Как работает гольфстрим. Что на самом деле случилось с гольфстримом

Что такое Гольфстрим? Так называется теплое течение в северной части Атлантического океана. Оно зарождается в Карибском море, огибает Антильские острова, Флориду и поднимается к Новой Земле. Далее холодные воды северных морей направляют его на восток, и Гольфстрим

Гольфстрим остановился: правда или вымысел?
Ав.Ольга Скидан
Дата:May 28, 2013

В 2010 году мировое сообщество потрясла новость о том, что в ближайшем будущем возможно начало нового Ледникового периода. Итальянский физик Джанлуиджи Зангари, сотрудник Национального института ядерной физики Фраскати, сделал сенсационное заявление: "Гольфстрим остановился!"
К таким выводам ученый пришел, анализируя полученные со спутников данные наблюдений за атмосферными и океаническими явлениями в Мексиканском заливе.

По мнению итальянского ученого, течение Гольфстрим остановилось в результате масштабной экологической трагедии в этой акватории. На протяжении нескольких месяцев из скважины Deepwater Horizon концерна «British Petroleum» в воды залива происходила утечка сырой нефти. Всего вылилось порядка двухсот миллионов галлонов вещества, которые образовали на дне своеобразный «нефтяной вулкан». Руководство концерна «ВР» и американские власти попытались скрыть этот факт, сбросив в Мексиканский залив два миллиона галлонов растворителя "Corexit" и огромное количество других диспергаторов, чтобы подавить углеводороды. Нейтрализовать последствия катастрофы не удалось, получилось только скрыть истинные масштабы вреда - часть залива от нефтяной пленки была очищена, а вот с большой глубины удалить нефть невозможно. А самое непоправимое последствие утечки нефти заключается в том, что изменилась температура, вязкость и соленость морской воды, в результате чего разрушились границы между слоями холодной и теплой воды, из-за этого замедлились подводные течения, а в некоторых местах Гольфстрим остановился вовсе. Все это и побудило Зангари сделать такое заявление.

Что такое Гольфстрим? Это главное теплое течение Земли, которое формирует погодные условия на прилегающих к Атлантическому океану территориях. Он делает скандинавские страны пригодными для проживания и поддерживает теплый климат в европейских странах. И если Гольфстрим остановился, то нас ждет наступление Ледникового периода. В первую очередь, льдом покроются Англия и Ирландия, северные штаты Америки и Канады, затем резкое похолодание накроет Северную Америку, Европу и Азию. Люди будут вынуждены переселяться в более теплые места. Холод, миграции, неурожай и, как следствие, голод приведут к вымиранию примерно двух третей всего человечества.

В 2010 году ученый не верил в самовосстановление течения, так как подозревал, что утечка нефти продолжается. Но уже через некоторое время со спутников были получены снимки, не подтверждающие тот факт, что Гольфстрим остановился. На фотографиях из Космоса было видно, что Северо-Атлантическое течение вновь несет свои теплые воды по привычному маршруту.

Так что же, мировая глобальная катастрофа отменяется? На этот вопрос нет однозначного ответа. Ученые говорят, что Гольфстрим остановился временно на несколько дней, подобная ситуация была уже в 2004 году, и никаких негативных последствий для Земли тогда не последовало. А вот сторонники теории глобального заговора утверждают, что все снимки Мексиканского залива, полученные со спутников после 2010 года, поддельные. Климат меняется, но постепенно, потому что воды Гольфстрима еще не остыли полностью, а до глобального похолодания осталось несколько лет.

Течение Гольфстрим

В Западной Европе, а также на восточном побережье США климат довольно мягкий. Так на побережье Флориды средняя температура воды очень редко бывает ниже 22° по Цельсию. Это в зимние месяцы. Летом воздух нагревается до 36°-39° по Цельсию при влажности, доходящей до 100%. Такой температурный режим простирается далеко на восток и на север. Он охватывает штаты: Арканзас, Алабама, Миссисипи, Теннеси, Техас, Кентукки, Джорджию, Луизиану, а также Северную и Южную Каролину.

Все эти административные образования лежат в области влажного субтропического климата, где летняя среднесуточная температура не бывает ниже 25° по Цельсию, а в зимние месяцы опускается до 0° по Цельсию очень редко.

Если взять Западную Европу, то Пиренейский, Апеннинский и Балканский полуострова, а также вся южная часть Франции располагаются в субтропической зоне. Летняя температура в ней колеблется в пределах 26°-28° по Цельсию. В зимний период эти показатели падают до 2°-5° по Цельсию, но практически никогда не достигают 0°.

В Скандинавии средняя зимняя температура колеблется от минус 4° до 2° по Цельсию. В летние месяцы она поднимается до 8°-14°. То есть даже в северных районах климат вполне приемлем и пригоден для комфортного проживания.

Течение Гольфстрим
Данная температурная благодать имеет место в огромном регионе не просто так. Она напрямую связана с океанским течением Гольфстрим. Именно он формирует климат и даёт людям возможность наслаждаться тёплой погодой практически круглый год.

Гольфстрим представляет собой целую систему тёплых течений в северной части Атлантического океана. Его полная длина охватывает расстояние в 10 тыс. километров от знойных берегов Флориды до покрытых льдами островов Шпицберген и Новая Земля. Огромные массы воды начинают своё движение во Флоридском проливе. Их объём доходит до 25 млн. куб метров в секунду.

Течение Гольфстрим медленно и величественно движется вдоль восточного побережья Северной Америки и пересекает 40° с. ш. Возле острова Ньюфаундленд оно встречается с Лабрадорским течением. Последнее несёт на юг холодные воды и заставляет тёплые потоки воды повернуть на восток.

После такого столкновения Гольфстрим распадается на два течения. Одно устремляется на север и превращается в Северо-Атлантическое течение. Именно оно и формирует климат в Западной Европе. Оставшаяся масса доходит до берегов Испании и поворачивает на юг. У берегов Африки она встречается с Северным Пассатным течением и отклоняется на запад, заканчивая свой путь в Саргассовом море, от которого рукой подать до Мексиканского залива. Затем круговорот огромных масс воды повторяется.

