книги из ГПНТБ / Монин А.С. Изменчивость мирового океана

значительные составляющие, отвечающие зимнему и летнему мус­ сонам). Сезонная изменчивость поверхностных течений была заме­

в Гольфстрим непосредственно, минуя Карибское море и Флорид­ ский пролив.

190

Обстоятельное исследование сезонной изменчивости течений и атмосферной циркуляции в Северной Атлантике в их взаимодейст­ вии выполнил недавно Кутало [10], проанализировавший данные по режиму Гольфстрима, колебаниям уровня океана у берегов Аме­ рики и изменчивости атмосферной циркуляции и рассчитавший го­ довой ход уровня океана и течений при помощи уравнений неста­ ционарной двухслойной модели океанской циркуляции. Согласно его результатам, уровень океана в Северной Атлантике осенью под­ нимается у берегов Америки, а весной — у берегов Европы и Аф­

открытого океана, а летом и зимой занимает промежуточное поло­ жение.

Сезонные колебания течения Куросио в Тихом океане изучались рядом авторов; весьма продолжительный ряд измерений — с 1906 по 1960 г.— был проанализирован Павловой [11], рассчитавшей скорости и расход этого течения по средним месячным многолетним профилям плотности воды на пяти стандартных гидрологических разрезах через Куросио в зоне между 130 и 150° в. д. Полученные результаты (рис. 6.8) показывают, что в сезонных колебаниях ско­ рости и расхода Куросио хорошо выражена полугодовая гармоника с двумя максимумами и двумя минимумами; к востоку от Японии преобладает годичная гармоника, а к югу, по-видимому, проявля­ ются и колебания с периодами менее полгода. Средний многолет­ ний размах сезонных колебаний не превышает 10—15% средних годовых значений, но в отдельные годы может достигать 50—60% максимальных годобых значений скорости и расхода.

Причины преобладания полугодовой гармоники в колебаниях течений подвергались оживленной дискуссии. Конечно, в сезонных колебаниях притока солнечного тепла в любой фиксированной точ­

вая гармоника в колебаниях ряда индексов циркуляции и не будет преобладающей). Эти соображения подтверждаются, например, исследованием Бышева [12], построившего спектры колебаний тем­ пературы, атмосферного давления и его разностей над океанами в широком диапазоне частот (от 5 • 10~9 до 5 • Ю - 1 Гц) и обнаружив­ шего в них и годовые, и полугодовые гармоники. Ичие [13] предла­ гал объяснять полугодовую гармонику в сезонных колебаниях Ку­ росио результирующим эффектом годовых колебаний зональной и меридиональной составляющих напряжения ветра в северной поло­ вине Тихого океана.

Следует ожидать, что различия в атмосферной циркуляции и ее сезонных колебаниях над разными океанами могут создавать раз­ ницу в индуцируемых ими колебаниях течений. Так, в Северной Атлантике полугодовые гармоники колебаний течений и разности

191

Рис. 6.8. Сезонные изменения расхода и скорости в пяти районах Куросио

Расположение разрезов см. в [11].

атмосферного давления между центрами азорского максимума и исландского минимума имеют приблизительно одинаковые фазы, тогда как в северной половине Тихого океана полугодовая гармо­ ника в колебаниях течений заметно отстает по фазе от колебаний разности давлений между гонолульским максимумом и алеутским минимумом. Федоров [14] предложил объяснять это различием в действии на течения атмосферной циркуляции в пассатной зоне, занимающей в Тихом океане значительно большую долю площади, чем в Атлантике, и показал, что произведение годовых гармоник колебаний интенсивности пассатов и ширины пассатной зоны может содержать значительную полугодовую гармонику. Некоторые ав­ торы предлагали привлекать для объяснения полугодовой гармо­ ники в колебаниях течений полугодовой солнечный прилив, но его

Ар

W г

Рис. 6.9. Сезонные колебания разности атмосферного давления (в мбар) (/), рассчитанного расхода Антарктического Кругового течения (в см3 /с) (2) и расхода по наблюденным данным (кружочки) (по Иванову [15]).

ных Ивановым [15]. На рис. 6.9 показаны построенные им кривые годового хода меридиональной разности атмосферного давления (кривая 1) и расхода течения на разрезе между Антарктидой и м. Доброй Надежды, определенного динамическим методом по данным гидрологических измерений судна «Дискавери II» (кружоч­ ки). В обеих кривых хорошо выражена полугодовая гармоника, причем колебания расхода отстают по фазе от колебаний разности

атмосферного давления приблизительно на (т. е. на полтора

месяца). Для теоретического описания колебаний расхода течения Иванов использовал простую линейную модель, в которой компо­ ненты Sx, Sy полного потока по осям х, у определялись из урав­ нений:

где хх — напряжение ветра на поверхности океана, Н — глубина

ь

океана. С помощью этих уравнений расход течения ^Sxdy опреде-

о

лялся по меридиональному градиенту давления, и результат (кри­ вая 2 на рис. 6.9) оказался хорошо соответствующим расходу, определенному динамическим методом.

