Океаническое течение — это непрерывное направленное движение морской воды, создаваемое рядом сил, действующих на воду, включая ветер, эффект Кориолиса , прибойные волны , образование кабелей , а также разницу температур и солености . [1] Контуры глубины , конфигурации береговой линии и взаимодействие с другими течениями влияют на направление и силу течения. Океанические течения движутся как горизонтально, в масштабах, которые могут охватывать целые океаны, так и вертикально, причем вертикальные течения ( апвеллинг и даунвеллинг ) играют важную роль в перемещении питательных веществ и газов, таких как углекислый газ, между поверхностью и глубиной океана.
Океанические течения текут на большие расстояния, и вместе они создают глобальный конвейер , который играет доминирующую роль в определении климата многих регионов Земли. Более конкретно, океанические течения влияют на температуру регионов, через которые они проходят. Например, теплые течения, движущиеся вдоль более умеренных побережий, повышают температуру области, согревая морские бризы, которые дуют над ними. Возможно, самым ярким примером является Гольфстрим , который вместе со своим продолжением Северо-Атлантическим течением делает северо-запад Европы гораздо более умеренным для своей высокой широты, чем другие районы на той же широте. Другим примером является Лима, Перу , чей более прохладный субтропический климат контрастирует с климатом окружающих ее тропических широт из-за течения Гумбольдта .
Крупнейшим океаническим течением является Антарктическое циркумполярное течение (ACC), ветровое течение, которое непрерывно течет по часовой стрелке вокруг Антарктиды. ACC соединяет все океанические бассейны вместе, а также обеспечивает связь между атмосферой и глубоким океаном благодаря тому, как вода поднимается и опускается по обе стороны от него.
Океанические течения — это модели движения воды, которые влияют на климатические зоны и погодные условия по всему миру. Они в основном приводятся в движение ветрами и плотностью морской воды, хотя на них влияют и многие другие факторы, включая форму и конфигурацию океанического бассейна , через который они протекают. Два основных типа течений — поверхностные и глубоководные — помогают определить характер и течение океанских вод по всей планете.
Причины
Океанические течения приводятся в движение ветром, гравитационным притяжением Луны в форме приливов и эффектами изменений плотности воды. [4] Динамика океана определяет и описывает движение воды в океанах.
Поля температуры и движения океана можно разделить на три отдельных слоя: смешанный (поверхностный) слой, верхний океан (выше термоклина) и глубокий океан. Океанические течения измеряются в единицах свердруп (Зв) , где 1 Зв эквивалентен объемному расходу 1 000 000 м 3 (35 000 000 куб. футов) в секунду.
Существует два основных типа течений: поверхностные течения и глубоководные течения. Обычно поверхностные течения приводятся в движение ветровыми системами, а глубоководные течения приводятся в движение разницей в плотности воды из-за колебаний температуры и солености воды . [5]
Циркуляция, вызванная ветром
Поверхностные океанические течения приводятся в движение ветровыми течениями, крупномасштабные преобладающие ветры приводят в движение основные постоянные океанические течения, а сезонные или случайные ветры приводят в движение течения, аналогичные по своей устойчивости ветрам, которые их приводят в движение, [6] и эффект Кориолиса играет важную роль в их развитии. [7] Распределение скорости спирали Экмана приводит к тому, что течения текут под углом к движущим ветрам, и они развивают типичные спирали по часовой стрелке в северном полушарии и вращение против часовой стрелки в южном полушарии . [8]
Кроме того, области поверхностных океанических течений несколько смещаются в зависимости от сезона ; это наиболее заметно в экваториальных течениях.
Глубоководные океанические бассейны, как правило, имеют несимметричное поверхностное течение, поскольку восточная ветвь, направленная к экватору, широкая и размытая, тогда как западное пограничное течение, направленное к полюсу, относительно узкое.