Подобное продолжается на протяжении тысячелетий. Иногда могучее тёплое течение слабеет, замедляет ход, уменьшает теплоотдачу, и тогда на землю опускается холод. Примером тому может служить малый ледниковый период. Европейцы наблюдали его в XIV-XIX веках. Каждый теплолюбивый житель Европы испытал на своей шкуре, что такое настоящая морозная снежная зима.

Правда до этого, в VIII-XIII веках отмечалось заметное потепление. Иначе говоря, течение Гольфстрим набирало мощь и отдавало очень большое количество тепла в атмосферу. Соответственно на землях европейского континента погода была очень тёплая, а снежные холодные зимы не наблюдались столетиями.

В наши дни могучие тёплые потоки воды также влияют на климат как и в прежние времена. Под солнцем ничто не изменилось, и законы природы остались теми же самыми. Вот только человек в своём техническом прогрессе шагнул очень далеко. Его неустанная деятельность спровоцировала Парниковый эффект.

Результатом стало таяние льдов Гренландии и Северного Ледовитого океана. Огромные массы пресной воды хлынули в солёные воды и устремились на юг. В наши дни такая ситуация уже начинает сказываться на могучем тёплом течении. Некоторые специалисты предрекают скорую остановку Гольфстрима, так как он не сможет справиться с наплывом пришлых вод. Это повлечёт за собой резкое похолодание в Западной Европе и на восточном побережье Северной Америки.

Ситуацию усугубила крупнейшая авария на нефтяном месторождении Тайбер в Мексиканском заливе. Под водой в недрах земли геологи нашли огромные запасы нефти, исчисляемые 1,8 млрд. тонн. Специалисты пробурили скважину, глубина которой составила 10680 метров. Из них 1259 метров пришлось на океанскую толщу воды. В апреле 2010 года на нефтяной платформе возник пожар. Он полыхал в течении двух дней и унёс жизни 11 человек. Но это была хоть и трагическая, но прелюдия к тому, что произошло после этого.

Сгоревшая платформ затонула, а из скважины в открытый океан стала вытекать нефть. По официальным источникам в воды Мексиканского залива в сутки поступало 700 тонн нефти. Однако независимые специалисты назвали другую цифру - 13,5 тыс. тонн в сутки.

Огромная по своей площади нефтяная плёнка сковывала движение атлантических вод, а это, соответственно, стало негативно влиять на теплоотдачу. Отсюда произошло нарушение в циркуляции воздушных потоков Атлантики. У них уже не хвататало силёнок продвигаться на восток и формировать там привычный мягкий климат.

Результатом этого стала страшная жара в Восточной Европе летом 2010 года, когда температура воздуха поднималась до 45° по Цельсию. Спровоцировали подобное ветра из Северной Африки. Они, не встречая на своём пути никакого сопротивления, принесли на север жаркий и сухой циклон. Он завис над огромной территорией и держался над ней почти два месяца, уничтожая всё живое.

В то же самое время Западную Европу потрясали страшные наводнения, так как идущим с Атлантики тяжёлым, наполненным влагой облакам не хватало сил прорваться сквозь сухой и жаркий фронт. Они вынуждены были сбрасывать тонны воды на землю. Всё это спровоцировало резкий подъём уровня рек и, как следствие, различные катастрофы и человеческие трагедии.

Каковы же ближайшие перспективы, и что ждёт старушку Европу в скором времени? Специалисты утверждают, что кардинальные климатические изменения начнут ощущаться уже в 2015 году. Западную Европу ждёт похолодание и повышение уровня Мирового океана. Это спровоцирует обнищание среднего класса, так как его денежные средства вложены в недвижимость, которая резко упадёт в цене.

Отсюда возникнет политическая и социальная напряжённость во всех слоях общества. Последствия подобного могут быть самыми трагическими. Прогнозировать же что-то конкретное просто невозможно, так как сценариев развития событий множество. Ясно только одно: грядут тяжёлые времена.

Течение Гольфстрим, в наши дни, благодаря глобальному потеплению и катастрофе в Мексиканском заливе, практически замкнулось в кольцо и не даёт достаточной тепловой энергии Северо-Атлантическому течению. Соответственно нарушаются воздушные потоки. Над европейской территорией начинают господствовать совсем иные ветра. Привычный климатический баланс нарушается - это уже заметно простым глазом.

В подобной ситуации любого может охватить чувство тревоги и безысходности. Конечно не за судьбы сотен миллионов людей, так как это слишком расплывчато и неясно, а за конкретные судьбы своих родных и близких. Но отчаиваться, а тем более паниковать - преждевременно. Как там на самом деле будет - не знает никто.

Будущее полно неожиданностей. Совсем не исключено, что глобальное потепление вовсе и не является таковым. Это обычное повышение температур в рамках климатического цикла. Его продолжительность составляет 60 лет. То есть шесть десятилетий температура на планете неуклонно растёт, а последующие 60 лет медленно снижается. Начало последнего цикла датируется концом 1979 года. Получается, что половина пути уже пройдена и осталось потерпеть всего-то 30 лет.

Течение Гольфстрим представляет собой слишком мощный поток воды, чтобы вот так просто взять и поменять направление или исчезнуть. Какие-то сбои и отклонения могут быть, но они никогда не превратятся в глобальные и необратимые процессы. Для этого просто нет никаких предпосылок. По крайней мере, в наши дни таковые не наблюдаются.

Отдельные течения в океанах объединяются в системы, включенные в общебассейновый круговорот. Самое известное морское течение - Гольфстрим. Название это переводится на русский язык как Течение из Залива. Оно сохранилось с тех далеких времен, когда считаюсь, что течение возникает как поток вод, устремляющихся из Мексиканского залива через Флоридский пролив в . Теперь известно, что лишь малая доля вод Гольфстрима выносится из залива. Течение, выходящее оттуда, сейчас предпочитают называть Флоридским. Океанический поток, достигающий широты мыса Хаттерас на побережье , принимает в себя мощный приток из Саргассова моря. Тут-то и начинается собственно Гольфстрим, могучая «река в океане», уходящая на глубину 700 - 800 м и достигающая ширины 110 - 120 км. Отмечена еше одна особенность Гольфстрима: по выходе в океан оно отклоняется не вправо, как положено в Северном полушарии под влиянием вращения Земли, а влево! Это результат повышенного уровня океана в его субтропической части. Средняя температура поверхностных слоев течения 25 - 26° (на глубинах около 400 м - всего 10 - 12°). Однако в Гольфстриме на расстоянии длины корпуса судна бывают большие разности температур, достигающие 10°, а изменение цвета и прозрачности морской воды происходит буквально на глазах.

