Файл: Егоров Н.И. Физическая океанография.pdf

и теплое течение Куросио на формирование области низкого дав­ ления в районе Алеутских островов в Тихом океане.

Большие контрасты температур между широтными зонами и океаном и материком в зимний сезон способствуют и более интен­ сивной циркуляции (большей силе ветра) именно в этот сезон. При этом над океаном, где трение воздуха о подстилающую поверх­ ность меньше, скорости ветра повышены, а продолжительность су­ ществования циклонов и их интенсивность больше, чем над сушей. Над океаном циклоны удерживаются длительнее, чем антициклоны. Поэтому над океаном в умеренных широтах повторяемость цикло­ нов довольно велика не только зимой, когда благоприятны терми­ ческие условия, но даже и летом, когда распределение темпера­ туры не благоприятствует развитию циклонической деятельности. Однако летние циклоны менее интенсивны и менее продолжительны и не всегда проявляются, на средних картах распределения дав­ ления.

С циркуляцией атмосферы тесно связана циркуляция вод оке­ ана и дрейф льдов. Сопоставляя карту поверхностных течений с картой распределения давления и ветров, можно проследить за этой связью. Необходимо, однако, отметить, что в образовании морских течений немаловажное значение имеет распределение плотности воды, тесно связанное с распределением температуры и солености морской воды. Распределение плотности в океане соз­ дает благоприятные условия для генерального переноса масс воды из низких широт в высокие. Под влиянием отклоняющей силы вра­ щения Земли течения отклоняются вправо в северном полушарии и влево в южном. На возникшие течения независимо от их при­ чины воздействуют рельеф дна и очертания берегов океанов, кото­ рые могут существенно видоизменять течения. С учетом сказан­ ного и следует оценивать согласие между полем течения и полем ветра. Там где отмеченные факторы действуют в одном направле­ нии с ветром, связь течений и поля ветра проявляется особенно четко, там же где такого согласия нет, менее тесны связи течения с ветром.

Общей особенностью течений океанов является довольно тесная связь поля течений с областями высокого давления над океанами

втропической зоне обоих полушарий. Субтропические антицик­ лоны, как известно, создают довольно устойчивые пассатные зоны

вобоих полушариях. Под действием пассатов, которые имеют наи­ более значительные составляющие вдоль меридиана вблизи запад­ ных побережий материков, создаются течения, имеющие приблизи­ тельно то же направление, что и пассаты, с некоторым отклонением под влиянием силы вращения Земли. Эти течения, несущие воды

внизкие широты, являются относительно холодными. Таковы в се­ верном полушарии Калифорнийское течение у берегов Америки и Канарское у берегов Африки, в южном — Перуанское в Тихом и Бенгельское в Атлантическом океанах.

Дальше от западных берегов материка течения следуют при­

мерно на запад в виде пассатных течений соответствующего

полушария. У восточных берегов противоположных материков большая часть воды в соответствии с направлением ветра в субтро­ пических антициклонах и под влиянием берегов поворачивает от эк­ ватора к северу в северном полушарии и к югу — в южном, давая начало теплым течениям умеренных широт. Часть воды движется в направлении, обратном пассатным течениям, разделяя их вдоль экватора. Такое экваториальное противотечение особенно сильно в Тихом океане. В Индийском океане описанная схема сохраня­ ется только в его южной части. В северной части течения имеют муссонный характер в соответствии с хорошо развитой здесь мус­ сонной циркуляцией.

Теплые течения умеренных широт, идущие вдоль западных бе­ регов океанов примерно до 40° широты, отличаются большой устой­ чивостью и значительными скоростями. Это Гольфстрим у берегов Северной Америки, Бразильское течение у берегов Южной Аме­ рики, Куросио у берегов Азии, Южное Тихоокеанское течение у по­ бережья Австралии. За 40° широты теплые течения отходят от бе­ регов и направляются к берегам противоположных континентов, образуя в северном полушарии Северо-Атлантическое и СевероТихоокеанское течения. В южном полушарии, где в этих широтах суша занимает небольшую площадь и океаны с юга совершенно открыты, теплые течения не достигают восточных частей океанов, и эти побережья омываются относительно холодными течениями. В западных частях океанов в высоких широтах обоих полушарий наблюдаются холодные течения, являющиеся следствием дрейфа океанических вод под влиянием преобладающих ветров. Особенно мощное течение, охватывающее все три океана, наблюдается в ши­ ротах 40—60° в южном полушарии. Это течение возникает под воз­ действием западных ветров и получило название дрейфа западных ветров. В высоких широтах северного полушария течения оказы­ ваются менее устойчивыми вследствие сильно развитой циклониче­ ской деятельности, обусловливающей достаточно частую смену ветров.

