Океан — это водоём с соленой водой , который покрывает приблизительно 70,8% Земли . [8] В английском языке термин « океан» также относится к любому из крупных водоёмов, на которые условно разделён мировой океан. [9] Следующие названия описывают пять различных областей океана: Тихий , Атлантический , Индийский , Антарктический/Южный и Арктический . [10] [11] Океан содержит 97% воды Земли [8] и является основным компонентом [[гидросферы] Земли и, таким образом, необходим для жизни на Земле. Океан влияет на климат и погодные условия, углеродный и водный циклы , выступая в качестве огромного резервуара тепла .
Ученые-океанологи разделили океан на вертикальные и горизонтальные зоны на основе физических и биологических условий. Пелагическая зона — это водная толща открытого океана от поверхности до дна. Водная толща далее делится на зоны на основе 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 органического вещества. В результате фотическая зона является наиболее биологически разнообразной и источником продовольствия, которое поддерживает большую часть экосистемы океана . Фотосинтез океана также производит половину кислорода в атмосфере Земли. [13] Свет может проникать только на несколько сотен метров дальше; остальная часть более глубокого океана холодная и темная (эти зоны называются мезопелагическими и афотическими зонами). Континентальный шельф — это место, где океан встречается с сушей. Он более мелкий, с глубиной в несколько сотен метров или меньше. Человеческая деятельность часто оказывает негативное воздействие на морскую жизнь в пределах континентального шельфа.
Температура океана зависит от количества солнечной радиации, достигающей поверхности океана. В тропиках температура поверхности может подниматься до более чем 30 °C (86 °F). Вблизи полюсов, где образуется морской лед , температура в равновесии составляет около −2 °C (28 °F). Во всех частях океана температура глубокого океана колеблется от −2 °C (28 °F) до 5 °C (41 °F). [14] Постоянная циркуляция воды в океане создает океанские течения . Эти течения вызваны силами, действующими на воду, такими как разница температур и солености, циркуляция атмосферы (ветер) и эффект Кориолиса . [15] Приливы создают приливные течения, в то время как ветер и волны вызывают поверхностные течения. Гольфстрим , течение Куросио , течение Агульяс и Антарктическое циркумполярное течение являются основными океанскими течениями. Такие течения переносят огромное количество воды, газов, загрязняющих веществ и тепла в разные части мира и с поверхности в глубины океана. Все это оказывает влияние на глобальную климатическую систему .
Океанская вода содержит растворенные газы, включая кислород , углекислый газ и азот . Обмен этими газами происходит на поверхности океана. Растворимость этих газов зависит от температуры и солености воды. [16] Концентрация углекислого газа в атмосфере растет из-за выбросов CO2 , в основном от сжигания ископаемого топлива . Поскольку океаны поглощают CO2 из атмосферы , более высокая концентрация приводит к закислению океана (снижению значения pH ). [17]
Океан предоставляет множество преимуществ для людей, таких как экосистемные услуги , доступ к морепродуктам и другим морским ресурсам , а также средство транспорта . Известно, что океан является средой обитания более 230 000 видов , но может содержать значительно больше — возможно, более двух миллионов видов. [18] Тем не менее, океан сталкивается со многими экологическими угрозами, такими как загрязнение морской среды, чрезмерный вылов рыбы и последствия изменения климата . К этим последствиям относятся потепление океана , закисление океана и повышение уровня моря . Континентальный шельф и прибрежные воды больше всего страдают от деятельности человека.
Термины «океан» или «море», используемые без уточнения, относятся к взаимосвязанному массиву соленой воды, покрывающему большую часть поверхности Земли. [10] [11] Он включает в себя Тихий , Атлантический , Индийский , Южный/Антарктический и Северный Ледовитый океаны. [19] В качестве общего термина «океан» и «море» часто являются взаимозаменяемыми. [20]
Строго говоря, «море» — это водоем (обычно часть мирового океана), частично или полностью окруженный сушей. [21] Слово «море» может также использоваться для многих конкретных, гораздо меньших водоемов морской воды, таких как Северное море или Красное море . Не существует резкого различия между морями и океанами, хотя обычно моря меньше и часто частично (как окраинные моря ) или полностью (как внутренние моря ) граничат с сушей. [22]
Современное понятие Мирового океана было введено в начале 20 века русским 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 массива воды с относительно неограниченным обменом между его компонентами имеет решающее значение в океанографии . [28]
Слово «океан» происходит от персонажа классической античности , Океана ( / oʊ ˈs iː ə n ə s / ; греч . Ὠκεανός Ōkeanós , [29] произносится [ɔːkeanós] ), старшего из титанов в классической греческой мифологии . Древние греки и римляне считали Океана божественным олицетворением огромной реки, опоясывающей мир.
Концепция Ōkeanós имеет индоевропейскую связь. Греческое Ōkeanós сравнивают с ведийским эпитетом ā-śáyāna-, относящимся к дракону Vṛtra-, который захватил коров/реки. В связи с этим понятием, Океанос представлен с драконьим хвостом на некоторых ранних греческих вазах. [30]
Ученые полагают, что значительное количество воды могло быть в материале, который сформировал Землю. [31] Молекулы воды могли бы легче избежать гравитации Земли, когда она была менее массивной во время своего формирования. Это называется атмосферным ускользанием .
Во время формирования планет Земля, возможно, имела магматические океаны . Впоследствии, дегазация , вулканическая активность и удары метеоритов , создали раннюю атмосферу из углекислого газа , азота и водяного пара , согласно современным теориям. 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 горячее, чем сегодня, и казались зелеными из-за высокого содержания железа. [33]
Геологические данные помогают ограничить временные рамки существования жидкой воды на Земле. Образец подушечного базальта (тип породы, образовавшейся во время подводного извержения) был извлечен из зеленокаменного пояса Исуа и предоставляет доказательства того, что вода существовала на Земле 3,8 миллиарда лет назад. [34] В зеленокаменном поясе Нуввуагиттук , Квебек , Канада, породы, возраст которых составляет 3,8 миллиарда лет по одному исследованию [35] и 4,28 миллиарда лет по другому [36], демонстрируют доказательства присутствия воды в эти возрасты. [34] Если океаны существовали раньше, то какие-либо геологические доказательства либо еще не обнаружены, либо с тех пор были уничтожены геологическими процессами, такими как переработка земной коры . Однако в августе 2020 года исследователи сообщили, что на Земле всегда могло быть достаточно воды для заполнения океанов с самого начала формирования планеты. [37] [38] [39] В этой модели парниковые газы в атмосфере не давали океану замерзнуть, когда новообразовавшееся Солнце имело только 70% своей нынешней светимости . [40]
Происхождение океанов Земли неизвестно. Считается, что океаны образовались в гадейский эон и могли стать причиной возникновения жизни .
