Вертикальная структура мирового океана. Горизонтальная структура вод мирового океана

Пространственные измене­ния гидрохимических характеристик вод, прослеживаемые в горизонтальном и вер­тикальном направлениях, тесно связаны с циркуляцией и гидрологической структурой вод Мирового океана. Эта связь находит выражение в том, что поверхностные, промежуточ­ные и глубинные воды, различаясь гидрологическими характе­ристиками, отличаются также (и иногда достаточно резко) со­держанием биогенных и других элементов, кислородным режимом, рН, щелочностью и другими гидрохимическими показателями. Использование гидрохимических данных при анализе происхождения и распределения различных типов вод, как известно, широко применяется в практике океанографических исследо­ваний.

Факторы, определяющие формирование гидрологической структуры океана в зависимости от широтных климатических зон, общей циркуляции вод и особенностей вертикального рас­пределения вод, одновременно являются и факторами, под действием которых создается гид­рохимическая структура океана. В то же время, надо учитывать, что в формирова­нии гидрохимической структуры большое значение принадле­жит биологическим процессам (например, развитие фитопланктона). Их воздействие, особенно в поверхностных слоях, усложняет зависимости гидрохимических характеристик от общих гидрологических усло­вий.

В вертикальной гидрохимической структуре вод океана, как и при гидрологическом подразделении обычно выде­ляются три зоны (или слоя): поверхностная, промежуточная и глубинная. Трехслойная вертикаль­ная гидрохимическая структура обусловловлена значительным изменением всех гидрохимических характеристик по вертикали и их однонаправленным ходом в каждой из зон. Обобщенно эти три зоны можно охарактеризовать:

1. Поверхностный слой - в его пределах находится фото­синтетическая зона и происходит образование ор­ганического вещества и наиболее интенсивные процессы минерализации. Выделяется пониженными и изменчивыми концентра­циями биогенных элементов, иногда и растворенного СО 2 , высо­ким содержанием кислорода, максимальными значениями рН. Роль поверхностного слоя в формировании гидрохимических особенностей вод и, следовательно, гидрохимической структуры исключительно велика. Здесь закладывается основа гидрохимического состава, который, видоизменяясь в ходе процессов циркуляции, перемешивания, подъема и опускания вод, биохимических процессов, обусловливает многие типичные гидрохимические показатели вод разного проис­хождения.

2. Промежуточный слой , наоборот, характеризуется увеличением концентраций биогенных элементов и растворенной СО 2 , сниже­нием содержания кислорода до минимума и понижением рН. Промежуточный слой важен тем, что в нем происходит перемещение отдельных типов вод, ко­торое приводит к перераспределению гидрохимических свойств вод океана, переносу биогенных элементов, кислорода и других компонентов химического состава. Воды промежуточного слоя способствуют обмену веществом в океане.

3. Глубинный слой - изменения всех гидрохимических характери­стик сравнительно невелики, несколько возрастает концентра­ция растворенного кислорода, содержание биогенных элементов меняется по-разному - азота и фосфора слегка снижается или остается неизменным, а кремния возрастает, увеличивается рН.

Вертикальная гидрохимическая структура, сохраняя свою принципиальную основу, по-разному проявляется в широтных зонах каждого из океанов. Во всех зонах отмечаются изменения количественного содержания и вертикального распределе­ния кислорода и биогенных элементов.

1. В субарктиче­ской зоне гидро­химические различия по слоям наиболее слабо выражены, здесь очень высокое содержание растворенного кислорода и минимальное биогенных элементов. Воды этой зоны, проникая к югу на глубинах, обогащают промежуточные и глубинные слои других зон кис­лородом.

2. В се­верной субтропической зоне более выражено распределение гидрологических показателей, в том числе растворенного кислорода и кремния по слоям.

3. В водах тропических и экваториальной зон прослеживается дальнейшее обострение границ между слоями, усложняется распределение растворенного кислорода в поверхностном слое, четко выде­ляется слой кислородного минимума. В промежуточ­ном слое заметно возрастает содержание кремния и фосфора.

Как уже от­мечалось, усложнение гидрохимической структуры вод связано с активизацией биологических и биохимических процессов в по­верхностном слое и проникновением водных масс с иными свой­ствами в промежуточном слое.

Региональные особенности вертикальной гидрохимической структуры вод

В Атлантическом океане сказываются следующие факторы:

а) Влияние апвеллинга (подъема вод) на распределение биогенных элементов и кислорода в поверхностном слое у Северо-Запад­ной и Юго-Западной Африки.

б) Внедрение промежуточных суб­арктических и субантарктических вод, что создает дополнительные слои минимума и максимума растворенного кислорода на раз­личных глубинах в тропических широтах.

в) Пониженная концен­трация кремния в промежуточном слое связана с проникнове­нием обедненных кремнием субарктических и средиземномор­ских вод.

г) Воды глубинного слоя Атлантического океана менее богаты биогенными элементами, чем в других океанах, по­скольку интенсивный горизонтальный и вертикальный обмен благоприятствует выравниванию их концентраций.

В Индийском океане гидрохимическая структура вод во мно­гом отличается от структуры вод Атлантического океана. Наи­более четко это проявляется в экваториальных, тропических и субтропических широтах.

а) На юге Индийского океана прослежи­ваются только некоторые количественные различия в концент­рациях биогеных элементов.

б) В муссонной области Индийского океана очень четко выражен поверхностный слой. Наблюдается резкое увеличение содержания фосфора во многом опреде­ляют высокую продуктивность в пределах верхних 50-100 м. Смена более мощного летнего на зимний муссон приводит к уменьшению содержания фосфора в фотосинтетической зоне. Изменения концентраций растворенного кислорода и биогенных элементов прослежи­ваются почти до 3000 м (иногда даже более), что определяет нижнюю границу промежуточного слоя. Осо­бенностью Индийского океана является также то, что воды промежуточного слоя богаты кремнием как в северных, так и в южных широтах.

