Прибрежные фронты с приливным трением

В прибрежных районах океана, где шельф с относительно малыми глубинами занимает большие площади, диссипация кинетической энергии приливов на мелководье является причиной возникновения резких фронтальных границ между перемешанными до полной вертикальной однородности шельфовыми водами и стратифицированными водами прилегающих к шельфу более глубоких акваторий.

В умеренных широтах эти фронтальные разделы носят сезонный характер, так как только летом воды открытого океана приобретают резкую термическую стратификацию в деятельном слое за счет интенсивного солнечного прогрева.

Поперечная структура такого фронтального раздела схематически показана на рис. 8.5. Фронты такого рода впервые обратили на себя внимание в 1971 г. в Ирландском море в связи с формированием на них интенсивной тонкой термохалинной структуры.

Рис. 8.5. Схема расположения изотерм в летнем шельфовом фронтальном разделе, возникающем при перемешивании на мелководье
[Федоров, 1983]

Локальные фронты у границ апвеллинга
Апвеллинг (англ. upwelling) - процесс вертикального движения вод, в результате которого глубинные воды достигают поверхности. Это явление играет очень большую роль в процессе обмена поверхностных и глубинных вод океана. В зоне его действия апвеллинга возникает водная масса со свойствами, не соответствующими условиям формирования поверхностных вод. Обычно это холодные и менее насыщенные кислородом воды. Поэтому выход вод на поверхность сопровождается немедленными изменениями характеристик глубинных вод применительно к условиям существования их на поверхности: происходит интенсивный массо- и теплообмен с атмосферой; вследствие возникающего горизонтального градиента плотности образуются местные расходящиеся течения.
Глубинные воды, богатые биогенными веществами, выходя к поверхности в освещенную, эвфотическую зону, дают возможность увеличить продуктивность водной массы, так как при этом возрастает количество первичной продукции. Фитопланктон в процессе жизнедеятельности переводит неорганические соединения в органические - первичную продукцию, которая

служит началом дальнейшего развития биоты, первым звеном пищевых цепей. Кроме того, фитопланктон производит и кислород, обеспечивающий жизнь не только в океане, но и на всей Земле. Поэтому образно океан можно назвать «легкими планеты» - океан дает кислорода в атмосферу гораздо больше, чем леса всей суши.
Апвеллинг может возникать:
S в зонах дивергенции течений вследствие оттока поверхностных вод от центров дивергенции (рис. 8.6, а);
S в прибрежных водах у подветренных берегов в результате сгона поверхностных вод от берега (см. рис. 8.6, б);
S в прибрежных зонах в районах выходов глубинных противотечений;
S над банками и отмелями, являющимися преградами на пути перемещения глубинных вод (см. рис. 8.6, в);
S в прибрежных зонах при устойчивых, дующих параллельно берегу ветрах, в результате которых поверхностные воды сгоняются к центру водоема, а им на смену поднимаются глубинные воды (см. рис. 8.6, г).

Рис. 8.6. Схемы возникновения апвеллинга: а - в зоне дивергенции течений, б - у подветренных берегов, в - над банками и отмелями, г - при устойчивых, параллельных берегу ветрах у подветренных островов и мысов, выступающих навстречу глубинным течениям [Кондратьев, Дружинин, 1987]

T\ w w
В открытом океане - в районах дивергенции течении, где потоки расходятся в стороны, в компенсацию ушедшей воды сплывают нижние воды. Процесс идет медленно, вертикальные скорости имеют порядок 10-5 см/с. Выделить апвеллинг в открытом океане трудно.
В Тихом океане довольно отчетливо выделены зоны дивергенции: субтропическая, северная тропическая, южная тропическая и субантарктическая.

