Исследование свойств почв, разработка мероприятий по улучшению почв, бонитировка почвы. Построение «розы ветров»

Введение

В системе наук о Земле  важное место занимает океанология, охватывающая всю сумму знаний о  Мировом океане и его взаимосвязях с материковой частью Земли и атмосферой. Современная океанология опирается на достижения физики, химии, биологии, геологии и сама вносит существенный вклад в развитие этих наук.

Из 510 миллионов квадратных километров площади земного шара на Мировой океан приходится 361 миллионов квадратных километров, или почти 71% (южное полушарие более океаническое - 81%, чем северное -61%). Таким образом, океаническая часть земной поверхности - наиболее крупный горизонтальный компонент географической оболочки. Сам факт существования глобальной неоднородности (материковость - океаничность) в сочетании с географической широтой и высотой определяет главнейшие особенности природы Земли. Кроме того, суша и океан распределены по поверхности Земли неравномерно. Асимметрия суши и океана влечет за собой асимметрию в распределении всех остальных компонентов природы: климата, почв, животного и растительного мира; оказывает влияние на характер хозяйственной деятельности человека. Поэтому познание географических объектов, явлений, процессов невозможно без изучения природы Мирового океана.

Средняя глубина Мирового океана - около 4 тыс. м – это всего только 0,0007 радиуса земного шара. На долю океана, учитывая, что плотность его воды близка к 1, а плотность твердого тела Земли - около 5,5, приходится лишь малая часть массы нашей планеты. Но если обратиться к географической оболочке Земли – тонкому слою в несколько десятков километров, то большую ее часть составит именно Мировой океан. Поэтому для географии он важнейший объект исследования.

Океанические  течения

В океанах и морях в  определенных направлениях на расстояния в тысячи километров перемещаются огромные потоки воды шириной в десятки и сотни километров, глубиной в несколько сотен метров. Такие потоки - «реки в океанах» - называются океаническими (морскими) течениями.

Причин, вызывающих течения, несколько: например, нагревание и охлаждение поверхности воды, осадки и испарение, различия в плотности вод, однако наиболее значимой в образовании течений является роль ветра.

Классификация морских  течений

1. По причинам возникновения:

• Ветровые (дрейфовые) – при неравномерных распределениях температур;
• Плотностные – при неравномерных распределениях солености;
• Приливно-отливные – в связи с притяжением Луны;
• Градиентные — при изменении атмосферного давления;
• Компенсационные — при отливе соседней водной массы.

Ветровые течения образуются под действием ветров, в результате сил трения воды и воздуха, турбулентной вязкости, градиента давления, отклоняющей силы вращения Земли и некоторых других факторов. Ветровые течения всегда поверхностные. Теория ветровых течений была разработана учеными В. Экманом, В. Б. Штокманом, Н. С. Линейкиным, Г. Стоммелом.

Самыми сильными ветровыми  течениями являются Северные и Южное  Пассатные, течение Западных Ветров, Межпассатные Тихоокеанские и Атлантические. Северные Пассатные течения образуются в водах Атлантического и Тихого океанов примерно между 10-30˚ с. ш., в результате устойчивых северо-восточных пассатных ветров. Течение движутся с востока на запад со скоростью 0,4-1,8 км/ч.

Теплое Южное Пассатное  течение образуется в южных тропических  широтах Мирового океана под действием пассатов, движется с востока на запад. Южное Пассатное течение является продолжением Перуанского, Бенгельского, Западно-Австралийского течений.

Течение Западных Ветров движется с запада на восток примерно между 40-55°  ю. ш. со скоростью 1-2 км/ч. Течение пересекает Атлантический, Индийский и Тихий океаны по кругу, от него отделяются холодные Бенгельское, Западно-Австралийское и Перуанское течения.

Плотностные течения – это градиентные течения, которые образуются в морях и океанах в результате разницы давлений, которые обусловлены неравномерным распределением плотности морской воды. Они образуются в глубинных слоях морей и океанов. Теория плотностных течений была разработана учеными Б. Гелланд-Хансеном, И. В. Сандстрёмом, Н. Н. Зубовым. Ярким примером плотностных течений является теплое течение Гольфстрим.

Тепло, приносимое течением в Европу, существенно влияет на ее климат. Благодаря Гольфстриму, в Европе наблюдается более теплый и мягкий климат, чем на аналогичных широтах в Северной Америке и Азии. Изменение курса течения, в свою очередь, может привести к катастрофическому похолоданию в Европе

2. По вертикали течения различают:

• Поверхностные
• Подповерхностные
• Промежуточные
• Глубинные
• Придонные

3. В зависимости от температуры (по физическим свойствам):

• теплые
• холодные
• нейтральные

Вода первых теплее, чем  вода в том районе океана, по которому они проходят; вторые, наоборот, холоднее окружающей их воды; третьи не отличаются от температуры вод, среди которых протекают. Как правило, течения, направляющиеся от экватора, теплые; течения, идущие к экватору, – холодные. Они обычно менее соленые, чем теплые. Это объясняется тем, что они текут из областей с большим количеством осадков и меньшим испарением или из областей, где вода опреснена таянием льдов. Холодные течения тропических частей океанов образуются благодаря поднятию холодных глубинных вод.