баллы

мили/сутки • 6Г60\

Сезонные колебания течений в северной половине Индийского океана, несомненно, создаются господствующей там муссонной ат­ мосферной циркуляцией — действием северо-восточного муссона зи­ мой и более мощного и продолжительного юго-западного муссона летом северного полушария. Основные фактические данные о се­ зонной изменчивости течений в этой акватории были собраны во время Международной индоокеанской экспедиции 1959—1964 гг.

ности океана и скорости ветра в четырех районах Индийского оке­

194

7

Г Л А В А

МЕЖДУГОДИЧНАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ

Для междугодичной изменчивости океанологических по­ лей характерны пространственные масштабы, соизмеримые с раз­ мерами океанских бассейнов в целом. Основными причинами междугодичной изменчивости океанологических полей являются перестройки процессов взаимодействия океанов и атмосферы, в том числе автоколебательные процессы в системе океан—атмосфера— материки. Исследование механизмов междугодичной изменчивости океанологических полей имеет важное значение для развития ме­ тодов сверхдолгосрочных прогнозов погоды и океанологических ус­ ловий в важнейших районах океанов, включая ледовые условия в замерзающих морях.

Многолетние наблюдения. Междугодичная изменчивость океана изучена крайне недостаточно, ибо только в весьма ограниченном числе районов Мирового океана накоплены многолетние ряды наб­ людений. К числу таких районов, в первую очередь, следует отнести самую северную (к северу от 50° с. ш.) часть Атлантического оке­ ана. Здесь начиная с 1902 г. Гидрографический комитет Междуна­ родного совета по исследованию моря проводит систематический сбор данных попутных гидрометеорологических судовых наблюде­ ний. С 1926 г. на акватории Северной Атлантики проводятся си­ стематические гдирометеорологические наблюдения на кораблях погоды, принадлежащих различным странам Атлантического бас­ сейна. Ряды этих наблюдений являются важнейшим материалом для изучения крупномасштабного взаимодействия океана и атмо­ сферы и многолетней изменчивости северной части Атлантического океана. Существенным недостатком этих наблюдений является то, что они относятся только к поверхностному слою океана. Много­ летние глубоководные гидрологические наблюдения в бассейне Атлантического океана проводились экспедициями разных стран, главным образом Англии и Норвегии, на стандартном гидрологичес­ ком разрезе через Фареро-Шетлендский и Фареро-Исландский про­ ливы. Весьма важные ежегодные наблюдения на этих стандартных

197

разрезах проведены в периоды 1927—1939 гг. и с 1946 г. по настоя­ щее время. Систематические глубоководные гидрологические .наб­ людения проводятся Полярным научно-исследовательским институ­ том морского рыбного хозяйства и океанографии на стандартном гидрологическом разрезе по Кольскому меридиану (от Кольского побережья до 73° с. ш.) в Баренцевом море начиная с 1929 г. и по настоящее время, с вынужденным перерывом в период Великой Отечественной войны 1941 —1945 гг. Канадскими и американскими океанографами начиная с 1929 г.'выполняются глубоководные наб­ людения на трех стандартных разрезах через Лабрадорское и За­

падно-Гренландское течения.

лем погоды «Папа» и о. Ванкувер канадскими исследователями выполняются ежегодные наблюдения начиная с 1956 г. В 1949 г. американскими океанографами органи­ зованы систематические наблюдения на пяти гидрологических раз­ резах через Калифорнийское течение. Если не считать многолетних гидрометеорологических наблюдений на береговых и островных морских станциях, которые, как правило, нерепрезентативны для открытых районов океанов, вышеприведенными примерами и исчер­

1965 г.) за температурой поверхностного слоя северной части Ат­

температуры воды за 90-летний период позволяют с большой досто­

дали перемежаемостью, например: 4—5-летние периоды были пре­ обладающими в течение 1890—1925 и 1945—1955 гг. Амплитуды

198

внутригодичных колебаний температуры составляют 2—3°С, а 4— 5-летних — примерно 0,7° С. Аналогичные характеристики получены Потайчуком и для многолетнего ряда по Кольскому меридиану. Им сделан также вывод о практической одновременности много­ летней изменчивости поля температуры в северной части Атланти­ ческого океана, несмотря на большую сложность системы океан­ ских течений в этом районе. Данные Потайчука об амплитудах многолетних изменений температуры воды являются статистичес­ кими средними, в конкретные же годы междугодичные изменения

Рис. 7.2. Распределение среднегодовых изоаномал (°С) тем­ пературы воды в северной части Атлантического океана (по Шишкову [2]).

могут быть значительно больше. Так, например, у Флориды коле­ бания средних годовых температур воды за 1941—1945 гг. дости­

аномалий температуры воды в 100-метровом верхнем слое воды для

лий одного знака занимают обширные площади океана. Анализ по­ добных карт показал, что области крупных аномалий температуры воды не привязаны к одним и тем же географическим районам и,

199