10.13.2. Сезонные колебания уровня
Для выяснения сезонных (внутригодовых) колебаний уровня используют величины среднего месячного уровня. Такое осреднение исключает влияние случайных и короткопериодных, вплоть до приливных, колебаний. Колебания определяются изменением объема воды в морском бассейне, что, в свою очередь, может быть вызвано изменением массы воды (водным балансом) или изменением плотности воды, т. е. ее температуры и солености. К этому следует прибавить еще влияние сезонных колебаний атмосферного давления и ветров, что также вносит свой вклад в ход уровня.
Внутригодовые колебания уровня моря невелики и изменяются в пределах 20—30 см. Наиболее высокое положение уровня обычно приходится на лето, когда все факторы ведут к его росту: меньшее атмосферное давление, слабые ветры, высокие температуры, сток рек весеннего половодья. Зимой все факторы направлены в сторону понижения уровня. При этом замечена еще разница в характере климатического типа атмосферной циркуляции. Указанные выше сезоны повышенного и пониженного стояния уровня относятся к муссонному типу циркуляции, при зональном типе картина обратная — повышенный уровень приходится на зимнее время, а пониженный — на летнее (рис. 10.22).
Рис. 10.22. Годовой ход уровня при муссонном (а) и зональном (б) типах циркуляции атмосферы (по Н.И. Егорову):
1 — Балтимор (Чесапикский залив); 2 — Батуми (Черное море); 3 — Шатт-эль-Араб (Персидский зштив); 4 — Мергун (Бенгальский залив); 5 — Манила (Филиппинские острова); 6 — Кийру (о. Тайвань); 7 — Печенга (Баренцево море); 8 — Кабелвоч (Норвежское море); 9 — Гринок (Ирландское море); 10 — Харлинген (Северное море); 11 — Симеон (Канада); 12 — Виктория (Канада)
Иногда сезонные колебания уровня оказываются более сложными, как, например, в Балтийском море, где наблюдаются два максимума: летний и осенний. Первый определяется обычным годовым ходом гидрометеорологических характеристик, второй, осенний, связан с осенним максимумом атмосферных осадков над морем и увеличением материкового стока. Сток оказывает очень сильное влияние на сезонный ход уровня в арктических морях. Великие сибирские реки вносят в эти моря каждый год около двух с половиной тысяч кубических километров воды, и 90% этого количества приходится на четыре летних месяца. Притом большую часть года эти моря покрыты льдом, который сильно сглаживает колебания уровня.
Происходят сезонные изменения уровня и в связи с таянием льдов и замерзанием воды, но эти колебания очень малы в масштабах океана.
10.13.3. Долгопериодные изменения уровня
Из средних месячных уровней можно получить средний годовой уровень дая каждого отдельного года. Они оказываются различными, что указывает на существование многолетних или межгодовых колебаний уровня. Их природа недостаточно ясна, так же как и природа длительных климатических изменений. В наше время размах межгодовых колебаний уровня укладывается в 20—30 см. На рис. 10.23 представлено несколько временных рядов средних годовых уровней океана по данным береговых станций. Наибольшие колебания приурочены к внутренним морям (Черному и Северному), где большую роль играют колебания речного стока, а изменения в Северном (материковом) полушарии в целом значительно больше, чем в Южном. Очевидно и отмеченное в разд. 10.3 общее повышение уровня океана, особенно в Северном полушарии.
Рис. 10.23. Долгопериодные изменения среднего годового относительного уровня океана по данным береговых станций в Сиднее (Тихий океан), Куксхафене (Северное море), Сан-Франциско (Тихий океан) и Туапсе (Черное море)
Существуют и еще более длительные колебания — вековые, измеряемые периодами в несколько десятилетий и сотен лет. Они изучены еще меньше, поскольку длительность инструментальных наблюдений не превышает 200 лет. О тенденции изменений уровня океана в XX и XXI вв. было сказано в разд. 3.2.
Существуют, наконец, и еще более длительные периоды колебания уровня — периоды геологического масштаба — тысячелетия и миллионы лет. Они связаны как с изменением массы воды в океане — эвстатические колебания уровня, так и с медленными, эпейрогеническими движениями земной коры. Первые связаны главным образом с изменением объема материковых ледников, вторые — с тектоническими процессами и изменением формы и размеров океанов. Последнее обстоятельство создает огромные трудности в определении абсолютного положения уровня. Как было сказано, он определяется по отношению к некоторому «нулю высот», в России — к Балтийской системе. Но если суша не неподвижна, то и нуль не абсолютен. Для Балтийской системы действительно замечено закономерное поднятие Фенноскандии со скоростью до 1 см/год. Его связывают с таянием ледникового щита и восстановлением изостазии.
Следовательно, необходимо тщательное изучение уровня Мирового океана, так как он может служить опорой отсчета высот и глубин только тогда, когда хорошо известна изменчивость его колебаний.
Изучение уровня Мирового океана необходимо для удовлетворения чрезвычайно большого круга интересов — от чисто прикладных, частных, например составление навигационных карт, и до глобальных научных проблем климатического, геологического, геофизического и геодезического характера.