Индонезия ағысы: Тынық мұхиты мен Үнді мұхиты арасындағы жылу тасымалы

Кіріспе

Индонезия ағысы (ITF;) – жаһандық климат үшін маңызды мұхит ағысы, сондай-ақ Солтүстік Тынық мұхитынан Үнді мұхитына жылы, салыстырмалы түрде тұщы судың төмен ендіктегі қозғалысына да ықпалды. Осылайша, ол жаһандық жылу-тұз айналымын қамтамасыз ететін негізгі жоғарғы тармақ болып табылады.

Себептері мен әсерлері

Тынық мұхитының батыс бөлігінің мұхит бетіндегі деңгейі Үнді мұхитының көршілес бөлігіндегі деңгейден күн сайын орташа есеппен жоғары. Бұл айырмашылық жоғарғы термоклиндiк суды терең, тікелей, батысқа, солтүстік-оңтүстік Макасар бұғазы арқылы "төменге" жетелеп, содан кейін шын мәнінде біріктірілген Ява теңізі Банда теңізімен кездеседі. Оның 15%-ы Ломбок бұғазы арқылы шығады. Түс мұхитының тұзды және тығыз ағыны Банда теңізін Лифаматола асуы арқылы сәл көбейтеді. Екі ағыны да оның шекаралары мен ағыны, Экман сорғысы және жылу мен тұщы су ағыны салдарынан араласады. Бұл теңізден 85% ITF кең Тимор және тар Омбай өткелдерін пайдаланады. ITF құрайтын арналардың орналасуы мен топографиясы көрсетілген. Ломбок бұғазының тереңдігі 300 м, ені шамамен 35 км. Ағымдар шығысқа қарай 0,286 м/с-тан батысқа қарай 0,67 м/с-қа дейін, батысқа қарай орташа 0,25 м/с-қа дейін өзгереді. Омбайдағы ағымдар шығысқа қарай 0,12 м/с мен батысқа қарай 0,16 м/с аралығында, батысқа қарай орташа есеппен 0,11 м/с аралығында өзгеріп отырады және 1250 м тереңдікте және 35 км кеңдікте орналасқан. Тимор өткелінің тереңдігі 1890 м, ені 160 км. Бұл шығу жолдарының ең кеңі, орташа жылдамдығы 0,02 м/с. 2004-2006 жылдар аралығында 11 кемежай ИТФ-ның кіру және шығу аймақтарында орналастырылды және Халықаралық Нусантара стратификациясы мен көлігі (INSTANT) бағдарламасының бөлігі ретінде әр жолдың үлесін дәл өлшеу үшін орналастырылды. Принстон мұхиты моделін пайдалана отырып жүргізілген зерттеуде ITF Тынық мұхитынан Үнді мұхитына Саву боғазы арқылы (~ 6/5 Sv, 1 Sv = 106 м3/с) ең көп көлемде тасымалданады, содан кейін Тимор боғазы (~ 3,5 / 2 Sv) және Ломбук боғазы (~ 2 / 1,75 Sv) содан кейін ITF жалпы көлемі ~ 10/9 Sv құрайды және ITF Үнді мұхитының оңтүстік температурасын арттырады, ал Үнді мұхитының теңіз бетінің тұздылығына айтарлықтай әсер етпейді. Макассар (11,6 Sv) және Лифаматола (1,1 Sv) арқылы ағыны 12,7 Sv-ға тең. Жалпы шығыс тасымал 15,0 Sv-ға сәйкес келеді (10,7 - 18,7 Sv) және Ломбок (2,6 Sv), Омбай (4,9 Sv) және Тимор (7,5 Sv) салымдарынан тұрады. Индонезиялық ағынның жылу тасымалы 1,087 PW (1 PW = 1015 Ватт). ITF-тің турбуленттік кинетикалық энергиясы (ТКЭ) жоғарғы қабатта 10−3 м2с−2 шамасында, ал ортаңғы