В поверхностном слое течения обычно обнаруживается ядро вод повышенной температуры, наиболее сильно выраженное у самой поверхности океана, и ядро вод высокой солености с центром на глубинах 100 - 200 м. Эта особенность прослеживается вплоть до Большой Ньюфаундлендской банки. Таким образом, представление о Гольфстриме как об очень теплом течении, проходящем через более холодные воды, справедливо только для поверхностного слоя, но и в нем самые теплые воды всего на несколько градусов превышают поверхностную температуру вод Саргассова моря.

Поверхностные скорости собственно Гольфстрима могут достигать 2,0 - 2,6 м/с. Даже на глубинах порядка 2 км они все еще значительны: 10 - 20 см/с. При выходе из Флоридского пролива мощность течения составляет 25 млн. м3/с (а эта величина более чем в 20 раз превышает расход всех рек планеты); после же присоединения Антильского течения (из Саргассова моря) мощность потока возрастает до 106 млн. м/с.

И вот такой могучий поток устремляется на северо-восток к Большой Ньюфаундлендской банке. Отсюда Гольфстрим, как и отделяющееся от него Течение Склона, поворачивает на юг, включаясь в северо-атлантический круговорот. А через океан, на восток, по направлению к устремляется Северо-Атлантическое течение, которое иногда считается частью вторичного океанического .

Успев набрать в Мексиканском заливе значительное количество тепла, Флоридское течение соединяется возле Багамских островов с Антильским течением (пункт 1, рис 1) и превращается в Гольфстрим, который течёт узкой полосой вдоль побережья Северной Америки. На уровне Северной Каролины (мыс Хаттерас, пункт 2, рис. 1) Гольфстрим покидает прибрежную зону и поворачивает в открытый океан. Максимальный расход течения при этом достигает 85 млн м³/с. Продолжение Гольфстрима к юго-востоку от Большой Ньюфаундлендской банки (пункт 3) известно как Северо-Атлантическое течение, которое пересекает Атлантический океан в северо-восточном направлении, теряя значительную часть энергии в ответвлениях на юг (пункт 4), где Канарское течение замыкает основной цикл течений северной Атлантики. Ответвления на север в Лабрадорскую котловину (пункт 5) образуют течение Ирмингера, Западно-Гренландское течение и замыкаются Лабрадорским течением. При этом основной поток Гольфстрима прослеживается ещё далее на север (пункт 6) вдоль побережья Европы как Норвежское течение, Нордкапское течение и другие. Следы Гольфстрима в виде промежуточного течения наблюдаются также в Северном Ледовитом океане.

Гольфстрим часто образует ринги - вихри в океане. Отделяющиеся от Гольфстрима в результате меандрирования, они имеют диаметр около 200 км и движутся в океане со скоростью 3-5 см/с.

Некоторые ученые заявляют о том, что Гольфстрим замедляет ход своих вод, а некоторые - что оно совсем остановилось. Кто прав, сейчас трудно выяснить, но у течения Гольфстрим действительно есть несколько причин, чтобы замедлится.

Первая из них - глобальное потепление. Поскольку на динамику течения оказывает значительное влияние солёность океанской воды, уменьшающаяся из-за таяния льдов. Возможно также влияние уменьшающейся разности температур между полюсом и экватором при усилении парникового эффекта. Таким образом, «глобальное потепление» грозит Европе катастрофическим похолоданием.

Вторая причина состоит в очень большом количестве нефти, которое было разлито в Мексиканском заливе. Это также сказывается на нем, нарушая и замедляя ход.

Рис. 1. Система течения Гольфстрим.

Остановка теплого течения Гольфстрим несет в себе много опасностей: похолодание Европы, нарушения климата, появление ледникового периода. Оно играет огромную роль в жизни нашей планеты. В пользу принципиальной возможности подобной катастрофы приводятся данные о катастрофических изменениях климата, происходивших на нашей планете ранее. В том числе имеющиеся свидетельства о Малом Ледниковом периоде или данные анализа льдов Гренландии.

Учитывая влияние Гольфстрима на климат, предполагается, что в краткосрочной исторической перспективе возможна климатическая катастрофа, связанная с нарушением течения. Уже давно одной из любимых тем Голливуда стало то, что из-за глобального потепления и таяния северных ледников воды опресняются, а поскольку Гольфстрим образуется при взаимодействии соленой и пресной воды, Европа перестает обогреваться и начинается ледниковый период.

В настоящее время нет достаточно обоснованных данных о влиянии вышеупомянутых факторов на климат. Есть и прямо противоположные мнения. В частности, по мнению доктора географических наук, океанолога Бондаренко А. Л., «режим „работы“ Гольфстрима не изменится» . Это аргументируется тем, что фактического переноса воды не происходит, то есть течение является волной Россби. Поэтому никаких внезапных и катастрофических изменений климата Европы не произойдет. (А. Л. Бондаренко , «Куда течёт Гольфстрим?» // Океанология. Научно-популярный блог о Мировом океане и его обитателях.).

Все вышеприведенные сведения находим на сайте «Википедия» и «Океанология. Научно-популярный блог о Мировом океане».

В связи с тем, что нет единого мнения о пространственно-временной изменчивости, и причинно-следственных связях системы течений Гольфстрима, рассмотрим результаты многочисленных измерений скорости и направления течений и распределения температуры и солености в Северной Атлантике.

До настоящего времени производилось большое количество измерений параметров течений разными методами. Рассмотрим некоторые из них, произведенных в различных местах океана и в том числе в системе течения Гольфстрим.