Тектоника плит , постледниковый подъем и повышение уровня моря постоянно изменяют береговую линию и структуру мирового океана. Мировой океан существовал в той или иной форме на Земле на протяжении многих веков.
С момента своего образования океан принимал множество состояний и форм, в течение многих лет разделялся на океаны и временами потенциально 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 количество в других частях круговорота воды. Обратное верно в теплые периоды. Во время последнего ледникового периода ледники покрывали почти треть суши Земли, в результате чего океаны были примерно на 122 м (400 футов) ниже, чем сегодня. Во время последнего глобального «теплого периода», около 125 000 лет назад, моря были примерно на 5,5 м (18 футов) выше, чем сейчас. Около трех миллионов лет назад океаны могли быть на 50 м (165 футов) выше. [42]
Весь океан, содержащий 97% воды Земли, охватывает 70,8% поверхности Земли , [8] что делает его глобальным океаном Земли или мировым океаном . [23] [25] Это делает Землю, вместе с ее яркой гидросферой, «водным миром» [43] [44] или « океаническим миром », [45] [46] особенно в ранней истории Земли, когда, как считается, океан, возможно, полностью покрывал Землю. [41] Форма океана неправильная, неравномерно доминирует над поверхностью Земли . Это приводит к разделению поверхности Земли на водное и сушу , а также к разделению океана на различные океаны.
Морская вода покрывает около 361 000 000 км 2 (139 000 000 кв. 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. 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 земли. [47]
Существуют различные обычаи деления океана на более мелкие водоемы, такие как моря , заливы , бухты , проливы и проливы .
Океан принято делить на пять основных океанов, перечисленных ниже в порядке убывания площади и объема:
Океан заполняет океанические бассейны Земли . Океанические бассейны Земли охватывают различные геологические провинции океанической коры Земли , а также континентальной коры . Таким образом, он охватывает в основном структурные бассейны Земли , но также и 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. Параллельно этим хребтам и ближе к побережьям одна океаническая плита может скользить под другую океаническую плиту в процессе, известном как субдукция . Здесь образуются глубокие впадины , и этот процесс сопровождается трением, поскольку плиты соприкасаются друг с другом. Движение происходит рывками, которые вызывают землетрясения, выделяется тепло, и магма выталкивается вверх, создавая подводные горы, некоторые из которых могут образовывать цепи вулканических островов вблизи глубоких впадин. Вблизи некоторых границ между сушей и морем немного более плотные океанические плиты скользят под континентальные плиты, и образуется больше субдукционных впадин. По мере того, как они соприкасаются, континентальные плиты деформируются и изгибаются, вызывая горообразование и сейсмическую активность. [57] [58]
Каждый океанический бассейн имеет срединно-океанический хребет , который создает длинную горную цепь под океаном. Вместе они образуют глобальную систему срединно-океанических хребтов , которая представляет собой самую длинную горную цепь в мире. Самая длинная непрерывная горная цепь составляет 65 000 км (40 000 миль). Эта подводная горная цепь в несколько раз длиннее самой длинной континентальной горной цепи – Анд . [59]
Океанографы утверждают, что менее 20% океанов были нанесены на карту. [60] [ неопределенно ]
Зона, где суша встречается с морем, называется побережьем , а часть между самыми низкими весенними приливами и верхней границей, достигаемой плещущимися волнами, называется берегом . 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, называется заливом , небольшой залив с узким входом — бухтой , а большой залив может называться заливом . [ 62] Береговые линии зависят от нескольких факторов, включая силу волн, прибывающих на берег, градиент береговой границы, состав и твердость прибрежной породы, наклон прибрежного склона и изменения уровня земли из-за локального поднятия или затопления. [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 прибывают на берег в быстрой последовательности и известны как разрушительные волны, поскольку прибой перемещает пляжный материал в сторону моря. Под их влиянием песок и галька на пляже измельчаются и истираются. Во время прилива сила штормовой волны, ударяющаяся о подножие скалы, имеет разрушающий эффект, поскольку воздух в трещинах и щелях сжимается, а затем быстро расширяется со сбросом давления. В то же время песок и галька оказывают эрозионное воздействие, поскольку они бросаются на скалы. Это имеет тенденцию подтачивать скалу, и за этим следуют обычные процессы выветривания, такие как воздействие мороза, вызывая дальнейшее разрушение. Постепенно у подножия скалы образуется волнорезная платформа, и это оказывает защитный эффект, уменьшая дальнейшую волновую эрозию. [61]
Материал, снесенный с окраин суши, в конечном итоге оказывается в море. Здесь он подвергается истиранию, поскольку течения, текущие параллельно побережью, размывают каналы и переносят песок и гальку от места их происхождения. Осадки, переносимые в море реками, оседают на морском дне, вызывая образование дельт в эстуариях. Все эти материалы перемещаются вперед и назад под воздействием волн, приливов и течений. [61] Дноуглубительные работы удаляют материал и углубляют каналы, но могут иметь неожиданные последствия в других местах на побережье. Правительства прилагают усилия для предотвращения затопления суши путем строительства волнорезов , морских 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 привело к гуманитарному кризису в Соединенных Штатах.
.jpg/1280px-Season-long_composites_of_ocean_chlorophyll_(8161799575).jpg)
Большая часть океана имеет синий цвет, но в некоторых местах океан сине-зеленый, зеленый или даже желтый или коричневый. [64] Синий цвет океана является результатом нескольких факторов. Во-первых, вода преимущественно поглощает красный свет, что означает, что синий свет остается и отражается обратно из воды. Красный свет поглощается легче всего и, таким образом, не достигает больших глубин, обычно менее 50 метров (164 фута). Синий свет, для сравнения, может проникать на глубину 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. Рассеивание синего света водой и крошечными частицами происходит даже в самой чистой океанской воде, [66] и похоже на рассеивание синего света в небе .
