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

величина (для всей акватории, которая лежит между 70° с. ш. и 60° ю. ш.) будет на 0,0002 меньше. В северном полушарии в целом за счет более высокой температуры и меньшей солено­ сти поверхностных вод плотность примерно на 0,0012 меньше, чем в южном полушарии.

Сопоставляя между собой океаны, мы обнаруживаем, что самыми легкими оказываются воды Тихого океана. Средняя плотность на его поверхности составляет 1,02427. Это объяс­ няется тем, что Тихий океан имеет наиболее теплые и опрес­ ненные воды. Почти по всей его акватории средние широтные аномалии плотности имеют отрицательные значения (рис. 47).

Средняя плотность на поверхности Индийского океана вы­ ше, чем в Тихом. Она составляет 1,02488. Средние широтные аномалии плотности в Индийском океане, при некотором об­ щем преобладании положительных, становятся отрицательны­ ми между экватором и 25° ю. ш.

Самой высокой плотностью воды на поверхности обладает Атлантический океан, благодаря тому, что температура его ниже, а соленость выше, чем в Тихом и Индийском. Средняя плотность воды на его поверхности равна 1,02543. Средние ши­ ротные аномалии плотности почти повсеместно оказываются положительными, достигая наивысших абсолютных значений.

Средняя плотность воды на поверхности Северного Ледови­ того океана оценивается в 1,02525; при наиболее низкой тем­ пературе его вод здесь можно было бы ожидать самой высокой плотности, чего в действительности нет из-за пониженной со­ лености. По общей средней плотности воды у поверхности этот океан находится на втором месте (после Тихого).

Изменения плотности воды на поверхности Мирового океа­ на с широтой. Самой общей такой закономерностью является изменение плотности от минимальных значений в экваториаль­ ной зоне до максимальных в полярных областях (рис. 48). Это вызывается уменьшением температуры от экватора к полюсам, что полностью перекрывает понижение солености на всем пространстве от тропиков до высоких широт.

Благодаря смещению термического экватора и эквато­ риальной зоны с пониженной соленостью воды в северное по­ лушарие, самая низкая плотность наблюдается между 0° и 10° с. ш. По Мировому океану в целом средняя широтная вели­ чина условной плотности1 здесь составляет 22,18, повышаясь

1 Как уже указывалось, для перехода к абсолютной плот­ ности нужно запятую перенести влево на 3 знака и прибавить

единицу.

205

Т а б л и ц а 24

Средние широтные величины и аномалии условной плотности воды на поверхности Мирового океана и отдельных океанов (включая относящиеся к ним моря), по Вюсту, Брогмусу и Ноодту (1954)

206

П р о д о л ж е н и е

П ри м е ч а н и е: Максимальные величины подчеркнуты снизу, мини­ мальные— со звездочкой, приближенные — в скобках.

в Атлантическом океане до 22,87 и понижаясь в Тихом океане до 21,85. Наиболее низкая плотность б Тихом океане связана не только с особенно большим развитием экваториальной зоны, но и высоким прогревом поверхностных вод. Последнее при­ водит к тому, что низкая плотность отмечается на весьма об­ ширной акватории, значительно превышающей ширину собст­ венно экваториальной зоны. Так, в западной части океана за счет высокой температуры очень малая условная плотность

низкая условная плотность наблюдается между 0° и 20° с. ш. В Индийском океане она прослеживается на весьма обширной акватории, примерно от 0 — 10° с. ш. до 10 — 15° ю. ш.; здесь это связано не только с высокой температурой, но главным образом с сильным опреснением поверхностных вод.

Увеличение плотности с удалением от экватора к полюсам происходит так, что изопикны в основном повторяют ход изо­ терм, хотя в некоторых районах наблюдаются заметные откло­ нения, связанные с конфигурацией изогалин. Последнее, в частности, отмечается в тропических областях, где изопикны местами приобретают кольцеобразный вид. Большей же час­ тью в тропических и субтропических широтах изопикны, подоб­

207

но изотермам, удаляются от экватора в западных частях океа­ нов и приближаются к нему в восточных частях.

В южном полушарии к 55—60° широты условная плотность достигает 27,0, увеличиваясь в более высоких широтах на 0,3 — 0,5 условных единиц. На северо-западе Атлантического и Ти­ хого океанов наблюдается повышенная плотность, достигаю­ щая соответственно 27,0 — 27,5 и 25,5 — 26,5. Это объясняется распространением холодных вод. На северо-востоке же этих океанов плотность понижена, что связано с приносом сюда теплых вод.

Плотность воды на поверхности морей. В морях она опре­ деляется не температурой, как в океане, а соленостью. Тогда как температура на поверхности морей изменяется в соответст­ вии с зональным изменением бюджета тепла, соленость пре-

208

терпевает азональные и притом значительно большие измене­ ния. Поэтому по плотности поверхностных вод моря могут быть разделены на те же 5 типов, что и по солености. Три первых типа — это окраинные моря с плотностью: а) такой же, как и в смежной части океана, б) более низкой, чем в прилегающих районах океана и в) более высокой. К двум остальным типам относятся средиземные моря: а) с повышенной и б) с пони­ женной плотностью.