Начать целесообразно с экватора. На рис. 2 (левый) представлена меридиональная компонента экваториального течения Атлантики. Скорость течения изменяется периодически (период20-30 суток). Это течения волновой природы. В литературе их называют по-разному: м едленные осцилляции; нестабильные волны; бароклинные береговые струи; топографические волны; континентальные шельфовые волны; синоптические вихри в океане; бароклинные вихри; океанские вихри; топографические ринги; глубинные струи; захваченные экватором гравитационные волны Россби; экваториальные длинные волны; экваториальные волны; меандры и длинные волны; краевые волны; двойные волны Кельвина.

Н еобходимо отметить, что возможность образования длиннопериодных волн в океане сначала была показана теоретическими расчетами: волн Кельвина (1880 г), медленных крупномасштабных колебаний (low -frequencycurrentfluctuations ) называемых планетарными волнами или волнами Россби (1938 г), топографических, шельфовых (longshelfwaves , continentalshelfwaves ), захваченных берегом (coastal -trappedwaves ), захваченных экватором волн. Регистрировать волны в океане и в Великих озерах начали в 60х годах прошлого века.

Естественно, что наблюдаемую в океане большую изменчивость скорости и направления течений пытались отожествить с имеющимися моделями, полученными теоретически: с волнами Россби, Кельвина, с топографическими волнами и т.д.

Основное отличие наблюдаемых волн от теоретически рассчитанных в том, что наблюдаемые волны имеют большой перенос масс воды, тогда как теоретические расчеты показывают, что перенос масс воды в волне мал. Поэтому, на наш взгляд, целесообразно называть наблюдаемую в действительности изменчивость скорости и направления течений длиннопериодными волновыми течениями (ДПВТ), течениями волновой природы. Необходимыми признаками таких течений являются: а) периодическая изменчивость; б) наличие фазовой скорости. Причем фазовую скорость и направление распространения фазы необходимо показывать и вычислять по наблюдениям.

Длительные инструментальные наблюдения за течениями волновой природы стали возможны с появлений автономных измерителей течений.

На рис.2 (слева) показана меридиональная компонента экваториального течения в форме волн Россби на глубине 10 м. (WeisbergR . H .1984 ), на том же рисунке справа - глубинный профиль зональной компоненты скорости (в см/с) в пункте 0°-35°W , в апреле 1996 г., полученного в рейсе НИС Elambor 2 (GouriouY ., BourlesB ., MercierH ., ChuchlaR . 1999). Хорошо видно, что течение существует до глубины 4500 м.

Рис. 2. Меридиональная компонента экваториального течения в форме волн Россби на глубине 10 м. (WeisbergR . H .1984 ) (левый); глубинный профиль зональной компоненты скорости (в см/с) в пункте 0°-35°W , в апреле 1996 г., полученного в рейсе НИС Elambor 2 (GouriouY ., BourlesB ., MercierH ., ChuchlaR . 1999). (правый).

Имеется много измерений течений волновой природы разного качества, и они различным образом представляются в иллюстрациях. Образцовыми являются измерения, которые продолжались 30 лет на экваторе Тихого океана. (TOGO -TAO ) (рис. 3,4).

На рис. 3 течение волновой природы (период 20 суток), имеющее постоянную составляющую, которая достигает 150 см/с летом, и уменьшается до 0 см/с (или имеет отрицательное направление) зимой. Амплитуда изменения волн до 90 см/с. На рис. 4 представлена меридиональная компонента - колебания скорости течения в направлении север-юг, без постоянной составляющей. Видны пакеты, т.е. временные отрезки, когда амплитуда изменчивости течений большая, перемежаются с периодами, когда амплитуда изменчивости течений мала.

Рис. 3. Пример измерения течения на экваторе Тихого океана в пункте

0°, 110° W , на глубине 10 м., зональная компонента (W - E ).

Рис. 4. Пример измерения течения на экваторе Тихого океана в пункте

0°, 110° W , на глубине 10 м., меридиональная компонента.

Экваториальное течение достигает берегов Бразилии, и часть потока проистекает вдоль северного берега Бразилии в Карибское море, другая часть поворачивает на юг (рис.5). Здесь тоже представлены результаты измерения скорости и направления течений на 6 горизонтах до глубины 3235 м. Течение изменяется периодически, имеет постоянную составляющую.

Северная ветвь течения проходит через Карибское море, Мексиканский залив и мощной струей вытекает через Флоридский пролив в Атлантический океан. (показано с помощью траекторий дрифтеров на рис. 6 левый).

Рис. 5. Изменчивость скорости течения у берегов Бразилии(FischerJ ., SchottF . A . 1997).

Рис. 6. Траектории дрифтеров в Карибском море и в Мексиканском заливе и начало Гольфстрима (слева), 240 траекторий поплавков нейтральной плавучести SOFAR (SoundFixingAndRanging ) в северной Атлантике на глубине от 700 до 2000 м.(PhilipL . Richardson 1991) (справа).

Очень интересные результаты прохождения дрифтеров по своим траекториям представлены на рис. 6 (правый). Здесь представлены 240 траекторий. Автор (PhilipL . Richardson 1991г.) начинает статью с фразы «Мы вам покажем кое-что удивительное». Конечно, для многих удивительное даже сейчас, 20 с лишним лет спустя после публикации этой статьи. Большинство до сих пор считают, что течение Гольфстрим является струйным, геострофическим. Автор статьи считает, что течение в Гольфстриме и в прилегающих областях имеют вихревой характер (рис.6 справа). В тексте статьи говорится, что часть вихрей имеет циклонический характер, часть антициклонический. Такое течение не может быть геострофическим. И не может быть образовано неравномерностью плотности.

Рис. 7. Три среднемасштабных вихря проследовавших в восточной Атлантике длительное время (PhilipL . Richardson . 1991).

В той же работе приводятся траектории дрифтеров, увлекаемых среднемасштабными вихрями в восточной Атлантике (рис. 7). Три вихря прослежены в продолжении двух лет, года, и полутора лет (MEDDY 1,2,3 соответственно).

