного муссона и дует по диагонали через Индийский океан параллельно побережьям Сомали и Омана. В результате справа от ветра создается перенос Экмана. В центре струи перенос максимальный и уменьшается вправо и влево с увеличением расстояния. Слева от центра струи движение воды к центру меньше, чем от него, что создает расхождение в верхнем слое и приводит к событию апвеллинга (всасывание Экмана). Напротив, справа от центра струи больше воды поступает из центра, чем уходит, создавая явление даунвеллинга (Ekman pumping). Этот подъем глубинных вод в открытом океане в сочетании с прибрежным подъемом глубинных вод вызывает массивный подъем глубинных вод. [1]

История

История физических океанографических подходов к сомалийскому течению началась с середины 1960-х годов с серьезных интересов. С середины 1960-х до конца 1970-х годов было предложено несколько великолепных теоретических исследований, которые дали физические ответы на поведение и образования течений. После конца 1970-х годов физика сомалийского течения была улучшена анализом океанических данных с выдающимися полевыми измерениями свойств течения. Исследовательские следы с начала 1960-х до конца 1970-х годов представлены ниже. [3]

(ранние истории исследований до 1981 года)

1966 Уоррен и др.:  Океанографы и метеорологи согласились с существованием Сомалийского течения и его поведением, но его точные процессы и вовлеченные природные источники не были четко поняты. [4]

1969 Лайтхилл  : источником Сомалийского течения является поток массы, отложенный бароклинными и баротропными волнами в западной пограничной области. [5]

1970 Дюинг  : представил наличие альтернативных циклонических и антициклонических круговоротов, круговоротов Индийского океана. Обнаруженные размеры вихрей круговоротов Индийского океана намного больше, чем круговороты других среднеширотных западных пограничных течений (круговороты Индийского океана ~ 300-500 морских миль > Гольфстрим / Куросио ~ 50 – 100 морских миль) [6]

1971 Дюинг и Секелда  : бароклинный режим является доминирующим режимом Сомалийского течения [7]

1972,1973 Литма  : местные ветры имеют решающее значение для возникновения Сомалийского течения. [8] [9]

1975 Колборн  : климатологический анализ всего Индийского океана по данным батитермографа и гидрографических наблюдений [10]

1976 Херлберт и Томпсон  : Охарактеризовали сомалийское течение как зависящее от времени, бароклинное, инерционное граничное течение. [11]

1976 Брюс  : анализ временных рядов, измерение поперечного сечения XBT танкерами EXXON [3]

1979 USNS WILKES  : Великий вихрь (главный вихрь) и вихрь Сокотры вместе с сильной зоной сдвига вдоль восточного края Великого вихря наблюдались в конце августа и начале сентября 1979 года. [3]

Характеристики

Сомалийское течение быстро реагирует, мелководно и меняет свое направление в зависимости от сезона. Особенно от 5° с. ш. и на юг, Сомалийское течение чрезвычайно мелководно (глубина менее 150 м, течение на юг круглый год). Дальше на север струя несколько углубляется, достигая постоянного термоклина. Структура течения вокруг экватора чрезвычайно сложна и похожа на слоистую структуру экваториальных течений, хотя Сомалийское течение ориентировано с севера на юг, а не с востока на запад.

Типичный объем воды, переносимый Сомалийским течением, составляет 37 ± 5 Св (0,037 ± 5 км 3 /с) в середине сентября, [12] что делает циркуляцию течения в целом слабее, чем другие течения западной границы средних широт (такие как Гольфстрим, течение Куросио). Однако максимальные объемы переноса, достигающие 60-70 Св (сопоставимые с Гольфстримом), были измерены вокруг юга острова Сокотра . [3]

Южно-сомалийское течение во время северо-восточного индийского муссона

Скорость Сомалийского течения в летние месяцы достигает 7 узлов, а зимой оно ослабевает и в конечном итоге меняет направление на противоположное.

