Кіріспе

Атлант, Үнді және Тынық мұхиттарында кездесетін шығысқа қарай ағып жатқан беттік ағым – Экваторлық қарсы ағым. Бұл ағым Атлант, Үнді және Тынық мұхиттарында желдің әсерінен туындайтын, шығысқа қарай ағып, белгілі тереңдікке дейін созылады. Көбінесе Солтүстік Экваторлық қарсы ағым (NECC) деп аталатын бұл ағым, Атлант, Үнді мұхиты және Тынық мұхиты бассейндерінде Солтүстік Экваторлық ағым (NEC) мен Оңтүстік Экваторлық ағым (SEC) арасында 3-10°N ендігінде батыстан шығысқа қарай ағады. NECC экваторлық ағынмен (EUC) шатастырылмауы керек, ол экватор бойымен шығысқа қарай Батыс Тынық мұхитының тереңдіктерінде ағып, шығыс Тынық мұхитында көтеріледі. Үнді мұхитында айналымға Азия муссондарының маусымдық өзгеруі ықпал етеді. Сондықтан, бұл бассейнде ағым маусымға қарай жарты шарларды ауыстырып ағады. NECC Атлант және Тынық мұхиттарында айқын маусымдық циклге ие, солтүстік жарты шардың жазының соңы мен күзінде ең жоғары, ал қысы мен көктемде ең төмен күшке жетеді. Сонымен қатар, Атлант мұхитындағы NECC қыстың соңы мен көктемнің басында жоғалады. NECC қызықты құбылыс, себебі ол желдің әсерінен туындаған айналымның нәтижесі болғанымен, тропиктерде батысқа қарай соғатын желдің қарсылығына қарамастан суды шығысқа қарай тасымалдайды. Бұл парадокс Свердруп теориясымен түсіндіріледі, ол шығыс-батысқа қарайғы тасымалдаудың желдің қисықтығының солтүстік-оңтүстік бағыттағы өзгеруімен реттелетінін көрсетеді. Тынық мұхитындағы NECC Эль-Ниньоның Оңтүстік осцилляциясы (ENSO) кезінде күшейеді. SECC геострофиялық сипатқа ие болғанымен, оның пайда болу механизмі NECC-ге қарағанда түсініксіз; яғни Свердруп теориясы оның болуын толыққанды түсіндірмейді. Сонымен қатар, SECC-тің маусымдық циклі NECC-тің циклідей анық емес.

Теориялық негіздер

NECC – бұл кориолис параметріндегі меридиональдық өзгерістерге және тропикалық конвергенция аймағы (ITCZ) маңындағы жел стресс-керлісіне тікелей жауап. NECC-нің пайда болуы ITCZ экваторда емес, солтүстікке қарай бірнеше градус ендікте орналасқандығымен байланысты. Экватор маңында кориолис параметрінің (ендік функциясы) жылдам салыстырмалы өзгеруі, экватордан солтүстікке қарай орналасқан ITCZ-бен бірігіп, мұхиттың беткі экман тасымалында және мұхит аралас қабатындағы конвергенция мен дивергенция аймақтарында ұқсас жылдам өзгерістерге алып келеді. Мысал ретінде кең Тынық мұхиты алабын қарастырсақ, нәтижедегі динамикалық биіктік үлгісі экватордағы төмендік, 5° солтүстік ендіктегі қырқа, 10° солтүстік ендіктегі төмендік және соңында 20° солтүстік ендіктегі қырқадан тұрады. Геострофиядан (масса және жылдамдық өрістері арасындағы толық тепе-теңдік) NECC тиісінше 5° және 10° солтүстік ендіктегі қырқа мен төмендік арасында орналасқан. Свердруп теориясы бұл құбылысты математикалық тұрғыдан қысқаша түйіндеп, геострофиялық массалық тасымалды ендік бірлігіне, M, жел стресс-керлісінің меридиональдық туындысының шығыс-батыс интегралы ретінде, экман тасымалын алып тастау арқылы анықтайды. Экман тасымалы ағымға шамалы, кем дегенде Тынық мұхитындағы NECC үшін. Жалпы NECC тиісті ендіктер бойынша M интегралын есептеу арқылы анықталады.