Рис. 8. Пространственное распределение векторов скоростей течений в волне (а) и в вихре (б), которые перемещаются с фазовыми скоростями 2 см/с.

Но существуют разные мнения по поводу природы наблюдаемых вихревых движений в океане.

Захарчук (2010) показывает пространственное распределение векторов скоростей течений в волне и в вихре (рис.8). В волне вектора располагаются вдоль направления движения волны. В вихре вектора располагаются по касательным к круговому движению.

На рис. 9 показана изменчивость скорости течения в Гольфстриме. Характер изменчивости убеждает нас в том, что течение Гольфстрим имеет волновую природу. Оно не струйное, не геострофическое. И явно не термохалинное. Скорость массы воды размером 500 × 100 × 1 км. сначала увеличивается, достигает максимума, затем уменьшается, иногда почти до нуля. И вновь увеличивается. Такой процесс может происходить только в волне.

Рис. 9. Изменчивость скорости продвижения дрифтера №12046 в течении Гольфстрим. (БондаренкоА. Л. 2009).

Таким образом по всему периметру крупномасштабной циркуляции, на всем ее протяжении наблюдаются волновые течения. Можно сказать конкретнее: «Течение крупномасштабной циркуляции (и Гольфстрима тоже) есть осредненное движение течения волновой природы».

Такой вывод подтверждают многочисленные наблюдения. «С 1959 по 1971 г. в западной части Атлантического океана США было осуществлено 350 постановок АБС. Особый интерес представляют многолетние (с перерывами) наблюдения на разрезе 70° з. д. Обнаружен период колебаний скоростей в придонных и поверхностных слоях равный 30 суткам. По всей видимости, эти колебания вызываются топографическими волнами Россби . Интересно отметить, что положение Гольфстрима изменяется с той же периодичностью». (Баранов Е. И. 1988 г.).

«За последние 30 лет широкое распространение получили дрифтерные наблюдения.

Длительный эксперимент по определению траектории скорости течения в стрежне Гольфстрима был проведен в июне-ноябре 1975 г. Во время этого эксперимента была надежно определена траектория и скорость дрейфа от Флориды до 45° з.д. На этом участке траектории буй находился в пределах стрежня Гольфстрима, несколько правее фронта Гольфстрима. От Флориды до м. Хаттерас скорости были в пределах 200 см/с. Высокие скорости в стрежне, более 100 см/с наблюдались вплоть до 55° з. д. Далее характер дрейфа, значение скоростей резко меняется, что могло быть причиной выброса буя из стрежня системы Гольфстрим-Северо-Атлантическое течение и попадание его в одну из южных ветвей этой системы». (Баранов Е. И. 1988 г.).

«До подхода к м. Хаттерас Флоридское течение следует от Флоридского пролива вдоль континентального склона и пересекает плато Блейк (рис. 10, между 72° и 65°з.д.). Глубинывэтомрайоне700-800м. Распространяясь до дна, течение перемещает всю массу вод от поверхности до дна. Присоединение к Флоридскому течению Антильского течения увеличивает расход Гольфстрима.

В районе м.Хаттерас происходят два процесса, которые качественно и количественно изменяют перенос. В этом районе происходит поворот Гольфстрима от края континентального шельфа в сторону открытого океана. Глубины океана вдоль траектории в месте поворота увеличиваются на расстоянии 20 км. от 1000 до 2000 м (наклон дна здесь 5%, а далее на расстоянии 150 км, от 2000 до 3000 м. (наклон дна 1,5%).

После прохождения района 60-78° з.д., где расходы достигают максимальных значений, наблюдается резкое их уменьшение. В слое 0-2000 м расходы уменьшаются с 89 св. на 68-70° з.д. до 49 св. на 60° з.д. Такое резкое уменьшение можно объяснить следующими факторами. В районе между 60-65° проходит подводная горная цепь Новой Англии (рис. 10)». (Баранов Е. И 1988 г.).

Рис. 10. Рельеф дна океана в районе Гольфстрима после прохождения м. Хаттерас.

«Район, расположенный к югу и юго-востоку от Большой Ньфаундлендской банки называют дельтой Гольфстрима. Продвигаясь к востоку от 50° з.д. Гольфстрим встречает на своем пути юго-восточный Ньюфаундлендский подводный хребет, протянувшийся с северо-запада на юго-восток от края Большой Ньюфаундлендской банки до 39° с.ш., 44° з.д. Этот хребет, как и подводная горная цепь Новой Англии, выступает в качестве барьера на пути Гольфстрима, распространяющийся здесь до дна. Здесь начинается разветвление собственно Гольфстрима на ряд ветвей - на северную, центральную и южную ветви Северо-Атлантического течения. На юг отходит южная ветвь Гольфстрима (Канарское течение).

Основная, центральная ветвь Северо-Атлантического течения пересекает Ньюфаундлендский хребет и, круто повернув на север, следует вдоль изобаты 4500 м. Достигнув широты 50° с. ш. на меридиане 40° з. д., центральная ветвь поворачивает на северо-восток. На широте Шотландии эта ветвь образует совместно с северной ветвью течение Ирмингера. Основная же его часть, перевалив через порог Уайвилла-Томсона, проходит в Норвежское море под названием Норвежского течения.

Южная ветвь Северо-Атлантического течения образуется из той части потока Гольфстрима, которая огибает с юга Ньюфаундлендский хребет и следует на восток вдоль 42-45° с. ш. После пересечения Срединного Атлантического хребта эта ветвь отклоняется вправо и продолжается в виде неустойчивого потока на юг между Азорскими островами и Испанией и под названием Португальского течения дает начало Канарскому течению» (Баранов Е. И. 1988 г.).

Рис. 11. Траектории дрифтеров в северной Атланике (сайт ArturMoriano )

В связи с широким распространением дрифтерных наблюдений были сделаны попытки проследить все вышеописанные течения (продолжение Гольфстрима) по дрифтерным траекториям. По одним данным (Бондаренко А. Л.) из 100 дрифтеров, запущенных во Флоридском проливе только один достиг берегов Исландии. Остальные, небольшая часть ушла влево, в Лабрадорское течение, больщая часть отклонилась вправо и направилась на юг и юго-восток. По другим данным из 400 дрифтеров лишь один достиг берегов Англии. Были даже сделаны выводы, что Гольфстрим не переносит водные массы, а тепло передается турбулентностью.