В Тихом океане основные зональные особенности гидрохи­мической структуры выдерживаются в большинстве его райо­нов.

а) Наиболее значительные отклонения наблюдаются в восточных частях океана. Они связаны с про­никновением более холодных вод под действием восточных по­граничных течений в субтропические и тропические широты, с процессами прибрежного апвеллинга, приводящими к повы­шенным содержаниям биогенных элементов, и как следствие, формирова­нию весьма продуктивных районов. Здесь в поверхностном и частично в промежуточном слоях увеличиваются градиенты гидрохимических характеристик. На востоке экваториальной зоны система подповерхностных течений, поднимающихся на относительно небольшие глубины и усиливающих плотностное разделение вод, создает заметные различия в кислородном ре­жиме биогенных элементов уже в пределах верхнего 50-метро­вого слоя. Проникновение в этот район вод различного проис­хождения, в том числе и поднимающихся с глубины, приводит к высокому содержанию биогенных элементов, особенно фос­фора, концентрация которого на глубине 100 м может превы­шать 2 мкг-ат/л. С подъемом вод связано также и уменьшение мощности поверхностного слоя по направлению к берегу до 75-100 м. В удалении от берега она может превышать 150 м.

б) Субантарк­тическая зона ограничивается положением зон субтропической и экваториальной конвергенции. Опускание вод в зонах конвер­генции создает определенные различия в распределении плотностных и гидрохимических характеристик на севере и юге. На севере это опускание проникает до глубин 400-700 м, на юге - свыше 1000-1200 м.

в) Можно выделить различия между субантарктической и антарктической зонами. Если в субантарктической зоне про­межуточный слой гидрохимической структуры выражен доста­точно отчетливо и характеризуется, пожалуй, даже большей из­менчивостью концентраций растворенного кислорода и биоген­ных элементов, чем поверхностный, то в антарктической зоне промежуточный слой выделяется крайне малыми изменениями концентраций и почти не отличается от глубинного.

Широтная зональность гидрохимической структуры Миро­вого океана вместе с тем не исключает значительных различий в распределении гидрохимических характеристик между цент­ральными и периферическими областями океана, отражающими циркумконтинентальную зональность . Эти различия в наиболь­шей степени проявляются в поверхностном слое и сказываются как на абсолютных значениях гидрохимических характеристик, так и на их временной изменчивости.

Суточная изменчивость гидрохимических характеристик, на которую влияют биологические процессы, охватывает поверхностный слой фотосинтеза. В малопродуктивных рай­онах сожержание кислорода и биогенных элементов может изменяться на порядок. Воздействие изменений синоптического масштаба (прохождение циклонов и антицик­лонов) оценивается в 20% измеряемых гидрохимических ха­рактеристик.

Сезонная изменчивость прослеживается не только во всем поверхностном слое, но и в верхней части (а иногда и глубже) промежуточного слоя. Она наиболее выражена в зо­нах интенсивного конвективного перемешивания (воды поляр­ных и умеренных широт), в муссонных областях, в восточно-экваториальной зоне Тихого океана. Для условий обитания организмов и биопродукционного процесса роль сезонных изменений гидрохимических характеристик в по­верхностном слое особенно велика. Отчетливо прослеживается связь этих изменений с широтными особенностями гидрохимиче­ской структуры в океане. В умеренных и высоких широтах се­зонные изменения освещенности биогенных элементов, темпе­ратуры и динамики вод ограничивают по времени развитие фитопланктона. Вегетационный период здесь продолжается от 1 до 7 месяцев. Основная масса фитопланктона в этот период обитает и продуцирует в относительно тонком верхнем слое воды (до 50-75 м), ограниченном снизу сезонным слоем скачка плотности, возникающем в результате прогрева поверх­ностных вод. В результате жизнедеятельности фитопланктона содержание биогенных элементов значительно снижается по сравнению с предвегетационным периодом. В отдельных райо­нах оно становится настолько малым, что почти полностью лимитирует развитие фитопланктона. Однако в результате осенне-зимнего охлаждения поверхностных вод сезонный слой скачка разрушается, конвективное перемешивание захватывает более глубокие по сравнению с теплыми периодами года слои воды - до 200-500 м, характеризующиеся высоким содержа­нием биогенных элементов. Это обусловливает выравнивание концентраций биогенных элементов в пределах 200-260-метро­вого слоя и, следовательно, повышение их содержания в фотическом слое. К началу следующего вегетационного периода фи­топланктон вновь оказывается достаточно хорошо снабженным питательными веществами. Так, в высокопродуктивном районе о. Ю. Георгия в море Скотия количество фосфора и кремния во время вегетационного периода в слое летнего прогрева (~50 м) составляет в среднем 1,4 и 2-3 мкг-ат/л соответ­ственно. Низкое содержание кремния уже в первой половине вегетационного периода лимитирует развитие фитопланктона. Осенью и зимой конвективное перемешивание захватывает вод­ную толщу примерно до 200 м, увеличивая содержание фосфора до 2,2, а кремния до 20 мкг-ат/л в верхнем слое. В глубо­ководной части Берингова моря, например, содержание биоген­ных элементов в фотическом слое за счет осенне-зимнего кон­вективного перемешивания увеличивается с 0,5 до 2,6 мкг-ат Р/л и с 7,14 до 35 мкг-ат Si/л.

