6. Течения

1. Какие силы вызывают течения в океане.

Ветровые и дрейфовые течения возникают под действием ветра вследствие трения движущихся масс воздуха о морскую поверхность. Длительные, или господствующие, ветры вызывают движение не только верхних, но и более глубоких слоев воды, и образуют дрейфовые течения. Причем, дрейфовые течения, вызываемые пассатами (постоянными ветрами), - постоянные, а дрейфовые течения, вызываемые муссонами (переменными ветрами), в течение года изменяют и направление, и скорость. Временные, непродолжительные, ветры вызывают ветровые течения, которые носят переменный характер.

Приливо-отливные течения вызываются изменением уровня моря приливами и отливами. В открытом море приливо-отливные течения постоянно меняют свое направление: в северном полушарии - по часовой стрелке, в южном - против часовой стрелки. В проливах, узких заливах и у берегов течения во время прилива направлены в одну сторону, а при отливе - в обратную.

Сточные течения вызываются повышением уровня моря в отдельных его районах в результате притока пресной воды из рек, выпадения большого количества атмосферных осадков и т. д.

Плотностные течения возникают вследствие неравномерного распределения плотности воды в горизонтальном направлении.

Компенсационные течения возникают в том или ином Районе для восполнения убыли воды, вызванной ее стоком или сгоном.

Поскольку поверхностные течения возникают главным образом под влиянием ветра, то и направление течений в определенных районах морей и океанов соответствует происходящему здесь перемещению воздушных масс. Общая схема течений Мирового океана представляет собой основные направления перемещения водных масс.

2. Какие динамические поверхности в океане вам известны.

??????????????????????????????????????????????????????????????????

3. Что такое геострофическое приспособление. геострофические приспособления -- фронтогенез -- стратифицированные среды -- двухкомпонентные среды -- аналитические исследования -- вращающиеся двухкомпонентные жидкости -- стратификация плотности -- стратификация температуры -- концентрация примесей -- соленая морская вода -- влажный воздух -- лагранжевые законы сохранения -- тепловые импульсы -- температурные распределения Аннотация: Аналитически исследуется нелинейная задача геострофического приспособления (адаптации) в поле силы тяжести в идеальной вращающейся двухкомпонентной жидкости, стратификация плотности которой складывается из стратификации температуры и концентрации примеси (сюда относятся, в частности, соленая морская вода и влажный воздух). Стационарные состояния, устанавливающиеся по завершении процесса адаптации, находятся с использованием лагранжевых законов сохранения. При достаточно больших амплитудах гладких начальных возмущений в процессе эволюции могут возникать поверхности разрыва. Учет двухкомпонентного характера среды делает качественные свойства таких поверхностей особенно разнообразными. Например, скачок может быть сильно выражен лишь в поле одной из субстанций. Показано, что если первоначальная агеострофичность связана с возмущениями температуры и (или) концентрации примеси, то эволюция полей этих субстанций может качественно отличаться от классических решений задач адаптации. Например, первоначальный тепловой импульс может в процессе адаптации приводить к формированию стационарного температурного возмущения большей амплитуды и (или) противоположного знака. При эволюции сглаженной температурной "ступеньки" возможно возникновение немонотонных температурных распределений, с амплитудами, много большими амплитуды начальной "ступеньки". Некоторые из подобных эффектов могут проявляться уже в линейном приближении.

4. Изложите взаимодействие сил в дрейфовом Экмановском течении. Из-за вращения Земли на движущиеся частицы воды действует кориолисова сила, под влиянием которой поверхностный поток отклоняется от направления ветра (примерно на 45° вправо в северном полушарии и на 45° влево в южном). Если поток ламинарный («гладкий»), то его отклонение возрастает с увеличением глубины. График зависимости вектора скорости потока от глубины называется спиралью Экмана. Для того чтобы определить полный горизонтальный перенос воды, нужно проинтегрировать вектор потока по глубине. Вычисления показывают, что направление полного переноса водных масс примерно перпендикулярно направлению ветра.

5. Объясните значение терминов ≪полный поток≫ и ≪слой трения≫ в дрейфовом течении. Слой трения – это слой, в котором вода вследствие трения приходит в движение под действием ветра. Скорость движения воды с глубиной убывает. Согласно теории швед. учёного В. В. Экмана, скорость движения воды на глубине D составляет ¹/₂₃ скорости, наблюдающейся на поверхности

Полный поток - рассчитан на определенное пространство с величиной равной л/сутки

6. В чем заключается принцип расчета течений динамическим методом. ДИНАМИЧЕСКИЙ МЕТОД ВЫЧИСЛЕНИЯ ТЕЧЕНИЙ - Способ определения характеристик установившихся течений любого происхождения по данным о распределении плотности воды. При вычислении скоростей течений учитывается действие сил, вызываемых наклоном поверхности моря и изменением плотности в горизонтальном направлении, а также силы Кориолиса. Метод создан в начале XX в. В. Сандстремом и В. Геланд-Ганзеном; важные вопросы его теории и практического использования впоследствии разработаны Н. Н. Зубовым, X. Сведрупом, Л. М. Фоминым, В. Б. Штокманом и др.

