Водные массы по Степанову

Зональная изменчивость природных условий, особенности распределения солнечной энергии, тепло- и влагообмена, нали­чие макроциркуляционных систем с их своеобразием горизон­тальных и вертикальных перемещений обусловливают форми­рование водных масс с определенным комплексом квазистацио­нарных характеристик. Под водными массами понимаются большие объемы воды, занимающие обширные акватории и об­ладающие специфическими, только им присущими консерва­тивными свойствами; эти свойства они приобретают в опреде­ленных районах и сохраняют при перемещении за пределы об­ласти своего формирования даже после значительной транс­формации, происходящей в результате смешения с водами дру­гих типов. Исследование всего того многообразия свойств вод, которое встречается в реальных условиях, необходимо не толь­ко для понимания структуры и динамики вод, но также для изучения обмена энергии и веществ, особенностей развития биосферы и всей совокупности природных условий Мирового океана. В изучение водных масс большой вклад внес А. Д. Добровольский.

Большинство промежуточных, глубинных и придонных вод­ных масс формируется из поверхностных. Опускание поверх­ностных вод происходит главным образом за счет тех верти­кальных перемещений, которые вызываются их горизонталь­ным обращением. Особенно благоприятны условия для обра­зования водных масс в высоких широтах, где развитию интен­сивных нисходящих движений по периферии циклонических систем способствуют высокая плотность вод и небольшие вер­тикальные ее градиенты. Границами различных типов водных масс являются слои, разделяющие структурные зоны.

пространственно-временного масштаба исходных данных, так и от количества интервалов по обеим осям». С другой стороны, совместный анализ температуры и солености, видимо, форма­лизует выделение вод различных типов, что, в частности, про­явилось в разделении субарктических тихоокеанских вод на три водные массы; главный их признак — экстремум понижен­ной солености — оказался затушеванным. Другим таким при­мером может быть «потеря» поверхностных арктических вод, где ведущая роль подповерхностного минимума температуры не проявилась в условиях большого диапазона изменения со­лености в высоких широтах.

Являясь идеологическим сторонником метода, разработан­ного Л. И. Галеркиным (автором работы, в которой опублико­ваны полученные результаты), должен отметить, что сделан­ные здесь замечания имеют своей целью подчеркнуть трудно­сти поиска способа объективизации выделения водных масс. В этих условиях целесообразно положить в основу классифи­кации водных масс Мирового океана не только физико-хими­ческие свойства вод, но и особенности их стратификации, и в первую очередь термогалинные экстремумы, а. также харак­тер процессов, определяющих свойства и динамику каждого типа вод по всей толще данной структурной зоны. В какой-то мере объективизацией при таком подходе можно считать то, что критерием для выделения водной массы является нали­чие или отсутствие экстремума термогалинных свойств, отра­жающих важнейшие особенности развития комплекса гидро­физических процессов.

По мере удаления от поверхности океана количество вод­ных масс уменьшается. Так, было выделено 11 типов поверх­ностных водных масс, по 6 типов промежуточных и глубинных и 4 типа придонных (см. рис. VIII.10 и VIII.11). Это объяс­няется увеличением гомогенности, определяющейся меньшим числом факторов, под воздействием которых формируются свойства вод, а также общим ослаблением интенсивности гид­рофизических процессов. Водные массы называют по месту их расположения или формирования. При наличии экстремума свойств границы между ними довольно четкие, в остальных же случаях их приходится проводить с меньшей определенностью.

Поверхностные водные массы

Свойства и пределы распространения этих вод определяют­ся зональной изменчивостью обмена энергии и других природ­ных условий, и в первую очередь тепло- и влагообменом океа­ на с атмосферой, стратификацией, циркуляцией вод и возбуж-даемыми ею восходящими и нисходящими потоками, волновым и конвективным перемешиванием.

Огромные пространства Мирового океана (приблизительно от 35° с. ш. до 25—35° ю. ш.) занимают шесть типов тропиче­ских вод. Они формируются в области положительного тепло­обмена и отрицательного влагообмена поверхности океана, ис­ключая приэкваториальные широты, где количество выпадаю­щих осадков превышает испарение. В пределах остальной ак­ватории Мирового океана, где преобладает отрицательный бюджет тепла и положительный бюджет влаги, создаются все прочие водные массы — от субтропических до полярных вклю­чительно. Водам, расположенным в высоких широтах, свой­ственно значительное изменение физико-химических свойств,