Формирование и поведение

Сомалийское течение в основном обусловлено сезонными муссонными ветрами. Летом (северным) (май – сентябрь) юго-западный муссон дует вдоль восточного побережья Африки и Омана. Осенью он меняет направление и становится северо-восточным ветром во время (северной) зимы.

Перед началом муссона (март–май) : в течение этого сезона мелководное северное прибрежное течение шириной 50–100 км течет около побережья Сомали, накладываясь на южное подводное течение. Прибрежные ветра создают восходящее течение, направленное к побережью. Около экватора Восточно-Африканское прибрежное течение (EACC) течет на север через экватор. Южно-Сомалийское течение течет на север как продолжение EACC с юга до 3–4° с.ш. [13]

Северо-восточное течение (июнь-сентябрь, летний муссон) : Сомалийское течение начинает набирать силу с середины мая с началом летнего муссона, и скорости течения быстро растут до максимума до июня и сентября с дующим юго-западным муссоном. В этот сезон направление течения северо-восточное, а скорость в середине мая составляет около 2,0 м/с, а в июне — 3,5 м/с и более. Обычно Сомалийское течение перемещается примерно на 1500 км на северо-восток и около мыса Гуардафуй [3] (на 6~10° с.ш.) меняет свое направление на восточное, чтобы слиться с индийским муссонным течением. [3] [14]

Согласно работам Фридриха А. Шотта и Джулиана П. МакКрири-младшего, северо-восточное сомалийское течение имеет следующие два подсезонных периода. В июне-июле Большой водоворот растет на 4-10° с.ш., а холодная клиновидная водная масса развивается в сторону побережья на широте 10-12° с.ш. Размер и сила Большого водоворота во время летнего муссона измеряется как скорость 10 см/с на глубине около 1000 м, в то время как некоторая видимая структура круговорота наблюдается на большей глубине. Верхний слой Сомалийского течения течет на север вдоль восточноафриканского побережья и, наконец, входит в Аденский залив между архипелагом Сокотра и Африканским Рогом. Средняя скорость потока этого исходящего течения составляет около 5 Св.

Период между августом и сентябрем является поздней фазой летнего муссона. В этот период Большой водоворот почти образует замкнутую циркуляцию, и сильные восходящие потоки (холоднее 17 °C, типичная температура восходящей воды ~ 19-23 °C) развиваются вблизи северного побережья Сомали. [13]

После того, как летний муссон отступает (октябрь-ноябрь) : в этот период юго-западные муссонные ветры постоянно ослабевают, поэтому Северо-сомалийское течение (продолжение течения EACC) больше не пересекает экватор, а поворачивает на восток около 3° с.ш. Однако Великий водоворот все еще сохраняется. [13]

Юго-западное течение (декабрь-февраль, зимний муссон) : осенью (сентябрь-ноябрь) под влиянием усиливающегося северо-восточного муссона Сомалийское течение постепенно слабеет и замедляется. Наконец, в начале декабря, начинаясь к югу от 5° с. ш. и быстро расширяясь до 10° с. ш. к январю, течение меняет свое направление, теперь течет на юг (скорости 0,7–1,0 м/с). Сомалийское течение течет на юг в течение всей (северной) зимы (декабрь-февраль), ограниченное регионом к югу от 10° с. ш., пока в марте южный поток снова не отступает до 4° с. ш., чтобы изменить направление в апреле. [14]

Во время зимнего муссона, после пересечения экватора, южное Сомалийское течение сливается с северным ЭАКТ и затем течет на восток.