Прояснить ситуацию помогли данные дрифтерных наблюдений на сайте oceancurrents.rsmas.miami.edu/at

На рис. 11 векторами и цветом отмечены скорости течений. По шкале цвета можно видеть, что вблизи от Флоридского пролива скорости близки к 70 см/с, от мыса Гаттерас до Ньюфаулендской банки скорости составляют около 100 см/с. Далее ширина течения увеличивается и скорости уменьшаются до 20 см/с. Т. е. расположение и цвет векторов подтверждает описанные выше закономерности продвижения течения, отклонение его вправо у мыса Гаттерас. И далее значительное расширение течения. Образование южной ветви (рис. 11). Цвет становится синим (20 см/с). Вектора расположены реже.

Рис. 12. Переход от Гольфстрима в Северо-Атлантическое течение (слева). Траектории дрифтеров в северной части Атлантики.

Рис. 13. Район течения Ирмингера (вблизи Исландии) (слева), дрифтеры из Северо-Атлантического течения в течение Ирмингера (справа).

На рис. 11 течение представлено до 23° з. д. Продолжение течения видим на следующем рис.12 (справа). С района 30-25° з. д., 54°с.ш. начинается течение Ирмингера в северо-западном направлении (рис.13). С широты 20° з.д. (Рис. 12 справа) сформирована ветвь Северо-Атлантического течения, которая проходит мимо Англии к берегам Норвегии (рис. 14).

На рис.14 представлены траектории трех дрифтеров, запущенных на долготе 37° з.д. и 52° с. ш. Два из них дошли до нулевого меридиана, а один прошел вдоль берегов Норвегии.

Итак, мы проследили путь дрифтеров от Флоридского пролива до берегов Норвегии, ответвления на юг, на северо-запад (течение Ирмингера), и в Северо-Атлантическое течение.

Как же объяснить, что из сотен (100, 400) дрифтеров, запущенных в районе Флоридского пролива только еди ницы достигают конца Северо-Атлантического течения? Объяснить очень просто. Даже если запустить дрифтеры в реке (струйное течение), в результате турбулентности, трения о берега, дрифтеры будут приближаться к берегам, и постепенно все окажутся на берегу.

Рис. 14. Траектории дрифтеров в Северо-Атлантическом и Норвежском течении.

А между тем ВСЯ вода проходит вниз по течению. Течение Гольфстрим имеет волновую природу, большую изменчивость скорости. Велико влияние неровностей дна и глубинного западного противотечения (Лабрадорского течения), так же волновой природы. Дрифтеры, достигая края течения, жидких берегов, легко переходят границы течения, покидают его. Для того, чтобы проследить течение дальше, можно предложить в сечении, где осталась примерно половина дрифтеров, запустить еще такое же количество. Конечно нужно учитывать тот очевидный факт, что объем воды в Северо–Атлантическом течении составляет малую часть течения Гольфстрим, поскольку значительное количество воды уходит в ветви на юг, затем влево (течение Ирмингема). Конкретно определить количественно долю воды непосредственно Гольфстрима в разных ветвях Северо – Атлантического течения затруднительно. Для качественного представления распределения вод Гольфстрима по ветвям можно воспользоваться картами распределения тепла в Северной Атлантике (рис. 16 а, б, в), переносимого разными ветвями.

Данные о распределении температуры на трех горизонтах северной Атлантики находим в атласе Атлантического океана:

AtlanticOcean. WOCE Hydrographic Atlas and Global Climatology. N3. CD.

Рассмотрим распределение тепла на горизонте 200 м. по пути следования Гольфстрима (рис. 15а). Во Флоридском проливе температура воды равна 20°С. После прохождения м. Гаттерас температура равна 18°С. У Ньюфаундлендской банки температура воды равна 14,5° - 17°С (по разрезу север-юг). У порога Уайвилла-Томсона (по линии от Ирландии до Англии) температура воды составляет 8,5° -10°С (поперек течения). И далее узкой струей вода с температурой 8,5° -10°С проистекает к берегам Норвегии.

а). Температура на гл. 200 метров

б). Температура на гл. 500 м.

Рис 15. Распределение температуры на глубине 200 м. а), на глубине 500 м. б).

На глубине 500 м. вода с температурой 15°-16,5°С выходит из Флоридского пролива очень тонкой струей. Слева вдоль берега холодная вода Лабрадорского течения. После прохождения м. Гаттерас температура равна 18°С. У Ньюфаундлендской банки температура воды равна 4,5° - 12°С (по разрезу север-юг). Перед порогом Уайвилла-Томсона (перпендикулярно линии от Ирландии до Англии) температура воды составляет 7° -9°С (вдоль течения). Дальше порога Уайвилла-Томсона теплая вода на глубине не проходит. Она располагается в районе к югу от Ислндии до Ирландии, и далее на юг. За порогом Томсона температура воды равна от 2° до 5°С. Т е мы видим, что теплая вода Гольфстрима-Северо-Атлантического течения на горизонте 500 м. за порог Томсона не проходит.

Рассмотрим распределение температуры воды на глубине 1000 м. Вдоль северного берега Мексиканского залива, во Флоридском проливе и далее вдоль берега Америки до М. Хаттерас на карте (Рис. 16 в. – голубой цвет), что соответствует холодной воде 3,5°С. Но дело в том, что от Флоридского пролива до м. Хаттерас глубина рвна 700-800 м. (плато Блейк). Практически здесь обозначено дно. Врайонем.Хаттерас происходит поворот Гольфстрима от края континентального шельфа в сторону открытого океана. Глубины океана вдоль траектории в месте поворота увеличиваются на расстоянии 20 км. от 1000 до 2000 м. (наклон дна здесь 5%, а далее на расстоянии 150 км, от 2000 до 3000 м. наклон дна 1,5%). От м. Хаттерас далее Ньюфаундлендской банки температура воды на горизонте 1000 м. равна 7°-12°С, и вблизи порога Уайвилла-Томсона температура воды увеличиваются до 13-14°С. За порогом Томсона вода холодная.