Экваториально-тропическая (ЭТ) водная масса отличается самой высокой в Мировом океане температурой и пониженной соленостью, связанной с положительным влагообменом, усу­губляющимся местами материковым стоком (Атлантика) и адвекцией опресненных вод (Перуанским и Калифорнийским течениями). Поверхностный слой развит слабо; для подповерх­ностного слоя характерен экстремум повышенной солености адвективного происхождения. При весьма значительной измен­чивости термогалинных свойств границы распространения этой водной массы четко определить дои главным образом температуры. Охлаждение поверхности океана в холодное полугодие обусловливает интенсивное раз­витие конвекции, за счет чего меняются не только характери­стики вод, но и их стратификация. На обширных пространствах создается гомогенность во всей поверхностной структурной зоне. В весенне-летнее время устанавливается хорошо выра­женное расслоение с подразделением на. поверхностный одно­родный и подповерхностный слои. Последний может иметь тер-могалинные экстремумы и вместе с тем на обширных аквато­риях лишен их (рис. VII.4).

вольно трудно. Экваториаль­но-тропическим водам свойственна сложная динамика, связан­ная с экваториальной антициклонической макроциркуляцион-ной системой, экваториальным противотечением, пассатными потоками, экваториальным и субэкваториальным океанически­ми фронтами и, наконец, с экваториальной квазистационарной конвергенцией. Столь большого количества динамических зон,, создающих весьма сложную систему вертикальных движений, на относительно ограниченной акватории, нет ни в одном дру­гом регионе Мирового океана. К тому же здесь происходит значительная перестройка циркуляции по вертикали, возбуж­дающая подъем холодных вод, в результате чего максимум температуры, отмечающийся вблизи экватора на поверхности океана, смещается в тропики.

Бенгальская (Бг) водная масса в Индийском океане яв­ляется модификацией экваториально-тропической. Выделение ее в самостоятельную водную массу определялось отсутствием подповерхностного экстремума солености. В условиях очень значительного превышения осадков над испарением и огром­ного материкового стока опреснение распространяется на всю-поверхностную структурную зону.

Тропическая основная (Т) водная масса при высокой тем­пературе и солености поверхностного слоя имеет в подповерх­ностном слое хорошо выраженный максимум солености. Ей свойственна весьма небольшая сезонная изменчивость свойств. Перемещения этих вод отличаются повышенной интенсивностью, поскольку они располагаются в области таких Мощных макро-циркуляционных систем, которыми являются субтропический антициклон -и тропический циклон. С первым связаны сравни­тельно глубокие нисходящие движения, способствующие зна­чительному развитию поверхностного слоя и всей структурной зоны в целом. В пределах тропических вод проходит только ложбина циклона с относительно слабым подъемом вод. Гра­ницы между тропической и экваториально-тропической водны­ми массами не всегда четко выражены. Лучше они проявляют­ся в субтропиках (по пределам распространения подповерхно­стного экстремума солености).

В северном полушарии тропические воды (Тс) прослежи­ваются от 5—10 до 25—35° с. ш., а в южном (Тю) —от 0— 10 до 25—30° ю. ш.

Восточнотропическая (ВТ) водная масса занимает сравни­тельно ограниченную акваторию, приуроченную к основной час­ти тропического циклона. Интенсивные восходящие движения обусловливают уменьшение вертикальных градиентов физико-химических характеристик, а следовательно, и более активное перемешивание вод; отсюда более размытые границы слоев, на которые разделяется поверхностная структурная зона, подъ­ем ее нижней границы и сокращение толщины поверхностного слоя. По той же причине здесь нет условий для адвекции под­поверхностных высокосоленых вод, которые появляются только по периферии циклонической системы.

В южном полушарии (ВТю) ареал этой водной массы не­сколько больше, чем в северном (ВТс).

Срединнотрапическая (СрТ) водная масса располагается в области наибольшего превышения испарения над осадками, что обусловливает постоянное повышение солености поверхностных вод. Здесь находятся воды с наивысшей соленостью для от­крытого океана. Как уже говорилось, несмотря на интенсивное осолонение вод, соленостная конвекция почти целиком ограни­чивается поверхностным слоем, так как не может размыть очень сильной термической стратификации, свойственной тропи­ческим акваториям. Поэтому для срединнотропической водной массы характерна трехслойная стратификация с высокими тер-могалинными градиентами в переходном слое.

Аравийская (Ав) водная масса по своим свойствам и ха­рактеру образования аналог срединнотропической. По-видимо­му, она также является очагом формирования подповерхност­ного максимума солености.

