книги из ГПНТБ / Степанов В.Н. Мировой океан. Динамика и свойства вод

за счет запаздывания нагревания и охлаждения вод по от­ ношению к воздуху в северном полушарии климатическая зима приходится на январь—март, весна — на апрель—июнь, лето — на июль—сентябрь и осень — на октябрь—декабрь.

По изменению средних месячных значений температуры воды можно установить сроки наступления и продолжитель­ ность сезонов (табл. 15), характерные для каждой природ­ ной зоны1. При этом следует иметь в виду, что границами экваториальной зоны являются экваториальные океаниче­ ские фронты (рис. 20 и 21), тропическая зона располагается между экваториальными и субполярными фронтами, умерен­ ная зона находится между субполярными и полярными фрон­ тами, а к полярной зоне относятся те высокоширотные аква­ тории, которые ограничиваются полярными фронтами. Тро­ пические фронты, по-видимому, можно рассматривать как границы раздела восточных и западных провинций тропиче­ ской зоны, располагающихся в пределах различных макроциркуляционных систем и потому отличающихся физико-хи­ мическими свойствами вод, а возможно, и сроками наступле­ ния естественных сезонов, что в настоящее время трудно установить из-за отсутствия данных по сезонной изменчи­ вости гидрометеорологических условий. Пока остается откры­ тым вопрос об изучении естественных сезонов в субтропиче­ ской и субполярной зонах. Необходимы более обширные ис­ ходные данные, без которых нельзя составить глубокое пред­ ставление о динамике и свойствах океанических вод и свя­ занной с этим сезонной изменчивостью условий.

Годовые колебания температуры воды на поверхности океанов и морей без сколько-нибудь значительных изменений амплитуд и фаз распространяются на весь поверхностный гомогенный слой; толщина его обычно составляет 25 — 50 м, редко 100 и более метров. С глубиной сезонные колебания как температуры, так и всех других свойств воды, постепенно затухают и происходит смещение во времени всех фаз. Не­ редко в подповерхностном слое наблюдается полугодовой ход температуры с максимумом весной и осенью. При годо­ вом ходе наиболее высокие температуры воды смещаются на осень. Поэтому сроки наступления и продолжительность естественных сезонов с глубиной существенно отличаются от

154

океана. Температура воды и ее изменения на поверхности Мирового океана наиболее показательны, так как сезонная смена природных условий определяется изменением количе­ ства солнечного тепла, достигающего поверхности нашей планеты. Имеющиеся материалы позволяют пока весьма при­ ближенно наметить распределение отдельных месяцев по сезонам.

При установлении естественных сезонов принималось во внимание не только абсолютное значение температуры воды на поверхности Мирового океана, но и скорость изменения ее

•от месяца к месяцу. К зиме относился тот участок кривой годового хода температуры (рис. 32), где наиболее низкие ее значения почти не меняются. Весну легко проследить по рез­ кому увеличению температуры воды. Наибольшие трудности возникают при выделении лета, так как в течение всего этого ■сезона (в противоположность зиме) наблюдаются значитель­ ные изменения температуры. В таком случае надо обращать внимание не только на наиболее высокую температуру, но и на резкое уменьшение ее изменения по сравнению с весной и осенью. Осень отличается быстрым охлаждением воды и за­ канчивается с достижением более или менее постоянных низ­

пени они применимы при выделении естественных сезонов в экваториальной и полярной зонах из-за крайне слабо выра­ женного годового хода температуры воды. Их нельзя полно­ стью использовать и для всей той акватории Индийского океана, которая лежит к северу от экватора, а также несколь­ ко южнее экватора. Специфика гидрометеорологических про­ цессов (главным образом — муссонная смена ветров) допу­ скает использование этих критериев в основном для установ­ ления границ зимы и осени. Остальные два сезона на севере Индийского океана отличаются весьма своеобразным разви­ тием термических процессов, на чем далее придется остано­ виться несколько подробнее.

В соответствии с особенностями годового хода температу­ ры воды на поверхности Мирового океана с увеличением гео­ графической широты сокращается лето и удлиняется зима, за счет чего изменяется и продолжительность переходных се­ зонов. Максимальные температуры воды в северном полуша­ рии с ноября — октября вблизи экватора постепенно смешапотея на август в умеренной зоне и начало сентября — в

155

156

полярной, а минимальные — с марта, местами даже с апреля, на февраль; в южном полушарии максимальные температуры смещаются в тех же пределах с апреля — мая на февраль — январь, а минимальные — с сентября, местами с октября, на август — июль.

В экваториальной зоне Атлантического и Тихого океанов изменения температуры воды в течение года очень невелики

ипочти совершенно одинаковы (рис. 32, табл. 15). Зимой отмечается некоторое понижение температуры, а летом — повышение. Выделение естественных сезонов весьма затруд­ нительно, и потому сделанные здесь наметки следует рас­ сматривать как сугубо ориентировочные. Годовой ход темпе­ ратуры воды в экваториальной зоне Индийского океана, как

иво всей северной его части, существенно отличается от того, что наблюдается в двух других океанах. Весна оказывается теплее лета вследствие большей интенсивности солнечной радиации, определяющейся ясной погодой. Летние муссоны, приносящие много влаги с океана, создают большую облач­ ность, уменьшая солнечную радиацию. В течение лета наблю­

даются относительно высокие и весьма однородные темпера­ туры воды, на основании чего и можно произвести выделение этого сезона. От зимы к весне, а затем от весны к лету про­ исходит резкое изменение температуры воды, чего не бывает в экваториальных зонах Атлантического и Тихого океанов. Значительно больше и годовые амплитуды воды, что связано с контииентальностью северной части Индийского океана. Несмотря на это, выделение сезонов представляет не меньшие трудности.