Термохалинная циркуляция
Крупномасштабные течения приводятся в движение градиентами плотности воды , которые в свою очередь зависят от изменений температуры и солености. Эта термохалинная циркуляция также известна как конвейерная лента океана. Когда наблюдается значительное вертикальное движение океанических течений, это известно как апвеллинг и даунвеллинг . Прилагательное термохалинный происходит от thermo-, относящегося к температуре , и -haline, относящегося к содержанию соли , факторов, которые вместе определяют плотность морской воды.
Термохалинная циркуляция является частью крупномасштабной циркуляции океана, которая управляется глобальными градиентами плотности , создаваемыми поверхностным теплом и потоками пресной воды . [9] [10] Ветровые поверхностные течения (такие как Гольфстрим ) движутся к полюсам от экваториальной части Атлантического океана , охлаждаясь по пути и в конечном итоге опускаясь в высоких широтах (образуя североатлантические глубинные воды ). Затем эта плотная вода впадает в океанские бассейны . В то время как большая ее часть поднимается в Южном океане , самые старые воды (со временем транзита около 1000 лет) [11] поднимаются в северной части Тихого океана. [12] Таким образом, между океанскими бассейнами происходит обширное перемешивание, что уменьшает различия между ними и делает океаны Земли глобальной системой. На своем пути водные массы переносят как энергию (в форме тепла), так и материю (твердые частицы, растворенные вещества и газы) по всему земному шару. Таким образом, состояние циркуляции оказывает большое влияние на климат Земли . Термохалинную циркуляцию иногда называют океаническим конвейером, большим океаническим конвейером или глобальным конвейером. Иногда ее неточно используют для обозначения меридиональной опрокидывающей циркуляции (МОЦ).
С 2000-х годов международная программа под названием Argo картирует температуру и соленость океана с помощью флота автоматизированных платформ, которые плывут по океанским течениям. Собранная информация поможет объяснить роль океанов в климате Земли. [13]
Влияние на климат и экологию
Океанические течения влияют на температуру во всем мире. Например, океаническое течение, которое переносит теплую воду из северной части Атлантического океана в северо-западную Европу, также кумулятивно и медленно блокирует образование льда вдоль морских берегов, что также блокирует вход и выход судов из внутренних водных путей и морских портов, поэтому океанические течения играют решающую роль в воздействии на климат регионов, через которые они протекают. [14] Океанические течения важны для изучения морского мусора . [15] [16]
Подъем глубинных вод и холодные течения океанской воды, текущие из полярных и субполярных регионов, приносят питательные вещества, которые поддерживают рост планктона , являющегося важнейшей добычей для нескольких ключевых видов в морских экосистемах . [17]
Океанические течения также важны для распространения и распределения многих организмов, включая организмы с пелагическими стадиями яйца или личинки. [18] Примером может служить жизненный цикл европейского угря . Наземные виды, например черепахи и ящерицы, могут переноситься течениями на плавающем мусоре для колонизации новых наземных территорий и островов . [18]
Океанические течения и изменение климата
Ожидается, что продолжающийся рост атмосферных температур окажет различное воздействие на силу поверхностных океанических течений, ветровую циркуляцию и модели рассеивания. [19] [20] [21] Океанические течения играют важную роль в формировании климата, а изменения климата, в свою очередь, влияют на океанические течения. [20]
За последнее столетие реконструированные данные о температуре поверхности моря показывают, что западные пограничные течения нагреваются вдвое быстрее, чем в среднем по миру. [22] Эти наблюдения указывают на то, что западные пограничные течения, вероятно, усиливаются из-за этого изменения температуры и могут продолжать усиливаться в ближайшем будущем. [20] Имеются доказательства того, что поверхностное потепление из-за антропогенного изменения климата ускорило верхние океанические течения в 77% мирового океана. [21] В частности, повышенная вертикальная стратификация из-за поверхностного потепления усиливает верхние океанические течения, в то время как изменения горизонтальных градиентов плотности, вызванные дифференциальным потеплением в различных регионах океана, приводят к ускорению поверхностных зональных течений . [21]