В отличие от областей умеренных и высоких широт, в эква­ториально-тропических областях в связи с отсутствием четко выраженной смены сезонов вертикальная структура вод в пре­делах поверхностного слоя сохраняет основные свои черты в течение всего года. Динамические и световые условия здесь благоприятны для развития фитопланктона круглый год, веге­тационный период охватывает 12 месяцев. Происходит посто­янное потребление биогенных элементов, которое не компен­сируется их регенерацией, хотя и достаточно быстрой. Такой же мощный фактор доставки биогенных элементов, как конвек­тивное перемешивание, здесь отсутствует. Фотический слой ока­зывается обедненным питательными веществами; новообразо­вание органического вещества резко ослабевает. Например, в западной части тропической зоны Атлантического океана к югу от экватора концентрация азота, фосфора и кремния остается на очень низком уровне в течение всего года - в сред­нем соответственно 0,5; 0,2 и 2,6 мкг-ат/л. И лишь в зонах при­брежного апвеллинга, частично экваториальной дивергенции, подъем поверхностных вод приводит к форми­рованию районов, богатых биогенными веществами и, как следствие, высокопродуктивных.

Межгодовая изменчивость гидрохимических характеристик может дости­гать 10-20 и даже 50 % значений гидрохимических характе­ристик и связана с общим изменением режима океана под действием крупномасштабных колебаний океана и атмосферы.

Мировой океан, покрывающий 2/3 земной поверхности, - это огромный водный резервуар, масса воды в котором составляет 1,4 килограмм или 1,4 миллиарда кубических километров. Вода океана - это 97 % всей воды на планете.

Мировой океан - будущее человечества. В его водах обитают многочисленные организмы, многие из которых являются ценным биоресурсом планеты, а в толще земной коры, покрытой Океаном - большая часть всех минеральных ресурсов Земли.

В условиях нехватки ископаемого сырья и непрекращающегося вот уже полвека ускоренного научно-технического прогресса, когда разведанные залежи природных ресурсов на суше всё менее экономически выгодно разрабатывать, человек с надеждой обращает свой взгляд на огромные территории Океана.

Океан и, особенно его прибрежной зоне, принадлежит ведущая роль поддержания жизни ни Земле. Ведь около 70 % кислорода, поступающего в атмосферу планеты, вырабатывается в процессе фотосинтеза планктоном (фитопланктоном). Сине-зеленые водоросли, обитающие в Мировом океане, служат гигантским фильтром, очищающем воду в процессе ее кругооборота. Он принимает загрязненные речные и дождевые воды и путем испарения возвращает влагу на континент в виде чистых атмосферных осадков.

мировой океан загрязнение ресурс

Весь Мировой океан занимает 361 млн кв.км (около 71% всей поверхности Земли), причём на пресные воды приходится только 20 млн кв.км, а полный объём всей гидросферы составляет 1390 млн куб. км, из которых собственно вод Океана - 96,4%.

Мировой океан обычно делят на отдельные океаны. Три из них, те, которые пересекаются экватором, обычно сомнений не вызывают, спорить можно только о границах. За границей до сих пор не все признают самостоятельность Северного Ледовитого океана. Наиболее горячими его защитниками были в 30-х годах ХХ в. советские ученые, справедливо утверждавшие, что этот океан, хотя и невелик по размерам, представляет собой совершенно самостоятельную акваторию. Что же касается Южного океана, то его раньше подписывали на картах, но в 20-х годах он исчез, его поделили между Тихим, Атлантическим и Индийским. И только в 60-х годах, после нескольких лет интенсивных исследовательских работ в Антарктике вновь было предложено выделить его в качестве самостоятельного.

Море - это часть Мирового океана. Залив - тоже. Называть какую-то акваторию морем или заливом - дело исключительно традиции. Два близких по величине и сходных по режиму водных пространства по разные стороны одного и того же полуострова называются одно - Аравийским морем, другое - Бенгальским заливом. Крохотное Азовское море - море, а две огромные акватории к северу и к югу от Северной Америки называются заливами - Гудзоновым и Мексиканским. Посчитайте, сколько морей выделено в пределах одного Средиземного моря. Так что не стоит искать объективных критериев различия морей и заливов, пусть они называются так, как принято.

Говоря о проливах, надо выяснить, хорошо ли усвоили ученики разницу между понятиями соединяет и разделяет. Например, пролив Босфор разделяет полуострова Балканский и Малая Азия (если шире, то Европу и Азию) и соединяет Черное море с Мраморным. Пролив Дарданеллы разделяет то же самое, но соединяет Мраморное море с Эгейским .

По физико-географическим особенностям, находящим своё выражение в гидрологическом режиме, в Мировом океане выделяются отдельные океаны, моря, заливы, бухты и проливы. В основе наиболее распространённого современного подразделения Океан (Мировой океан) лежит представление о морфологических, гидрологических и гидрохимических особенностях его акваторий, в большей или меньшей степени изолированных материками и островами. Границы Океан (Мировой океан) отчётливо выражены лишь береговыми линиями суши, омываемой им; внутренние границы между отдельными океанами, морями и их частями носят до некоторой степени условный характер. Руководствуясь спецификой физико-географических условий, некоторые исследователи выделяют также в качестве отдельного Южный океан с границей по линии субтропической или субантарктической конвергенции или по широтным отрезкам срединно-океанических хребтов.

В Северном полушарии вода занимает 61% поверхности земного шара, в Южном - 81%. Севернее 81° с. ш. в Северном Ледовитом океане и приблизительно между 56° и 63° ю. ш. воды Океан (Мировой океан) покрывают земной шар непрерывным слоем. По особенностям распределения воды и суши земной шар делится на океаническое и материковое полушария. Полюс первого расположен в Тихом океане, к Ю. - В. от Новой Зеландии, второго - на С. - 3. Франции. В океаническом полушарии воды Океан (Мировой океан) занимают 91% площади, в материковом - 53% .