Таким образом, тропические водные массы существенно различаются по стратификации, причем для экваториально-тропических и основных тропических вод характерно наличие подповерхностного экстремума.

Субтропическая (СбТ) водная масса формируется из тро­пических вод, выносимых западными, северными и южными (в соответствующих полушариях) течениями в умеренные ши­роты. Эти теплые и осолоненные воды, попадая в область от­рицательного теплообмена, охлаждаясь, уплотняются, за счет чего развивается довольно интенсивная конвекция. Тем самым размывается переходный слой и расположенный под ним высо­косоленый экстремум. Однако слабая стратификация все же создается волновым перемешиванием и адвективным поступ­лением осолоненных подповерхностных вод. Граница субтро­пических масс с тропическими довольно условна. Субтропиче­ские воды, охлаждаясь, отдают огромное количество тепла в атмосферу и играют весьма значительную роль в планетарном теплообмене. В соответствии с характером циркуляции особен­но в'елики вынос этих вод в Северную Атлантику и их влияние на климат. В холодное время конвекция усиливается, теплоот­дача в атмосферу рез'ко увеличивается.

Североатлантические (СА) и южная индоокеанская (ИТ)' водные массы также образуются из тропических вод, выноси­мых в умеренные широты. Поэтому они имеют повышенную температуру и соленость. Это благоприятствует активному раз­витию конвекции в условиях отрицательного бюджета тепла. За счет конвективного перемешивания гомогенность распро­страняется на значительную глубину. Таким образом, эти воды являются аналогом субтропических масс, однако без под­поверхностного экстремума. По сравнению с субполярными водами, отличающимися значительной опресненностью, они имеют повышенную соленость и тем самым способствуют раз­витию конвекции. Поверхностный слой создается под влиянием волнового перемешивания. В осенне-зимнее время конвекция усиливается, резко обостряя процессы обмена с атмосферой.

Североатлантическая (СА) водная масса образуется в основном из субтропических вод, выносимых в высокие широ­ты. Они распространяются не только почти по всей Северной Атлантике (за исключением крайней северо-западной окраины океана), но уходят и в Северный Ледовитый океан. Чем даль­ше проникают воды субтропического происхождения, тем ин­тенсивнее развивается конвекция и соответственно больше ста­новится гомогенный слой.

Довольно условно североатлантические воды могут быть разделены на южную (САю) и северную (САс) разновидности. Из них формируется, как уже неоднократно отмечалось, глу­бинная североатлантическая водная масса. В Северном Ледо­витом океане атлантические воды (севернее островов Шпиц­берген), опускаясь под более легкие поверхностные арктиче­ские воды, создают промежуточную атлантическую массу. ^% Южная индотихоокеанская (ИТ) водная масса играет не­сравненно меньшую роль в процессах, протекающих в Миро­вом океане, по сравнению с североатлантическими водами. Од­нако за счет развития конвекции гомогенность распростра­няется на промежуточную структурную зону. В противополож­ность своим аналогам эта водная масса формируется не из субтропических, а из тропических масс. Обе разновидности (южнотихоокеанская — ЮТ и южноиндоокеанская — ЮИ) до­вольно близки по своим свойствам. Следует, однако, отме­тить, что в Индийском океане нет срединных тропических вод и осолонение поверхностных вод происходит к западу от Ав­стралии; в пределы южноиндоокеанской водной массы подпо­верхностные высокосоленые воды течениями не заносятся.

Субполярная (СбП) водная масса имеет низкую соленость и температуру, формируясь в области отрицательного тепло- и влагообмена. Для нее характерна значительная сезонная из­менчивость свойств, и в том числе стратификации. В холодную часть года в результате развития конвекции гомогенность рас­пространяется почти на всю поверхностную структурную зону до глубины 100—150 м в северном полушарии и до 200—

300 м в южном. В весенне-летнее время поверхностный слой*' прогревается и опресняется, имея толщину менее 10—20 м; стратификация резко обостряется. Амплитуда сезонных коле­баний температуры — порядка 1—2°, а солености — 0,5—1,0°/оо, что весьма существенно для открытого-океана. Субарктическая (СбАр) водная масса образуется только в Тихом океане. В Атлантике она почти не проявляется, трансформируясь в североциклоническом круговороте и вовлекаясь в интенсивные нисходящие движения, возбуждаемые конвекцией. Субантарк­тический (СбАн) подтип прослеживается в узкой полосе между 45—50° ю. ш., а в Тихом океане — между 55—60° ю. ш.