Существуют предположения, что атлантическая меридиональная опрокидывающая циркуляция (АМЦ) находится под угрозой исчезновения из-за изменения климата, что может иметь экстремальные последствия для климата Северной Европы и более широкого региона, [23] [24] [25] хотя эта тема является спорной и остается активной областью исследований. [26] [27] [28]
Помимо температур поверхности воды, ветровые системы являются важнейшим фактором, определяющим океанические течения. [29] Ветровые волновые системы влияют на океанический теплообмен, состояние морской поверхности и могут изменять океанические течения. [30] В Северной Атлантике, экваториальной части Тихого океана и Южном океане увеличение скорости ветра, а также значительная высота волн были приписаны изменению климата и естественным процессам в совокупности. [30] В Восточно-Австралийском течении глобальное потепление также было приписано увеличению завихренности ветрового напряжения , что усиливает эти течения и может даже косвенно повышать уровень моря из-за дополнительного потепления, создаваемого более сильными течениями. [31]
Поскольку циркуляция океана изменяется из-за климата, типичные схемы распределения также меняются. Схемы распространения морских организмов зависят от океанографических условий, которые в результате влияют на биологический состав океанов. [19] Из-за мозаичности естественного экологического мира, распространение является механизмом выживания видов для различных организмов. [32] При усилении пограничных течений, движущихся к полюсам, ожидается, что некоторые морские виды будут перенаправлены к полюсам и большим глубинам. [19] [33] Ожидается, что усиление или ослабление типичных путей распространения из-за повышения температуры не только повлияет на выживание местных морских видов из-за невозможности пополнить их метапопуляции , но также может увеличить распространенность инвазивных видов . [19] У японских кораллов и макроводорослей необычная схема распространения организмов к полюсам может дестабилизировать местные виды. [34]
Экономическое значение
Знание поверхностных океанских течений необходимо для снижения расходов на судоходство, поскольку путешествие с ними снижает расходы на топливо. В эпоху парусных судов, работающих на ветру , знание ветровых течений и океанских течений было еще более важным. Использование океанских течений для помощи своим кораблям в гавани и использование таких течений, как Гольфстрим, для возвращения домой. [35] Предполагается, что отсутствие понимания океанских течений в тот период времени было одним из факторов, способствующих неудачам исследований. Гольфстрим и Канарское течение сохраняют страны Западной Европы более теплыми и менее изменчивыми, в то время как на той же широте погода в Северной Америке была холоднее. [36] Хорошим примером этого является течение Игольное (вниз по восточной Африке), которое долгое время не позволяло морякам достичь Индии.
В последнее время участники кругосветных парусных гонок успешно используют поверхностные течения для набора и поддержания скорости. Океанические течения также могут использоваться для производства морской электроэнергии , при этом районы Японии, Флориды и Гавайев рассматриваются для тестовых проектов. Использование течений сегодня все еще может влиять на мировую торговлю, оно может снизить стоимость и выбросы судоходных судов. [37]
Океанические течения также могут влиять на рыболовную промышленность , примерами этого являются течения Цугару, Оясио и Куросио, каждое из которых влияет на температуру в западной части северной части Тихого океана, которая, как было показано, является предиктором среды обитания полосатого тунца . [38] Также было показано, что не только местные течения могут влиять на экономику страны, но и соседние течения могут влиять на жизнеспособность местной рыболовной промышленности. [39]
Течение Ирмингера – североатлантическое течение, направленное на запад у юго-западного побережья Исландии.Pages displaying wikidata descriptions as a fallback
Лабрадорское течение — холодное течение в Атлантическом океане вдоль побережья Лабрадора, Ньюфаундленда и Новой Шотландии.
Течение Ломоносова — Глубинное течение в Атлантическом океане. от побережья Бразилии до Гвинейского залива.