Основные вещества, которые влияют на цвет океана, включают растворенные органические вещества , живой фитопланктон с пигментами хлорофилла и неживые частицы, такие как морской снег и минеральные отложения . [67] Хлорофилл можно измерить с помощью спутниковых наблюдений, и он служит в качестве косвенного показателя продуктивности океана ( первичной морской продуктивности ) в поверхностных водах. На долгосрочных составных спутниковых снимках регионы с высокой продуктивностью океана отображаются желтым и зеленым цветами, поскольку они содержат больше (зеленого) фитопланктона , тогда как районы с низкой продуктивностью отображаются синим цветом.
Океанская вода представляет собой самый большой объем воды в мировом водном цикле (океаны содержат 97% воды Земли ). Испарение из океана перемещает воду в атмосферу, чтобы затем выпасть обратно на сушу и океан. [68] Океаны оказывают значительное влияние на биосферу . Считается, что океан в целом покрывает приблизительно 90% биосферы Земли . [60] Океаническое испарение , как фаза водного цикла, является источником большинства осадков (около 90%), [68] вызывая глобальный облачный покров в 67% и постоянный океанический облачный покров в 72%. [69] Температура океана влияет на климат и ветровой режим, которые влияют на жизнь на суше. Одна из самых драматичных форм погоды происходит над океанами: 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, входит в круговорот углерода и воды и, являясь огромным резервуаром тепла , влияет на климат и погодные условия.
Движения поверхности океана, известные как волнения или ветровые волны , представляют собой частичные и попеременные подъемы и падения поверхности океана. Серия механических волн , распространяющихся вдоль границы раздела между водой и воздухом, называется зыбью — термин, используемый в парусном спорте , серфинге и навигации . [70] Эти движения оказывают глубокое влияние на суда на поверхности океана и на благополучие людей на этих судах, 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 . Более сильный порыв ветра, дующий над океаном, вызывает более крупные волны, поскольку движущийся воздух толкает поднятые хребты воды. Волны достигают максимальной высоты, когда скорость, с которой они движутся, почти соответствует скорости ветра. В открытой воде, когда ветер дует непрерывно, как это происходит в Южном полушарии в Ревущие сороковые , длинные, организованные массы воды, называемые зыбью, катятся по океану. [71] : 83–84 [72] [73] Если ветер стихает, волнообразование уменьшается, но уже сформированные волны продолжают двигаться в своем первоначальном направлении, пока не встретятся с землей. Размер волн зависит от разгона , расстояния, которое ветер прошел над водой, а также силы и продолжительности этого ветра. Когда волны встречаются с другими, приходящими с разных направлений, их интерференция может привести к образованию изломанных, нерегулярных волн. [72]
Конструктивная интерференция может привести к образованию необычно высоких волн-убийц . [74] Большинство волн имеют высоту менее 3 м (10 футов) [74] , и для сильных штормов не является чем-то необычным удваивать или утраивать 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 — впадиной, а расстояние между гребнями — длиной волны. Волна перемещается по поверхности океана ветром, но это представляет собой передачу энергии, а не горизонтальное движение воды. Когда волны приближаются к земле и движутся по мелководью , они меняют свое поведение. При приближении под углом волны могут изгибаться ( рефракция ) или огибать скалы и мысы ( дифракция ). Когда волна достигает точки, где ее самые глубокие колебания воды соприкасаются с дном 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 массой пенящейся воды. [74] Она устремляется в виде слоя вверх 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 опасно. [79] [80]
Поверхность океана является важной точкой отсчета для океанографии и географии, особенно как средний уровень моря . Поверхность океана имеет глобально небольшую, но измеримую топографию , зависящую от объемов океана.
Поверхность океана является важнейшим интерфейсом для океанических и атмосферных процессов. Позволяет осуществлять взаимообмен частицами, обогащая воздух и воду, а также грунты некоторыми частицами, превращающимися в осадки . Этот взаимообмен 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 первую очередь вызванные приливными силами Луны на Земле. Приливные силы влияют на всю материю на Земле, но только жидкости, такие как океан, демонстрируют эффекты в человеческих временных масштабах. (Например, приливные силы, действующие на скалы, могут вызывать приливную блокировку между двумя планетарными телами.) Хотя в первую очередь они вызваны гравитацией Луны, океанические приливы также существенно модулируются приливными силами Солнца, вращением Земли и формой скалистых континентов, блокирующих поток океанической воды. (Приливные силы изменяются больше с расстоянием, чем «базовая» сила гравитации: приливные силы Луны на Земле более чем вдвое превышают приливные силы Солнца [81] , несмотря на гораздо более сильную гравитационную силу последнего на Земле. Приливные силы Земли на Луне в 20 раз сильнее приливных сил Луны на Земле.)
Основной эффект лунных приливных сил заключается в том, что земное вещество выпячивается к ближней и дальней сторонам Земли относительно Луны. «Перпендикулярные» стороны, с которых Луна выглядит на одной линии с местным горизонтом, испытывают «приливные впадины». Поскольку Земле требуется около 25 часов, чтобы обернуться под Луной (что составляет 28 дней обращения Луны вокруг Земли), приливы, таким образом, совершают цикл в течение 12,5 часов. Однако скалистые континенты создают препятствия для приливных выступов, 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 из-за континентов. Таким образом, знание положения Луны не позволяет местному жителю предсказать время приливов, вместо этого требуются предварительно рассчитанные таблицы приливов , которые учитывают, среди прочего, континенты и Солнце.
Во время каждого приливного цикла в любом данном месте приливные воды поднимаются до максимальной высоты, прилива, прежде чем снова отступить до минимального уровня, отлива. По мере того, как вода отступает, она постепенно обнажает береговую полосу , также известную как приливная зона. Разница в высоте между приливом и отливом известна как приливной диапазон или приливная амплитуда. [82] [83] Когда солнце и луна выстраиваются в ряд (полнолуние или новолуние), совокупный эффект приводит к более высоким «весенним приливам», в то время как несовпадение солнца и луны (полумесяцы) приводит к меньшим приливным диапазонам. [82]
В открытом океане приливные амплитуды составляют менее 1 метра, но в прибрежных районах эти приливные амплитуды увеличиваются до более чем 10 метров в некоторых областях. [84] Некоторые из самых больших приливных амплитуд в мире наблюдаются в заливе Фанди и заливе Унгава в Канаде, достигая 16 метров. [85] Другие места с рекордно высокими приливными амплитудами включают Бристольский залив между Англией и Уэльсом, залив Кука на Аляске и реку Гальегос в Аргентине. [86]
Приливы не следует путать со штормовыми нагонами , которые могут возникать, когда сильные ветры нагоняют воду на мелководье у берега, и это, в сочетании с системой низкого давления, может значительно поднять уровень океана выше типичного прилива.