Полярная (П) водная масса, имея самую низкую темпера­туру и соленость, отличается также значительными сезонными изменениями свойств и стратификации вод. В осенне-зимний период во всей толще поверхностной структурной зоны усили­вается гомогенность с температурой, близкой к замерзанию при данной солености (до —1,8—1,9°). В соответствии с этим большая часть занимаемой этими водами акватории покры­вается льдами (толщиной 1,5—2,0 м). Летом тонкий поверх­ностный слой прогревается там, где льды не исчезают, за счет стока талых вод. В пределах акваторий, освобождающихся ото льдов, образуется тонкий (менее 10—20 м) поверхностный слой. Под ним создается переходный слой с большими термо-галинными вертикальными градиентами. Характерной особен­ностью полярных вод является сохранение летом холодного подповерхностного слоя; в северо-западных частях океана тем­пература его от отрицательных величин в районе течений Восточногренландского, Лабрадорского, Камчатского и Ойясио повышается до 1—2° у внешней границы распространения по­лярных вод.

Антарктический (Ан) подтип занимает обширные простран­ства к югу от антарктического океанического фронта (южнее 50° ю. ш., а в Тихом океане — 60° ю. ш.). Арктический (Ар) подтип характерен для Северного Ледовитого океана, исклю­чая почти всю акваторию Норвежского и Гренландского морей, юго-западную часть Баренцева и восточную часть моря Баф-фина; кроме того, он занимает северо-западные части Атланти­ческого и Тихого океанов.

Промежуточные водные массы

В полярных районах они отличаются повышенной темпера-• турой, создающейся за счет вод, приносимых из низких ши­рот. Во всей остальной части Мирового океана их можно об­наружить по пониженной или повышенной солености. В трех регионах формируются водные массы, у которых термогалин-ные экстремумы отсутствуют (рис. VIII. 10).

Полярные (П) водные массы создаются главным образом за счет вод, приходящих из низких широт и потому образую­щих относительно тонкую теплую промежуточную прослойку между более холодными поверхностными и глубинными водны­ми массами.

Промежуточная арктическая масса (Ар) в Северном Ледо­витом океане формируется водами, приносимыми полярными ветвями Североатлантического течения. Благодаря своей высо­кой солености они оказываются тяжелее поверхностных арк­тических вод и потому уходят под них, распространяясь далее в пределах промежуточной структурной зоны¹. В большей час­ти Арктического бассейна промежуточные воды совершают циклоническое обращение, проходя сначала вдоль материко­вого склона Евразии, а затем Канады. В районе моря Бофор­та они вовлекаются в антициклонический круговорот. Граница раздела проходит приблизительно вдоль хребта Менделеева (между 85 и 81 ° с. ш., рис. VIII.7); это можно проследить по максимальным температурам воды (рис. VII.6). Ниже экстре­мума температуры в перемещении промежуточной арктической водной массы проявляется связь с системами обращения вод, создающимися в отдельных котловинах.

Антарктические промежуточные воды (Ан) образуются главным образом из глубинных, поднимающихся в зоне антарк­тической дивергенции. Благодаря этому нижняя их граница оказывается выше, чем в Арктике (как и в других частях Ми­рового океана). Основной своей массой они перемещаются на восток в соответствии с общим циркумполярным переносом (рис. VII.6 и VIII.10).

Субполярные (СбП) водные массы занимают наиболее об­ширные акватории. Они распространяются по всему южному полушарию (исключая полярные акватории) и заходят в се­верные тропики, сохраняя при этом свои свойства, проявляю­щиеся прежде всего в экстремуме пониженной солености.

Субантарктическая (СбЛн) водная масса образуется между антарктическим и субантарктическим фронтами. По всей этой зоне расчеты вертикальной составляющей перемещения вод показывают наличие нисходящих движений от поверхности океана до нижней границы промежуточной структурной зоны. Опускание вод усиливается нисходящими движениями, воз­буждаемыми южными антициклоническими макроциркуляцион-ными системами. У субантарктического фронта вертикальные составляющие циркуляции вод особенно велики, изогалины и изотермы располагаются почти вертикально, горизонтальные градиенты плотности максимальны. Здесь, видимо, и создается основная масса промежуточных субантарктических вод. В хо­лодное.время года опускание их усиливается интенсивным раз­витием конвекции. Кроме того, в формировании промежуточ­но^ субантарктической водной массы участвуют и глубинные

¹ В океанографических работах эти воды принято называть глубинными атлантическими. По своим свойствам и глубине расположения они являются типичными промежуточными.