Вынос теплых водных масс к восточным берегам материков в тропической зоне и к западным берегам в умеренных широтах создает условия для значительного отепления этих частей матери­ ков. Так, например, в январе на широте 60° в восточной части Ев­ ропейско-Азиатского материка средняя месячная температура воз­ духа ниже средней для данной широты на 20—24° С, в то время как в Западной Европе она выше на 16—20° С. В июле различие резко уменьшается, и средняя температура воздуха в указанных районах близка к средней для данной широты. В районах холод­ ных течений, напротив, отмечается понижение температуры по сравнению со средним значением для данной широты. Так, на­ пример, Перуанское течение в южной части Тихого океана пони­ жает температуру воздуха у экватора почти на 4° С.

Приведенные примеры свидетельствуют о весьма существен­ ном влиянии распределения океанов и материков на распределе­ ние температур воздуха по земному шару. Как отмечалось выше,

424

по расчетам Шулейкина, количество тепла, переносимое с океанов, одного порядка с количеством тепла, переносимого межширотным обменом. Однако это тепло весьма неравномерно распределено по широтам. В тропиках различие в температуре воздуха над океа­ нами и материками невелико в течение всего года. С увеличением широты влияние распределения океанов и материков возрастает. При этом обнаруживаются весьма большие различия температуры воздуха в умеренных широтах между западными и восточными ча­ стями материков. Это различие усиливается действиями морских течений и преобладающими ветрами. Так, например, летом преоб­ ладание ветров с моря вызывает некоторое похолодание. В целом

шены.

В Арктике вследствие наличия ледяного покрова отепляющее влияние океана меньше, чем в умеренных широтах. При этом ока­ зывается, что в окраинных морях Арктического бассейна, которые летом частично освобождаются ото льда, коптинеитальность кли­ мата меньше, чем в центральных его частях, тем не меиее отдача тепла через лед делает климат Арктического бассейна значительно менее континентальным, чем климат Антарктического района, зна­ чительная часть которого занята континентом.

Исследования межширотного обмена тепла и обмена тепла ме­ жду океаном и материком натолкнули Шулейкина па оригиналь­ ную теорию о физических корнях погоды и климата. Он назвал ее т е о р и е й т е р м о б а р я ч е е к их сейш. Согласно этой теории, изменения погоды, а соответственно и климат того или иного рай­ она, являются следствием колебаний интенсивности тепловых по­ токов между экватором и полюсами и между океаном и мате­ риком.

Для пояснения сказанного положим, что та или иная причина нарушила установившееся движение воздушных масс. Допустим, что это нарушение вызвано потеплением в некотором районе. Это, очевидно, вызовет изменение горизонтальных градиентов темпе­ ратуры и связанных с ними градиентов давления в таком направ­ лении, чтобы создать движение, стремящееся ликвидировать это нарушение. Но в силу инерции воздушных масс процесс не огра­ ничится ликвидацией потепления, а приведет к переходу через положение равновесия, но уже в противоположную сторону, т. е. в сторону похолодания. Возникнут, таким образом, затухающие ко­ лебания поля температуры и связанных с ним полей давления и ветра, которые будут передаваться из одного района в другие. Эти волны температуры и давления Шулейкин назвал термобариче­ скими сейшами, вследствие сходства термобарических волн со стоячими волнами в океане—сейшами. Но при волнах наблюда­ ются узловые линии и пучности. Следовательно, и при образовании термобарических сейш должны существовать пучности, т. е. рай­ оны, где колебания температуры и давления наибольшие, и узло­ вые линии, вдоль которых эти колебания отсутствуют. По мнению

4 2 5

Шулейкина, узловые линии должны возникать вдоль горных хреб­ тов, береговой черты и других зон резкого изменения характера подстилающей поверхности.