Поведение апвеллинга: Одной из уникальных характеристик Сомалийского течения является наличие сильного прибрежного апвеллинга — единственный крупный случай, когда это происходит на западной границе океана. Следуя за переносом Экмана и с юго-западным муссоном, дующим параллельно сомалийскому побережью, направление апвеллинга направлено к берегу летом: Теплое и соленое Сомалийское течение течет на север через экватор, чтобы повернуть на восток около мыса Гуардафуй. Это отклонение потока вызывает сильный апвеллинг вдоль сомалийского побережья, понижая прибрежные температуры на 5 °C или более с мая по сентябрь. [14]

В зимний сезон северо-восточный муссон меняет направление Сомалийского прибрежного течения на северное, останавливая прибрежный апвеллинг. [15]

Сомалийское подводное течение: апрель – начало июня; Под северным поверхностным течением развивается южное подводное течение (глубина 100–300 м, среднемесячная скорость 20 см/с, максимальная 60 см/с), простирающееся до 4° с. ш. и поворачивающее в сторону от берега. В конечном итоге оно заканчивается установлением глубоководного Великого водоворота. Осень – зима; Аналогично, под северным поверхностным течением между 8 и 12° с. ш. развивается южное подводное течение.

Зима; Подводное течение (глубина 150-400 м) на севере, направленное к экватору, протекает под поверхностным течением Сомали на юге, и их потоки уравновешиваются. Из-за этого подводного течения, вблизи экватора, поверхностное течение (на юг) Сомали чрезвычайно мелководно (менее 150 м). [13]

Великий Водоворот

Два гигантских водоворота на северо-западе Индийского океана во время юго-западного муссона

Великий водоворот — это огромный антициклонический вихрь, создаваемый сомалийским течением, текущим летом (северным), и один из двух гигантских круговоротов Индийского океана (другой — круговорот Сокотры). Великий водоворот можно наблюдать между 5-10° с. ш. и 52-57° в. д. у побережья Сомали в летний сезон, обычно в 200 км к юго-западу от круговорота Сокотры (между июнем и сентябрем). [13] [16] Однако в прошлом и Великий водоворот, и круговорот Сокотры, как известно, время от времени разрушались, и их точное местоположение меняется из года в год. Типичный размер Великого водоворота составляет 400–600 км в горизонтальном диаметре, [6] а типичная скорость поверхностного течения составляет 1,5–2,0 м/с. [17]

Как именно формируется Большой водоворот, пока еще не до конца понятно, но аналитический подход применения теории волн Россби может объяснить его основной механизм формирования. Согласно наблюдениям и анализу [Шотт и Квадфазель (1982)], летний муссон внезапно развивается в июне-июле и направляет поток воды в западном направлении в этом месте. Шотт и Квадфазель применили волны Россби первой моды к потокам воды и пришли к выводу, что «образование Большого водоворота является ответом на очень сильную антициклоническую завихренность напряжения ветра». [13]

Поскольку сомалийское течение меняется сезонно, Великий водоворот также демонстрирует сезонное поведение в соответствии с циклом муссонов. Вихрь обычно виден между июнем и сентябрем, однако, например, в 1995 году Сомалийское течение вообще не развивалось в июне, так что в это время вихрь был сильно ослаблен и имел очень маленький размер - затянувшаяся фаза начала. Поскольку Сомалийское течение развивалось летом, только в сентябре Великий водоворот окончательно достиг максимума и начал рассеиваться, вступая в зимний сезон (убывание). [18] [19] И наоборот, Великий водоворот может также продолжать существовать до середины октября, по-прежнему демонстрируя большой размер, а его структура завитков может оставаться заметной даже дольше, под зимним Сомалийским течением. [13]

Это сезонное поведение Великого водоворота влияет на местные прибрежные океанические потоки и, таким образом, на экосистему Аравийского моря: в летний сезон прибрежные апвеллинговые течения, сильно зависящие от формы и поведения вихря, наблюдаются к северо-западу от Великого водоворота. Биологическая продуктивность региона зависит не только от этих апвеллинговых течений, они (и, таким образом, сам Великий водоворот) также играют большую роль в регулировании бюджета теплового потока северной части Индийского океана. [20]