Кольцевое течение – океаническое течение между Кубой и полуостровом Юкатан.
^ "Что такое течение?". Национальная океаническая служба NOAA . 2009-03-01 . Получено 2023-03-14 .
^ ab "Обнаружено мощное течение в Южном океане". ScienceDaily . 27 апреля 2010 г.
^ ab Ясуши Фукамачи, Стивен Ринтул и др. (апрель 2010 г.). «Сильный экспорт антарктической придонной воды к востоку от плато Кергелен». Nature Geoscience . 3 (5): 327–331. Bibcode :2010NatGe...3..327F. doi :10.1038/NGEO842. hdl : 2115/44116 . S2CID 67815755.
^ Национальное управление океанических и атмосферных исследований (16 июня 2024 г.). «Что такое течение?». oceanservice.noaa.gov . Получено 2024-09-03 .
^ Национальное управление океанических и атмосферных исследований (1 августа 2011 г.). «Океанические течения». www.noaa.gov . Получено 14 сентября 2024 г.{{cite web}}: CS1 maint: date and year (link)
^ "Current". www.nationalgeographic.org . National Geographic. 2 сентября 2011 г. Получено 7 января 2021 г.
^ "Океанические течения мира: причины". 29 августа 2020 г. Получено 20 ноября 2020 г.
^ Лаппо, С.С. (1984). «О причине переноса тепла на север через экватор в южной части Тихого и Атлантического океанов». Исследование процессов взаимодействия океана и атмосферы . Московское отделение Гидрометеоиздата (на китайском языке): 125–9.
^ Глобальный океанический конвейер — это постоянно движущаяся система глубоководной циркуляции океана, приводимая в движение температурой и соленостью. Что такое глобальный океанический конвейер?
^ Primeau, F (2005). "Характеристика переноса между поверхностным смешанным слоем и внутренней частью океана с помощью прямой и сопряженной глобальной модели переноса океана" (PDF) . Журнал физической океанографии . 35 (4): 545–64. Bibcode :2005JPO....35..545P. doi :10.1175/JPO2699.1. S2CID 130736022.
^ Институт океанографии Скриппса, Калифорнийский университет в Сан-Диего. "Argo". Argo . Архивировано из оригинала 1 сентября 2024 года . Получено 2024-09-05 .
^ «Что такое Гольфстрим? | NOAA SciJinks – Все о погоде». scijinks.gov . Получено 15.04.2024 .
^ Национальное управление океанических и атмосферных исследований (1 апреля 2020 г.). «Загрязнение океана и морской мусор». www.noaa.gov . Получено 08.09.2024 .
^ ван Себилле, Эрик; Алиани, Стефано; Закон, Кара Лаванда; Максименко Николай; Альсина, Хосе М; Багаев Андрей; Бергманн, Мелани; Шапрон, Бертран; Чубаренко Ирина; Козар, Андрес; Деландметр, Филипп; Эггер, Матиас; Фокс-Кемпер, Бэйлор; Гараба, Шунгудземвойо П; Годдейн-Мерфи, Лоннеке (01 февраля 2020 г.). «Физическая океанография переноса плавучего морского мусора». Письма об экологических исследованиях . 15 (2): 023003. Бибкод : 2020ERL....15b3003V. дои : 10.1088/1748-9326/ab6d7d. hdl : 2117/187082 . ISSN 1748-9326.
^ Ройс, Уильям Ф., ред. (1996). «Циркуляция». Введение в практику рыболовной науки. Elsevier. doi :10.1016/b978-0-12-600952-1.x5000-2. ISBN978-0-12-600952-1.
^ ab Hays, Graeme C. (5 июня 2017 г.). «Океанические течения и морская жизнь». Current Biology . 27 (11): R470–R473. Bibcode : 2017CBio...27.R470H. doi : 10.1016/j.cub.2017.01.044.
