Почему условия в океанах различаются: течения, апвеллинг и сезонные перемены

Океан — не единая масса воды с одинаковой температурой и движением. На его состояние влияют широта, ветры, форма берегов, глубина и обмен теплом с атмосферой. Поэтому в одних районах поверхность моря прогревается и испаряет много влаги, в других к берегу поднимается холодная вода из глубины, а в некоторых направление течений заметно меняется по сезонам.

Удобно сравнивать океанские регионы не только по температуре, но и по тому, как туда поступает и оттуда уходит вода. На примере Гольфстрима, Перуанского течения, экваториальной части Тихого океана и северной части Индийского океана видно, почему похожая широта не гарантирует одинаковых условий. Сводки NOAA World Ocean Atlas объединяют наблюдения о температуре и солёности, а доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC) рассматривает роль океанической циркуляции в климате.

Что задаёт характер океанского региона

Широта и солнечный нагрев

Солнечная энергия распределяется по планете неравномерно: в среднем тропические широты получают больше тепла, чем высокие. Но температура поверхности моря зависит не только от этого притока. Течения переносят воду между широтами, а облачность, испарение и перемешивание меняют скорость нагрева и охлаждения.

Поэтому карта температуры океана не выглядит набором ровных широтных полос. Тёплое течение может продвигать более тёплую воду к полюсу, тогда как холодное течение вдоль побережья охлаждает прибрежную зону. Важны и сезонные изменения: в умеренных широтах поверхность моря обычно заметнее реагирует на смену сезонов, чем в тропических.

Ветер, вращение Земли и очертания бассейнов

Постоянные ветры передают воде импульс и помогают формировать крупные круговые системы течений — океанические круговороты. На направление движения также влияет вращение Земли: эффект Кориолиса отклоняет потоки вправо в Северном полушарии и влево в Южном. Берега и подводный рельеф ограничивают движение воды, поэтому одна и та же система ветров не создаёт одинакового рисунка течений во всех океанах.

В крупных круговоротах западные пограничные течения, как правило, уже и быстрее восточных. Такая асимметрия связана с вращением Земли и динамикой океанских бассейнов. Гольфстрим в Атлантике и Куросио в Тихом океане — примеры мощных западных пограничных течений; это не означает, что они переносят воду по совершенно одинаковым маршрутам или одинаково влияют на побережья.

Плотность, солёность и вертикальное перемешивание

Плотность морской воды зависит прежде всего от температуры и солёности: холодная и более солёная вода обычно плотнее тёплой и менее солёной. Различия плотности участвуют в перемещении воды между поверхностью и глубиной. Испарение повышает солёность оставшейся воды, а осадки и приток речной воды, напротив, могут её снижать.

Ветер тоже перемешивает верхний слой океана, но глубина перемешивания меняется в зависимости от сезона и условий. Это имеет значение для морской жизни: питательные вещества, поступающие из глубинных вод, поддерживают рост фитопланктона. Однако подъём воды — лишь один фактор продуктивности; на неё также влияют свет, температура и доступность питательных веществ.

Четыре примера разных условий

Северная Атлантика: тепло переносится, но климат не сводится к одному течению

Гольфстрим — часть системы течений Северной Атлантики, а не отдельная «труба», которая напрямую управляет погодой целого континента. Перенос тепла океаном влияет на распределение температур, но региональный климат зависит также от ветров, атмосферной циркуляции, положения суши и других факторов. Поэтому некорректно объяснять мягкость зим во всей Европе только Гольфстримом.

После выхода из района Флоридского пролива течение продолжается в северо-восточном направлении и взаимодействует с другими элементами океанической циркуляции. Его свойства меняются вдоль маршрута и с глубиной. Наблюдения и климатические модели рассматривают здесь не только поверхностные потоки, но и перенос воды в более глубокой части Северной Атлантики.

Перуанское течение: холодная вода и подъём питательных веществ

У западного побережья Южной Америки ветры способствуют перемещению поверхностной воды от берега в открытый океан. Освободившееся пространство заполняет более холодная вода, поднимающаяся снизу; этот процесс называется апвеллингом. Вместе с глубинной водой к поверхности поступают питательные вещества, необходимые для роста фитопланктона.

В результате район Перуанского течения относится к важным зонам морской продуктивности и поддерживает крупные промысловые экосистемы. Но интенсивность апвеллинга не постоянна: на неё влияют ветер, сезон и состояние Тихого океана. Во время Эль-Ниньо ослабевают пассаты, меняются океанские условия у побережья Южной Америки и обычно снижается поступление холодной глубинной воды к поверхности.

Экваториальный Тихий океан: условия меняются вместе с Эль-Ниньо

В обычном состоянии пассаты помогают перемещать тёплую поверхностную воду на запад Тихого океана. В восточной части бассейна у экватора поддерживается подъём более холодной воды. Эль-Ниньо — фаза естественной климатической изменчивости, при которой поверхностные воды центральной и восточной экваториальной части Тихого океана становятся необычно тёплыми, а привычная циркуляция ослабевает или перестраивается.