7. Способы изображения течений на картах. Способы изображения течений на картах можно разделить на 2 вида. К 1-му относятся способы изображения течений стрелками, представляющими собой либо преобладающие скорости, либо векторы средних скоростей течений (т. е. результирующие векторы скорости, деленные на число составляющих их векторов) в каждом квадрате рассматриваемой области Мирового океана. На картах в современных лоциях обычно приводятся векторы средних скоростей течений, изображаемые стрелками разной длины и толщины. Длина стрелки показывает устойчивость течения, а толщина — его скорость в узлах. 2-м видом изображения являются розы течения, показывающие повторяемость и среднюю скорость течения каждого из 8 румбов. Исходными данными для построения карт течений обоих видов служат многочисленные наблюдения в каждом квадрате, выполненные, как правило, навигационным способом. Карты векторов средней скорости и устойчивости течений дают более обобщенное и наглядное представление о течениях; используются в мореплавании и, кроме того, позволяют установить пути и скорость переноса молоди рыб, пятен загрязнений и т. п. Розы течений содержат менее обобщенную, но более подробную информацию о движении воды.

8. Какие особенности циркуляции вод в океанах вам известны. Циркуляция вод Мирового океана или океанические течения – планетарное явление природы. Огромные массы воды постоянно переносятся на многие тысячи километров. Но здесь не стабильное постоянство речных потоков – морские течения могут расширяться и ослабевать, менять свое «русло» и даже поворачивать вспять. Теплые воды в западных частях океанов направляются к полюсам и, подобно водной отопительной системе, обогревают высокие широты Земли, а на востоке возвращаются к экватору охлажденными. В этом огромном круговороте занято громадное количество воды. Только один Гольфстрим переносит ее в 50-70 раз больше, чем все реки Земли.

При первом знакомстве с картиной течений на поверхности океана выявляются самые характерные черты: несмотря на различие в конфигурации материков и рельефе дна всех трех самых больших океанов - Атлантического, Тихого и Индийского, - картина движения в них почти одинакова.

Существуют замкнутые вращающие системы течений, которые океанологи называют круговоротами. Некоторые из них вытянуты в длинные узкие эллипсы, но вращение остается важнейшим их признаком. Отдельные части круговоротов, имеющие четко выраженное направление (меридиональное - вдоль меридианов или зональное - вдоль параллелей), называются ветвями, хотя по виду они скорее напоминают сегменты. Вращение по часовой стрелке (в северном полушарии) называют антициклоническим, по часовой - циклоническим.

. Круговороты умеренных и высоких широт имеют циклоническое вращение. Они четко выражены в северной части океанов, особенно Атлантического, и намного слабее субтропических.

Наиболее динамичной в океане является зона экватора и тропиков. Система экваториальных течений во многом определяет движение в толще океана и в атмосфере на других широтах. Это настоящая «кухня погоды».

Со времен Колумба известно, что пассатные ветры в тропиках возбуждают мощные пассатные течения, а между северными и южными пассатами располагается полоса штилей и слабых ветров. В зоне слабых ветров находится Экваториальное или Межпассатное противотечение, идущее навстречу двум своим соседям на севере (Северному пассатному) и на юге (Южному пассатному).

В Индийском океане система экваториальных течений, сдвинутая к югу от экватора, испытывает сильное влияние муссонных ветров. Зимой (ноябрь- март), когда дует северо-восточный муссон, экваториальная система «работает правильно»: как и в других океанах здесь образуются пассатные течения и противотечение. Только Сомалийское течение (аналог Гольфстрима и Куросио) ведет себя необычно, широкой полосой двигаясь на юг. Летом (июнь-сентябрь), когда дует юго-западный муссон, Экваториальное противотечение исчезает, а Сомалийское узкой струей, более быстрой, чем Гольфстрим, устремляется на север, формируя на своей западной периферии мощный подъем на поверхность холодных глубинных вод (апвеллинг).

В экваториальной зоне в 60-у годы обнаружены подповерхностные глубинные противотечения, тесно связанные со всей системой течений у экватора. Это течения Михаила Ломоносова в Атлантическом, Таунсенда Кромвелла в Тихом и Бориса Тареева в Индийском океанах.

Наконец, вся система планетарных круговоротов на юге связывается воедино самым мощным в Мировом океане Антарктическим циркумполярным течением (старое название - течение Западных Ветров).

Таким образом, наиболее существенными элементами циркуляции вод на поверхности Мирового океана являются субтропические круговороты и экваториальные противотечения7. Круговороты умеренных широт менее стабильны и значительно меньше по размерам. Системы поверхностных течений удивительно похожи в своих основных чертах и отличаются лишь деталями.

9. Объясните механизм западной интенсификации течений в океанах. Известно, что такие интенсивные течения, как Гольфстрим и Куросио, прижимаются к западному берегу. Это интересное явление было объяснено Стомеллом в 1948 г. Он показал, что причиной прижимания течений к западному берегу является изме­нение параметра Кориолиса с широтой.

Несмотря на структурные различия, субтропические антициклонические круговороты Атлантического, Индийского и Тихого океана объединяет родственная физическая природа. Все эти круговороты асимметричны, их центры сильно сдвинуты к западу в сравнении с центрами атмосферного давления. Течения в западных частях круговоротов намного сильнее, чем в восточных. Это так называемая западная интенсификация, которая особенно выражена в узких и быстрых западных пограничных течениях, идущих к полюсам, чем в широких и медленных восточных пограничных течениях, следующих к экватору.

Интенсификация течений у западных берегов океана является результатом изменения параметра Кориолиса с широтой (Ω=2ω·sin φ) или, другими словами, влияния β-эффекта. Именно вследствие β-эффекта в западных частях круговоротов перенос вод к полярным широтам имеет