Введение

Океанское течение – это непрерывное, направленное движение морской воды, возникающее под воздействием внешних или внутренних сил.

Океанское течение – это постоянное, направленное движение морской воды, вызванное множеством сил, действующих на воду, включая ветер, эффект Кориолиса, обрушивающиеся волны, каблинг, а также разницу в температуре и солености. Динамика океана определяет и описывает движение воды в океанах. Поля температуры и движения океана можно разделить на три отчетливых слоя: смешанный (поверхностный) слой, верхний океан (выше термоклина) и глубокий океан. Океанские течения измеряются в свердрупах (св), где 1 св эквивалентен объемному расходу в секунду. Поверхностные океанские течения (в отличие от подповерхностных) составляют лишь 8% всей воды в океане, обычно ограничены верхними слоями океанской воды и отделены от более глубоких слоев различными температурами и соленостью, которые влияют на плотность воды и, в свою очередь, определяют характеристики каждого океанического региона. Поскольку движение глубоких вод в океанических бассейнах обусловлено силами, связанными с плотностью и гравитацией, глубокие воды опускаются в глубокие океанические бассейны на высоких широтах, где температура достаточно низкая для увеличения плотности. Поверхностные течения измеряются в метрах в секунду (м/с) или в узлах.

Ветровая циркуляция

Поверхностные океанские течения обусловлены ветрами. Крупномасштабные господствующие ветры формируют основные устойчивые океанские течения, а сезонные или случайные ветры создают течения, сохраняющиеся примерно столько же, сколько и сами ветры. Эффект Кориолиса играет ключевую роль в их формировании. Спиральное распределение скорости Экмана приводит к тому, что течения движутся под углом к направлению ветра, образуя типичные спирали по часовой стрелке в Северном полушарии и против часовой стрелки в Южном полушарии. Кроме того, области распространения поверхностных океанских течений несколько смещаются в зависимости от времени года, особенно заметно это в экваториальных течениях. В глубоководных океанических бассейнах поверхностные течения обычно асимметричны: восточная ветвь, направленная к экватору, широкая и рассеянная, а западная пограничная ветвь, направленная к полюсу, относительно узкая.

Термохальная циркуляция

Глубоководные океанские течения обусловлены градиентами плотности и температуры. Эта термохалинная циркуляция также известна как океанический конвейер. Эти течения, иногда называемые подводными реками, протекают глубоко под поверхностью океана и скрыты от непосредственного наблюдения. Значительное вертикальное движение океанских течений называется апвеллингом и даунвеллингом. Международная программа "Арго" начала изучение глубоководных океанских течений с помощью флота подводных роботов в 2000-х годах. Термохалинная циркуляция является частью крупномасштабной океанической циркуляции, обусловленной глобальными градиентами плотности, создаваемыми поверхностными тепловыми потоками и потоками пресной воды. Прилагательное "термохалинный" происходит от "термо", относящегося к температуре, и "халин", относящегося к солености – факторов, которые вместе определяют плотность морской воды. Поверхностные течения, движимые ветром (например, Гольфстрим), перемещаются от экваториальной части Атлантического океана к полюсам, охлаждаясь по пути и в конечном итоге опускаясь на дно в высоких широтах (формируя Североатлантическую глубоководную массу). Эта плотная вода затем поступает в океанические бассейны. Большая ее часть поднимается в Южном океане, а самые древние воды (с временем в пути около 1000 лет) поднимаются в северной части Тихого океана. Происходит обширное перемешивание между океаническими бассейнами, что уменьшает различия между ними и делает океаны Земли глобальной системой. Во время своего движения водные массы переносят как энергию (в виде тепла), так и вещество (твердые частицы, растворенные вещества и газы) по всему земному шару. Таким образом, состояние циркуляции оказывает значительное влияние на климат Земли. Термохалинную циркуляцию иногда называют океаническим конвейером, великим океаническим конвейером или глобальным конвейером. В некоторых случаях этот термин неточно используется для обозначения меридиональной опрокидывающей циркуляции (МОК).

Океанские течения и изменение климата

Поскольку температура атмосферы продолжает расти, ожидается, что это окажет разнообразное влияние на силу поверхностных океанических течений, ветровый режим циркуляции и модели рассеивания. Океанические течения играют значительную роль в формировании климата, а изменения климата, в свою очередь, воздействуют на океанические течения. Эти наблюдения указывают на то, что западные пограничные течения, вероятно, усиливаются в связи с этим повышением температуры и могут продолжать набирать силу в ближайшем будущем. Ветровые волны влияют на теплообмен в океане, состояние морской поверхности и способны изменять океанические течения. В Северной Атлантике, экваториальной части Тихого океана и Южном океане наблюдается увеличение скорости ветра и значительной высоты волн, что связывают с комбинацией изменений климата и естественных процессов. По мере изменения океанической циркуляции под влиянием климата, меняются и типичные закономерности распределения. Модели рассеивания морских организмов зависят от океанографических условий, что, в свою очередь, влияет на биологический состав океанов. С усилением пограничных течений, направленных к полюсам, ожидается перенаправление некоторых морских видов к полюсам и на большие глубины. Ожидается, что усиление или ослабление обычных путей рассеивания из-за повышения температуры не только скажется на выживании местных морских видов из-за неспособности восстанавливать свои метапопуляции, но и может способствовать увеличению распространения инвазивных видов.

Экономическое значение

Знание поверхностных океанских течений необходимо для снижения затрат на судоходство, так как движение по течению уменьшает расходы на топливо. В эпоху парусного флота знание ветров и океанских течений было еще более важным: моряки использовали течения, чтобы облегчить заход в гавань, и такие течения, как Гольфстрим, для возвращения домой. Недостаточное понимание океанских течений в те времена, как предполагается, было одним из факторов, приводивших к неудачам в морских экспедициях. Гольфстрим и Канарское течение смягчают климат западноевропейских стран, делая его теплее и менее подверженным колебаниям, в то время как в Северной Америке на той же широте погода была холоднее. Ярким примером является Агульхасское течение (вдоль восточного побережья Африки), которое долгое время препятствовало мореплавателям в достижении Индии. В наши дни участники кругосветных парусных регат эффективно используют поверхностные течения для набора и поддержания скорости. Океанские течения также могут применяться для генерации морской энергии, и в качестве площадок для тестовых проектов рассматриваются районы Японии, Флориды и Гавайев. Использование течений сегодня по-прежнему оказывает влияние на мировую торговлю, снижая стоимость и выбросы от судоходства. Океанские течения также влияют на рыболовство: например, течения Цугару, Оясио и Куросио влияют на температуру в западной части Северной Тихого океана, что является важным фактором для среды обитания тунца-полосатика. Было также показано, что на экономику страны могут влиять не только местные течения, но и соседние, оказывая воздействие на жизнеспособность местных рыболовных отраслей.