қабатта 10−4 м2с−2. ITF ТКЭ таралу жылдамдығының сәйкес келетін мәндері 10−6 м2с−3 және 10−8 м2с−3 шамасында, бұл ITF архипелагтарының аймағы табиғаты бойынша өте турбулентті және жоғары жылуды тарайтын аймақ екенін көрсетеді. Индонезия теңіздеріндегі айналым мен көлік ағыны үлкен көлемдегі муссон ағынымен бірге өзгереді. Маусым мен тамыз айларында оңтүстік-батыс муссонның оңтүстік-шығыс желдері Индонезияда басым болып, күшті Экман ауытқуын тудырады (осылайша оңтүстік жарты шарда оңтүстік-батысқа қарай ағысы ITF-ті 15 Sv-ке дейін арттырады), ал желтоқсан мен ақпан аралығында солтүстік-батыс муссонның батыс желдері ITF-ті тікелей азайтуға қызмет етеді. Муссондық ауысу кезінде шығыс Үнді мұхитындағы батыс желдері экваториалды төмен қарай ағып келе жатқан Кельвин толқындарын (шығысқа қарай қозғалатын, шығысқа қарай ағып) күшті етеді, олар Индонезияның жолақтары арқылы жағалауда тұтқындалған Кельвин толқындары ретінде таралады және ITF ағынын сәуір айында 9 Sv-ға дейін азайтуға қызмет етеді. Бұл туралы ойлаудың тағы бір жолы - Үнді мұхиты жағында төмендеу теңіз деңгейін көтереді және осылайша Тынық мұхитының Үндіге қысым басына ағысын азайтады. Әлемдік масштабта экваторлық/теңіз жағалауларындағы Кельвин және Россби толқындары сияқты мұхит толқындары ITF-тің шамамен +/ 3 Sv амплитудасы бар жыл аралық ауытқуына әкеледі. Батыс Орталық Тынық мұхит, Эль-Ниньодан басталған батыс желдері экваториалды Россби толқынын батысқа қарай жылжытуға және шығысқа қарай ағындарға әкеледі, олар Жаңа Гвинеяның шығысына соқтығысады және батыс жағалауда Кельвин толқыны ретінде таралады және ITF арқылы батыс Австралия жағалауы бойымен төмендейді. ITF-ті азайтуға қызмет етеді. Тынық мұхит жағында Россби толқындарымен байланысты жоғары көтерілу (яғни теңіз деңгейінің төмендеуі) Тынық мұхитының Үндістанға қысым градиентін азайтады және ITF-ті азайтады. Үнді мұхитының батыс желінің жыл аралық өзгерісі, маусымдық экваторлық Келвин толқындары сияқты, батысқа қарай ITF ағынын азайтуға әсер етеді. Индонезия ағысының маңызды ерекшелігі - батыс экваторлық Тынық мұхитындағы судың температурасы жоғары және тұздылығы Үнді мұхитындағы суға қарағанда төмен болғандықтан, ағыс Үнді мұхитына салыстырмалы түрде көп мөлшерде жылы және тәтті суды тасымалдайды. Индонезия ағысы (Ломбок бұғазы, Омбай және Тимор өткелдері арқылы) Үнді мұхитына енген кезде Африкаға қарай Үнді Оңтүстік Экваториалды Ағынымен айдалады. Содан ол Африка төңірегінде Атлант мұхитымен бірге Үнді мұхитынан шығып кетеді. Осылайша Индонезия ағысы Тынық мұхитының жылуын Оңтүстік-Батыс Үнді мұхитына, шамамен Ломбок бұғазынан тасымалдайды.