воды, поднимающиеся в области антарктической дивергенции. В процессе опускания происходит смешение вод различных свойств, в результате которого создаются специфические ха­рактеристики этой водной массы.

Промежуточные воды субантарктического происхождения в-южных умеренных широтах вовлекаются в обращение,, созда­ваемое субтропическими антициклоническими макроциркуля-ционными системами. Вдоль западной периферии этих систем происходит перемещение вод на юг, а вдоль восточной — на се­вер. Перенос их усиливается тропическими циклоническими круговоротами. Согласно расчетам, меридиональная составляю­щая потоков в промежуточной структурной зоне направлена на север на всем пространстве от субантарктического фронта до-5—10° ю. ш. в Индийском океане, а в Атлантическом и Тихом океанах — приблизительно до 20—25° с. ш. В макроциркуля-ционных системах за счет вертикальных движений происходит интенсивное смешение промежуточных антарктических вод с поверхностными и глубинными.

Субарктическая (СбАр) водная масса по условиям форми­рования, свойствам и особенностям распространения весьма близка к субантарктической. Основная ее масса также обра­зуется в зоне субполярного фронта. Однако степень ее разви­тия в Атлантическом и Тихом океанах совершенно различна. В первом из них субарктические воды сразу же за субаркти­ческим фронтом попадают в область интенсивно опускающихся высокосоленых вод и, быстро трансформируясь, теряют свои отличительные характеристики. В Тихом океане субарктическая водная масса по промежуточному минимуму солености просле­живается повсеместно от субарктического фронта вплоть до экваториальной зоны. На ее формирование также оказывают влияние нисходящие движения субтропического антициклони­ческого круговорота. Однако это влияние, судя по полю рас­творенного кислорода, ограничивается верхней частью проме­жуточной структурной зоны. Область повышенного содержа­ния кислорода в этой макроциркуляционной системе (прибли­зительно между 20 и 40° с. ш.) прослеживается только вблизи промежуточного экстремума пониженной солености. Глубже наблюдается резкое обеднение вод кислородом. Минимум кис­лорода в нижней части промежуточной структурной зоны свя­зан с поступлением глубинных тихоокеанских вод. Поднимаясь в районе североциклонического круговорота, глубинные воды вовлекаются в горизонтальную циркуляцию промежуточных вод. Глубинные тихоокеанские воды, попадая в промежуточную структурную зону, расходуют содержащийся в них кислород на окислительные процессы. В результате смешения поверх­ностных вод (опускающихся вдоль субарктического фронта и в области антициклонической макроциркуляционной системы) с трансформированными глубинными водами и формируется субарктическая водная масса Тихого океана. Благодаря тому что доля глубинных вод в ней значительно больше, чем у суб­антарктических вод, ей свойственны пониженное содержание растворенного кислорода и высокая концентрация фосфатов (свыше 3,0 мг-ат/л). В этом и состоит основное их различие.

Присредиземноморские (ПСр) водные массы образуются в результате выноса вод из Средиземного и Красного морей, а также Персидского залива. Этим водам свойственны повышен­ная соленость и пониженное содержание растворенного кисло­рода. Первое объясняется -высокой соленостью средиземных морей, второе — тем, что воды по мере своего перемещения расходуют кислород на окислительные процессы.

Средиземноморские (Ср) воды рассматривались довольно обстоятельно при анализе экстремумов промежуточной струк­турной зоны. Здесь можно напомнить, что по максимальной солености их можно проследить на сравнительно ограниченной акватории. В трансформированном виде они достигают Антиль­ских островов, широко распространяясь в субтропиках Ат­лантики.

I Красноморские (Кр) промежуточные воды особенно бедны кислородом, так как очень слабо смешиваются с поверхност­ными водами. Летом в северном полушарии, когда в Аравий­ском море формируется антициклоническое обращение поверх­ностных вод, концентрация кислорода, по-видимому, несколько больше, чем зимой. В холодное время года обогащение вод кислородом осуществляется нисходящими движениями по пе­риферии циклонической системы. Такие возможности особенно благоприятны у материкового склона, вдоль которого нисходя­щие движения могут распространяться на весьма значитель­ную глубину. При сезонной смене макроциркуляционных систем в поверхностной структурной зоне промежуточные средизем­номорские воды в течение круглого года обращаются в направ­лении, противоположном движению стрелки часов. По мере удаления от Красного моря и Персидского залива содержание кислорода в них постепенно увеличивается. Судя по экстрему­му максимальной солености, красноморские воды не только распространяются во всей северной части Индийского океана, но и проникают на западе в южное полушарие.

