На поверхности экваториальной части Тихого океана пассаты обычно гонят воду на запад. Но ниже, под этим направленным в противоположную сторону потоком, существует мощное восточное течение. Его называют экваториальным подповерхностным течением, или течением Кромвелла. Оно почти незаметно для наблюдателя с берега, но помогает объяснить, почему вода, климат и морская жизнь в разных частях океана так тесно связаны.
Это течение — не изолированная «река» с чёткими берегами. Оно является частью системы взаимодействующих потоков, ветров и перепадов уровня моря. Разобраться в его устройстве полезно не только для физической океанографии: движение воды у экватора влияет на подъём питательных веществ, состояние восточной части Тихого океана и развитие Эль-Ниньо.
- Что скрывается под поверхностным течением
- Почему вода движется на восток
- Как течение связано с апвеллингом
- Роль в Эль-Ниньо и Ла-Нинья
- Чем различаются основные потоки и процессы
- Как обнаруживают течение, которого не видно с берега
- Почему малозаметный поток имеет практическое значение
- Коротко о главном
- Частые вопросы
- Течение Кромвелла движется быстрее поверхностного?
- Оно напрямую приносит питательные вещества к поверхности?
- Это течение вызывает Эль-Ниньо?
Что скрывается под поверхностным течением
В тропической части Тихого океана пассаты дуют преимущественно с востока на запад. Они увлекают верхний слой океана, поэтому поверхностные воды перемещаются к Индонезии и Австралии. В западной части бассейна вода накапливается, а уровень моря там в среднем выше, чем на востоке. Из-за этого возникает наклон поверхности океана и связанный с ним перепад давления.
На глубине, обычно в верхних сотнях метров, формируется сильный поток в обратном направлении — с запада на восток. Его ядро чаще всего располагается примерно на глубинах порядка 100–200 метров, хотя положение и сила меняются в зависимости от участка и времени. В отдельных районах скорость приближается к метру в секунду и может быть выше. Эти значения описывают сильное течение, а не постоянную скорость во всей его ширине.
Название «течение Кромвелла» связано с океанографом Таунсендом Кромвеллом, участвовавшим в исследованиях экваториальных вод Тихого океана в середине XX века. В англоязычной литературе также широко используют название Pacific Equatorial Undercurrent — Тихоокеанское экваториальное подповерхностное течение. Важно не путать его с поверхностными экваториальными течениями: они могут двигаться в противоположную сторону и находиться на разных глубинах.
Почему вода движется на восток
Упрощённо механизм можно представить как ответ океана на действие ветра и перепад давления. Пассаты сгоняют поверхностную воду на запад, а разница уровня моря поддерживает давление, направленное к востоку. Ниже поверхности возникает поток, который частично компенсирует перенос воды в верхнем слое. В реальности его скорость и глубина зависят также от трения, перемешивания, формы термоклина и меняющихся ветров.
Термоклин — переходный слой, где температура воды быстро меняется с глубиной. В обычных условиях в западной части Тихого океана он расположен глубже, а в восточной — ближе к поверхности. Такое различие связано с накоплением тёплой воды на западе и постоянным воздействием ветров на экваториальную систему. Подповерхностный поток проходит вблизи термоклина, поэтому его свойства особенно важны для обмена между тёплой верхней водой и более холодными глубинными слоями.
У экватора привычные объяснения движения воды через силу Кориолиса требуют осторожности. Эта сила, связанная с вращением Земли, меняет направление по обе стороны от экватора и ослабевает непосредственно на нём. В результате экваториальные течения имеют особую структуру: ветер, перепады давления и перенос воды по вертикали взаимодействуют иначе, чем в средних широтах. Поэтому подповерхностный восточный поток нельзя объяснить только тем, что он «возвращает» воду, ушедшую на запад.
Как течение связано с апвеллингом
В восточной экваториальной части Тихого океана холодная вода периодически поднимается из глубины к поверхности. Этот процесс называют апвеллингом. Его поддерживают ветровое перемещение верхнего слоя и особенности экваториальной циркуляции. Поднимающаяся вода обычно прохладнее поверхностной и содержит больше растворённых питательных веществ, чем вода, долго находившаяся в освещённом верхнем слое.
Подповерхностное течение участвует в этой системе, но не следует представлять его как конвейер, который напрямую выталкивает воду наверх на всём протяжении океана. Часть его вод может подниматься и смешиваться с верхним слоем в определённых районах, а на распределение питательных веществ влияют также вертикальное перемешивание, местные ветры и рельеф дна. У Галапагосских островов, например, взаимодействие течений с подводным рельефом и островами помогает создавать условия для подъёма более прохладных и богатых питательными веществами вод.
Поступление питательных веществ поддерживает рост фитопланктона — микроскопических организмов, которые используют солнечный свет и растворённые вещества для роста. Фитопланктон служит основой многих морских пищевых цепей. Поэтому изменения циркуляции у экватора могут отражаться на доступности пищи для зоопланктона, рыб и более крупных животных, хотя связь между течением и численностью конкретных видов зависит от региона и сезона.