Причины, нарушающие равновесие: Течения Приливы и отливы Изменение атмосферного давления Ветер Береговая линия Сток воды с суши

Мировой океан – система сообщающихся сосудов. Но их уровень не всегда и не везде одинаков: на одной широте выше у западных берегов; на одном меридиане повышается с юга на север

Циркуляционные системы Горизонтальный и вертикальный перенос масс воды осуществляется в форме системы вихрей. Циклонические вихри – масса воды движется против часовой стрелки и поднимается. Антициклонические вихри – масса воды движется по часовой стрелке и опускается. Оба движения порождаются фронтальными возмущениями атмо- гидросферы.

Конвергенция и дивергенция Конвергенция – сходимость водных масс. Уровень океана повышается. Давление и плотность воды повышаются и она опускается. Дивергенция – расходимость водных масс. Уровень океана понижается. Происходит подъём глубинной воды. http: //www. youtube. com/watch? v=dce. MYk. G 2 j. Kw

Вертикальная стратификация Верхняя сфера (200 -300 м.) А) верхний слой (неск. микрометров) В) слой воздействия ветра (10 -40 м.) С) слой скачка температур (50 -100 м.) D) слой проникновения сезонной циркуляции и изменчивости температур Океанические течения захватывают только водные массы верхней сферы.

Глубинная сфера Не доходит до дна на 1000 м.

Свойства и динамика океанических вод, обмен энергии и веществ как в Мировом океане, так и между океаносферой и атмосферой сильно зависят от процессов, определяющих природу всей нашей планеты. Вместе с тем сам Мировой океан оказывает исключительно сильное влияние на планетарные процессы, т. е. на те процессы, с которыми связано формиро­вание и изменение природы всего земного шара.

Главные океанские фронты по положению почти совпадают с атмосферными. Значение главных фронтов в том, что они разграничивают тёплую и высокосолёную сферу Мирового океана от холодной и низкосолёной. Через главные фронты внутри океанской толщи происходит обмен свойствами между низкими и высокими широтами и завершается конечная фаза этого обмена. Кроме гидрологических фронтов выделяют климатические фронты океана, что особенно важно, так как климатические фронты океана, имея планетарный масштаб, подчёркивают генеральную картину зональности распределения океанологических характеристик и структуры динамической системы циркуляции вод на поверхности Мирового океана. Они же служат основой для климатического районирования. В настоящее время в пределах океаносферы существует довольно большое разнообразие фронтов и фронтальных зон. Они могут рассматриваться как границы вод с различной температурой и соленостью, течений и т. д. Сочетание в пространстве водных масс и границ между ними (фронтов) образует горизонтальную гидрологическую структуру вод отдельных районов и Океана в целом. В соответствии с законом географической зональности выделяют следующие важнейшие типы в горизонтальной структуре вод: экваториальные, тропические, субтропические, субарктические (субполярные) и субантарктические, арктические (полярные) и антарктические. Каждая горизонтальная структурная зона имеет соответственно и собственную вертикальную структуру, например, экваториальная поверхностная структурная зона, экваториальная промежуточная, экваториальная глубинная, экваториальная придонная и наоборот, в каждом вертикальном структурном слое можно выделить горизонтальные структурные зоны. Кроме того, в пределах каждой горизонтальной структуры выделяются более дробные подразделения, например, перу-чилийская или калифорнийская структура и т.д., что, в конечном счёте, обуславливает всёмногообразие вод Мирового океана. Границами разделения вертикальных структурных зон являются пограничные слои, а важнейших типов вод горизонтальной структуры океанские фронты.

· Вертикальная структура вод океана

В каждой структуре одноименные по вертикальному расположению водные массы в разных географических регионах имеют различные свойства. Естественно, что у Алеутских островов, или у берегов Антарктиды, или на экваторе водная толща отличается по всем своим физическим, химическим и биологическим характеристикам. Однако однотипные водные массы связывает общность их происхождения, близкие условия трансформации и распространения, сезонная и многолетняя изменчивость.

Поверхностные водные массы наиболее подвержены гидротермодинамическому влиянию всего комплекса атмосферных условий, г. частности годового хода температуры воздуха, осадков, ветров, влажности. При переносе течениями из областей образования в другие районы поверхностные воды сравнительно быстро трансформируются и приобретают новые качества.

Промежуточные воды формируются в основном в зонах климатически стационарных гидрологических фронтов либо в морях средиземноморского типа субтропического и тропического поясов. В первом случае они образуются как распресненные и сравнительно холодные, а во втором - как теплые и соленые. Иногда выделяют дополнительное структурное объединение - подповерхностные промежуточные воды, расположенные на сравнительно небольшой глубине под поверхностными. Они формируются в областях интенсивного испарения с поверхности (соленые воды) или в районах сильного зимнего охлаждения в субарктических и арктических районах океанов (холодный промежуточный слой).

Основной особенностью промежуточных вод по сравнению с поверхностными является почти полная независимость их от атмосферного влияния на всем пути распространения, хотя свойства их в очаге образования отличаются зимой и летом. Формирование их происходит, видимо, конвективным путем на поверхности и в подповерхностных слоях, а также за счет динамического опускания в зонах фронтов и конвергенций течений. Распространяются промежуточные воды главным образом по изопикническим поверхностям. Языки повышенной или пониженной солености, обнаруживаемые на меридиональных разрезах, пересекают главные зональные струи океанической циркуляции. Продвижение ядер промежуточных вод по направлению языков до сих пор не имеет удовлетворительного объяснения. Возможно, что оно осуществляется боковым (горизонтальным) перемешиванием. Во всяком случае геострофическая циркуляция в ядре промежуточных вод повторяет главные черты субтропического круговорота обращения и не отличается экстремальными меридиональными составляющими.