Самая высокая плотность воды на поверхности наблюдает­ ся в морях Норвежском, Гренландском и Баренцевом, в об­ ласти распространения атлантических вод. За счет высокой их солености (более 35%о) и низкой температуры условная плотность доходит до 27,5 — 28,0. Это имеет очень большое значение для формирования в Норвежском и Гренландском морях глубинных арктических вод, которые, проникая через желоб, прорезающий порог Нансена, заполняют глубинную часть Северного Ледовитого океана. На остальной его аква­ тории плотность значительно меньше из-за пониженной соле­ ности *. В арктических морях, подвергающихся опресняющему воздействию рек, плотность на поверхности оказывается такой же, как в экваториальной зоне, а в приустьевых районах круп­ ных полярных рек понижается до 10,0 — 5,0, оказываясь, сле­ довательно, самой низкой в Мировом океане.

О сезонных изменениях плотности на поверхности Мирового океана. Сопоставление карт, характеризующих плотность зи­ мой и летом (рис. 48), показывает значительную ее изменчи­ вость, подтверждая зависимость от сезонных колебаний тем­ пературы, а в полярной зоне, в прибрежных и приустьевых районах — еще и солености. Подобно тому, что имеет место в отношении изотерм и изогалин, во всей открытой части Миро­ вого океана сохраняется примерно одна и та же конфигурация изопикн в течение всего года. Причиной тому, как уже гово­ рилось, большая устойчивость циркуляции вод. В каждом се­ зоне можно проследить все те основные закономерности поля плотности, которые уже были рассмотрены. Сезонные ее из­ менения в открытых океанах проявляются в основном в сме­ щении всей системы изопикн по меридиану, следуя за таким же перемещением изотерм и изогалин.

В прибрежных областях океанов и в морях сезонные изме-1

1 В центральной части Северного Ледовитого океана услов ная плотность равна 23,0 — 24,0.

Рис. 48. Условная плотность воды на поверхности Мирового океана в фев­ рале (вверху) и в августе (внизу).

Точками показана граница распространения льда.

210

нения плотности воды особенно велики и тем больше, чем зна­ чительнее контннентальность.

2. ПЛОТНОСТЬ В ТОЛЩЕ ВОД МИРОВОГО ОКЕАНА

Плотность океанических вод повсеместно увеличивается от поверхности ко дну. При этом вначале, примерно до глубины 1000 — 1500 м, плотность повышается быстро, а затем медлен­ но, едва заметно.

Изопикны на меридиональных разрезах (рис. 49), следуя за изотермами, приподняты в экваториальной зоне в связи с восходящими потоками, приносящими к поверхности более плотные глубинные воды. В результате этого здесь создаются наибольшие в Мировом океане вертикальные градиенты плот­ ности. Преобладание нисходящих потоков в низких широтах, вызывающееся антициклоническими круговоротами, приводит к опусканию изопикн. Вертикальные градиенты плотности во­ ды в тропической зоне меньше, чем в экваториальной, однако больше, чем в умеренной и полярной зонах.

Подъем изопикн в высоких широтах объясняется наличием циклонических круговоротов поверхностных вод. Вертикаль­ ные градиенты в умеренных зонах оказываются наименьшими в Мировом океане. В полярных районах значительные верти­ кальные градиенты плотности отмечаются в поверхностном слое толщиной около 200 м.

Плотность воды поверхностной структурной зоны. Кроме полярных максимумов плотности в нижнем слое поверхност­ ной зоны появляется вторичный максимум в экваториальной зоне за счет подъема глубинных вод и два минимума в субтро­ пических областях в результате опускания поверхностных вод (рис. 50). Условная плотность в среднем по Мировому океану составляет в экваториальной зоне около 26,5, понижаясь при­ мерно до 26,0 между 20—30°с. ш. и 10—20° ю. ш. (при измене­ нии в отдельных океанах от 25,5 до 26,5). Низкоширотные минимумы плотности смещены в западные части океанов, где расположены области максимальных температур воды. С уда­ лением к полюсам, плотность воды, быстро увеличиваясь, до­ стигает максимальных значений у 55 — 60° широты, — около 27,5 — 27,8 (исключая северную часть Тихого океана, где она доходит лишь до 27,0), почти не изменяясь с дальнейшим уве­

личением широты.

Плотность воды промежуточной структурной зоны. В верх-

Рис. 49. Условная плотность воды по меридиональному сечению Атланти­ ческого (вверху), Тихого (посередине) и Индийского (внизу) океанов (по средним широтным величинам).

212

Рис. 50. Условная плотность воды Мирового океана на глубине 200 м (вверху) и 500 м (внизу).

213

Рис. 51. Условная плотность воды Л^ирового океана на глубине 1000 м (вверху) и 2000 м (внизу).

214