Роль в Эль-Ниньо и Ла-Нинья
Экваториальная система Тихого океана связана с климатическими колебаниями, известными как Эль-Ниньо и Ла-Нинья. В обычных условиях пассаты помогают удерживать тёплую воду на западе, а в восточной части поддерживаются более прохладные условия и подъём глубинной воды. Когда пассаты ослабевают, меняется распределение тёплой воды, а восточная часть океана может прогреваться сильнее обычного. Это перестраивает атмосферную циркуляцию над тропическим Тихим океаном.
Подповерхностные потоки важны для наблюдения за такими изменениями, потому что перестройка часто начинается не только на поверхности. Измерения температуры и скорости течений на разных глубинах помогают отслеживать перенос тёплой воды и положение термоклина. Однако одного показателя недостаточно, чтобы предсказать развитие Эль-Ниньо: учёные учитывают также ветры, температуру поверхности, давление и состояние океана в других областях.
Во время Эль-Ниньо восточная часть Тихого океана в среднем становится теплее, а привычный апвеллинг может ослабевать. Тогда к поверхности поступает меньше прохладной воды, и изменяются условия для фитопланктона и морских организмов. Ла-Нинья обычно связана с более выраженным контрастом между тёплым западом и прохладным востоком, но конкретная картина зависит от силы и продолжительности события. Это не означает, что течение Кромвелла единолично вызывает климатическое явление: оно — один из элементов связанной системы океана и атмосферы.
Чем различаются основные потоки и процессы
Похожие термины описывают разные части циркуляции. Чтобы не смешивать направление движения воды с её вертикальным переносом, полезно отдельно рассматривать поверхностное течение, подповерхностный поток и апвеллинг. Вихри, в свою очередь, могут переносить воду и тепло в стороны, но не являются синонимом экваториального течения.
| Явление | Где и как движется вода | Почему важно |
|---|---|---|
| Экваториальное поверхностное течение | В верхнем слое; под действием пассатов преимущественно на запад | Перераспределяет тёплую воду и влияет на наклон термоклина |
| Течение Кромвелла | Под поверхностью; в целом на восток | Связано с обменом между частями бассейна и изменениями термоклина |
| Апвеллинг | Вертикальный подъём более глубокой воды | Приносит к поверхности прохладную воду и питательные вещества |
| Океанский вихрь | Локальное вращательное движение; направление зависит от вихря | Переносит тепло, солёность и вещества на ограниченных участках |
Как обнаруживают течение, которого не видно с берега
Поверхностные измерения не показывают всей картины: сильный поток может находиться ниже слоя, доступного обычным наблюдениям с судна. Океанографы используют закреплённые на разных глубинах приборы, которые измеряют скорость и направление воды, а также её температуру и солёность. Измерения проводят в течение продолжительного времени, потому что течение меняется и под влиянием погоды, и в масштабе сезонных или межгодовых колебаний.
Дополняют такие наблюдения профили температуры и солёности, спутниковые данные о поверхности моря и результаты экспедиций. Спутник не измеряет скорость течения Кромвелла напрямую на глубине, но помогает следить за уровнем и температурой поверхности, то есть за условиями, связанными с общей циркуляцией. Сочетание разных методов позволяет отличить устойчивую структуру от кратковременного изменения и проверить, как океан реагирует на смену ветров.
Почему малозаметный поток имеет практическое значение
Значение подповерхностного течения состоит не в том, что оно одинаково влияет на весь океан, а в том, что оно связывает процессы на разных глубинах. Оно помогает переносить воду и тепло в тропическом бассейне, участвует в изменении термоклина и связано с условиями, при которых в восточной части океана возникает апвеллинг. Через эти процессы течение имеет отношение к продуктивности морских экосистем и к изменчивости климата.
Для рыболовства и управления экосистемами важен не только факт наличия течения, но и его изменчивость. Ослабление подъёма питательных веществ может менять кормовую базу, а колебания температуры и кислорода — условия обитания морских организмов. Такие последствия нельзя автоматически одинаково переносить на все виды и районы: локальные пищевые сети и сезонные условия различаются. Поэтому наблюдения за подповерхностными потоками дополняют, а не заменяют исследования конкретных экосистем.
Коротко о главном
- В экваториальной части Тихого океана восточный подповерхностный поток проходит под направленными на запад поверхностными водами.
- Ядро течения Кромвелла находится в верхних сотнях метров; его положение и скорость меняются во времени и пространстве.
- Течение связано с термоклином, циркуляцией и условиями для апвеллинга, но не является единственной причиной подъёма глубинной воды.
- Изменения экваториальной циркуляции учитывают при изучении Эль-Ниньо и Ла-Нинья наряду с данными о ветрах и температуре поверхности океана.
Частые вопросы
Течение Кромвелла движется быстрее поверхностного?
В отдельных участках его скорость может быть очень высокой, приближаясь к метру в секунду или превышая его. Но сравнение зависит от места, времени и глубины измерения: скорость обоих потоков меняется, поэтому нельзя считать подповерхностное течение всегда более быстрым.
Оно напрямую приносит питательные вещества к поверхности?
Не по всей своей длине и не одинаково. Течение связано с вертикальным обменом воды, а подъём питательных веществ определяется также ветрами, перемешиванием, термоклином и местными особенностями дна и берегов.
Это течение вызывает Эль-Ниньо?
Нет, его нельзя считать единственной причиной Эль-Ниньо. Это климатическое явление развивается при взаимодействии океана и атмосферы; подповерхностная циркуляция помогает наблюдать и объяснять часть происходящих изменений.
