34.Водные массы. Океанические фронты и фронтальные зоны. Биопродуктивность фронтальных зон.

Основы учения о водных массах

Уже на первых этапах изучения океана обращалось внимание на различие характеристик воды в разных районах океана, даже* близких друг к другу. Различались воды теплые и холодные, воды соленые и опресненные. Эти воды одновременно отличались по цвету, по богатству органической жизни и т. д. Австрийский ученый А. Дефант впервые (1929) употребил термин «водные массы», но рассматривал его узко, в аспекте решения задачи о смешивании двух или трех водных масс. В океане протекают аналогичные процессы, но более сложные из-за существенной разницы в плотности сред, в вязкости, в скорости движения и т. д. В настоящее время понятие «водная масса» можно принять в формулировке А. Д. Добровольского (Т9¥7)~~~«Водной массой следует называть некоторый, сравнительно большой объем воды, формирующийся в определенном районе Мирового океана — очаге, источнике этой водной массы, обладающий в течение длительного времени почти постоянным и непрерывным распределением физических, химических и биологических характеристик, составляющих единый комплекс, и распространяющийся как одно, единое целое».

Каждая водная масса, как понятие географическое, характеризуется определенным комплексом показателей — физических, химических, биологических и даже геологических и связана с определенным течением. В комплекс показателей входят температура, соленость, цвет, прозрачность воды, содержание кислорода, сероводорода, некоторые химические коэффициенты, изотопный состав воды, минералогический и химический состав взвеси, видовой состав планктона, бентоса и т. д. В каждой водной массе выделяется ее ядро с наиболее отчетливо выраженными показателями (индексами) со значениями, близкими к таковым в очаге, районе формирования этой водной массы. От ядра к внешним границам водной массы значения показателей изменяются, но в определенных пределах, допустимых для данной водной массы. Изменение значений характеристик водной массы, ее трансформация происходят под влиянием трех причин: перехода из одной климатической зоны в другую, изменения внешних условий в районе расположения водной массы и смешивания с соседними водными массами. Первый вид носит название зональной трансформации, так как он связан с перемещением по меридиану (теплые и холодные течения). Второй вид — сезонная трансформация, связанная не с переносом водной массы, а с сезонным изменением гидрометеорологических характеристик на месте; вновь образующуюся водную массу тогда можно назвать разновидностью или модификацией первой (например, зимняя разновидность, летняя модификация). Третий вид называется трансформацией смешения: вследствие перемешивания двух водных масс формируется третья с промежуточными значениями характеристик. Трансформация смешения может идти постепенно, плавно, если между водными массами нет резкой границы, как, например, между водами Канарского течения и Саргассова моря. Но некоторые водные массы разграничены очень резко, как, например, Гольфстрим и Лабрадорское течение, которые разделены «холодной стеной» с очень большими горизонтальными градиентами океанологических характеристик. Пограничная область двух масс называется фронтальной зоной или фронтом, хотя точнее фронтом следует называть линию на поверхности моря, которая образуется при пересечении последней с фронтальной поверхностью срединной части фронтальной зоны, где существуют наибольшие величины горизонтальных градиентов характеристик.

В этом случае смешение происходит особенно интенсивно, проявляется эффект уплотнения при смешении, возникают вертикальные движения, словом, этот случай выделяется в особый вид фронтальной трансформации.

Выделяются прежде всего две элементарные водные массы: пресная и морская. Граница между ними определяется соленостью 1%о. Пресная вода в Мировом океане находится в ничтожных количествах лишь вблизи устьев крупных рек, но влияние ее может сказываться и в открытом океане в особенностях химического состава, в частности в увеличении доли карбонатов, что тоже может служить одним из показателей водной массы.

Концепция водных масс предоставляет большие возможности для решения одной из задач географии — районирования океана. Водные массы положены в основу районирования, предложенного в сводном многотомном труде «География Мирового океана».

Водные массы. Вся масса вод Мирового океана может быть, условно подразделена на поверхностные и глубинные.

Поверхностные воды — слой мощностью 200—250 м, т. е. сравнительно очень тонкий, но динамичный, отличающийся большим разнообразием характеристик. Глубинные воды — основная масса вод Океана, однородная и по температуре и по солености. В поверхностных водах выделяются отдельные водные массы — сравнительно большие объемы воды, формирующиеся в определенных районах Мирового океана, обладающие в течение, длительного времени соответствующими комплексными (физическими, химическими и биологическими) характеристиками и распространяющиеся как единое целое.

Выделяются зональные типы водных масс: экваториальные, субтропические, субполярные, полярные3.

Экваториальные водные массы имеют высокую температуру ( + 23°) и пониженную соленость (34,4—34,6%о), субтропические массы при высокой температуре имеют высокую соленость (35,8—36°/оо). Субполярные отличаются разнообразием условий, их сменой по сезонам. Полярным водным массам свойственны низкая температура (3—4°) и пониженная соленость: в южном полушарии 33,8—34°/оо, в северном — 32,8%о.

Каждая водная масса имеет свой очаг формирования. Перемещаясь, массы воды смешиваются, изменяют свойства. При встречах водных масс возникают фронтальные зоны, отличающиеся градиентами температуры, солености, а значит, и плотности. Фронтальные зоны — это зоны конвергенции.

В отличие от воздушных масс и атмосферных фронтов водные массы и океанские фронты более стабильны.

Все воды Мирового океана взаимосвязаны посредством общей циркуляции. Но из-за недостаточной изученности нарисовать четкую, полную схему циркуляции вод Океана пока невозможно. В основе современного представления об общей циркуляции океанов — взаимодействия Океана и атмосферы. Главная причина движения океанских вод — ветер. Под его влиянием возникают не только поверхностные течения, но и глубинные, поскольку рельеф уровенной поверхности — результат воздействия преобладающих ветровых полей.

Вертикальные перемещения вод происходят также в зонах их конвергенции (опускание) и дивергенции (поднятие).

Холодные глубинные воды, попадая в поверхностный слой, постепенно нагреваются и под влиянием ветровой циркуляции перемещаются в системе дрейфовых течений в высокие широты, перенося тепло. В результате Океан переносит из низких широт в высокие больше тепла, чем атмосфера.

Биопродуктивность фронтальных зон найти самостоятельно в биологии океана.