Донная вода — самая нижняя водная масса в водоеме , расположенная у его дна, имеющая особые характеристики с точки зрения физики , химии и экологии .
Донная вода состоит из холодной, плотной воды вблизи дна океана . Эта вода характеризуется низкой соленостью и содержанием питательных веществ. Как правило, низкая соленость из-за сезонного таяния льда и выхода пресной воды из рек характеризует донную воду, образующуюся в Антарктике. Однако в более холодные месяцы образование морского льда является важнейшим процессом, который повышает соленость донных вод за счет отторжения рассола . По мере замерзания соленой воды соль вытесняется изо льда в окружающую воду. Содержание кислорода в придонной воде высокое из-за циркуляции океана. В Антарктике соленая и холодная поверхностная вода опускается на более низкие глубины из-за своей высокой плотности. По мере того, как поверхностная вода опускается, она переносит с собой кислород с поверхности и будет проводить огромное количество времени, циркулируя по морскому дну океанических бассейнов. Богатая кислородом вода, движущаяся по придонному слою океана, является важным источником дыхания бентосных организмов. Донные воды текут очень медленно, в основном под воздействием рельефа склона и разницы в температуре и солености, особенно по сравнению с поверхностными течениями океана , создаваемыми ветром . [1]
Антарктическая донная вода является наиболее доминирующим источником донной воды в южных частях Тихого океана , Индийского океана и северной части Атлантического океана . Антарктическая донная вода находится под североатлантическими глубинными водами из-за своей более холодной температуры и более высокой плотности. Соленость может использоваться для сравнения движения между пресной антарктической донной водой (примерно 34,7 psu) и более соленой североатлантической глубинной водой. Антарктическую донную воду можно отличить от других промежуточных и глубоких водных масс по ее холоду, низкому содержанию питательных веществ, высокому содержанию кислорода и низкой солености. [2]
Донные воды Северного Ледовитого океана более изолированы из-за топографии дна Северного Ледовитого океана и окружающих арктических шельфов. Глубокие западные пограничные течения переносят антарктическую донную воду на север в южной части Атлантического океана. Антарктическая донная вода смещается на восток, достигая экватора, тем самым превращаясь в восточное пограничное течение вдоль Срединно-Атлантического хребта. Движение антарктической донной воды через изопикны ограничено глубокими порогами. Пороги — это мелководные области морского дна, которые останавливают поток воды через бассейны. [3]
Изменение климата и донные воды Антарктики
Изменения в характеристике антарктической донной воды были отслежены в Южном океане. Температура антарктической донной воды увеличилась, а соленость продолжает опресняться. Поскольку водная масса нагревается и становится преснее, ее плотность значительно снижается. Это связано с глобальным потеплением, нагревающим атмосферу и океан, что приводит к таянию морского льда, повышению уровня моря и закислению океана . Вентиляция также замедлилась в результате глобального потепления. Антарктическая донная вода имеет такое высокое содержание кислорода, что она способна способствовать вентиляции глубокого океана, действуя как кровеносная система. Долгосрочные сдвиги в повышении температуры замедлили скорость вентиляции океана. По мере того, как атмосфера нагревается, это уменьшает образование морского льда в Антарктиде, тем самым уменьшая плотность окружающей воды. Уменьшение плотности приводит к более медленной скорости конвекции, в конечном итоге замедляя процессы формирования глубокой воды. Такие важные процессы, как апвеллинг, начинают отступать. Без подъема глубинных вод холодная, богатая питательными веществами вода не может быть возвращена на поверхность для создания областей с высокой продуктивностью. [4] [5]
Донная вода у устья реки, впадающей в соленый водоем, демонстрирует своеобразный перенос грязи . Из-за перемешивания пресной и соленой воды устьем создается горизонтальный градиент изогалии с более низким уровнем солености вверх по течению, что создает восходящий поток придонной воды. Частицы грязи, переносимые рекой, начинают оседать по мере уменьшения течения и турбулентности . Когда частицы почти достигают дна, они переносятся обратно в верховье устья, чтобы скапливаться в точке, где соленость поверхностных и придонных вод становится сопоставимой, а придонный поток уменьшается. Результатом этого процесса является примечательная куча грязи в этой точке. [6]
Донные воды озер могут характеризоваться более низким уровнем кислорода , вплоть до полного исчезновения растворенного кислорода (т. е. становясь анаэробными), и более высокими уровнями хлорированности и органической кислотности . Во многих озерах, особенно в зонах континентального климата , летнее нагревание и зимнее охлаждение создают сильные вертикальные градиенты температуры, которые препятствуют перемешиванию воды, что приводит к периодам летней и зимней термической стратификации озера . Им мешает переворачивание придонной воды , которое происходит осенью ( осенний переворот ) и весной ( весенний переворот ) из-за выравнивания температурных градиентов и, как следствие, более легкого перемешивания ветром и другими источниками турбулентности. [7] [8]