Экваториально-тропическая (ЭТ) водная масса может быть выделена условно. Она формируется в результате трансформа­ции основных водных масс: в Тихом океане — субполярного происхождения, в Индийском — при смешении субантарктиче­ских и красноморских масс. Воды, приходящие в экваториаль­ную зону, подвергаются довольно интенсивному преобразова­нию, вовлекаясь в находящуюся здесь антициклоническую си­стему и сложную систему вертикальных движений, возбуждае­мых экваториальным и субэкваториальным океаническими фронтами, а также квазистационарной конвергенцией.

В Индийском океане трасформация происходит особо ин­тенсивно в результате смешения красноморских вод высокой солености (с экстремумом на глубине 400—500 м) и субантарк­тических вод пониженной солености (с экстремумом на глу­бине 800—1000 м). При этом образуется довольно однородная масса без сколько-нибудь выраженной стратификации.

В Тихом океане субантарктические воды, переходя через экватор, попадают в область расположения субарктических масс. Экстремум солености субарктических вод с глубины 800—600 м в области северного субтропического антициклона поднимается в ложбине тропического циклона до 400—200 м. Экстремум солености субантарктических вод отмечается на глу­бине 1000—800 м (рис. VII.5). Таким образом, между 5 и 10— 15° с. ш. прослеживаются два промежуточных экстремума по­ниженной солености, создавая довольно сложный характер стратификации, не встречающийся в каком-либо другом районе Мирового океана.

Североатлантическая (СА) водная масса занимает умерен­ные и высокоширотные пространства северной части Атланти­ческого океана (исключая районы распространения арктиче­ских и средиземноморских водных масс). Ей свойственна сла­бая стратифицированность без термогалинных экстремумов, при высокой солености и концентрации растворенного кислоро­да, а также низком содержании биогенов. Такие условия со­здаются за счет преобладания нисходящих движений, возбуж­даемых субтропическим антициклоном, интенсивным конвек­тивным перемешиванием, опусканием трансформированных вод средиземноморского происхождения. В конечном счете создают­ся высокосоленые и относительно теплые промежуточные воды, отличающиеся по своим свойствам от поверхностных и глу­бинных водных масс. Эти различия поддерживаются самостоя­тельной системой вертикальной циркуляции вод, имеющей ме­сто в пределах каждой структурной зоны. Характер процессов и создаваемых ими свойств вод совершенно уникален для все­го Мирового океана. Эта весьма своеобразная, промежуточная североатлантическая водная масса играет значительную роль в образовании глубинных североатлантических вод.

Северотихоокеанская (СТ) водная масса так же отличается слабой стратифицированностью и отсутствием термогалинных экстремумов. Однако это не может служить основанием для того, чтобы считать ее аналогом североатлантической водной массы, так как свойства вод и характер гидрофизических про­цессов существенно иные. Особенности ее определяются глав­ным образом сильным опреснением поверхностных вод. Тем самым не получают сколько-нибудь активного развития про­цессы, которые могли бы вызвать интенсивное опускание вод. Отсутствие промежуточных экстремумов определяется тем, что здесь нет условий для их возникновения. В этом и проявляется специфичность региона, в котором формируется эта водная масса.

Особенности формирования, свойства и распространение промежуточных водных масс весьма различны, даже в преде­лах однотипных вод. Некоторые из них образуются главным образом из поверхностных вод, другие — преимущественно из глубинных. Однако всегда имеется некоторая доля и тех и других.

Глубинные водные массы

Несмотря на большую гомогенность, все типы глубинных вод имеют свои специфические свойства, по которым их мож­но отличить друг от друга (рис. VIII.11). Хотя скорости пе­ремещения совсем малы, количество переносимых веществ очень велико благодаря их огромной массе; это играет со­вершенно исключительную роль в межширотном обмене веществ и энергии Мирового океана.

Североатлантичесшя (СА) водная масса имеет наиболее высокую (среди других глубинных вод) соленость (от 35,1 до 34,7%о), температуру (4,0—2,0°) и содержание растворенного кислорода (до 0,50—0,55 мг-ат/л). Вместе с тем концентрация фосфатов минимальна (ниже 1,5 мкг-ат/л), что свидетельствует о большой доле поверхностных вод в создании глубинной се­вероатлантической водной массы. По-видимому, она образуется в нескольких местах в результате различных процессов, что и обусловило неоднородность ее характеристик по вертикали.