^ abcd Уилсон, Лора Дж.; Фултон, Кристофер Дж.; Хогг, Эндрю Макк; Джойс, Карен Э.; Рэдфорд, Бен ТМ; Фрейзер, Серидвен И. (2016-05-02). «Изменения циркуляции океана, вызванные климатом, и их предполагаемое воздействие на закономерности морского распространения». Глобальная экология и биогеография . 25 (8): 923–939. Bibcode : 2016GloEB..25..923W. doi : 10.1111/geb.12456. ISSN 1466-822X.
^ abc Miller, Johanna L. (2017). «Океанические течения реагируют на изменение климата неожиданными способами». Physics Today . 70 (1): 17–18.
^ abc Пэн, Цихуа; Се, Шан-Пин; Ван, Дунсяо; Хуан, Руй Синь; Чен, Гэнсинь; Шу, Ецян; Ши, Цзя-Жуй; Лю, Вэй (22 апреля 2022 г.). «Глобальное ускорение верхних океанских течений, вызванное потеплением поверхности». Достижения науки . 8 (16): eabj8394. Бибкод : 2022SciA....8J8394P. doi : 10.1126/sciadv.abj8394. ISSN 2375-2548. ПМК 9020668 . ПМИД 35442733.
^ Болтон, Крис А.; Эллисон, Лесли К.; Лентон, Тимоти М. (2014-12-08). "Ранние сигналы предупреждения о коллапсе Атлантической меридиональной опрокидывающейся циркуляции в полностью связанной климатической модели". Nature Communications . 5 (1): 5752. doi :10.1038/ncomms6752. ISSN 2041-1723. PMC 4268699 .
^ Science Media Centre (25 июля 2023 г.). «Экспертная реакция на статью, предупреждающую о крахе Атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляции». Science Media Centre . Получено 12 сентября 2024 г.
^ Рамсторф, Стефан (10 апреля 2024 г.). «Приближается ли Атлантическая опрокидывающая циркуляция к переломному моменту?». Океанография . 37 (3): 1–0. doi : 10.5670/oceanog.2024.501 .
^ Met Office Press (2 мая 2024 г.). «Атлантическая меридиональная опрокидывающая циркуляция в условиях меняющегося климата». Официальный блог новостной команды Met Office . Получено 12 сентября 2024 г.
^ Константин, Адриан (2021-01-02). «Эффекты трения в ветровых океанских течениях». Геофизическая и астрофизическая гидродинамика . 115 (1): 1–14. Bibcode : 2021GApFD.115....1C. doi : 10.1080/03091929.2020.1748614 . ISSN 0309-1929.
^ ab Добрынин, Михаил; Муравски, Йенс; Баер, Йоханна; Ильина, Татьяна (2015-02-15). «Обнаружение и приписывание сигнала изменения климата в ветровых волнах океана». Журнал климата . 28 (4): 1578–1591. Bibcode : 2015JCli...28.1578D. doi : 10.1175/JCLI-D-13-00664.1. ISSN 0894-8755.
^ Cai, W.; Shi, G.; Cowan, T.; Bi, D.; Ribbe, J. (10.12.2005). «Реакция южного кольцевого режима, восточно-австралийского течения и южной среднеширотной океанической циркуляции на глобальное потепление». Geophysical Research Letters . 32 (23). Bibcode : 2005GeoRL..3223706C. doi : 10.1029/2005GL024701. ISSN 0094-8276.
^ Кининмонт, Стюарт (11.04.2011). «Связность рассредоточения и выбор резерва для сохранения морской среды». Экологическое моделирование . 222 (7): 1272–1282. Bibcode : 2011EcMod.222.1272K. doi : 10.1016/j.ecolmodel.2011.01.012.
