Вопрос 1. Вертикальное перемешивание океанских вод.
В динамике вод и в жизни океана огромная роль принадлежит вертикальной циркуляции. Главными факторами перемешивания океанских вод являются волны, приливо-отливные движения, постоянные течения, а также плотностной фактор. Плотная холодная вода, воды с повышенной соленостью имеют тенденцию к опусканию на глубину. Опускаясь, они вытесняют глубинные воды, которые начинают подниматься. (Процесс, при котором глубинные воды поднимаются к поверхности, называется апвеллингом. Наиболее часто наблюдаются у западных границ материков). Воды опускаются в зонах конвергенции и поднимаются в зонах дивергенции. Апвеллингу способствует также эффект ветрового сгона поверхностных вод. Опускание поверхностных вод на глубину и подъем глубинных вод на поверхность океана имеют огромное значение.
При погружении поверхностных вод обеспечивается аэрация глубинных слоев водной толщи. Это способствует развитию жизни в океане на любой глубине. Вместе с тем аэрация обусловливает развитие окислительных процессов на дне океана. Подъем глубинных вод обусловливает приток биогенных веществ к поверхности, стимулирующих пышное развитие жизни в зонах апвеллинга. При опускании сильно выхоложенных арктических и особенно антарктических вод образуется система донных течений, которые играют очень важную роль в переносе осадков, построении аккумулятивных форм рельефа на
больших глубинах, а иногда и в эрозии дна. Эти же воды формируют донные водные массы в океане.
Различают прибрежный апвеллинг, связанный с человеческой деятельностью. Поддерживает наиболее рыболовные районы океана. Физический механизм, приводящий к возникновению прибрежного апвеллинга, связан с силой Кориолиса, в результате действия которой ветровые течения имеют тенденцию отклоняться вправо в Сев. Полушарии, влево в Южном полушарии.
Экваториальный апвеллинг наблюдается в зоне Экватора. Восточные ветра, дующие на Запад, перемещают воду вправо (к Северу) в Северном полушарии, и влево, к югу (в Южном полушарии). Это приводит к дивергенции. Глубокие воды поднимаются к поверхности вместе с фитопланктоном.
Вопрос 2. Климат и циркуляция поверхностных вод Северного Ледовитого океана.
Климатические условия Северного Ледовитого океана определяются прежде всего его полярным географическим положением.
Благодаря этому в центральной части Арктического бассейна ледяной покров сохраняется в течение круглого года, хотя и находится в подвижном состоянии. Существование огромных масс льда еще более усиливает суровость климата, обусловленную прежде всего недостаточным количеством тепла, получаемого от Солнца полярными регионами нашей планеты.
В зимний период, продолжающийся более 6,5 месяца, над океаном устанавливается устойчивый барический максимум,
центр которого несколько смещен относительно полюса в сторону Гренландии. Холодные сухие массы арктического воздуха
в это время могут проникать в глубь окружающих океан материков и вызывать резкое понижение температуры воздуха не только в умеренном, но и иной раз в субтропическом климатическом поясе. В это время в океане образуется паковый лед, а вблизи берегов — береговой припай по всей площади океана, за исключением юго-западной части Баренцева моря. Летом (июнь — сентябрь) антициклональные условия над океаном сменяются циклональными благодаря формированию над его поверхностью барической депрессии, вызванной летним повышением температуры, а также в результате интенсивной циклонической деятельности на смещенном почти к самому полюсу арктическом фронте. Отепляющим фактором в этот сезон является также приток тепла с юга за счет проникающего в полярную зону воздуха
умеренных широт и за счет речных вод. Начинается таяние льдов, шельфовые моря освобождаются полностью или частично
от ледяного покрова. В центральных районах океана паковые льды сохраняются и в летнее время года.
Циркуляция поверхностных вод. Ледяной покров изолирует поверхность вод океана от непосредственного воздействия атмосферы и солнечной радиации. Поэтому атмосферная циркуляция оказывает слабое влияние на циркуляцию поверхностных вод, которая формируется под влиянием преимущественно гидрологических факторов.