The ocean surface of this part of the far western Pacific is on average each day higher than that in the adjacent part of the Indian Ocean. The difference drives upper thermocline water "downhill" through the deep, straight, westerly, north–south Makassar Strait then to meet the in reality combined Java Sea Banda Sea. About 15% of this then exits directly through the very narrow Lombok Strait. Weaker flows of saltier and denser South Pacific slightly augment the Banda Sea via the Lifamatola Passage, both inflows mixing there due to its bounds and tides, Ekman pumping, and heat and freshwater flux. From this sea 85% of the ITF uses the broad Timor and narrow Ombai passage. The location and topography of the channels that make up the ITF are shown inset. Lombok Strait is 300m deep and roughly 35 km wide and the currents vary between 0.286 m/s (0.6 mi/hr) eastward to 0.67 m/s westward and average 0.25 m/s westward. Currents in Ombai vary between 0.12 m/s eastward to 0.16 m/s westward, averaging 0.11 m/s westward and are funneled within the 1250m deep and 35 km wide passage. Timor passage, which is 1890 m deep by 160 km wide, is the widest of the exit pathways and averages only 0.02 m/s. From 2004 to 2006, 11 moorings were deployed across the entrance and exit regions of the ITF and were positioned to accurately measure each passage's contribution as part of the International Nusantara Stratification and Transport (INSTANT) program. A study using Princeton Ocean Model has observed that the ITF has maximum volume transport from the Pacific Ocean to Indian Ocean through Savu strait (~6/5 Sv, 1 Sv = 106 m³/s), followed by Timor passage (~3.5/2 Sv) and Lombook strait (~2/1.75 Sv) thus the gross volume transport of ITF is ~10/9 Sv and also it is observed that the ITF increases the temperature of the Southern Indian Ocean while it has no significant effect on the sea surface salinity of Indian Ocean. Flow in through Makassar (11.6 Sv) and Lifamatola (1.1 Sv) sums to 12.7 Sv. Total outflow transport corresponds to 15.0 Sv (varying from 10.7 to 18.7 Sv) and is made up of Lombok (2.6 Sv), Ombai (4.9 Sv) and Timor (7.5 Sv) contributions. Heat Transport of the Indonesian Throughflow is 1.087 PW (1 PW=1015 Watt). Turbulence Kinetic Energy (TKE) of the ITF is of the order of 10−3 m2s−2 in the upper layer whereas it is 10−4 m2s−2 in the middle layer. Corresponding values of ITF TKE dissipation rate are of the order of 10−6 m2s−3 and 10−8 m2s−3 which indicate that this ITF archipelagoes region is a highly turbulent and a high heat dissipative in nature. Circulation and transport within the Indonesian Seas vary along with large scale monsoon flow. During June to August, southeasterlies of the southwest monsoon predominate over Indonesia and drive strong Ekman divergence (southwestward flow in the Southern Hemisphere thus increasing ITF to 15 Sv) whereas from December to February, Northwest Monsoon westerlies serve to directly reduce the ITF. During monsoon transitions, strong westerly winds in the eastern Indian Ocean force equatorial downwelling Kelvin waves (eastward moving, eastward flow) that propagate through the Indonesian passages as coastally trapped Kelvin waves and serve to reduce the ITF flow with a minimum in April of 9 Sv. Another way to think about it is that downwelling on the Indian Ocean side increases sea level and so reduces the normal Pacific to Indian pressure head reducing the flow. Global scale, ocean waves such as equatorial/coastal Kelvin and Rossby waves drive interannual variation of the ITF with an amplitude of roughly +/ 3 Sv. Western central Pacific westerly winds from El Nino force westward moving equatorial Rossby waves and eastward currents that hit eastern New Guinea and propagate around the west coast as coastal Kelvin waves and down through the ITF along the west Australia Shelf coast serving to reduce the ITF. Upwelling (i. e. reduced sea level) associated with Rossby waves on the Pacific side reduces the Pacific to Indian pressure gradient and reduces the ITF. Interannual variability of Indian Ocean westerlies acts in the same manner as the seasonal equatorial Kelvin waves to reduce the normal westward ITF flow as well. An important feature of the Indonesian Throughflow is that because the water in the western equatorial Pacific Ocean has a higher temperature and lower salinity than the water in the Indian Ocean, the Throughflow transports large amounts of relatively warm and fresh water to the Indian Ocean. When the Indonesian Throughflow (through Lombok Strait, Ombai and the Timor Passages) enters the Indian Ocean it is advected towards Africa within the Indian South Equatorial Current. There it eventually exits the Indian Ocean with the Agulhas Current around South Africa into the Atlantic Ocean. So the Indonesian Throughflow transports a significant amount of Pacific Ocean heat into the southwest Indian Ocean, which is approximately away from the Lombok Strait.