Основной особенностью годового хода температуры воды в тропической зоне Мирового океана является весьма плав­ ное изменение температуры от месяца к месяцу при малых годовых амплитудах. Сопоставляя между собой кривые тем­ пературы воды по северному и южному полушариям, мы от­ мечаем зеркальный их ход. Рассматривая годовой ход тем­ пературы воды в тропических зонах каждого из океанов, легко обнаружить хорошее подобие кривых, исключая, есте­ ственно, северотропическую зону Индийского океана. Наибо­ лее четко на севере Индийского океана выражен летний период, который, как и обычно в тропической зоне северного полушария, отмечается с июля по октябрь. Остальные сезоны на севере Индийского океана выделить значительно труднее.

Начиная с умеренных широт, особенно ярко проявляется то различие в характере годового хода температуры воды,

157

ре воды, едва заметно повышающейся в теплое время года за счет стока талых вод. Сопоставляя годовой ход температу­ ры воды в обеих полярных зонах, нетрудно заметить боль­ шую суровость условий в Антарктике.

Несмотря на ограниченность имеющихся материалов, они все же позволили сделать выводы о тех закономерностях, которые свойственны годовому ходу температуры воды на поверхности Мирового океана, сроках наступления и продол­ жительности естественных сезонов.

Сезонные изменения температуры воды на поверхности Мирового океана. Для изучения сезонных колебаний темпера­ туры воды обычно привлекаются карты, относящиеся к от­ дельным показательным месяцам: февралю, маю, августу и ноябрю. Февраль характеризует зиму северного полушария, когда температура воды наиболее низка, а в южном полуша­ рии бывает лето, и температура достигает максимальных зна­ чений. В августе в северных широтах лето, а в южных — зи­ ма. Карта температуры воды, относящаяся к маю, отобража­ ет период наиболее интенсивного ее роста весной к северу от экватора и, напротив того, падение осенью в южном полуша­ рии; ноябрь соответствует обратному положению.

Сопоставляя между собой карты по этим месяцам, мы обнаруживаем, что в открытой части Мирового океана во все сезоны сохраняется одна и та же конфигурация изотерм и изоаномал. Здесь (рис. 33 и 34) приводятся карты только для двух месяцев, характеризующих основные сезоны—-зиму и лето северного и южного полушарий; в прочие месяцы тепло­ го и холодного периодов изменения температуры очень неве­ лики. В переходные сезоны температура воды, быстро меняясь в течение всего периода (и в том числе от месяца к месяцу), постепенно переходит от одних крайних значений (зимних) к другим (летним).

В прибрежных частях океанов и особенно в морях сезон­ ные изменения температуры воды тем значительнее, чем больше континентальность; поэтому поле температур может претерпевать коренные изменения от сезона к сезону, в чем трудно усмотреть какие-либо общие закономерности. Исклю­ чением являются районы, в которых образуется ледяной покров. Зимой здесь отмечается температура, близкая к точ­ ке замерзания при данной солености, тогда как в остальные сезоны могут наблюдаться очень существенные изменения поля температуры. Наиболее значительны такие различия в

.арктических морях, омывающих Евразию. Автором были

160

Рис. 33. Температура воды на поверхности Мирового океана в феврале

(вверху) и августе (внизу).

7 — изотермы, 2 — термический экватор, 3 — граница распространения льда.

Рис. 34. Отклонения температуры воды на поверхности Мирового океа­

162

классифицированы изменения полей температуры воды, обус­ ловленные годовой цикличностью гидрометеорологических процессов '.

2. ТЕМПЕРАТУРА В ТОЛЩЕ ВОД МИРОВОГО ОКЕАНА

Для рассмотрения основных закономерностей поля темпе­ ратуры воспользуемся картами и меридиональными профи­ лями.

Общие закономерности изменения температуры по верти­ кали. Анализ профилей температуры воды (рис. 35) показы­ вает, что изотермы, в соответствии с особенностями вертикаль­ ной циркуляции, приподняты в высоких широтах и опущены в тропических и субтропических областях.

Опускание изотерм в низких широтах (до глубины 1500— 2000 м) вызывается нисходящими потоками в антициклонических круговоротах. Особенно резко выражено это явление на севере Атлантического океана, где опускание поверхностных вод связано не только с антициклоническим их вращением, но и с высокой соленостью, способствующей интенсивному разви­ тию конвекции. Вертикальные градиенты температуры воды в тропических зонах весьма велики, хотя и несколько меньше, чем в экваториальной зоне. В высоких широтах наблюдается подъем изотерм, обусловленный восходящими потоками в цик­ лонических макроциркуляционных системах.

Начиная от 50 — 55° ю. ш. под охлажденными поверхност­ ными водами появляется теплая промежуточная прослойка. Она образуется вследствие поступления вод из низших широт. Это способствует некоторому увеличению градиентов темпе­ ратуры воды по сравнению с умеренной зоной. В северном по­ лушарии теплая промежуточная прослойка, кроме Северного Ледовитого океана, наблюдается на северо-западе Атлантиче­ ского и на севере Тихого океанов.

Все отмеченные особенности изменения температуры воды по вертикали характерны для верхних слоев. С 1500—2000 м до дна температура воды остается почти неизменной (табл.

16—18).

В экваториальной зоне при максимальных температурах воды на поверхности изменения ее по вертикали наиболее значительны. В верхнем тысячеметровом слое они составляют в среднем 20 — 22°. При относительно небольших различиях1

1 См. Труды Арктического института, т. 19, 1949 и книгу

«Планетарные процессы и изменения природы Земли».

Рис. 35. Температура воды по меридиональному сечению Атлантического (вверху), Тихого (посередине) и Индийского (внизу) океанов (по средним

широтным величинам).

164