^ Вержес, Адриана; Стейнберг, Питер Д.; Хей, Марк Э.; Пур, Алистер ГБ; Кэмпбелл, Александра Х.; Баллестерос, Энрик; Хек, Кеннет Л.; Бут, Дэвид Дж.; Коулман, Мелинда А.; Фири, Дэвид А.; Фигейра, Уилл; Ланглуа, Тим; Марзинелли, Эзекиль М.; Мизерек, Тони; Мамби, Питер Дж. (2014-08-22). «Тропизация умеренных морских экосистем: климатически обусловленные изменения в травоядности и сдвиги фаз сообщества». Труды Королевского общества B: Биологические науки . 281 (1789): 20140846. doi :10.1098/rspb.2014.0846. ISSN 0962-8452. PMC 4100510. PMID 25009065 .
^ Кумагай, Наоки Х.; Гарсия Молинос, Хорхе; Ямано, Хироя; Такао, Синтаро; Фуджи, Масахико; Яманака, Ясухиро (4 сентября 2018 г.). «Океанские течения и травоядные животные приводят к смене сообщества макроводорослей на кораллы в условиях потепления климата». Труды Национальной академии наук . 115 (36): 8990–8995. Бибкод : 2018PNAS..115.8990K. дои : 10.1073/pnas.1716826115 . ISSN 0027-8424. ПМК 6130349 . ПМИД 30126981.
^ "Атлантический океан - исследование, течения, морская жизнь | Britannica". www.britannica.com . Получено 20 апреля 2024 г.
^ Министерство торговли США, Национальное управление океанических и атмосферных исследований. «Пограничные течения — течения: образовательная служба Национальной океанической службы NOAA». oceanservice.noaa.gov . Получено 20 апреля 2024 г.
^ Чанг, Ю-Чиа; Ценг, Руо-Шань; Чэнь, Гуань-Ю; Чу, Питер К.; Шэнь, Юн-Тин (ноябрь 2013 г.). «Прокладка маршрутов судов с использованием сильных океанских течений». Журнал навигации . 66 (6): 825–835. doi :10.1017/S0373463313000441. ISSN 0373-4633.
^ Рамеш, Нандини; Райзинг, Джеймс А.; Оремус, Кимберли Л. (2019-06-21). «Темный мир глобального морского рыболовства: трансграничные последствия распространения личинок». Science . 364 (6446): 1192–1196. Bibcode :2019Sci...364.1192R. doi :10.1126/science.aav3409. ISSN 0036-8075. PMID 31221860.
^ Талли, Линн Д. (1 апреля 1995 г.). «Северотихоокеанская промежуточная вода в смешанном водном регионе Куросио/Оясио». Американское метеорологическое общество . 25 (4): 475–501. Bibcode :1995JPO....25..475T. doi : 10.1175/1520-0485(1995)025<0475:NPIWIT>2.0.CO;2 – через AMS Publications.
Керр, Ричард А. (2004). «Замедляющийся винтик в климатической машине Северной Атлантики». Science . 304 (5669): 371–372. doi :10.1126/science.304.5669.371a. PMID 15087513. S2CID 42150417.
Мандей, Филлип Л.; Джонс, Джеффри П.; Пратчетт, Морган С.; Уильямс, Эшли Дж. (2008). «Изменение климата и будущее рыб коралловых рифов». Рыба и рыболовство . 9 (3): 261–285. Bibcode : 2008AqFF....9..261M. doi : 10.1111/j.1467-2979.2008.00281.x .
Рамсторф, С. (2003). "Термохалинная циркуляция: современный климат". Nature . 421 (6924): 699. Bibcode :2003Natur.421..699R. doi : 10.1038/421699a . PMID 12610602. S2CID 4414604.
Реммих, Д. (2007). «Физическая океанография: Суперспин в южных морях». Nature . 449 (7158): 34–35. Bibcode :2007Natur.449...34R. doi :10.1038/449034a. PMID 17805284. S2CID 2951110.
Внешние ссылки
На Викискладе есть медиафайлы по теме Океанические течения .
Текущая глобальная карта морских поверхностных течений