О деталях процесса зарождения термобарических сейш и о при­ чинах, которые в одних случаях способствуют их развитию, а в дру­ гих приводят к быстрому затуханию, пока еще практически мало что известно. Тем не менее в ряде случаев наблюдаемые в природе колебания температуры и давления воздуха хорошо увязываются с теорией термобарических сейш.

Однако вряд ли возможно в настоящее время объяснить какойлибо одной теорией все то многообразие погодных характеристик и особенностей климатического режима, с которыми мы встреча­ емся повседневно и повсеместно.

§ 57. Водный баланс океана

Уравнение водного баланса Мирового океана для средних го­ дичных условий можно представить в форме

где г — осадки; / — речной сток с континентов на океаны; Е — ис­ парение.

Это же уравнение характеризует водный баланс отдельных океанов или отдельных районов океана, причем член f в таком случае представляет сумму речного стока и горизонтального пере­ распределения океанических вод в результате циркуляции в гидро­ сфере.

Данные об осадках, выпадающих на океанах, получаемые по материалам судовых наблюдений, характеризуют только повторя­ емость выпадения осадков и не содержат сведений о суммах осадков.

В связи с этим большинство карг осадков на океанах строи­ лось по материалам наблюдений на островах и береговых стан­ циях. Очевидно, что по таким материалам трудно надежно опре­ делить величину осадков для многих удаленных от берегов райо­ нов океанов. Кроме того, неоднократно высказывалось мнение, что данные наблюдений на суше вблизи берегов дают заметную си­ стематическую ошибку при оценке осадков на океанах, поскольку у береговой линии часто развиваются восходящие токи воздуха, увеличивающие количество выпадающих осадков. Поэтому пред­ полагалось, что фактические величины осадков на океанах меньше значений, полученных по наблюдениям на островных и береговых

станциях.

Для определения осадков на океанах используют и данные су­ довых наблюдений о повторяемости выпадения осадков. С этой целью оцениваются по материалам наблюдений на суше значения интенсивности осадков для различных широт и затем рассчитыва­ ются суммы осадков на океанах как произведение средних для со­ ответствующей области значений интенсивности на повторяемость осадков, определенную по данным наблюдений.

42 6

Следует указать, что наряду с использованием данных наблю­ дений за осадками существует возможность определения сумм осадков на океанах расчетными методами, используя эмпирические или теоретические связи, для расчета осадков в зависимости от других метеорологических элементов. Точность таких расчетов по ряду причин не может быть высокой, что, однако, не исключает возможности их применения для сопоставления с результатами наблюдений.

Средние величины испарения с поверхности океанов определя­ ются расчетными методами. Для этой цели обычно используется формула

где qs— удельная влажность воздуха, насыщенного водяным па­ ром при температуре испаряющей поверхности; q — удельная влаж­

Таким образом, основная задача изучения водного баланса Ми­ рового океана связана с оценкой значений осадков и испарения, которые должны быть согласованы друг с другом.

Как видно из вышеизложенного, для этой цели можно исполь­ зовать несколько независимых методов:

торой найден без использования данных по радиационному ба­ лансу;

4)определение испарения с учетом материалов по радиацион­ ному балансу, величина которого найдена расчетными методами;

5)определение испарения с учетом материалов по радиацион­ ному балансу, найденному по материалам наблюдений.

Как отмечено выше, разность испарения с поверхности Миро­ вого океана и осадков равна величине речного стока с континентов на океан. Для отдельных океанов эта разность равна сумме реч­ ного стока и горизонтального переноса воды из одних океанов в другие в результате циркуляционных процессов. Определить ве­ личину этого переноса прямыми методами трудно, так как она представляет малую разность двух величин — притока и оттока воды, каждая из которых определяется со значительной погрешно­ стью. Несколько легче оценить обмен воды между океанами как остаточный член водного баланса каждого океана, хотя и в этом случае точность определения соответствующих величин невелика.

Значения речного стока для каждого океана в табл. 48 взяты по данным Л. И. Зубенок, причем эти величины увеличены на 20% для согласования сумм осадков, испарения и стока, относящихся к Мировому океану в целом.

Хотя в таблицу не включены данные по водному балансу Север­ ного Ледовитого океана (точность которых меньше точности

427