Глубинные и придонные водные массы формируются на нижней границе промежуточных вод путем их смешивания и преобразования. Но главными очагами зарождения этих вод считаются шельф и материковый склон Антарктиды, а также арктические и субполярные области Атлантического океана. Таким образом, они связаны с термической конвекцией в полярных зонах. Поскольку процессы конвекции имеют ярко выраженный годовой ход, то интенсивность образования и цикличность во времени и пространстве свойств этих вод должны иметь сезонную изменчивость. Но эти процессы почти не изучены.

Перечисленная общность водных масс, слагающих вертикальную структуру океана, дала основания ввести обобщенное понятие о структурных зонах. Обмен свойствами и перемешивание вод в горизонтальном направлении происходят на границах основных макромасштабных элементов циркуляции вод, по которым проходят гидрологические фронты. Таким образом акватории водных масс оказываются непосредственно связанными с основными круговоротами вод.

На основании анализа большого количества осредненных Т, S- кривых на всей акватории Тихого океана выделено 9 типов структур (с севера на юг): субарктическая, субтропическая, тропическая и восточно-тропическая северные, экваториальная, тропическая и субтропическая южные, субантарктическая, антарктическая. Северная субарктическая и обе субтропические структуры имеют восточные разновидности, обусловленные специфическим режимом восточной части океана у берегов Америки. Так же тяготеет к берегам Калифорнии и южной Мексики северная восточно-тропическая структура. Границы между основными типами структур вытянуты в широтном направлении, за исключением восточных разновидностей, у которых западные границы имеют меридиональную ориентацию.

Границы между типами структур в северной части океана согласуются с границами типов стратификации вертикальных профилей температуры и солености, хотя исходные материалы и методика их получения разные. Более того, совокупность типов вертикальных Т- и S-профилей определяют структуры и их границы значительно более подробно.

Субарктическая структура вод имеет монотонное по вертикали увеличение солености и более сложное изменение температуры. На глубинах 100 - 200 м в холодном подповерхностном слое наблюдаются наибольшие по всей вертикали градиенты солености. Теплый промежуточный слой (200 - 1000 м) наблюдается при ослаблении градиентов солености. Поверхностный слой (до 50 - 75 м) подвержен резким сезонным изменениям обоих свойств.

Между 40 и 45° с. ш. находится переходная зона между субарктической и субтропической структурами. Продвигаясь на восток от 165° - 160° з. д., она непосредственно переходит в восточные разновидности субарктической, субтропической и тропической структур. На поверхности океана, на глубинах 200 м и отчасти на 800 м во всей этой зоне находятся близкие по свойствам воды, которые относятся к субтропической водной массе.

Субтропическая структура разделяется на слои, в которых находятся соответствующие водные массы различной солености. Подповерхностный слой повышенной солености (60 - 300 м) отличается повышенными вертикальными градиентами температуры. Это приводит к сохранению устойчивой вертикальной стратификации вод по плотности. Ниже 1000 - 1200 м располагаются глубинные, а глубже 3000 м - придонные воды.

Тропические воды отличаются значительно более высокой температурой на поверхности. Подповерхностный слой повышенной солености имеет меньшую толщину, но более высокую соленость.

В промежуточном слое пониженная соленость выражена не тай резко в связи с удалением от очага образования на субарктическом фронте.

Экваториальная структура характеризуется поверхностным опресненным слоем (до 50 - 100 м) с высокой температурой на западе и значительным понижением ее на востоке. В том же направлении понижается и соленость, образуя у берегов Центральной Америки восточную экваториально-тропическую водную массу. Подповерхностный слой повышенной солености занимает в среднем толщину от 50 до 125 м, а по величинам солености он несколько ниже, чем в тропических структурах обоих полушарий. Промежуточная вода здесь южного, субантарктического происхождения. На длинном пути она интенсивно размывается, и ее соленость относительно высока - 34,5 - 34,6%о. На севере экваториальной структуры наблюдаются два слоя пониженной солености.

Структура вод южного полушария имеет четыре типа. Непосредственно к экватору примыкает тропическая структура, которая распространяется на юг до 30° ю. ш. на западе и до 20° ю. ш. на востоке океана. Она обладает наибольшей соленостью на поверхности и в подповерхностном слое (до 36,5°/оо), а также максимальной для южной части температурой. Подповерхностный слой повышенной солености простирается в глубину от 50 до 300 м. Промежуточные воды заглубляются до 1200 - 1400 м с соленостью в ядре до 34,3 - 34,5%о. Особенно низкая соленость отмечается на востоке тропической структуры. Глубинные и придонные воды имеют температуру 1 - 2°С и соленость 34,6 - 34,7°/оо.

Южная субтропическая структура отличается от северной большей соленостью на всех глубинах. В этой структуре также имеется подповерхностный осолоненный слой, но он часто выходит на поверхность океана. Таким образом, формируется особенно глубокий, иногда до 300 - 350 м, поверхностный, почти однородный слой повышенной солености - до 35,6 - 35,7°/оо. Промежуточная вода пониженной солености находится на самой большой глубине (до 1600 - 1800 м) с соленостью до 34,2 - 34,3%о.

В субантарктической структуре соленость на поверхности уменьшается до 34,1 - 34,2%о, а температура - до 10 - 11°С. В ядре слоя повышенной солености она составляет 34,3 - 34,7%о на глубинах 100 - 200 м, в ядре промежуточной воды пониженной солености она уменьшается до 34,3%о, а в глубинных и придонных водах такая же, как и в общем по Тихому океану, - 34,6 - 34,7°/оо.

