Происхождение морских течений и их классификация

Морское течение – это поступательный горизонтальный перенос огромных масс воды верхнего слоя океана на большие расстояния по определенным путям в виде широких полос глубиной несколько сотен метров. Например, тропические антициклонические океанические течения простираются на 6-15 тыс. км. Течение Гольфстрим переносит за 1 секунду до 82 млн. м³ воды. Течения возникают под воздействием различных факторов: ветра, разности плотностей и уровней воды, приливообразующих сил Луны и Солнца. Главными инициаторами течений являются две силы: сила тяжести и сила трения. Затем подключаются еще две – отклоняющая сила Кориолиса и тормозящая сила внутреннего трения воды.

А) По происхождению морские течения классифицируются следующим образом:

1. Фрикционные - возникающие под действием сил трения воздуха о воду. При этом осуществляется давление ветра на склоны волн. Ветровая энергия передается на некоторую глубину. Выделяются два подтипа:

а) ветровые - вызванные временными ветрами;

б) дрейфовые - вызванные долговременными установившимися ветрами (пассаты).

2. Гравитационные – образующиеся под действием силы тяжести из-за возникновения уклона водной поверхности. Выделяются три подтипа:

а) плотностные - вызванные перераспределением плотности воды,

б) бароградиентные - возникающие вследствие перераспределения атмосферного давления, приводящие к наклону уровня воды,

в) стоковые - создающиеся при наклоне уровня вследствие притока береговых вод (Дунай, Днепр, Днестр создают избыток вод на северо-западном шельфе Черного моря).

3. Приливные - возникающие под действием приливообразующих сил Луны и Солнца.

4. Инерционные – остаточные течения, наблюдающиеся после прекращения действия всех возбуждающих движение факторов.

Б) По устойчивости выделяют группы:

1. Постоянные (Гольфстим, Куросио)

2. Периферические (муссонные, приливные)

3. Временные (вследствие интенсивных дождей, ветров).

В) По расположению выделяют течения:

1. поверхностные

2. глубинные

3. придонные

4. прибрежные.

Г) Классификации течений по физико-химическим свойствам:

По относительной температуре воды:

1. Теплые – с температурой воды большей, чем в окружающих водах.

2. Холодные – с температурой воды меньшей, чем в окружающих водах.

По солености:

1. Опресненные (например, стоковые поверхностные из Черного моря в Мраморное)

2. Осолоненные (например, глубинное из Мраморного в Черное море).

Д) По характеру движения:

1. прямолинейные (Восточно-Австралийское)

2. криволинейные (Южно-пассатное)

3. циклонические (Исландское, Норвежское)

4. антициклонические (Канарское, Перуанское)

В природных условиях не существует течений одного генезиса. Чаще имеет место гетерогенное происхождение.

 

Теория ветровых течений

 

Основы теории были заложены В. Экманом в 1905 г. В теории предполагается плоский, бесконечно глубокий, однородный по плотности и вязкости океан и стационарный постоянный ветер. Этот ветер, создавая постоянное трение между водой и воздухом, приводит в движение поверхностные слои океана. Энергия этого движения передается нижележащим слоям силами внутреннего трения, при этом нижние слои в своем движении отстают от верхних под действием силы Кориолиса. Течение отклоняется под действием силы ветра на 45° вправо - в северном полушарии, и влево - в южном полушарии. С глубиной скорость течения уменьшается, а само течение продолжает поворачивать (рис. 25).

Рис. 25. Изменение направления и скорости течения с глубиной в северном полушарии

 

Глубина слоя, на которой течение становится направленным противоположно поверхностному течению, называется глубинной трения (или экмановским слоем трения), и он зависит от широты (на полюсе глубина трения минимальна). Среднее значение глубины трения – несколько десятков метров, а максимальное – около 300 м..

Для расчета скорости поверхностного течения V_o используется формула:

где W - скорость ветра, м/с, φ - широта места.

 

Плотностные течения

В экваториальной области Мирового океана плотность воды меньше, следовательно, удельный объем больше, чем в полярных областях, где высокая плотность обеспечивается низкой температурой. Следовательно, уровень воды у экватора выше, чем в высоких широтах. Это приводит к движению воды под уклон, т.е. от экватора к полюсам возникают плотностные течения вследствие перераспределения плотности. Определить превышение одних участков над другими на поверхности моря затруднительно. Поэтому пользуются динамическим методом В. Беркнеса. Для этого необходимо иметь плотную сетку станций наблюдения, для каждой из которых рассчитывается динамическая высота, связанная с температурой и соленостью и, следовательно, с плотностью воды. Через полученное поле динамических высот строят динамические горизонтали поверхности океана. Они позволяют определить на поверхности океана «впадины» и «возвышенности» и, следовательно, получить схему геострофической циркуляции.

После возникновения течений, обусловленных разной плотностью, включаются сила трения и сила Кориолиса. С учетом очертаний берегов, рельефа дна и глобальной системы ветров всё это вместе взятое формирует общую циркуляцию вод Мирового океана.