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

ставляют немалые трудности не только из-за недостатка дан­ ных, но и в связи с весьма большим изменением солености в различных его частях. Столь низкая соленость на поверхности северного полярного бассейна, помимо таяния льдов, объясня­ ется большим стоком речных вод, а также сильной его отчлененностыо от остальной части Мирового океана, в результате чего опреснение ограничивается относительно небольшой ак­ ваторией. Вследствие этого соленость поверхностных арктиче­ ских вод оказывается значительно ниже, чем антарктических (соленость которых составляет около 33,5°/0о).

Стратификация вод Северного Ледовитого океана значи­ тельно больше, чем в других океанах, благодаря тому, что глу­ бинные воды отличаются особенно высокой соленостью. С глу­ бины около 1000 м преобладает соленость 34,95°/ооПри столь большой стратификации перемешивание вод в вертикальном направлении крайне ограничивается всюду, кроме морей Нор­ вежского, Гренландского и частично Баренцева, где соленость поверхностных вод выше, чем глубинных. Поэтому здесь в ос­ новном и 'формируются глубинные арктические воды, запол­ няющие Северный Ледовитый океан.

3. СОЛЕНОСТЬ ВОДЫ НА ПОВЕРХНОСТИ МИРОВОГО ОКЕАНА

Соленость на поверхности океанов и морей не удается рас­ смотреть с той же степенью подробности, как температуру во­ ды, из-за недостатка исходных данных.

Изменение солености на поверхности Мирового океана с географической широтой. В экваториальной зоне в соответст­ вии с превышением осадков над испарением соленость поверх­ ностных вод понижена (табл. 20, рис. 40). Штилевая полоса находится в северном полушарии и минимальная соленость наблюдается между 5 и 10° с. ш., составляя в среднем по всему Мировому океану 34,43%о. Сопоставляя между собой от­ дельные океаны, мы обнаруживаем, что в экваториальной зоне Тихого соленость наиболее низка (34,04°/о0), а в Атлантическом понижение ее наименьшее (35,01%о) - В Индийском океане изза смещения штилевой зоны в южное полушарие минималь­ ная средняя соленость 34,62°/о0 отмечается между 10° и 15° ю. ш.

С удалением от экваториальной зоны соленость поверхно­ стных вод быстро увеличивается, достигая в субтропических широтах максимального значения. Наиболее высокая соленость отмечается, в среднем по всему Мировому океану, между 25°

185

и 30° с. ш. (35,76%о) и между 20° и 25° ю. ш. (35,74%о). Величи­ ны максимальной солености весьма значительно изменяются в отдельных океанах, что можно проследить как по абсолютным их значениям, так и по аномалиям (рис. 41 и 42).

Внизких широтах Атлантического океана наблюдаются по­ ложительные аномалии солености, достигающие 1%о. Особен­ но большое распространение они имеют в северном полушарии. Средняя широтная величина солености воды между 30° и 35° с. ш. достигает 36,91%о- В южном полушарии максимальное среднее широтное значение — 36,66%о — отмечается в Атлан­ тическом океане между 15° и 20° ю. ш.

ВТихом океане соленость воды в области субтропических

максимумов значительно меньше, чем в других океанах. Сред­ няя широтная величина солености у 20—25° ю. ш. составляет

35,70%о, а у 25 — 30° с. ш. — только 34,95%0. Поэтому в Тихом океане наблюдаются отрицательные аномалии солености во­ ды, получающие особенно широкое распространение в север­ ном полушарии, где они достигают — 1%о-

В Индийском океане субтропические максимумы солено­ сти имеют значительно меньшее распространение, чем в Тихом и Атлантическом. Наибольшая средняя широтная соленость воды, равная 35,81 %о, отмечается между 30° и 35° ю. ш. От 25° до 45° ю. ш. прослеживаются небольшие положительные ано­ малии. Они наблюдаются и в северной части Индийского океана, однако характерная для низких широт область с вы­ сокой соленостью формируется лишь в районе Аравийского моря. В районе Бенгальского залива соленость понижена, что далее будет рассматриваться более подробно.