В антарктической структуре соленость монотонно повышается ко дну от 33,8 - 33,9%о до максимальных значений в глубинпых и придонных водах Тихого океана: 34,7 - 34,8°/оо. В стратификации температуры снова появляются холодный подповерхностный и теплый промежуточный слои. Первый из них находится на глубинах 125 - 350 м с температурой летом до 1,5°, а второй - от 350 до 1200 - 1300 м с температурой до 2,5°. Глубинные воды имеют здесь наиболее высокую нижнюю границу - до 2300 м.

Водное пространство вне суши называется Мировым океаном . Воды Мирового океана занимают около 70,8 % площади поверхности нашей планеты (361 млн. км 2) и играют исключительно важную роль в развитии географической оболочки.

Мировой океан содержит 96,5 % вод гидросферы. Объем его вод равен 1 336 млн. км 3 . Средняя глубина равна 3711 м, максимальная – 11022 м. Преобладающие глубины от 3000 до 6000 м. На них приходится 78,9 % площади.

Температура поверхности воды от 0°С и ниже в полярных широтах до +32 °С в тропиках (Красное море). К придонным слоям она снижается до +1°С и ниже. Средняя соленость – около 35 ‰, максимальная – 42 ‰ (Красное море).

Мировой океан разделяется на океаны, моря, заливы, проливы.

Границы океанов не всегда и не везде проходят по берегам материков, нередко они проводятся весьма условно. Каждый океан обладает комплексом только ему присущих качеств. Для каждого из них характерна своя система течений, система приливов и отливов, специфическое распределение солености, свой температурный и ледовый режим, своя циркуляция с воздушными течениями, свои характер глубин и господствующие донные отложения. Выделяют Тихий (Великий), Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый океаны. Иногда выделяют и Южный океан.

Море – значительная акватория океана, более или менее обособленная от него сушей или подводными поднятиями и отличающаяся своими природными условиями (глубина, рельеф дна, температура, соленость, волнение, течения, приливы, органическая жизнь).

В зависимости от характера контакта материков и океанов моря делятся на следующие три типа:

1.Средиземные моря: располагаются между двумя материками или находятся в поясах разлома земной коры; они характеризуются сильной изрезанностью береговой линии, резким перепадом глубин, сейсмичностью и вулканизмом (Саргассово море, Красное море, Средиземное море, Мраморное море и др.).

2. Внутренние моря : глубоко вдаются в сушу, располагаются внутри материков, между островами или материками или в пределах архипелага, значительно отделены от океана, характеризуются небольшими глубинами (Белое море, Балтийское море, Гудзоново море и др.).

3. Окраинные моря : располагаются по окраинам материков и больших островов, на материковых отмелях и склонах. Они широко открыты в сторону океана (Норвежское море, Карское море, Охотское море, Японское море, Желтое море и др.).

Географическое положение моря во многом определяет его гидрологический режим. Внутренние моря слабо связаны с океаном, поэтому соленость их воды, течения и приливы заметно отличаются от океанских. Режим окраинных морей в сущности океанический. Большая часть морей находится у северных материков, особенно у берегов Евразии.

Залив – часть океана или моря, вдающаяся в сушу, но имеющая свободный водообмен с остальной акваторией, слабо отличается от нее по природным особенностям и режиму. Не всегда уловима разница между морем и заливом. В принципе залив меньше моря; каждое море образует заливы, наоборот же не бывает. Исторически сложилось так, что в Старом свете и небольшие акватории, например Азовское и Мраморное, называются морями, а в Америке и Австралии, где названия давали европейские первооткрыватели, даже большие моря называются заливами – Гудзонов, Мексиканский. Иногда одинаковые акватории называются одна морем, другая – заливом (Аравийское море, Бенгальский залив).

В зависимости от происхождения, строения берега, формы и размеров заливы называются бухтами, фьордами, лиманами, лагунами:

Бухты (гавани) – заливы небольших размеров, защищенные от волнения и ветров выступающими в море мысами. Являются удобными для стоянки судов (Новороссийская, Севастопольская – Черное море, Золотой Рог – Японское море и др.).

Фьорды – узкие, глубокие, длинные заливы с выступающими, крутыми, скалистыми берегами и корытообразным профилем, часто от моря отделяются подводными порогами. Длина некоторых может доходить свыше 200 км, глубина – свыше 1000 м. Их происхождение связано с разломами и эрозионной деятельностью четвертичных ледников (побережье Норвегии, Гренландии, Чили).

Лиманы – мелководные, глубоко вдающиеся в сушу заливы с косами и пересыпями. Они образуются в расширенных устьях рек при опускании береговой суши (Днепровский, Днестровский лиманы в Черном море).

Лагуны – вытянутые вдоль берега мелководные заливы с соленой или солоноватой водой, отделенные от моря косами, либо соединенные с морем узким проливом (хорошо развиты на побережье Мексиканского залива).

Губы – мелкие заливы, в которые обычно впадают крупные реки. Здесь вода сильно опреснена, по цвету резко отличается от воды прилегающего участка моря и имеет желтоватые и коричневатые оттенки (Пенжинская губа).

Проливы – относительно узкие водные пространства, соединяющие отдельные части Мирового океана и разделяющие участки суши. По характеру водообмена делятся на: проточные – течения направлены по всему поперечному сечению в одну сторону; обменные – воды движутся в противоположных направлениях. В них водообмен может происходить по вертикали (Босфор) или горизонтали (Лаперуза, Девисов).