Средняя глубина океанов составляет около 4 км. Точнее, средняя глубина составляет 3688 метров (12100 футов). [72] Почти половина мировых морских вод имеет глубину более 3000 метров (9800 футов). [27] «Глубокий океан», то есть все, что глубже 200 метров (660 футов), покрывает около 66% поверхности Земли. [87] Эта цифра не включает моря, не связанные с Мировым океаном, такие как Каспийское море .
Самая глубокая область 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). Британское военно-морское судно Challenger II обследовало впадину в 1951 году и назвало самую глубокую часть впадины « Challenger Deep ». В 1960 году Trieste успешно достигла дна впадины, управляемая экипажем из двух человек.
Океанографы классифицируют океан на вертикальные и горизонтальные зоны на основе 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 степени проникновения света (сверху вниз): фотическая зона, мезопелагиаль и афотическая глубоководная зона океана:
Пелагическую часть афотической зоны можно далее разделить на вертикальные области в зависимости от глубины и температуры: [89]
На основе свойств воды можно провести четкие границы между поверхностными водами океана и глубинными водами. 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 теплой поверхностной водой и более холодной глубокой водой. 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 такие же холодные, 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 зона претерпевает резкие изменения солености с глубиной, она содержит галоклин . Если зона претерпевает сильный вертикальный химический градиент с глубиной, она содержит хемоклин . Температура и соленость контролируют плотность воды в океане. Более холодная и соленая вода плотнее, и эта плотность играет решающую роль в регулировании глобальной циркуляции воды в океане. [89] Галоклин часто совпадает с термоклином, и их сочетание создает выраженный пикноклин , границу между менее плотной поверхностной водой и плотной глубинной водой.
Пелагическую зону можно далее подразделить на два подрегиона в зависимости от расстояния от суши: неритическую зону и океаническую зону . Неритическая зона охватывает воду непосредственно над континентальным шельфом , включая прибрежные воды . С другой стороны, океаническая зона включает в себя всю полностью открытую воду.
Литоральная зона охватывает область между отливом и приливом и представляет собой переходную область между морскими и наземными условиями. Она также известна как приливная зона, поскольку 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]
Подсчитано, что на Земле содержится 1,386 миллиарда кубических километров (333 миллиона кубических миль) воды. [93] [94] [95] Сюда входит вода в газообразном, жидком и замороженном состоянии в виде почвенной влаги, грунтовых вод и вечной мерзлоты в земной коре (на глубине до 2 км); океаны и моря , озера , реки и ручьи , водно-болотные угодья , ледники , лед и снежный покров на поверхности Земли; пар, капли и кристаллы в воздухе; и часть живых растений, животных и одноклеточных организмов биосферы. Соленая вода составляет 97,5% этого количества, тогда как пресная вода составляет всего 2,5%. Из этой пресной воды 68,9% находится в форме льда и постоянного снежного покрова в Арктике, Антарктике и горных ледниках ; 30,8% находится в форме пресных грунтовых вод; 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 этого 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 миллионов 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 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 океанах происходит непрерывная циркуляция воды. Теплые поверхностные течения охлаждаются по мере удаления от тропиков, и вода становится плотнее и тонет. Холодная вода движется обратно к экватору как глубоководное течение, движимое изменениями температуры и плотности воды, прежде чем в конечном итоге снова подняться к поверхности. Глубокая океанская вода имеет температуру от −2 °C (28 °F) до 5 °C (41 °F) во всех частях земного шара. [14]
Температурный градиент по глубине воды связан с тем, как поверхностная вода смешивается с более глубокой водой или не смешивается (отсутствие смешивания называется стратификацией океана ). Это зависит от температуры: в тропиках теплый поверхностный слой около 100 м довольно стабилен и не сильно смешивается с более глубокой водой, в то время как вблизи полюсов зимнее охлаждение и штормы делают поверхностный слой более плотным, и он смешивается на большой глубине, а затем снова расслаивается летом. Фотическая глубина обычно составляет около 100 м (но варьируется) и связана с этим нагретым поверхностным слоем. [98]
Температура и соленость океанских вод значительно различаются в разных регионах. Это связано с различиями в местном водном балансе ( осадки против испарения ) и градиентами температуры «море-воздух» . Эти характеристики могут значительно различаться от одного региона океана к другому. В таблице ниже приведены примеры значений, которые обычно встречаются.
Морская вода с типичной соленостью 35‰ имеет точку 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 у самой поверхности, изначально как очень тонкая ледяная пленка. По мере дальнейшего замерзания эта ледяная пленка утолщается и может образовывать ледяные щиты . Образовавшийся лед включает в себя некоторое количество морской соли , но гораздо меньше, 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 погружению воды. [111]
Океаническое течение — это непрерывный направленный поток морской воды, вызванный несколькими силами, действующими на воду. К ним относятся ветер , эффект Кориолиса , разница температур и солености . [15] Океанические течения — это в первую очередь горизонтальные движения воды, которые имеют различное происхождение, например, приливы для приливных течений или ветер и волны для поверхностных течений.