Солтүстік Атлант теңізінің экваторлық қарсы ағымдары

Атлантикалық NECC 3°С және 9°С аралығында шамамен 300 км енінде шығысқа қарай судың аймақтық тасымалынан тұрады. Бұл бассейндегі экваторлық ағымдардың арасында Атлантикалық NECC өте маусымдық ерекшеліктерімен көзге түседі. Шығысқа қарайғы ең жоғары ағын солтүстік жаздың соңы мен күзінде байқалады, ал қарсы ағын қыстың соңы мен көктемде батысқа қарай алмасады. NECC 38°W бойында шамамен 40 Sv (10^6 м³/с) көлемде максималды тасымалдауға жетеді. 44°W координатасында тасымалдау жылына екі ай бойы 30 Sv құрайды, ал 38°W координатасында бұл көрсеткіш бес айға созылады. NECC шамасы 38°W-тан шығысқа қарай 3°С-тан оңтүстікке қарай батысқа қарай экваторлық ағым суды сіңіруі салдарынан айтарлықтай әлсірейді. Атлантикалық NECC-нің өзгеруіне жылдық цикл (қыстың соңында әлсіз, жаздың соңында күшті) басымдық етеді, сонымен қатар жылдар арасындағы өзгермелілік те байқалады. Атлантикалық NECC күші тропикалық Тынық мұхитында Эль-Ниньодан кейінгі жылдары айқын күшейеді, 1983 және 1987 жылдары осының нақты мысалдары болып табылады. Физикалық тұрғыдан алғанда, бұл Эль-Ниньо салдарынан Тынық мұхитындағы конвекцияның өзгеруі Атлантикалық экватор аймағындағы желдің қысым градиентінің меридиональдық өзгеруіне әкеледі.

Тынық мұхиттың солтүстік экваторлық қарсы ағыны

Тынық мұхитының NECC – батыс Тынық мұхитының жылы су алабынан салқын шығыс Тынық мұхитына 20 Sv-тан астам көлемді тасымалдайтын, шығысқа қарай қозғалатын маңызды беттік ағым. Батыс Тынық мұхитында қарсы ағым 5°N-ге жақын, ал орталық Тынық мұхитында 7°N-ге жақын орналасқан. Жер бетінде ағым Солтүстік Экваторлық Төңіректің оңтүстік беткейінде орналасқан, бұл Тынық мұхитының бойымен шығыстан батысқа қарай созылатын, теңіз деңгейінің төмен жатқан аймағы. Теңіз деңгейінің төмен болуы – Интертропикалық Жұғыс Аймағының (ITCZ) солтүстігінде күшейтілген шығыс желдерінен туындаған Экман соруының нәтижесі. Батыс алабында NECC жер астындағы Экваторлық Ағыммен (EUC) бірігуі мүмкін. Жалпы, ағым алаптың шығысында әлсірейді, батыс, орталық және шығыс Тынық мұхиттарында сәйкесінше 21 Sv, 14.2 Sv және 12 Sv шамасында ағын мөлшері бағаланады. Атлантикалық NECC сияқты, Тынық мұхитының NECC да жылдық циклды бастан кешіреді. Бұл жылдық Россби толқынының салдары. Әр жылдың басында Тынық мұхитының шығысындағы желдің күшеюі теңіз деңгейінің төмендеуіне алып келеді. Келесі айларда бұл мұхиттық Россби толқыны ретінде батысқа қарай таралады. Оның ең жылдам бөлігі, 6°N-ге жақын, жаздың ортасында батыс Тынық мұхитына жетеді. Жоғары ендіктерде толқын баяу жылдамдықпен қозғалады. Нәтижесінде, батыс Тынық мұхитында NECC қыс және көктем айларында қалыптыдан әлсіз, ал жаз және күз айларында қалыптыдан күшті болады.

Тынық мұхит аймағындағы NECC-нің Эль-Ниньомен ауытқуы

Тынық мұхитының NECC классикалық Эль-Ниньо құбылыстары кезінде күшейеді, бұл кезде солтүстік және орталық Тынық мұхитында аномальды жылыну болады, ол боралдық қыста ең жоғары шарына жетеді. Клаус Виртки бұл байланысты алғаш рет 1970 жылдардың басында, ағымның екі жағындағы Тынық мұхиты арал станцияларындағы су деңгейінің өлшемдерін талдау негізінде хабарлады. Осы талдау негізінде Виртки Батыс Тынық мұхитындағы осындай күшті NECC-тің Орталық Америка жағалауында жылы судың аномальды жиналуына және осылайша Эль-Ниньоның пайда болуына әкелетінін болжады.