Североатлантические воды могут быть разделены на две разновидности по особенностям их формирования и наличию слабого глубинного экстремума солености в умеренных широ­тах (рис. VIII.7). Северная разновидность (САс) создается в результате особенно активного опускания поверхностных вод. С началом интенсивной адвекции в южном направлении воз­никает небольшой экстремум повышенной солености за счет несколько меньшей ее величины у промежуточных и придон­ных вод. Южнее 45—50° с. ш. экстремум солености размывает­ся в результате усиления нисходящих движений, возбуждаемых субтропической антициклонической системой и водами среди­земноморского происхождения, уплотняющимися за счет охлаж­дения при высокой солености; так формируется южная раз­новидность (САю).

Глубинные североатлантические воды, вовлекаясь в север­ный субтропический антициклон, в конечном счете выносятся в тропики, перемещаясь от Африки к Антильским островам. В полосе 20—25° с. ш. они проходят непосредственно под про­межуточными субтропическими водами. Здесь на глубине 1200—1500 м появляется экстремум высокой солености, а не­посредственно над ним, на глубине 800—1000 м, находится промежуточный экстремум пониженной солености. Между этими водами происходит интенсивное перемешивание, в ре­зультате которого субантарктические массы полностью транс­формируются, а глубинные североатлантические продолжают перемещение в генеральном южном направлении (последова­тельно переходя из одной макроциркуляционной системы в другую). Район возникновения глубинного экстремума соле­ности принят за северную границу южных глубинных атлан­тических вод. Это новое качество (экстремум солености) они сохраняют при своем продвижении на юг вплоть до Антарк­тиды. Судя по глубинному максимуму солености, атлантиче­ские воды проникают в Индийский и Тихий океаны. Их можно было бы продолжать считать глубинными североатлантиче­скими, но, видимо, правильнее выделить новую водную массу не только из-за наличия экстремума (создающего несколько иную стратификацию), но и за счет пополнения антарктиче­скими водами.

Североиндоокеаническая (СИ) водная масса, как и северо­атлантическая, отличается повышенными соленостью и темпе­ратурой. Ее формирование связано со сползанием вдоль мате­рикового склона высокосоленых вод Красного моря и Персид­ского залива, увлекающих вниз промежуточные воды. Нисхо­дящие движения возбуждаются циклонической системой, рас­полагающейся в северной части Аравийского моря в промежу­точной и глубинной структурных зонах (от 500 до 3000— 4000 м).

Северотихоокеанские (СТ) глубинные воды выделить осо­бенно трудно. На всем пространстве Тихого океана — от его северных окраин до антарктического фронта — температура не превышает 1,1—2,0°, соленость—34,6—34,7%о. В значительно больших пределах изменяется содержание кислорода: от 0,05—0,02 мг-ат/л на севере до 0,40—0,35 мг-ат/л на юге; кон­центрация фосфатов повышается примерно от 2,5 мкг-ат/л в средней части океана до 2,7 мг-ат/л и более к северу от эква­тора. Формирование этих вод, по-видимому, происходит в ре­зультате того обращения, которое создается североциклониче­ской и северной субтропической антициклонической системами. В области циклонической циркуляции промежуточные и глу­бинные воды поднимаются в центральной ее части, а по пери­ферии опускаются.

Южноокеаническая (ЮО) водная масса выделена по экс­тремуму повышенной солености, формирование которого сле­дует связывать с глубинными североатлантическими водами. Других источников его возникновения не только в Атлантиче­ском, но и в Индийском и Тихом океанах обнаружить не удается. Некоторую роль в поддержании экстремума соле­ности должны играть красноморские воды. В Тихом же океа­не его можно связать только с адвекцией глубинных вод цир­кумполярным потоком с запада. Судя по физико-химическим характеристикам, к этим* водам примешиваются антарктиче­ские воды, сползающие по материковому склону. Однако при­месь их невелика, поскольку на экстремуме солености такое влияние проявляется в очень небольшой степени, сказываясь на совсем небольшом ее уменьшении (на 0,03—0,05%₀) только в непосредственной близости от Антарктиды.

Подразделение южноокеанических вод на подтипы в рам­ках отдельных океанов (ЮА, ЮШ, ЮТ) совершенно условно, поскольку физико-химические их свойства меняются очень мало.