Приливные течения находятся в фазе с приливом , поэтому являются квазипериодическими ; связаны с влиянием луны и солнца на океанскую воду. Приливные течения могут образовывать различные сложные узоры в определенных местах, особенно вокруг мысов . [112] Непериодические или не приливные течения создаются действием ветров и изменениями плотности воды . В прибрежных зонах прибойные волны настолько интенсивны, а глубина настолько мала, что морские течения часто достигают 1-2 узлов . [113]
Ветер и волны создают поверхностные течения (называемые «дрейфовыми течениями»). Эти течения могут распадаться на одно квазипостоянное течение (которое меняется в пределах часового масштаба) и одно движение дрейфа Стокса под воздействием быстрого движения волн (которые меняются в масштабах времени в несколько секунд). Квазипостоянное течение ускоряется разрушением волн и, в меньшей степени, трением ветра о поверхность. [113]
Это ускорение течения происходит в направлении волн и доминирующего ветра. Соответственно, когда глубина океана увеличивается, вращение Земли изменяет направление течений пропорционально увеличению глубины, в то время как трение снижает их скорость. На определенной глубине океана течение меняет направление и выглядит инвертированным в противоположном направлении, при этом скорость течения становится нулевой: известно как спираль Экмана . Влияние этих течений в основном ощущается в смешанном слое поверхности океана, часто от 400 до 800 метров максимальной глубины. Эти течения могут значительно меняться и зависят от годовых сезонов . Если смешанный слой менее толстый (от 10 до 20 метров), квазипостоянное течение на поверхности может принять совершенно иное направление по отношению к направлению ветра. В этом случае столб воды становится практически однородным над термоклином . [ 113]
Ветер, дующий на поверхности океана, приводит воду в движение. Глобальная картина ветров (также называемая атмосферной циркуляцией ) создает глобальную картину океанских течений. Они приводятся в движение не только ветром, но и воздействием циркуляции Земли ( силой Кориолиса ). Эти основные океанические 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 ограничены верхними сотнями метров океана. На большей глубине термохалинная циркуляция приводит в движение воду. Например, атлантическая меридиональная опрокидывающая циркуляция (AMOC) обусловлена охлаждением поверхностных вод в полярных широтах на севере и юге, создавая плотную воду, 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 глубокая циркуляция океанских вод относительно медленная, и вода на дне океана может быть изолирована от поверхности океана и атмосферы в течение сотен или даже нескольких тысяч лет. [113] Эта циркуляция оказывает важное влияние на глобальную климатическую систему и на поглощение и перераспределение загрязняющих веществ и газов, таких как углекислый газ , например, путем перемещения загрязняющих веществ с поверхности в глубины океана.
Океанические течения оказывают сильное влияние на климат Земли, перенося тепло из тропиков в полярные регионы . Это влияет на температуру воздуха и осадки в прибрежных регионах и далее вглубь страны. Поверхностное тепло и потоки пресной воды создают глобальные градиенты плотности , которые управляют термохалинной циркуляцией , которая является частью крупномасштабной океанической циркуляции. Она играет важную роль в поставке тепла в полярные регионы и, таким образом, в регулировании морского льда . [ необходима цитата ]
Океаны смягчают климат мест, где преобладающие ветры дуют с океана. На схожих 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, потому что Сан-Франциско находится под большим влиянием океана. Сан-Франциско, на западном побережье Северной Америки, получает ветры с запада над Тихим океаном . Нью-Йорк, на восточном побережье Северной Америки, получает ветры с запада над сушей, поэтому в Нью-Йорке более холодные зимы и более жаркое, раннее лето, чем в Сан-Франциско. Более теплые океанические течения приводят к более теплому климату в долгосрочной перспективе, даже в высоких широтах. На схожих широтах место, находящееся под влиянием теплых океанических течений, будет иметь более теплый климат в целом, чем место, находящееся под влиянием холодных океанических течений. [ необходима цитата ]
Изменения в термохалинной циркуляции, как полагают, оказывают значительное влияние на энергетический бюджет Земли . Поскольку термохалинная циркуляция определяет скорость, с которой глубинные воды достигают поверхности, она также может существенно влиять на концентрацию углекислого газа в атмосфере . Современные наблюдения, климатическое моделирование и палеоклиматические реконструкции предполагают, 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 течение 21-го века. [114] : 19 Такое ослабление может вызвать большие изменения в глобальном климате, причем Северная Атлантика будет особенно уязвима. [114] : 19
Соленость — это мера общего количества растворенных солей в морской воде . Первоначально она измерялась путем измерения количества хлорида в морской воде и поэтому называлась хлорностью. В настоящее время стандартной практикой является ее измерение путем измерения электропроводности образца воды. Соленость можно рассчитать с помощью хлорности, которая является мерой общей массы ионов галогена (включая фтор, хлор, бром и йод) в морской воде. Согласно международному соглашению, для определения солености используется следующая формула: [116]
Средняя хлорность океанской воды составляет около 19,2‰, и, таким образом, средняя соленость составляет 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 соленостью. 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 осадки превышают испарение, как это бывает в полярных и некоторых умеренных регионах , соленость будет ниже. Соленость будет выше, если испарение превышает осадки, как это иногда бывает в тропических регионах . Например, испарение больше, чем осадки в Средиземном море , которое имеет среднюю соленость 38‰, более соленое, чем мировое среднее значение 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 образования, что может увеличить соленость в остаточной морской воде в полярных регионах, таких как Северный Ледовитый океан . [89] [119]
Из-за последствий изменения климата для океанов наблюдения за соленостью морской поверхности в период с 1950 по 2019 год показывают, что регионы с высокой соленостью и испарением стали более солеными, в то время как регионы с низкой соленостью и большим количеством осадков стали более пресными. [120] Весьма вероятно, что Тихий и Антарктический/Южный океаны стали более опресненными, в то время как Атлантический стал более соленым. [120]
Океанская вода содержит большое количество растворенных газов, включая кислород , углекислый газ и азот . Они растворяются в океанской воде посредством газообмена на поверхности океана, причем растворимость этих газов зависит от температуры и солености воды. [16] Четыре самых распространенных газа в атмосфере и океанах Земли — это 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) при равновесии при 24 °C (75 °F) [ 122] [123] [124] Все газы более растворимы — легче растворяются — в более холодной воде, чем в более теплой. 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 температуры замерзания 0 °C (32 °F). Аналогично, углекислый газ и азот более растворимы при более низких температурах, и их растворимость изменяется с температурой с разной скоростью. [122] [125]
Фотосинтез на поверхности океана выделяет кислород и потребляет углекислый газ. Фитопланктон , тип микроскопических свободно плавающих водорослей, контролирует этот процесс. После того, как растения выросли, кислород потребляется и выделяется углекислый газ в результате бактериального разложения органического вещества, созданного фотосинтезом в океане. Погружение и бактериальное разложение некоторых органических веществ в глубоководной части океана, на глубинах, где вода не контактирует с атмосферой, приводит к снижению концентрации кислорода и увеличению содержания углекислого газа, карбоната и бикарбоната . [98] Этот круговорот углекислого газа в океанах является важной частью глобального углеродного цикла .
