Взаимодействие атмосферы и океаносферы

Атмосфера и океаносфера по динамике и структуре весьма близки и образуют единую систему. Однако масса воды в океане в 300 раз больше, чем масса воздуха в атмосфере. Если бы атмосфера имела плотность воды, то толщи ее равнялись бы всего 10 м. В тепловом отношении активнее океан, а в динамическом атмосфера. Относительная высокая плотность и повышенная динамическая устойчивость воды (по сравнению с воздухом) обусловливают и более медленный по сравнению с атмосферой обмен веществами и энергией. Все это способствует стабильности общепланетарных гидрометеорологических процессов.

Взаимодействие воздушной и водной оболочек начинается с тончайшего, в несколько молекулярных диаметров, но не больше 1 мм слоя. Именно с этого слоя происходит испарение, этот слой воспринимает удары и трение воздуха, на него падают лучи. При волнении ветром срываются капли воды с растворенной в них солью. Так происходит механическое испарении. Воздушные пузырьки воды лопаются и в воздухе оказываются водяной пар и кристаллы соли. Под воздействием солнечного тепла происходит физическое испарение. От поверхности моря отрываются молекулы воды, а с ними и соль. Так в атмосферу проникают пар и аэрозоли. При солевом обмене между океаносферой и атмосферой, образно называемом солевым дыханием океана, соли не только переходят из воды в воздух, но меняется их механический состав. Речной сток восполняет убыток сульфатов в океане в процессе обмена солями в системе «океаносфера-атмосфера-суша».

Горизонтальный и вертикальный переносы масс воды в океане осуществляется циркуляционными системами различных размеров. Эти системы принято делить на микро-, мезо- и макроциркуляционные. Обращение воды обычно происходит в форме системы вихрей, которые могут быть циклоническими (масса воды движется против хода часовой стрелки и поднимается) и антициклональными (с движением воды по ходу часовой стрелки и вниз). Движения обоих родов соответствуют атмосферным и порождаются волновыми фронтальными возмущениями. Цикло-антициклоническая деятельность в тропосфере продолжается вниз, в океаносферу. Локализована же она в соответствии с атмосферными фронтами и центрами действия атмосферы.

При постоянном перемещении водных масс в одних местах они сходятся, в других расходятся. Сходимость называется конвергенцией, расходимость – дивергенцией. При конвергенции вода накапливается, уровень океана повышается, увеличивается давление и плотность воды и она опускается. При дивергенции (например, при расхождении течений) происходит понижение уровня и подъем глубинных вод.

Схождение и расхождение может быть между движущейся водной массой (например, течением) и берегом. Если в результате действия силы Кориолиса течение подходит к берегу, то возникает конвергенция и вода опускается. При удалении же течения от берега наблюдается дивергенция, в результате которой поднимается глубинная вода. Наконец, и вертикальная и горизонтальная циркуляция вызывается разностью плотностей воды.

Микроциркуляционные системы в океане имеют форму вихрей циклонического и антициклонического характера диаметром от 200 м до 30 км. Образуются они обычно вдоль волновых возмущений фронта, в глубину проникают на 30-40 м, местами до 150 м и существуют несколько суток.

Мезоциркуляционные системы представляет собой круговороты воды также циклонического и антициклонического характера диаметром от 50 до 200 км и глубиной обычно 200 – 300 км, иногда до 1 км. Они возникают на изгибах фронтов. Замкнутые круговороты воды формируются и вне связи с фронтами. Их могут вызвать ветер, неровности океанического дна или конфигурация берегов.

Макроциркуляционные системы – это квазистационарные системы планетарного обмена вод, обычно называемые океанскими течениями.