Влияние на морскую экосистему

Восходящее течение у побережья Сомали во время юго-западного муссона

Прибрежная зона Сомали является одной из самых продуктивных морских экосистем в мире. Особенно во время юго-западного индийского муссона, сильный апвеллинг перекачивает холодную (17-22 °C) и очень богатую питательными веществами (около 5-20 мкм нитрата [21] ) подповерхностную воду в прибрежный регион. В этот сезон средняя плотность и продуктивность фитопланктона еще больше увеличиваются за счет деятельности прибрежного водоворота, Большого водоворота. [22] Общая биомасса зоопланктона состоит примерно из 25% эвфаузид, остальное составляют веслоногие рачки (доминирующие виды зоопланктона в регионе ~ Calanoides carinatus и Eucalanus elongates). [22] [23] Однако быстрое Сомалийское течение сокращает время пребывания поднятой богатой питательными веществами воды, тем самым несколько ограничивая биологическую продуктивность в этом регионе. [24] Большая часть этого неиспользованного питательного вещества переносится в южное Аравийское море, поддерживая там биологическое производство. Кроме того, высокая скорость ветра (приблизительно 15 м/с) юго-западного муссона, влияющего на Сомалийское течение, вызывает интенсивное вертикальное перемешивание, увеличивая толщину смешанного слоя, а также общее обогащение поверхности питательными веществами, что приводит к высокой продуктивности. [25] После этого сезона, с началом северо-восточного (зимнего) муссона, первичная продуктивность снижается, хотя плотность зоопланктона снижается незначительно.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab McCreary, JP; Kohler, KE; Hood, RR; Olson, DB (1996). "Четырехкомпонентная экосистемная модель биологической активности в Аравийском море". Progress in Oceanography . 37 (3): 193–240. Bibcode :1996PrOce..37..193M. doi : 10.1016/s0079-6611(96)00005-5 .
  2. ^ Манн, К. Х., Лазье, Дж. Р. Н. (2006) «Динамика морских экосистем: биологические и физические взаимодействия в океанах». Оксфорд: Blackwell Publishing Ltd. ISBN 1-4051-1118-6 
  3. ^ abcdef Битти III, Уильям Х.; Джон Г. Брюс; Роберт К. Гатри (1981). «Циркуляция и океанографические свойства в Сомалийском бассейне, наблюдаемые во время юго-западного муссона 1979 года». Технический отчет AD-A276 238 .
  4. ^ Уоррен, Б.; и др. (1966). «Водная масса и закономерности течения в сомалийском бассейне во время юго-западного муссона 1964 года». Deep-Sea Research . 13 (5): 825–860. Bibcode : 1966DSRA...13..825W. doi : 10.1016/0011-7471(76)90907-4.
  5. ^ Лайтхилл, М. Дж. (1969). «Динамическая реакция Индийского океана на наступление юго-западного муссона». Philosophical Transactions of the Royal Society of London . A265 (1159): 45–92. Bibcode : 1969RSPTA.265...45L. doi : 10.1098/rsta.1969.0040. S2CID  120658146.
  6. ^ ab Düing, W. (1970). Муссонный режим течения в Индийском океане . Гонолулу: Издательство Гавайского университета. С. 68.
  7. ^ Düing, W.; KHSzekielda (1971). «Муссонный отклик в западной части Индийского океана, Журнал геофизических исследований». Журнал геофизических исследований . 76 (18): 4181–4187. Bibcode : 1971JGR....76.4181D. doi : 10.1029/jc076i018p04181.
  8. ^ Leetma, A. (1972). «Реакция Сомалийского течения на юго-западный муссон 1970 года». Deep-Sea Research . 19 (4): 319–325. Bibcode : 1972DSRA...19..319L. doi : 10.1016/0011-7471(72)90025-3.