Структурой Мирового океана называется его строение – вертикальная стратификация вод, горизонтальная (географическая) поясность, характер водных масс и океанических фронтов.

В вертикальном разрезе толща воды распадается на большие слои, аналогичны слоям атмосферы. Выделяются следующие четыре сферы (слоя):

Верхняя сфера формируется непосредственным обменом энергией и веществом с тропосферой. Она охватывает слой в 200–300 м мощности. Эта верхняя сфера характеризуется интенсивным перемешиванием, проникновением света и значительными колебаниями температуры.

Промежуточная сфера простирается до глубин 1500–2000 м; ее воды образуются из поверхностных вод при их опускании. При этом они охлаждаются и уплотняются, а затем перемешиваются в горизонтальных направлениях, преимущественно с зональной составляющей. Они выделяются в полярных областях повышенной температурой, в умеренных широтах и тропических областях пониженной или повышенной соленостью. Преобладают горизонтальные переносы водных масс.

Глубинная сфера не доходит до дна примерно на 1000 м. Этой сфере свойственна определенная однородность. Ее мощность составляет около 2000 м и она концентрирует более 50% всей воды Мирового океана.

Придонная сфера занимает самый нижний слой толщи океана и простирается на расстояние примерно 1000 м от дна. Воды этой сферы образуются в холодных поясах, в Арктике и Антарктике и перемещаются на огромных пространствах по глубоким котловинам и желобам, отличаются наиболее низкими температурами и наибольшей плотностью. Они воспринимают тепло из недр Земли и взаимодействуют с дном океана. Поэтому при своем движении они значительно трансформируются.

Водной массой называется сравнительно большой объем воды, формирующийся в определенной акватории Мирового океана и обладающий в течение длительного времени почти постоянными физическими (температура, свет), химическими (газы) и биологическими (планктон) свойствами. Одна масса от другой отделяется океанским фронтом.

Выделяются следующие типы водных масс:

1.Экваториальные водные массы характеризуются самой высокой в открытом океане температурой, пониженной соленостью (до 34–32 ‰), минимальной плотностью, большим содержанием кислорода и фосфатов.

2.Тропические и субтропические водные массы создаются в областях тропических атмосферных антициклонов и характеризуются повышенной соленостью (до 37 ‰ и более) и большой прозрачностью, бедностью питательными солями и планктоном. В экологическом отношении они представляет собой океанские пустыни.

3.Умеренные водные массы располагаются в умеренных широтах и отличаются большой изменчивостью свойств как по географическим широтам, так и по сезонам года. Для умеренных водных масс характерен интенсивный обмен теплом и влагой с атмосферой.

4.Полярные водные массы Арктики и Антарктики характеризуются самой низкой температурой, наибольшей плотностью, повышенным содержанием кислорода. Воды Антарктики интенсивно погружаются в придонную сферу и снабжают ее кислородом.

Воды Мирового океана находятся в непрерывном движении и перемешивании. Волнения – колебательные движения воды, течения – поступательные. Главная причина волнений (волн) на поверхности – ветер при скорости более 1м/с. Волнение, вызванное ветром, с глубиной затухает. Глубже 200 м даже сильное волнение уже незаметно.При скорости ветра примерно 0,25 м/с образуется рябь. При усилении ветра вода испытывает не только трение, но и удары воздуха. Волны растут в высоту и длину, увеличивая период колебания и скорость. Рябь превращается в гравитационные волны. Величина волн зависит от скорости ветра и разгона. Максимальная высота в умеренных широтах (до 20 – 30 метров). Наименьшее волнение – в экваториальном поясе, повторяемость штилей 20 – 33 %.

Вследствие подводных землетрясений и извержений вулканов возникают сейсмические волны – цунами . Длина этих волн 200 – 300 метров, скорость – 700 – 800 км/час. Сейши (стоячие волны) возникают в результате резких изменений давления над водной поверхностью. Амплитуда 1 – 1,5 метра. Характерны для замкнутых морей и заливов.

Морские течения – это горизонтальные перемещения воды в виде широких потоков. Причиной поверхностных течений является ветер, глубинных – разная плотность воды. Теплые течения (Гольфстрим, Северо-Атлантическое) направляются из более низких широт в сторону более широких, холодные (Лабродорское, Перуанское) – наоборот. В тропических широтах у западных берегов материков пассаты сгоняют теплую воду и увлекают ее в западном направлении. На ее место поднимается из глубины холодная вода. Образуется 5 холодных течений: Канарское, Калифорнийское, Перуанское, Западно-Австралийское и Бенгельское. В южном полушарии в них вливаются холодные струи течения Западных Ветров. Теплые воды образуются движущимися параллельными пассатным течениям: Северное и Южное. В Индийском океане в северном полушарии – муссонное. У восточных берегов материков они разделяются на части, отклоняются к северу и югу и идут вдоль материков: на 40 – 50º с.ш. под влиянием западных ветров течения откланяются на восток и образуют теплые течения.

Приливно-отливные движения океанских вод возникают под воздействием сил притяжения Луны и Солнца. Самые высокие приливы наблюдаются в заливе Фанди (18 м). Различают приливы полусуточные, суточные и смешанные.

Также для динамики вод характерно вертикальное перемешивание: в зонах конвергенции – погружение вод, в зонах дивергенции – аппвелинг.

Дно океанов и морей покрыто осадочными отложениями, которые называются морскими осадками , грунтами и илами . По механическому составудонные отложения классифицируют на: грубообломочные осадочные породы или псефиты (глыбы, валуны, галечники, гравий), песчаные породы или псаммиты (пески крупные, средние, мелкие), алевритовые породы или алевриты (0,1 – 0,01 мм) и глинистые горные породы или пеллиты .