Результаты этого анализа приведены в таблице 1.

В). Температура на гл. 1000 м.

Рис. 15 в. Распределение температуры на глубине 1000 м.

Таблица 1.

«С левой стороны Гольфстрима проходит холодное Лабрадорское течение. «Воктябре 1962 в районе м. Хаттерас на глубине 800-2500 м. инструментально был зарегистрирован поток, направленный на юг. К северу и югу от м. Хаттерас глубинное западное пограничное течение (ГЗПТ) находилось на некотором расстоянии от Гольфстрима, В районе м. Хаттерас ГЗПТ располагалось непосредственно рядом со стрежнем Гольфстрима.

Длительная серия измерения придонных течений вдоль меридиана 70° з.д. Осреднениеза 240 суток. Гор. 200 и1000 м. Средниескорости 2,5-4,9 м/сек.

Водная масса ГЗПТ к югу от м.Хаттерас идентична глубинному потоку из Лабрадорского бассейна в район м. Хаттерас и далее на юг.

С ГЗПТ связана не решенная до сих пор проблема. По всем приведенным данным Флоридское течение и Гольфстрим у м. Хаттерас, а так же к югу и северо-востоку от него распространяется до дна океана. В то же время и ГЗПТ также распространяется до дна океана. К северо-востоку от м. Хаттерес ГЗПТ располагается на левом фланге Гольфстрима, а к югу оказывается на его правом фланге. Согласно (KnaussJ . A .1969 г.) ГЗПТ проходит через Гольфстрим в районе м. Хаттерас» (Баранов Е. И. 1988 г.).

Это дает основание предположить, что здесь зафиксировано начало Антило-Гвианского глубинного противотечения, продолжением которого является Экваториальное противотечение. По существу, это составные части циклонической крупномасштабной циркуляции в Северной Атлантике. Аналогичные циркуляции существуют отдельно в северных и южных частях трех океанов.

Итак, анализ наблюдений, инструментальных и дрифтерных показывает такую же картину системы течений Гольфстрима, которая приведена в Экипедии.

Почему Гольфстрим существует? Имеются разные мнения.

Одни считают, «что горячие и холодные воды Атлантического океана образуют своеобразный конвейер. Горячие экваториальные воды поднимаются наверх и образуют течение, а дойдя до конца пути, охлаждаются. При этом, опускаются вниз в толщу воды, и перемещаются обратно в начало течения. Таким образом теплый Гольфстрим и существует». (Википедия).

Другие считают, что «в планетарном масштабе Гольфстрим, как и любое мировое течение, обусловлено в первую очередь вращением Земли, которое разгоняет тропические пассаты, пассатные течения, в том числе Северное пассатное течение, нагоняет избыточное количество воды в Карибское море, определяет силу Кориолиса, прижимающую течение к восточному побережью американского континента. Локально в каждой отдельной области направление и характер течения определяется так же очертанием материков, температурным режимом, распределением солености и другими факторами». (Википедия).

В связи с тем, что существуют серьезные разногласия по поводу основных закономерностей образования и существования Гольфстрима, целесообразно рассмотреть данные многочисленных инструментальных наблюдений. Это позволит из различных точек зрения выбрать наиболее вероятно соответствующую действительности.

Первое важное замечание: Гольфстрим не является единственным, уникальным течением в Океане. Существуют еще 5 таких течений, по 2 в каждом океане - Атлантическом, Тихом и Индийском океане. В Атлантике на север идет течение Гольфстрим, на юг Бразильское течение. В Тихом океане на север идет течение Куро-Сио, на юг – Австралийское, в Индийском океане на север идет течение Сомали, на юг течение Зеленого мыса (Мозамбикское). То есть, в северной и южной частях трех океанов образуются отдельные крупномасштабные антициклонические циркуляции и Гольфстрим и подобные ему течения являются частью этих циркуляций. Схема океанских течений Атлантического океана показана на рис. 16 (Добролюбов А. И. 1996).

Рис. 16. Структурная схожесть крупно-масштабных течений в Тихом,

Атлантическом и Индийском океанах. (Добролюбов А. И. 1996).

«Схема океанических течений находится в полном соответствии с воздушными течениями – ветрами . Обширные океанические круговороты вод, начало которым дают пассатные течения, отвечают как по направлению движения, так и по положению антициклонического движения воздуха над океанами в Северном полушарии по часовой стрелке, в Южном – против часовой стрелки». (Краткая географическая энциклопедия. Изд-во «Советская Россия» М. 1962.).

Но существуют и сомнения по поводу ветровой природы океанической циркуляции. Никифоров Е. Г. (Институт Арктики и Антарктики) на I съезде Советских океанологов (1977 г.) сказал: «Проблема объяснения современной циркуляции вод не может считаться удовлетворительно решенной даже на уровне качественных гипотез. Гипотезы о ветровом происхождении циркуляции вод не объясняют глубинную циркуляцию, а гипотеза о термохалинной природе циркуляции вод опирается главным образом на существующее поле плотности. Поэтому никаких выводов о природе циркуляции вод на основе расчетов, выполненных по фактическому полю плотности …сделать так же невозможно”.

Действительно, пассаты воздействуют только на верхний слой водной массы (до 200 м.). Тогда как течение в экваториальных областях наблюдается до глубины 4 – 5 км. Аналогично, ветровое воздействие (завихренность) на всю северную (южную) часть трех океанов ограничено верхними горизонтами до 200 м., тогда как течения наблюдаются до глубин 3000-4000 м.

По поводу термохалинной природы Гольфстрима Стоммел писал: «Было установлено так же, что разности плотностей поперек Гольфстрима не имеют ничего общего с движущей силой Гольфстрима, а просто представляют часть равновесия, вызванного косвенным образом действием ветра» (Стоммелл 1963, стр. 27).