  9. ^ Leetma, A. (1973). «Реакция Сомалийского течения в 2° ю. ш. на юго-западный муссон 1971 г.». Deep-Sea Research . 20 (4): 397–400. Bibcode : 1973DSRA...20..397L. doi : 10.1016/0011-7471(73)90062-4.
  10. ^ Колборн, Дж. Г. (1975). Термическая структура Индийского океана . Гонолулу: Издательство Гавайского университета. С. 173.
  11. ^ Hurburt, HE; ​​JDThompson (1976). «Численная модель Сомалийского течения». Журнал физической океанографии . 6 (5): 646–664. doi : 10.1175/1520-0485(1976)006<0646:anmots>2.0.co;2 .
  12. ^ Бил, Лиза ; Тереза ​​К. Черескин (2003). «Объемный перенос Сомалийского течения во время юго-западного муссона 1995 года». Исследования глубоководных районов, часть II: Тематические исследования в океанографии . 50 (12–13): 2077–2089. Bibcode : 2003DSRII..50.2077B. doi : 10.1016/s0967-0645(03)00046-8.
  13. ^ abcdefg Schott, Friedrich A.; Julian P. McCreary (2001). «Муссонная циркуляция Индийского океана». Progress in Oceanography . 51 (1): 1–123. Bibcode :2001PrOce..51....1S. doi :10.1016/s0079-6611(01)00083-0.
  14. ^ abc Tomczak, Matthias & J Stuart Godfrey (2006). Региональная океанография: введение 2-е издание . pdf версия 1.1. стр. Глава 11 Индийский океан.
  15. ^ Белкин, ИМ; и др. (2009). «Фронт в крупных морских экосистемах мировых океанов». Прогресс в океанографии . 81 (1): 223. Bibcode :2009PrOce..81..223B. doi :10.1016/j.pocean.2009.04.015.
  16. ^ Брюс, Дж. Г. (1979). «Вихри у побережья Сомали во время юго-западного муссона». Журнал геофизических исследований . 84 (C12): 7742–7748. Bibcode : 1979JGR....84.7742B. doi : 10.1029/jc084ic12p07742. hdl : 1912/9597 .
  17. ^ Фишер, Дж. (1996). «Течение и переносы Большого Водоворота-Сокотры в период летнего муссона». 101 (C2): 3573–3587. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  18. ^ Черескин, TK; и др. (1997). «Наблюдения за балансом Экмана на 8°30'N в Аравийском море во время юго-западного муссона 1995 года». Geophysical Research Letters . 24 (21): 2541–2544. Bibcode : 1997GeoRL..24.2541C. doi : 10.1029/97gl01057 .
  19. ^ Черескин, ТК «Экспедиция WOCE в Индийский океан».
  20. ^ Пэн, Г.; Д.Б.Олсон (2004). «Моделирование реакции прибрежного океана Сомали на различные атмосферные ветровые продукты во время осенних переходов». Технический отчет RSMAS 2004-004 .
  21. ^ Смит, С.Л.; Кодиспоти ЛА (1980). «Юго-западный муссон 1979 года: химическая и биологическая реакция прибрежных вод Сомали». Science . 209 (4456): 597–600. Bibcode :1980Sci...209..597S. doi :10.1126/science.209.4456.597. PMID  17756842. S2CID  37336585.
  22. ^ ab Hitchcock, GL; Olson DB (1992). «NE и SW муссонные условия вдоль побережья Сомали в 1987 году». Океанография Индии : 583–593.
  23. ^ Баарс, МА (1998). Сезонные колебания биомассы и продуктивности планктона в экосистемах Сомалийского течения, Аденского залива и южной части Красного моря, из Крупные морские экосистемы Индийского океана: оценка, устойчивость и управление . Оксфорд, Великобритания: Blackwell Science. стр. 143–174.
  24. ^ Veldhuis, MJM; Kraay GW; Van Bleijswik JDL; Baars MA (1997). «Обилие бактериопланктона в связи с сезонным апвеллингом на северо-западе Индийского океана» (PDF) . Deep-Sea Research . 44 (3): 451–476. Bibcode : 1997DSRI...44..451W. doi : 10.1016/s0967-0637(96)00115-x.
  25. ^ Прасанна Кумар, С.; Мадхупратап М.; Дилип Кумар М.; Гаус М.; Муралидхаран П.М.; Сарма В.В.СС.; Де Соуза СН (2000). «Физический контроль первичной продуктивности в сезонном масштабе в центральной и восточной части Аравийского моря». Труды Индийской академии наук : 433–441.