Но это выделение производится лишь по системе течений, по физическим же характеристикам эти области почти не отличаются от окружающих вод.
Кроме указанных постоянных апвеллингов, в открытом океане могут существовать области временных апвеллингов, возникающих в результате воздействия рельефа дна и атмосферных барических систем. Последние, как правило, непостоянны и существуют в течение нескольких суток. Размеры зон апвеллинга также могут варьировать: от площади порядка сотен квадратных метров до сотен квадратных километров.
Гораздо большее значение имеет прибрежный апвеллинг. Он бывает двух типов: один связан с внешним воздействием, вызван ветром, а другой создается процессами в водах самого океана.
Ветровой апвеллинг вызывается сгоном, уходом поверхностной воды от берега в открытый океан, что понижает уровень воды у берега, и в компенсацию на поверхность выходят воды из нижних слоев. Это наиболее частый вид апвеллинга.
Внутренние же причины, порождающие апвеллинг, - это особенности движения вод, не связанные с ветром: внутренние волны и усиление прибрежных вдольбереговых течений.
По характеру устойчивости различают квазистационарные, сезонные, синоптические и периодические (или квазипериодические) апвеллинги.
В районе апвеллинга наблюдается подразделение вод на три слоя: поверхностный, толщиной 10-40 м, с заметной скоростью - 10-30 см/с, двигающийся от берега; подповерхностный, с меньшей скоростью - 2-20 см/с, двигающийся к берегу, занимающий всю толщу воды до 30-10 м от дна; придонный слой с течением, сходящим к нулю у дна.
Ширина зоны апвеллинга зависит от района и факторов, создающих апвеллинг. Обычно наиболее интенсивный подъем вод происходит в полосе 10-30 км от берега, причем скорость верти-

кального потока составляет 10' см/с, а глубина распространения - 25-50 м. Внешний край зоны апвеллинга представляет собой гидрологический фронт, формируемый большими горизонтальными градиентами солености, температуры, а также течениями.
В Мировом океане существует несколько стационарных прибрежных апвеллингов, расположенных, как правило, у западных окраин материков: в Атлантическом океане это Канарский (Западно-Африканский), Гвинейский, Бенгальский, Бразильский, Южно-Африканский. Последний можно отнести и к Индийскому океану, в котором есть еще Сомалийский апвеллинг.
В Индийском океане выделение зон апвеллинга довольно трудно, потому что в северной его части динамика вод определяется циркуляцией атмосферы, характеризующейся периодичностью смены муссонов - юго-западного и северо-восточного. Это вызывает смену направления течений. В Тихом океане существует обширный стационарный Перуанский апвеллинг, менее обширный Калифорнийский и сезонный Орегонский.
Обнаружен апвеллинг и в Северном Ледовитом океане - он расположен в море Бофорта. Этот апвеллинг характерен тем, что на поверхность из глубины поднимается не холодная, а теплая вода атлантического происхождения («теплая прослойка»). Есть основания думать, что такой апвеллинг есть и на северных окраинах сибирских арктических морей, где существует «великая сибирская полынья». Это наиболее вероятный путь включения тепла атлантической промежуточной прослойки в процесс теплообмена в водах Северного Ледовитого океана. Именно так отдается атлантическое тепло: ведь входит в океан вода температуры 4-3 °С, а выходит (Восточно-Гренландское течение) вода температуры - 1,5-1,9 °С.
Апвеллинги наблюдаются также в морях и внутренних водоемах. На Черном море, на Южном берегу Крыма, нередко возникают кратковременные ветровые апвеллинги, вызывающие понижение температуры прибрежной воды на 3-5 °С за короткие промежутки времени. Бывают понижения и на 10 °С, и более.

<< | >>

Источник: Сутырина Е. Н.. Океанология : учеб. пособие. 2012

Еще по теме Прибрежные фронты с приливным трением:

- Болотоведение - Метеорология и климатология - Научно-популярная история - Океанология (океанография) - Почвоведение -

- Биология - Ветеринария - Взаимоотношения животных - Все животные - Геология - Зоопсихология - Коровы - Кошки - Лечение животных - Лошади - Насекомые - Науки о Земле - Опасные растения и животные - Растительный мир - Редкие животные - Сельское хозяйство - Собаки - Экология -