С удалением от субтропических максимумов в направлении полюсов соленость воды постепенно понижается. Примерно около сороковых градусов широты создается равенство между испарением и осадками, чем и ограничивается область с по­ вышенной соленостью. Между 40° с. ш. и 40° ю. ш. повсеместно, исключая экваториальную зону и небольшие участки в при­ брежной полосе, преобладает соленость выше 35%о, а на севе­ ре Атлантического океана даже более 36%о, и лишь на севере Тихого океана она немного превышает 34%0. Насколько велик в Мировом океане удельный вес областей с повышенной соле­ ностью, можно судить по врезке, помещенной на рис. 40, где изменение ее с широтой дано в соответствии с площадью каж­ дой десятиградусной зоны.

Превышение осадков над испарением достигает максималь­ ного значения примерно у 50° широты, здесь же в основном

186

Рлс. 41. Соленость воды на поверхности Мирового океана в феврале (вверху) и в августе (внизу).

1 — граница распространения льда.

187

прекращается то интенсивное уменьшение солености, которое начинается от областей субтропических максимумов. Несмотря на то, что с последующим увеличением широты разность меж­ ду осадками и испарением уменьшается, небольшое понижение солености еще продолжается. Причина тому — опреснение, со­ здаваемое таянием льдов. В Северном Ледовитом океане, кро­ ме того, немалую роль играет речной сток.

Основные закономерности поля солености на поверхности океанов. Помимо разности между испарением и осадками, тая­ ния льдов и речного стока, поле солености в значительной мере формируется под воздействием циркуляции вод.

В экваториальной зоне соленость несколько уменьшается от западных берегов океана к восточным. Причина тому — перенос опресненных вод Экваториальным противотечением. Отрицательные аномалии экваториальной зоны увеличиваются в восточном направлении до — 1, — 2%о.

Благодаря обращению вод в макроциркуляционных систе­ мах поле солености представлено концентрическими изогалинами, близкими по сьоей форме к эллиптическим (за счет вы­ тянутости природных зон по широте). В центральных частях таких областей отмечаются положительные аномалии солено­ сти. Соленость у восточных берегов океанов ниже, чем у запад­ ных, в результате того, что вдоль западного побережья океанов перемещаются воды из тропических областей, где соленость повышена. Вдоль восточных побережий переносятся воды с более низкой соленостью из умеренных широт. Поэтому с уда­ лением от центральных областей повышенной солености к ма­ терикам положительные аномалии постепенно переходят через ноль и становятся отрицательными.

Соленость воды в центре субтропических максимумов зна­ чительно меняется в каждом из океанов. В Атлантическом она достигает наивысших значений для открытых частей Мирового океана, превышая 37—37,5°/оо- Положительная аномалия соле­ ности здесь несколько больше 1,5%о.

В южнотропической области Индийского океана соленость выше 36°/оо, а аномалия ее более 0,5%о- К северу от экватора высокая соленость, нарастая в направлении северного побе­ режья Аравийского моря, доходит до 36,5 — 37,0%о, аномалия ее в средней части этого моря увеличивается до 1°/оо. В северовосточной части Индийского океана поверхностные воды силь­ но опреснены и к Индокитайскому полуострову соленость по­ нижается до 32 — 30%0; отрицательные аномалии достигают на севере Бенгальского залива —4, —5%о-

188

В центре южнотропической зоны Тихого океана соленость воды выше 36,0 — 36,5%о, а аномалия ее больше 0,5%о. В севе­ ротропической области, где опреснение особенно велико в ре­ зультате всех тех причин, которые, как уже отмечалось, опре­ деляют низкую соленость во всей северной части Тихого океа­ на, повсеместно отмечаются отрицательные аномалии; в центре этой области соленость около 35,5%о-

Различия циркуляции поверхностных вод в умеренных и полярных, широтах между южным и северным полушариями определяют и существенные различия в поле солености. При преобладании в умеренных и полярных областях южной части Мирового океана зонального переноса поверхностных вод изогалины вытянуты вдоль параллелей. На всем этом простран­ стве соленость от значений около 35°/оо У 40° ю. ш. понижается до 33,5%о и ниже у Антарктиды. Аномалии солености южнее 50° ю. ш. имеют небольшие отрицательные величины.