Ферронский В. И. (Динамика Земли) высказал гипотезу, в соответствии с которой водные массы океанов отстают от скорости вращения Земли, движение вод достигает западных берегов океанов, течение отклоняется к северу и к югу, возникают крупномасштабные антициклонические циркуляции. Ранее такая гипотеза была высказана И. Кеплером.

И наконец, наиболее физически обоснованная гипотеза по поводу причины возникновения и существования экваториальных течений высказал И. Кант (1744 г.). Астрономические наблюдения показали, что происходит замедление скорости вращения Земли (теория эволюции скорости вращения Земли) (Монин, Шишков). Высказывались разные объяснения причины этого процесса. И. Кант предположил, что Луна (и Солнце) тащит воду вдоль экватора, возникает течение с востока на запад, которое трением о дно тормозит, замедляет скорость вращения. Впоследствии(Broche P., Sundermann J. Die Gezeiten des Meeres und die Rotation der Erde. PureAppl . Geophys ., 86, 95-117, 1971)предположили, что замедление возникает за счет вязких отрицательных вращающих моментов.

Можно так же предположить, что экваториальные течения, обладая большой кинетической энергией, создают отрицательный вращательный момент, когда они воздействуют на восточные берега континентов и поворачивают на север и на юг. Это предположение более физически достоверное.

Гипотеза И. Канта 100 лет не признавалась под влиянием Лапласса. В настоящее время нет никаких сомнений в том, что именно воздействие ПО сил Луны и Солнца на водные массы в районе экватора приводит к образованию экваториальных течений. Такой точке зрения придерживаются около 20 исследователей: Авсюк Ю. Н., Суворова И., Светлозанова И.; Добролюбов А. И. 1996, Гарецкий Р. Г.;Монин А. С., Шишков Ю.; KantI .; LeBlondP . H ., MysakL . A ., Broche , S ündermannJ .; GrovesG . V .; MornerN . A .; MunkW ., WunschC .; EgbertG . D ., RayR . D .

В географической энциклопедии (1960 г.) в статье «Приливное трение» Джуан Дж. Паттулло пишет «Гарольд Джеффрис подсчитал, что каждый день около половины всей энергии приливов расходуется на трение о дно в мелководных морях, например, в мелководной части Берингова моря. Теоретически это трение должно постепенно замедлить вращение Земли. Имеются некоторые данные (по кольцам суточного роста кораллов), что 400 млн. лет назад количество дней в году составляло более 400; кроме того, имеются некоторые астрономические данные, указывающие на то же самое».

«Претерпела ли Земля в своем вращении вокруг оси, благодаря которому происходит смена дня и ночи, некоторые изменения со времени своего возникновения?», задает вопрос И. Кант в статье, в которой обосновывал замедление осевого вращения Земли приливным трением вод Мирового океана.

Помысли философа: «Под воздействием лунного притяжения морские приливы перемещаются с востока на запад и тормозят земное вращение…Правда, отмечает И. Кант, если сопоставить медленность этого движения с быстротой вращения Земли, незначительность количества воды с громадными размерами земного шара, то может показаться, что действие такого движения следует считать равными нулю. Но если с другой стороны, принять во внимание, что этот процесс совершается неустанно и вечно, что вращение Земли представляет собой свободное движение, малейшая потеря которого остается невозмещенной, то было бы совершенно неподобающим для философа предрассудком, объявить этот малый эффект не имеющим значения». (И. Кант, 1754).

Итак, наиболее физически обоснованной причиной образования и существования крупномасштабных антициклонических циркуляций (а, следовательно, и течений Гольфстрим, Куро-сио и т. д.) является ежедневное воздействие приливообразующих сил Луны и Солнца на водные массы в экваториальных областях. Вполне понятно, что величина ПО сил (среднегодовая) не меняется от изменений средней температуры, или каких-то других причин. Средняя скорость экваториальных течений остается постоянной, а потому и скорость Гольфстрима и ему подобных течений не может замедлиться, или совсем остановиться . Но поскольку Гольфстрим определяет климат Европы, необходимо понять закономерности изменчивости этого течения по пути следования от Флоридского пролива до берегов Норвегии, которая является одной из причин изменения переноса количества тепла, влияния на погоду и климат.

Литература

Баранов Е. И. Структура и динамика вод системы Гольфстрима. М. Гидрометеоиздат, 1988.

Добролюбов А. И. Бегущие приливные волны деформации как генератор глобальных геофизических процессов. // Л i тасфера №4, 1996, с. 22-49. Минск.

Захарчук Е. А. Синоптическая изменчивость уровня и течений в морях, омывающих северо-западное арктическое побережья России.С.-Петербург 2008. 358 с.

Краткая географическая энциклопедия. Изд-во «Советская Россия» М. 1962.

Стоммел Г. Гольфстрим. Физическое и динамическое описание. 1963 г. М. И.Л.

Ферронский В. И., Ферронский С. В. Динамика Земли. М. Научный мир. 2007 г. 335 с.

Шокальский Ю. М. Океанография.Л. Гидрометеоиздат. 1959 г. 537 с.

Щевьёв В. А. Физика течений в океанах, морях и в озерах. История поисков, размышлений, заблуждений, открытий. 2012 г.312 с. Изд-во LAMBERTAcademicPublishing .

ISNB : 978-3-8484-1929-6

Щевьёв В. А. Физика течений в океанах, морях и в озерах.

Broche P., Sundermann J. Die Gezeiten des Meeres und die Rotation der Erde. PureAppl . Geophys ., 86, 95-117, 1971).

Кант И. Исследование вопроса о том, могли ли произойти изменения во вращении Земли вокруг своей оси, вызывающем смену дня и ночи, с первых дней ее возникновения и как об этом можно узнать. 1754 г .

Knauss J. A. A note on the transport of the Golfstream. – Deep-Sea Res., 1969, vol. 16, p. 117-123.

Сайт oceancurrents.rsmas.miami.edu/at ... orida.html (Artur Moriano).

AtlanticOcean. WOCE Hydrographic Atlas and Global Climatology. N3. CD.

Главная » Транскрипции » Как работает гольфстрим. Что на самом деле случилось с гольфстримом