Это не локальное изменение температуры без последствий: взаимодействие океана и атмосферы влияет на осадки и сезонные условия в разных частях мира. Но конкретные последствия различаются от события к событию и от региона к региону. Эль-Ниньо нельзя считать единственной причиной каждой засухи, наводнения или изменения улова: на такие события воздействует множество факторов.

Индийский океан: сезонный ритм муссонов

Для северной части Индийского океана особенно важна сезонная смена муссонных ветров. Когда направление ветра меняется, меняются и силы, воздействующие на поверхностную воду. В некоторых районах сезонно разворачиваются течения, а прибрежный апвеллинг становится сильнее или слабее.

Такой режим отличается от устойчивого на протяжении года направления ветров, характерного для некоторых других океанских областей. При этом не следует переносить наблюдение о сезонной смене на весь Индийский океан: речь идёт о конкретных участках и связанных с муссонами процессах. География берегов, островов и проливов дополнительно определяет местный рисунок течений.

Почему близкие берега могут иметь разный морской режим

Даже на одной широте условия по разные стороны океанского бассейна бывают неодинаковыми. Восточные побережья океанов часто соседствуют с холодными пограничными течениями и зонами подъёма глубинной воды, тогда как у западных берегов бассейнов проходят тёплые и сравнительно быстрые течения. Это общее свойство крупных круговоротов, а не правило, которое без исключений описывает каждый участок побережья.

Сравнивая два места, полезно учитывать сразу несколько показателей:

• Температуру поверхности: она показывает состояние верхнего слоя, но не описывает весь водный столб.
• Солёность: помогает оценить влияние испарения, осадков, речного стока и перемешивания.
• Направление и скорость течений: важно проверять, относятся ли данные к поверхности или к конкретной глубине.
• Сезонность: среднегодовая характеристика может скрывать муссонные перемены или эпизоды Эль-Ниньо.
• Апвеллинг и биологическую продуктивность: для их оценки нужны данные не только о температуре, но и о питательных веществах и морской жизни.

Сравнивать лучше одинаковые по смыслу величины и периоды. Например, две среднегодовые температуры поверхности сопоставимы между собой, но не заменяют сезонных наблюдений. Климатические атласы и океанографические сводки представляют усреднённые данные; текущая погода, отдельное течение или необычный сезон могут отличаться от среднего состояния.

Коротко: от чего зависят региональные различия

• Солнечный нагрев задаёт общие широтные различия, но течения перераспределяют тепло.
• Ветры, вращение Земли и форма бассейна определяют направление и структуру крупных потоков.
• Температура и солёность влияют на плотность воды и её вертикальное движение.
• Апвеллинг приносит к поверхности холодную воду и питательные вещества, но его сила меняется.
• Муссоны и Эль-Ниньо могут заметно перестраивать условия в отдельных районах.

FAQ

Почему холодное течение может проходить рядом с тёплыми широтами?

Течение переносит воду из одной области в другую, поэтому его температура не обязана совпадать со средним нагревом на данной широте. Вдоль побережья холодная вода может также подниматься из глубины, если ветер уносит поверхностную воду от берега. На итоговые условия влияют и сезон, и перемешивание.

Правда ли, что Гольфстрим согревает всю Европу?

Гольфстрим и связанный с ним перенос тепла участвуют в формировании условий Северной Атлантики. Но климат Европы определяется не одним течением: важны также атмосферная циркуляция, ветры, география и другие процессы. Поэтому объяснять региональные различия только Гольфстримом неправильно.

Всегда ли апвеллинг означает богатый рыбный промысел?

Апвеллинг часто приносит питательные вещества, которые поддерживают рост планктона и пищевые цепи. Однако продуктивность и состояние промысловых запасов зависят от целого ряда условий, включая температуру, кислород, пищевые связи и промысловую нагрузку. Сам факт подъёма воды не гарантирует одинаковый улов каждый год.

Как сравнить условия в двух океанских регионах?

Сопоставьте температуру и солёность за одинаковый период, уточните глубину измерений и выясните, есть ли в регионах устойчивые течения, сезонная смена ветров или апвеллинг. Для оценки экосистем дополнительно нужны данные о питательных веществах и биологической продуктивности. Такой подход надёжнее, чем сравнение одной температурной цифры.

Фактическая основа: общие сведения о распределении океанских температур и солёности соответствуют материалам NOAA World Ocean Atlas; описание климатических связей и изменчивости океана согласуется с оценкой IPCC Sixth Assessment Report, Working Group I. В статье не приводятся точные текущие значения течений: они различаются по месту, глубине и времени наблюдений.