По вещественному составу среди донных отложений различают слабоизвестковистые (содержание извести 10–30 %), известковистые (30–50 %), сильноизвестковистые (более 50 %), слабокремнистые (содержание кремния 10–30 %), кремнистые (30–50 %) и сильнокремнистые (более 50 %) отложения. По генезису выделяют терригенные, биогенные, вулканогенные, полигенные и аутигенные отложения.

Терригенные осадки приносятся с суши реками, ветром, ледниками, прибоем, приливами и отливами в виде продуктов разрушения горных пород. Близ берега они представлены валунами, дальше галькой, песками, наконец, алевритами и глинами. Они покрывают примерно 25 % дна Мирового океана, залегают преимущественно на шельфе и материковом склоне. Особую разновидность терригенных отложений составляют айсберговые отложения, которые отличаются низким содержанием извести, органического углерода, плохой сортировкой и разнообразным гранулометрическим составом. Они образуются из осадочного материала, выпадающего на океаническое дно при таянии айсбергов. Они наиболее характерны для антарктических вод Мирового океана. Выделяются также терригенные отложения Северного Ледовитого океана, образующиеся из осадочного материала, приносимого реками, айсбергами, речными льдами. Большей частью терригенный состав имеют и турбидиты – осадки мутьевых потоков. Они типичны для материкового склона и материкового подножия.

Биогенные осадки образуются непосредственно в океанах и морях в результате отмирания различных морских организмов, главным образом планктонных, и выпадения в осадок их нерастворимых остатков. Биогенные отложения по вещественному составу делятся на кремнистые и известковые.

Кремнистые осадки состоят из остатков диатомовых водорослей, радиолярий и кремневых губок. Диатомовые осадки широко распространены в южных частях Тихого, Индийского и Атлантического океанов в виде сплошного пояса вокруг Антарктиды; в северной части Тихого океана, в Беринговом и Охотском морях, но здесь в них высока примесь терригенного материала. Отдельные пятна диатомовых илов обнаружены на больших глубинах (более 5000 м) в тропических поясах Тихого океана. Диатомово-радиоляриевые отложения наиболее распространены в тропических широтах Тихого и Индийского океанов, кремнево-губковые встречаются на шельфе Антарктиды, Охотском море.

Известковые отложения , как и кремнистые, делятся на ряд видов. Наиболее широко развиты фораминиферово-кокколитовые и фораминиферовые илы, распространенные главным образом в тропических и субтропических частях океанов, особенно в Атлантике. Типичный фораминиферовый ил содержит до 99% извести. Значительную часть таких илов составляют раковины планктонных фораминифер, а также кокколитофорид – раковины планктонных известковых водорослей. При существенной примеси в донных осадках раковин планктонных моллюсков птеропод образуются птероподово-фораминиферовые отложения. Большие их участки встречаются в экваториальной Атлантике, а также в Средиземном, Карибском морях, в районе Багамских островов, в западной части Тихого океана и других районах Мирового океана.

Кораллово-водорослевые отложения занимают экваториальные и тропические мелководья западной части Тихого океана, покрывают дно на севере Индийского океана, в Красном и Карибском морях, ракушечные карбонатные отложения – прибрежные зоны морей умеренных и субтропических поясов.

Пирокластические, или вулканогенные, осадки образуются в результате поступления в Мировой океан продуктов вулканических извержений. Обычно это туфы или туфобрекчии, реже – неконсолидированные пески, алевриты, реже осадки глубинных, сильносоленых и высокотемпературных подводных источников. Так, у их выходов в Красном море формируются сильножелезистые осадки с высоким содержанием свинца и других цветных металлов.

К полигенным осадкам относится один тип донных отложений – глубоководная красная глина – осадок пелитового состава коричневого или коричнево-красного цвета. Такая окраска обусловлена высоким содержанием оксидов железа и марганца. Глубоководные красные глины распространены в абиссальных котловинах океанов на глубинах более 4500 м. Наиболее значительные площади они занимают в Тихом океане.

Аутигенные, или хемогенные, осадки образуются в результате химического либо биохимического выпадения тех или иных солей из морской воды. К ним относится оолитовые отложения, глауконитовые пески и илы и железомарганцевые конкреции.

Оолиты – мельчайшие шарики извести, встречаются в теплых водах Каспийского и Аральского морей, Персидского залива, в районе Багамских островов.

Глауконитовые пески и илы – осадки различного состава с заметной примесью глауконита. Наибольшее распространение имеют на шельфе и материковом склоне у атлантического побережья США, Португалии, Аргентины, на подводной окраине Африки, у южного берега Австралии и в некоторых других районах.

Железомарганцевые конкреции – стяжения гидроксидов железа и марганца с примесью других соединений, в первую очередь кобальта, меди, никеля. Встречаются как включения в глубоководных красных глинах и местами, особенно в Тихом океане, образуют большие скопления.

Более трети всей площади дна Мирового океана занято глубоководной красной глиной и примерно такую же площадь распространения имеют фораминиферовые осадки. Скорость накопления осадков определяется толщиной слоя осадков, отложившихся на дне за 1000 лет (в некоторых районах 0,1–0,3 мм за тысячу лет, в устьях рек, переходных зонах и желобах – сотни миллиметров за тысячу лет).

В распределении в Мировом океане донных отложений ярко проявляется закон широтной географической зональности. Так, в тропических и умеренных поясах дно океана до глубины 4500–5000 м покрыто биогенными известковыми отложениями, глубже – красными глинами. Субполярные пояса занимает кремнистый биогенный материал, а полярные – айсберговые отложения. Вертикальная зональность находит выражение в смене карбонатных осадков на больших глубинах красными глинами.