Срединная тихоокеанская (СрТ) водная масса выделяется весьма условно по исчезновению глубинного экстремума соле­ности, в связи с чем определяется ее южная граница. Север­ные пределы ориентировочно приняты по гидрохимическим характеристикам. Переход к северотихоокеанским водам про­исходит постепенно на огромных пространствах. Некоторым основанием для подразделения глубинных тихоокеанских вод на срединные и северные могут служить повышение биогенов и понижение растворенного кислорода, прослеживающегося севернее экватора, в основном в северо-восточной части океа­на. Кроме того, в области расположения срединных вод чаще проявляется в отдельных местах экстремум повышенной соле­ности, что можно связать с пульсацией в распространении юж­нотихоокеанских вод.

Полярная (П) водная масса отличается пониженной темпе­ратурой и высокой плотностью воды. Она формируется из про­межуточных и глубинных вод с примесью поверхностных вод, сползающих по материковому склону в результате нисходящих движений, возбуждаемых циркуляцией вод. Являясь, следова­тельно, несколько преобразованной промежуточной водной массой, она мало отличается от нее по своим свойствам.

Антарктическая (Ан) глубинная вода может быть выделена весьма условно. Переход от южноокеанических вод происходит малозаметно, экстремум повышенной солености прослеживает­ся вплоть до материкового склона Антарктиды. Температура антарктических масс близка к нулевой, изменяясь от неболь­ших положительных величин на севере до 0,2—0,3° на юге. Соленость немного меньше 34,7°/оо- Наибольшее распростране­ние эти воды получают в морях Уэдделла и Росса.

Арктическая (Ар) глубинная вода, располагающаяся в Северном Ледовитом океане, имеет более определенные харак­теристики. Температура ее в европейско-гренландском секто­ре—0,7—0,8°, за хребтом Ломоносова — 0,3—0,4°. Соленость наибольшая по отношению ко всем глубинным водам Мирово­го океана — около 34,99%о. По вертикали эти воды развиты слабее других водных масс. При сильной расчлененности дна свойства вод несколько меняются между различными котло­винами^ так как в каждой из них существует самостоятельная система циркуляции вод.

При этом меняется соотношение долей поверхностных и про­межуточных вод, в процессе смешения которых образуются не­сколько отличные свойства глубинных (как, кстати, и придон­ных) вод.

Придонные водные массы

Заполняя наиболее глубокие части океанов, эти воды пе­ремещаются по котловинам и соединяющим их подводным долинам (рис. VIII.11). Подобно формированию других вод­ных масс, их образование связано с опусканием вышележащих вод, причем это опускание вызывается в конечном счете по­верхностной горизонтальной циркуляцией. При этом все типы придонных вод, кроме североиндийских, формируются в высо­ких широтах одновременно с промежуточными и глубинными водами. Из-за расчлененности рельефа дна придонные воды при своем перемещении подвергаются более сильной трансфор­мации.

Полярные (П) водные массы помимо Северного Ледови­того океана и Антарктики широко распространены почти по всей протяженности Атлантического, Индийского и Тихого океанов.

В Арктике (Ар) они отличаются самой высокой соленостью и заметным различием свойств в отдельных котловинах.

Антарктические воды (Ан) получили в Мировом океане наибольшее распространение. Они хорошо прослеживаются по пониженной придонной температуре воды и относительно вы­сокому содержанию кислорода. В Атлантическом и Индийском океанах они имеют соленость несколько более низкую, чем глубинные воды, а в Тихом океане — более высокую. По этим отличительным признакам довольно легко проследить их рас­пространение в наиболее глубоких частях океанов.

Придонные североокеанические (СО) водные массы получи­ли значительно меньшее распространение. В Атлантическом и Тихом океанах они образуются на северной периферии цикло­нических круговоротов за счет вод, наиболее глубоко сползаю­щих по материковому склону. Их распространение прослежи­вается до 35—40° с. ш. Придонная североатлантическая водная масса (СА) отличается несколько более высокой температурой и соленостью по сравнению с придонной северотихоокеанской водной массой (СТ). Придонная североиндийская водная мас­са (СИ) образуется из соленых вод Красного моря и Пер­сидского залива, опускающихся на северной периферии цикло­нической системы Аравийского моря и сползающих по мате­риковому склону на большую глубину.

В заключение надо отметить, что опыт выделения водных масс с учетом их стратификации, проведенный при подготовке этой книги, требует дальнейшего совершенствования. Впослед­ствии весьма желательно предпринять усилия для объективи­зации их классификации, чего, по-видимому, можно будет до­стичь путем привлечения статистических методов анализа ис­ходных данных, подобно тому как это сделано в отношении термогалинного анализа, предпринятого Л. И. Галеркиным (о чем говорилось выше).

Дата добавления: 2015-08-18