Океаны представляют собой крупный поглотитель углерода для углекислого газа, поглощаемого из атмосферы в процессе фотосинтеза и растворения (см. также секвестрацию углерода ). Также повышенное внимание уделяется поглощению углекислого газа в прибрежных морских местообитаниях, 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 местообитаниями, находящимися под угрозой из-за деятельности человека и ухудшения состояния окружающей среды .
Поскольку глубинная океанская вода циркулирует по всему земному шару, она постепенно содержит меньше кислорода и постепенно больше углекислого газа с большим временем вдали от воздуха на поверхности. Это постепенное снижение концентрации кислорода происходит, поскольку тонущая органическая материя непрерывно разлагается в то время, когда вода находится вне контакта с атмосферой. [98] Большая часть глубоких вод океана все еще содержит относительно высокие концентрации кислорода, достаточные для выживания большинства животных. Однако в некоторых районах океана очень низкий уровень кислорода из-за длительных периодов изоляции воды от атмосферы. Эти области с дефицитом кислорода, называемые зонами минимального содержания кислорода или гипоксическими водами, как правило, ухудшаются из-за последствий изменения климата в океанах . [127] [128]
Значение pH на поверхности океанов ( средний глобальный поверхностный pH ) 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 снизился примерно с 8,15 до 8,05. [132] Выбросы углекислого газа в результате деятельности человека являются основной причиной этого процесса, называемого закислением океана , при этом уровни углекислого газа (CO 2 ) в атмосфере превышают 410 ppm (в 2020 году). [133] CO 2 из атмосферы поглощается океанами. Это производит угольную кислоту (H 2 CO 3 ), которая диссоциирует на ион бикарбоната ( HCO−3) и ион водорода (H + ). Присутствие свободных ионов водорода (H + ) снижает pH океана.
В океане существует естественный градиент pH, который связан с распадом органического вещества в глубокой воде, что медленно снижает pH с глубиной: естественное значение pH морской воды составляет всего 7,8 в глубоких водах океана в результате распада органического вещества там. [134] Оно может достигать 8,4 в поверхностных водах в районах высокой биологической продуктивности . [98]
Определение глобального среднего поверхностного pH относится к верхнему слою воды в океане, глубиной до 20 или 100 м. Для сравнения, средняя глубина океана составляет около 4 км. Значение pH на больших глубинах (более 100 м) пока не подверглось такому же влиянию закисления океана. Существует большой объем более глубокой воды, где все еще существует естественный градиент pH от 8,2 до 7,8, и потребуется очень много времени, чтобы закислить эти воды, и столько же времени, чтобы восстановиться после этого закисления. Но поскольку верхний слой океана ( фотическая зона ) имеет решающее значение для его морской продуктивности, любые изменения значения pH и температуры верхнего слоя могут иметь множество косвенных эффектов, например, для морской жизни и океанических течений (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 (отсутствие смешивания называется стратификацией океана ). Это, в свою очередь, зависит от температуры воды и, следовательно, отличается в тропиках и полярных регионах (см. ocean#Temperature). [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 составлять до 0,14 единиц. [136]
Щелочность — это баланс оснований (акцепторов протонов) и кислот (доноров протонов) в морской воде или в любых природных водах. Щелочность действует как химический буфер , регулируя pH морской воды. Хотя в морской воде есть много ионов, которые могут способствовать щелочности, многие из них находятся в очень низких концентрациях. Это означает, что ионы карбоната, бикарбоната и бората являются единственными значительными факторами, вносящими вклад в щелочность морской воды в открытом океане с хорошо насыщенными кислородом водами. Первые два из этих ионов вносят более 95% этой щелочности. [98]
Химическое уравнение щелочности морской воды имеет вид:
Рост фитопланктона в поверхностных водах океана приводит к преобразованию некоторых ионов бикарбоната и карбоната в органическое вещество. Часть этого органического вещества погружается в глубины океана, где оно снова распадается 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 Атлантического до Тихого и Индийского океанов, хотя эти увеличения невелики. Концентрации в целом варьируются всего на несколько процентов. [98] [134]
Поглощение CO2 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)
Океанические воды содержат много химических элементов в виде растворенных ионов. Элементы, растворенные в океанических водах, имеют широкий диапазон концентраций. Некоторые элементы имеют очень высокие концентрации в несколько граммов на литр, такие как натрий и хлорид , вместе составляющие большинство океанических солей. Другие элементы, такие как железо , присутствуют в крошечных концентрациях всего в 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 морской воды, погружаясь и захороняясь в отложениях или испаряясь в атмосферу в случае воды и некоторых газов. Оценивая время пребывания элемента, океанографы изучают баланс поступления и удаления. Время пребывания — это среднее время, которое элемент проведет, растворившись в океане, прежде чем будет удален. Элементы, которые в большом количестве присутствуют в морской 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 инертны и хорошо растворимы. Напротив, другие элементы, такие как железо и алюминий, присутствуют в горных породах в большом количестве, но очень нерастворимы, что означает, что поступление в океан низкое, а удаление быстрое. Эти циклы представляют собой часть основного глобального цикла элементов, который продолжался с момента образования Земли. Время пребывания очень распространенных элементов в океане оценивается в миллионы лет, в то время как для высокореактивных и нерастворимых элементов время пребывания составляет всего сотни лет. [116]
Несколько элементов, таких как азот , фосфор , железо и калий , необходимые для жизни, являются основными компонентами биологического материала и обычно 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 цикл этих элементов означает, что это представляет собой непрерывный процесс удаления из водной толщи океана, поскольку разлагающийся органический материал опускается на дно океана в виде осадка .
Фосфат от интенсивного сельского хозяйства и неочищенных сточных вод переносится через стоки 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 фосфата , основного ингредиента неорганических удобрений , [144] представляет собой медленный геологический процесс, который происходит в некоторых отложениях мирового океана, делая пригодный для добычи осадочный апатит (фосфат) невозобновляемым ресурсом (см. пик фосфора ). Эта постоянная чистая потеря отложений невозобновляемого фосфата в результате деятельности человека может стать проблемой ресурсов для производства удобрений и продовольственной безопасности в будущем. [145] [146]
Жизнь в океане развилась за 3 миллиарда лет до жизни на суше. Как глубина, так и расстояние от берега сильно влияют на биоразнообразие растений и животных, присутствующих в каждом регионе. [148] Разнообразие жизни в океане огромно, включая:
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, в частности, формирует и защищает береговые линии, а некоторые морские организмы даже помогают создавать новую землю (например, коралловые рифы ) .