В умеренных и субполярных широтах северного полушария изогалины у западных побережий океанов сближаются вслед­ ствие схождения течений. При этом у субполярных фронтов создаются наибольшие во всем Мировом океане горизонталь­ ные градиенты солености. Вынос вод из высоких широт в се­ веро-западные части Атлантического и Тихого океанов приво­ дит к понижению здесь солености до 33,5 — 32,0%о и отри­ цательным ее аномалиям, достигающим— 1,5, — 2,0%. В сред­ ней части Атлантического и Тихого океанов изогалины языко­ образно вытягиваются к северу благодаря выносу соленых вод из низких широт. В средней и восточной частях северной Ат­ лантики, в результате поступления огромной массы высокосо­ леных тропических вод, отмечаются положительные аномалии, достигающие 1,5%о. На северо-востоке Тихого океана поверх­ ностные воды опресняются осадками, выпадающими при скоп­ лении воздушных масс у Кордильер. У восточных побережий океанов изогалины отклоняются к югу за счет переноса более опресненных вод из умеренной зоны в область высокосоленых вод тропических широт. Отрицательные аномалии солености, постепенно увеличиваясь к востоку, доходят у побережья Се­ верной Америки до —1,5, —2,0%.

Соленость на поверхности Северного Ледовитого океана изменяется в различных его частях очень сильно. В областях, прилегающих к Атлантическому и Тихому океанам, она повы­ шена в результате приноса вод с юга. Наиболее высока соле­ ность в Гренландском и Норвежском морях, в средней части которых она более 35%. Самая низкая соленость воды отме­

189

чается в окраинных сибирских морях; здесь она меньше 30—■ 25°/оо из-за стока огромной массы речных вод и таяния большо­ го количества льдов. В центральной части океана преобладает соленость 30 — 31%о, резко понижающаяся при интенсивном таянии льдов.

Соленость воды на поверхности морей. При всем многооб­ разии изменений солености на поверхности морей их можно разделить на 5 следующих типов.

1.Окраинные моря с соленостью поверхностных вод, близ­ кой к той, которая наблюдается в прилежащей части океана.

Кним можно отнести моря антарктические, Чукотское и дру­ гие.

2.Окраинные моря с пониженной соленостью на поверхно­ сти (по отношению к смежным районам океана). Опреснение их вызывается большим речным стоком, а в некоторых слу­ чаях, кроме того, таянием льдов (моря Карское, Лаптевых, Восточносибирское) и иногда повышенным количеством атмо­ сферных осадков (заливы Бенгальский и Аляска).

3.Окраинные моря с повышенной соленостью за счет при­ тока высокосоленых вод (подобно Баренцеву морю) или силь­ ного превышения испарения над осадками (как в Аравийском море).

4.Средиземные моря с пониженной соленостью, что вызы­

вается большим речным стоком (Черное, Азовское, Каспий­ ское, Аральское, Желтое), превышением осадков над испаре­ нием (моря Зондского архипелага), таянием льдов (Баффи­ ново, Гудзоново), а в некоторых случаях совместным воздейст­ вием нескольких из этих факторов (Балтийское, Белое, Берингово, Охотское, Японское).

5. Средиземные моря с повышенной соленостью, обуслов­ ленной превышением испарения над осадками. Сюда относят­ ся Карибское море и Мексиканский залив, Средиземное и Красное моря, а также Персидский залив.

Изменения солености на поверхности морей столь велики, что нет возможности указать даже преобладающие их значе­ ния для каждого из выделенных типов морей. Так, например, в морях с пониженной соленостью вблизи устьев рек она па­ дает до нескольких промилле, тогда как в условиях сильного осолонения в Красном и Персидском заливе соленость доходит до 40 — 41%о и более, а в заливе Кара-Богаз-Гол до 300%о.

Годовые колебания солености на поверхности Мирового океана. При малых изменениях солености воды на поверхности годовые амплитуды оказываются наибольшими в Атлантиче­

190

ском океане и наименьшими в Тихом. На значительной аква­ тории Атлантики преобладают годовые амплитуды солености

они составляют 0,1 — 0,2%о, повышаясь в северной его части до 0,5— 1,0%о. В Тихом океане преобладают годовые амплитуды солености около 0,1%0 и менее.

Рис. 42. Годовые отклонения солености воды от средних широтных ее ве­ личин.

/ — положительные пзоапо.чалы, 2 — отрицательные изоаномалы.

Недостаток наблюдений лишает возможности проследить закономерности изменения годовых амплитуд солености, кото­ рые должны иметь место в условиях зонального изменения природных условий. Судя по отдельным имеющимся данным, а главное — по разности между испарением и осадками, годо­ вые амплитуды солености в экваториальной зоне невелики. Максимальных значений они, по-видимому, достигают в облас­ тях с повышенной соленостью в тропических и субтропических широтах. В умеренной зоне годовые амплитуды солености должны уменьшаться, а в полярных областях увеличиваться в связи с распреснением, создаваемым таянием льдов летом, и осолонением, вызываемым интенсивным льдообразованием.

