10.14.2. Основы t, s-анализа водных масс
Содержание метода заключается в исследовании связи между температурой и соленостью, которую формально можно записать уравнением T=f(S) или, наоборот, S=f(T). Такое уравнение физического смысла не имеет, так как эти характеристики не зависят одна от другой. Но географическая связь существует, ибо и температура, и соленость данной водной массы создаются в очаге одними и теми же условиями. Водная масса — понятие географическое, связанное с местом ее формирования и путем распространения. Связь эта может быть выражена графически T, S-кривой. На графике по оси абсцисс откладывают соленость, а по оси ординат — температуру. T, S-поле позволяет построить изопикны — линии равных плотностей, т. е. получить T, S-диаграмму. T, S-кривая гидрологической станции (вертикали), таким образом, строится в поле T, S-диаграммы по точкам, пара координат которых — измеренные температура и соленость — соответствуют определенному горизонту; глубина некоторых измеренных горизонтов может быть подписана возле соответствующей точки (рис. 10.24).
Метод T, S-анализа можно применить и для изучения пространственного распределения водных масс, как это сделали Ф. Нансен и Б. Хелланд-Хансен в работе по северной части Атлантического океана.
В поле T, S-диаграммы можно наносить Т, S-точки, осредненные по времени для одного и того же пункта моря, проводя осреднение и по слоям (водным массам), или только по горизонтам. Если строить такие кривые по средним месячным данным для всего года, то они покажут закономерность годового хода T, S-индексов и пределы изменения температуры и солености в течение года, т. е. покажут характеристику изменчивости показателей водной массы. Характеристика долгопериодной изменчивости индексов водных масс также может использоваться как один из показателей наряду со значениями температуры, солености, изотопным составом воды и т. п., подробнее об этом будет рассказано ниже.
Рис. 10.24. Пример T, S-кривых для двух станций, выполненных научно-исследовательским судном «Профессор Мультановский» в 1993 г. на разрезе по 36° с. ш. в Атлантическом океане. Цифрами (м) указаны некоторые горизонты. Штриховыми линиями даны изолинии равной условной плотности 0
10.14.3. Водные массы Мирового океана
Выделяют, прежде всего, две элементарные (первичные) водные массы: речная и морская. Граница между ними определяется соленостью 1‰. 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.
Таким образом, водные массы Мирового океана — это подразделение второй элементарной водной массы, морской, или галосферы. В галосфере можно выделить основные и вторичные водные массы. Первые занимают огромные пространства и имеют однородное строение на большом протяжении. Очаги формирования основных водных масс связаны с главными чертами климата земного шара — особенностями водного и теплового баланса, с океанической и атмосферной циркуляциями. Поэтому к основным водным массам относятся: экваториальные, тропические, субтропические, умеренных широт, субполярные и полярные. Так как условия формирования вод в разных океанах не одинаковы, то их выделяют и по каждому из океанов. Но и в отдельном океане нет единообразия, поэтому приходится их подразделять еще и по полушариям — южные и северные воды, и по долготам — восточные и западные. Но есть еще одно необходимое подразделение водных масс — по вертикали: поверхностная, подповерхностная, промежуточная, глубинная и придонная. По формам T, S-кривых, отражающих гидрологические условия в толще воды, выделяют виды структур океана. Так, например, может быть поверхностная северо-тихоокеанская восточная водная масса. Иногда водные массы называют по имени течения, например водная масса Гольфстрима.
К вторичным водным массам относятся воды смешения основных водных масс и воды, внесенные в океан из других водоемов, например средиземноморская водная масса в северной части Атлантического океана или красноморская — в Индийском.
Подобным образом подразделяются и воды морей, только, естественно, в меньшем масштабе. Однако вряд ли целесообразно давать очень дробное подразделение водных масс, так как смысл понятия «водная масса» заключается именно в обобщении, в избавлении от мелких, несущественных подробностей.
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».
Из изложенного видно, насколько многообразны и сложны процессы, протекающие в Мировом океане, как тесно они связаны с процессами атмосферными, насколько сильна взаимосвязь с твердой оболочкой — дном и берегом, реками, словом, видно место океана в неразрывной цепи гидрологических процессов на Земле. Мировой океан дает начало цепи, испаряя гигантские количества воды в атмосферу, и он же завершает эту цепь, принимая в себя переработанную на суше воду в виде материкового стока и возвращенную из атмосферы в виде осадков.