Важнейшим из них издавна признается мощный приток атлантических вод в Северный Ледовитый океан (298 тыс. км3). Этот приток по существу определяет всю картину распределения течений в Северо- Европейском бассейне и в Баренцевом, отчасти Карском морях. На циркуляцию вод в Арктике заметно влияет также приток тихоокеанских (30 тыс. км3), речных и глетчерных вод (4,5 тыс. км3). Баланс вод океана выравнивается прежде всего за счет стока непосредственно в северо-восточную
часть Атлантического океана (292,3 тыс. км3). Это и есть главное поверхностное течение в Северном Ледовитом океане. Меньшая часть вод стекает в Атлантику через проливы Канадского архипелага.
Таким образом, основная масса воды,поступающей в Северный Ледовитый океан, приходит из Атлантики с теплым Северо- Атлантическим течением. На подходах к Северному Ледовитому океану атлантические воды отдают в атмосферу более 70 % тепла. Это оказывает важнейшее влияние на термику и динамику воздушной оболочки. Огромная теплоотдача поступающих в Северный Ледовитый океан атлантических вод является мощным возбудителем современных атмосферных процессов над обширной акваторией Северного Ледовитого океана. Отепляющее влияние атлантических вод через атмосферную циркуляцию, возбуждаемую ими в процессе теплоотдачи, оказывается значительно большим, чем через непосредственный перенос и отдачу тепла холодным арктическим водам.
Гренландский антициклон, весьма устойчивый в течение всего года, также существенно влияет на местную атмосферную циркуляцию. Он способствует образованию ветров, по своему направлению усиливающих стоковый эффект сброса вод из Северного Ледовитого в Атлантический океан.
Существенное значение в формировании поверхностной водной циркуляции в Северном Ледовитом океане имеет речной сток, хотя по объему (по сравнению с притоком атлантических вод) он невелик. Поскольку более половины речного стока сосредоточено у берегов Азии и Аляски, здесь возникает постоянное стоковое движение вод и льдов. Образуется течение, которое пересекает океан и в западной его части устремляется в пролив между Шпицбергеном и Гренландией. Это направление выносного течения поддерживается также притоком тихоокеанских вод, поступающих через Берингов пролив. Таким образом, основное — Трансарктическое—течение в Северном Ледовитом океане возникает в районе Чукотского и Восточно-Сибирского шельфов. Оно пересекает океан широкой полосой, в пределах которой располагается и Северный полюс, и устремляется к северному побережью Гренландии, где основная масса вод вливается непосредственно в Атлантику между Гренландией и Шпицбергеном. Здесь оно получает дополнительный импульс под воздействием местных ветров, формирующихся над Гренландей. Это генеральное течение является механизмом, обеспечивающим общее направление дрейфа льдов и, в частности, полярных дрейфующих станций СП, неизменно заканчивающих свой путь в Северо-Европейском бассейне.
Между Аляской и Трансарктическим течением возникает местный круговорот,примерно соответствующий морю Бофорта. Другой круговорот образуется восточнее Северной Земли. В образовании круговоротов играет роль конфигурация берегов и рельеф дна. Местный круговорот (против часовой стрелки) образует также Восточно-Новоземельское и Ямальское течения в Карском море. Сложная система течений известна в Баренцевом море, где она целиком связана с Северо-Атлантическим течением и его ответвлениями. С этим же течением связана в основном циркуляция вод в Северо-Европейском бассейне. Перейдя Форерско-Исландский порог, Северо-Атлантическое течение следует на северо-северо-восток вдоль берегов Норвегии
под названием Норвежского течения, которое примерно на долготе 14В° разветвляется на Запад на Шпицбергенское и мощное Нордкапское течения. Последнее у Кольского полуострова получает название Мурманского, пересекает южную часть Баренцева моря и затем переходит в Западно- Новоземельское течение, постепенно затухающее в северной части Карского моря. Все это теплые течения со скоростями более 25 см/с.
В пригренландской части бассейна главным циркуляционным звеном служит Восточно- Гренландское течение, стоковое по своей природе и являющееся продолжением главного Трансарктического течения. Это холодное течение отличается большой мощностью и высокой скоростью. Оно обходит южную оконечность Гренландии и далее следует в море Баффина как Западно- Гренландское течение. В северной части этого моря оно сливается с потоком вод, устремляющимся из проливов Канадского архипелага. В результате образуется холодное Канадское течение, следующее со скоростью 10—25 см/с вдоль Баффиновой Земли и обусловливающее сток вод из Арктики в Атлантический океан. В Гудзоновом заливе наблюдается местная циклоническая циркуляция.