Морские виды варьируются по размеру от микроскопических, таких как фитопланктон , который может быть всего лишь 0,02 микрометра , до огромных китообразных, таких как синий кит — самое большое известное животное, достигающее 33 м (108 футов) в длину. [150] [151] Морские микроорганизмы, включая простейших и 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 слова mare , что означает «море» или «океан».
Океан был связан с деятельностью человека на протяжении всей истории. Эта деятельность служит самым разным целям, включая навигацию и разведку , морскую войну , путешествия, судоходство и торговлю , производство продуктов питания (например , рыболовство , китобойный промысел , выращивание водорослей , аквакультура ), досуг ( круизы , парусный спорт , любительская рыбалка на лодках , подводное плавание ), производство электроэнергии (см. морская энергия и морская ветроэнергетика ), добывающие отрасли ( морское бурение и глубоководная добыча ), производство пресной воды путем опреснения .
Многие товары в мире перевозятся на судах между морскими портами мира . [159] Большие объемы товаров перевозятся через океан, особенно через Атлантику и вокруг Тихоокеанского побережья. [160] Многие виды грузов, включая промышленные товары, обычно перевозятся в стандартных запирающихся контейнерах , которые загружаются на специально построенные контейнеровозы на выделенных терминалах . [161] Контейнеризация значительно повысила эффективность и снизила стоимость доставки продукции по морю. Это стало основным фактором роста глобализации и экспоненциального роста международной торговли в середине-конце 20-го века. [162]
Океаны также являются основным источником поставок для рыболовной промышленности . Некоторые из основных уловов - креветки , рыба , крабы и омары . [60] Крупнейшим мировым промыслом являются 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 истощенные ». [163] : 54 Рыба и другие рыбные продукты как от дикого рыболовства, так и от аквакультуры являются одними из наиболее широко потребляемых источников белка и других необходимых питательных веществ. Данные за 2017 год показали, что «потребление рыбы составляло 17 процентов потребления животных белков мировым населением». [163] Чтобы удовлетворить эту потребность, прибрежные страны эксплуатируют морские ресурсы в своей исключительной экономической зоне . Рыболовные суда все чаще выходят на промысел запасов в международных водах. [164]
Океан несет огромное количество энергии, переносимой океанскими волнами , приливами , разницей солености и разницей температуры океана , которую можно использовать для выработки электроэнергии . [165] Формы устойчивой морской энергии включают приливную энергию , тепловую энергию океана и энергию волн . [165] [166] Энергия морского ветра улавливается ветряными турбинами, размещенными в океане; ее преимущество в том, что скорость ветра выше, чем на суше, хотя строительство ветряных электростанций на море обходится дороже. [167] В породах под дном океана имеются большие залежи нефти , такой как нефть и природный газ . Морские платформы и буровые установки добывают нефть или газ и хранят их для транспортировки на сушу. [168]
«Свобода морей» — принцип международного права, существующий с семнадцатого века. Он подчеркивает свободу навигации по океанам и осуждает войну, ведущуюся в международных водах . [169] Сегодня эта концепция закреплена в Конвенции Организации Объединенных Наций по морскому праву (UNCLOS). [169]
Международная морская организация (ИМО), ратифицированная в 1958 году, в основном отвечает за безопасность на море , ответственность и компенсацию, а также провела несколько конвенций по загрязнению моря, связанному с судоходными инцидентами. Управление океаном — это проведение политики, действий и дел, касающихся мировых океанов . [170]
Деятельность человека влияет на морскую жизнь и морскую среду обитания посредством множества негативных факторов, 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 эффектов на океаны . Одним из главных является повышение температуры океана . С этим связаны более частые морские волны тепла . Повышение температуры способствует повышению уровня моря из-за таяния ледяных щитов . Другие эффекты на океаны включают сокращение морского льда , снижение значений pH и уровня кислорода , а также усиление стратификации океана . Все это может привести к изменению океанских течений , например, к ослаблению атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляции (AMOC). [99] Основной первопричиной этих изменений являются выбросы парниковых газов в результате деятельности человека, в основном сжигания ископаемого топлива . Углекислый газ и метан являются примерами парниковых газов. Дополнительный парниковый эффект приводит к потеплению океана , поскольку океан забирает большую часть дополнительного тепла в климатической системе . [172] Океан также поглощает часть дополнительного углекислого газа, который находится в атмосфере . Это приводит к снижению значения pH морской воды . [173] Ученые подсчитали, что океан поглощает около 25% всех выбросов CO2, вызванных деятельностью человека . [ 173]
Различные слои океанов имеют разную температуру. Например, вода холоднее к дну океана. Эта температурная стратификация будет увеличиваться по мере того, как поверхность океана нагревается из-за повышения температуры воздуха. [174] : 471 С этим связано снижение перемешивания слоев океана, так что теплая вода стабилизируется вблизи поверхности. За этим следует уменьшение циркуляции холодной, глубокой воды . Уменьшение вертикального перемешивания затрудняет поглощение тепла океаном. Поэтому большая доля будущего потепления идет в атмосферу и на сушу. Одним из результатов является увеличение количества энергии, доступной для тропических циклонов и других штормов. Другим результатом является уменьшение питательных веществ для рыб в верхних слоях океана. Эти изменения также снижают способность океана хранить углерод . [175] В то же время контрасты солености увеличиваются. Соленые районы становятся более солеными, а более пресные районы менее солеными. [176]
Более теплая вода не может содержать столько же кислорода, сколько холодная. В результате кислород из океанов перемещается в атмосферу. Увеличенная термическая стратификация может сократить подачу кислорода из поверхностных вод в более глубокие воды. Это еще больше снижает содержание кислорода в воде. [177] Океан уже потерял кислород по всей своей водной толще . Зоны минимального содержания кислорода увеличиваются в размерах по всему миру. [174] : 471
Эти изменения наносят вред морским экосистемам , и это может привести к потере биоразнообразия или изменению распределения видов. [99] Это, в свою очередь, может повлиять на рыболовство и прибрежный туризм. Например, повышение температуры воды наносит вред тропическим коралловым рифам . Прямым эффектом является обесцвечивание кораллов на этих рифах, поскольку они чувствительны даже к незначительным изменениям температуры. Поэтому небольшое повышение температуры воды может оказать значительное влияние на эти среды. Другим примером является потеря мест обитания морского льда из-за потепления. Это окажет серьезное воздействие на белых медведей и других животных, которые зависят от него. Влияние изменения климата на океаны оказывает дополнительное давление на океанские экосистемы, которые уже находятся под давлением других воздействий человеческой деятельности . [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%) поступает из наземной деятельности, хотя морской транспорт также вносит значительный вклад. [178] Это сочетание химикатов и мусора, большая часть которого поступает из наземных источников и смывается или выдувается в океан. Это загрязнение приводит к ущербу окружающей среде, здоровью всех организмов и экономическим структурам во всем мире. [179] Поскольку большая часть поступления поступает с суши, либо через реки , сточные воды или атмосферу, это означает, что континентальные шельфы более уязвимы для загрязнения. Загрязнение воздуха также является способствующим фактором, перенося в океан железо, углекислоту, азот , кремний, серу, пестициды или частицы пыли. [180] Загрязнение часто происходит из неточечных источников, таких как сельскохозяйственные стоки , разносимый ветром мусор и пыль. Эти неточечные источники в основном связаны со стоком, который попадает в океан через реки, но переносимый ветром мусор и пыль также могут играть свою роль, поскольку эти загрязняющие вещества могут оседать в водных путях и океанах. [181] Пути загрязнения включают прямой сброс, сток с суши, загрязнение с судов , загрязнение трюмов , загрязнение атмосферы и, потенциально, глубоководную добычу полезных ископаемых .