191

Внезональным является увеличение годовых амплитуд со­ лености в следующих акваториях: а) в прибрежных районах под влиянием суши, способствующей росту сезонных измене­ ний влагообмена, б) в приустьевых участках за счет сезонного изменения речного стока, в) в областях воздействия мощных течений, вследствие их пульсаций.

О сезонных изменениях солености воды на поверхности Ми­ рового океана. На основании имеющихся многочисленных дан­ ных составлены карты солености воды на поверхности для зимы и лета (рис. 41). Сопоставление их подтверждает вывод о весьма малых сезонных изменениях солености на поверх­ ности Мирового океана. Существенны они только в отдельных его частях, которые были указаны при рассмотрении годовых амплитуд солености.

Во всей открытой части Мирового океана как зимой, так и летом сохраняется почти одна и та же конфигурация изогалин. Причина тому — большая устойчивость циркуляции вод, оказывающая сильное влияние на поле солености. Поэтому в каждом сезоне обнаруживаются все основные закономерности поля солености и наличие положительных или отрицательных ее аномалий в тех районах, о которых говорилось выше (при анализе средних годовых аномалий солености воды). Сезонные изменения солености в открытых частях океанов проявляются главным образом в смещении всей системы изогалин в мери­ диональном направлении, в соответствии с сезонными колеба­ ниями влагообмена океана с атмосферой.

Сезонные изменения солености в прибрежных областях, а также в морях могут быть весьма значительными. Они опреде­ ляются местными особенностями водообмена. В некоторых районах большие сезонные изменения солености вызываются колебаниями речного стока и его перераспределением по при­ лежащей акватории. Для арктических морей установлены со­ вершенно определенные закономерности в распределении со­ лености воды в различные сезоны, которые изменяются от года к году *.1

1 См. работу автора, опубликованную в «Трудах Арктиче­ ского института», 1949, т. 19, а также кн.: «Планетарные про­ си и изменение природы Земли».

192

4. СОЛЕНОСТЬ В ТОЛЩЕ ВОД МИРОВОГО ОКЕАНА

Для анализа солености, как и температуры воды, привлека­ ются карты и меридиональные профили, построенные по сред­ ним широтным величинам.

Общие закономерности изменения солености по вертикали. Почти повсеместно, исключая в основном высокие широты, из­ менение солености вод по вертикали имеет сложный характер: в различных слоях соленость неоднократно то увеличивается,

Напротив того, соленость возрастает при опреснении поверх­ ностных вод. Следовательно, уменьшение солености по верти­ кали наблюдается в тропической зоне, увеличение — в эквато­ риальной, умеренной и полярной зонах. Оба эти вида общего изменения солености воды по вертикали имеют примерно рав­ ное распространение, поскольку тропические широты занимают почти половину всей акватории Мирового океана. Кроме того, следует иметь в виду и то, что рост солености по вертикали характерен для северной половины Атлантического океана.

Наиболее велики изменения солености в верхнем слое тол­ щиной около 1000 м. С глубины около 2000 м соленость сохра­ няется в пределах 34,6—35,0%о.

В изменении солености по вертикали имеются большие раз­ личия между отдельными частями океанов. К югу от экватора наблюдаются однотипные условия во всех трех океанах. Под поверхностными водами здесь отмечаются ярко выраженные языки пониженной солености, прослеживающиеся от субполяр­ ных и умеренных широт в направлении экватора. Наличие их связано с распространением промежуточных водных масс, опу­ скающихся с поверхности у полярных и субполярных фронтов. Распространяясь под высокосолеными водами тропических областей, они ограничивают возможность опускания поверх­ ностных вод. Это нисходящее движение вызывается антициклоническим обращением и развитием конвекции, обусловливае­ мой повышением солености у поверхности океанов в резуль­ тате сильного испарения.

1 Типы изменения солености воды по вертикали рассматри­ ваются в главе 111.

Рис. 43. Соленость воды по меридиональному сечению Атлантического (вверху), Тихого (посередине) и Индийского (внизу) океанов (по сред­ ним широтным величинам).

194