Типы загрязнения морской среды можно сгруппировать как загрязнение морским мусором , пластиковое загрязнение , включая микропластик , закисление океана , загрязнение питательными веществами , токсинами и подводным шумом. Пластиковое загрязнение океана — это тип загрязнения морской среды пластиком , размер которого варьируется от крупного исходного материала, такого как бутылки и пакеты, до микропластика, образованного в результате фрагментации пластикового материала. Морской мусор — это в основном выброшенный человеческий мусор, который плавает или находится в подвешенном состоянии в океане. Пластиковое загрязнение вредно для морской жизни .
Еще одной проблемой является сток питательных веществ (азота и фосфора) от интенсивного сельского хозяйства и сброс неочищенных или частично очищенных сточных вод в реки и впоследствии в океаны. Эти азотные и фосфорные питательные вещества (которые также содержатся в удобрениях ) стимулируют рост фитопланктона и макроводорослей , что может привести к вредоносному цветению водорослей ( эвтрофикации ), которое может быть вредным как для людей, так и для морских существ. Чрезмерный рост водорослей также может задушить чувствительные коралловые рифы и привести к потере биоразнообразия и здоровья кораллов. Вторая серьезная проблема заключается в том, что деградация цветения водорослей может привести к потреблению кислорода в прибрежных водах, ситуация, которая может ухудшиться с изменением климата , поскольку потепление уменьшает вертикальное перемешивание водной толщи. [182]
Многие потенциально токсичные химикаты прилипают к крошечным частицам, которые затем поглощаются планктоном и бентосом , большинство из которых являются либо отложениями , либо фильтраторами . Таким образом, токсины концентрируются вверху в пищевых цепях океана . Когда пестициды включаются в морскую экосистему , они быстро впитываются в морские пищевые сети . Попав в пищевые сети, эти пестициды могут вызывать мутации , а также заболевания, которые могут быть вредны как для человека, так и для всей пищевой сети. Токсичные металлы также могут быть введены в морские пищевые сети. Они могут вызывать изменения в тканях, биохимии, поведении, воспроизводстве и подавлять рост морских организмов. Кроме того, многие корма для животных содержат большое количество рыбной муки или гидролизата рыбы . Таким образом, морские токсины могут передаваться наземным животным и позже появляться в мясе и молочных продуктах.Защита океана служит для защиты экосистем в океанах, от которых зависят люди. [184] [185] Защита этих экосистем от угроз является основным компонентом защиты окружающей среды . Одной из защитных мер является создание и обеспечение соблюдения морских охраняемых территорий (МОР). Защиту моря, возможно, необходимо рассматривать в национальном, региональном и международном контексте. [186] Другие меры включают политику требований прозрачности цепочки поставок, политику предотвращения загрязнения морской среды, экосистемную помощь (например, для коралловых рифов ) и поддержку устойчивых морепродуктов (например, устойчивые методы рыболовства и типы аквакультуры ). Существует также защита морских ресурсов и компонентов, добыча или нарушение которых может нанести существенный вред, вовлечение более широкой общественности и затронутых сообществ, [187] и разработка проектов по очистке океана ( удаление загрязнения морской среды пластиком ). Примерами последних являются Clean Oceans International и The Ocean Cleanup .
В 2021 году 43 ученых-эксперта опубликовали первую версию научной структуры, которая — посредством интеграции, обзора , разъяснений и стандартизации — позволяет оценивать уровни защиты морских охраняемых территорий и может служить руководством для любых последующих усилий по улучшению, планированию и мониторингу качества и масштабов защиты морской среды. Примерами являются усилия по достижению цели 30%-ной защиты «Глобального соглашения о природе» [188] и Цели устойчивого развития ООН 14 («жизнь под водой»). [189] [190]
В марте 2023 года был подписан Договор об открытом море . Он имеет обязательную 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 ). [191] [192] В договоре есть статьи, касающиеся принципа «загрязнитель платит» и различных последствий деятельности человека, включая районы за пределами национальной юрисдикции стран, осуществляющих эту деятельность. Соглашение было принято 193 государствами-членами Организации Объединенных Наций. [193]
занимают площадь около 3,35×10
8
км
2
. В мире насчитывается 377412 км океанических береговых линий.
В качестве приближения Северный Ледовитый океан можно рассматривать как эстуарий Атлантического океана.
{{cite web}}: CS1 maint: бот: 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 скопирован из этого источника, который доступен по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International.Материал скопирован из этого источника, который доступен по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International.Измененный текст был скопирован из этого источника, который доступен по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International. Текст скопирован из этого источника, который доступен по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International. Архивировано 16 октября 2017 г. на Wayback Machine.
Определения из Викисловаря
Медиа из Commons
Новости из Викиновостей
Цитаты из Викицитатника