4. По степени устойчивости течения подразделяют:

• Постоянные
• Временные
• Периодические (связанные с приливами и отливами) течения.

Постоянные поверхностные  течения имеют большое значение для судоходства (пассатные, теплое — Гольфстрим, холодное — Перуанское и другие), временные и периодические (бризовые, приливные). Течения влияют на циркуляцию атмосферы, движения льдов, на обогащение вод кислородом, на размыв берегов, на движение планктона, а, следовательно, на распределение рыб и морских животных. Движутся они со скоростью 1-3 км/ч, иногда до 9 км/ч.

5. По преобладающему направлению делятся на:

• зональные течения, идущие на запад и на восток;
• меридиональные течения, несущие свои воды на север или юг.

Сила вращения Земли отклоняет  течения в северном полушарии  вправо, а в южном — влево. На направления течений влияют сила Кориолиса, форма морских бассейнов и очертания берегов. В целом циркуляция океанических течений сходна с распределением воздушных потоков над океанами и происходит по часовой стрелке в Северном полушарии и против часовой стрелки – в Южном.

В отдельную группу выделяют течения, идущие навстречу соседним, более мощным и протяженным. Такие потоки называют противотечениями. Те течения, которые изменяют свою силу от сезона к сезону в зависимости от направления прибрежных ветров, называются муссонными.

Важной закономерностью  течений в открытом океане является то, что их направление не совпадает  с направлением ветра. Оно отклоняется вправо в Северном полушарии и влево в Южном полушарии от направления ветра на угол до 45°. Наблюдения показывают, что в реальных условиях величина отклонения на всех широтах несколько меньше 45°. Каждый нижележащий слой продолжает отклоняться вправо (влево) от направления движения вышележащего слоя. Скорость течения при этом уменьшается.

Многочисленные измерения  показали, что течения оканчиваются на глубинах, не превышающих 300 метров.

Значение океанских течений  заключается, прежде всего, в перераспределении на Земле солнечного тепла: теплые течения способствуют повышению температуры, а холодные понижают ее. Огромное влияние оказывают течения на распределение осадков на суше. Территории, омываемые теплыми водами, всегда имеют влажный климат, а холодные – сухой; в последнем случае дожди не выпадают, увлажняющее значение имеют только туманы. С течениями переносятся и живые организмы. Это в первую очередь относится к планктону, вслед за которым движутся и крупные животные. При встрече теплых течений с холодными образуются восходящие токи воды. Они поднимают глубинную воду, богатую питательными солями. Эта вода благоприятствует развитию планктона, рыб и морских животных. Такие места являются важными рыболовными участками.

Пересекая направляющиеся к  полюсам теплые течения, воздух становится более теплым и влажным и оказывает  соответствующее воздействие на климат. Направляющиеся к экватору океанические течения несут прохладные воды. Проходя вдоль западных окраин материков, они понижают температуру  и влагоемкость воздуха, и, соответственно, климат под их воздействием становится более прохладным и сухим. Благодаря  конденсации влаги вблизи холодной поверхности моря в таких районах часто возникают туманы.

Океанические течения  создают особенно резкие различия в  температурном режиме поверхности  моря и тем самым влияют на распределение  температуры воздуха и на атмосферную  циркуляцию. Устойчивость океанических течений приводит к тому, что их влияние на атмосферу имеет климатическое  значение. Гребень изотерм на картах средней температуры наглядно показывает отепляющее влияние Гольфстрима  на климат восточной части Северной Атлантики и Западной Европы.

Холодные океанические течения  также обнаруживаются на средних  картах температуры воздуха соответствующими возмущениями в конфигурации изотерм – языками холода, направленными к низким широтам.

Над районами холодных течений  увеличивается повторяемость туманов, в частности у Ньюфаундленда, где воздух может переходить с  теплых вод Гольфстрима на холодные воды Лабрадорского течения. Над  холодными водами в пассатной  зоне ликвидируется конвекция и  резко уменьшается облачность. Это, в свою очередь, является фактором, поддерживающим существование так  называемых прибрежных пустынь.

Основные морские  течения

Канарское течение – холодное и, впоследствии, умеренно тёплое морское течение в северо-восточной части Атлантического океана.

Большинство воды Канарское течение  черпает в Азорском и Португальском течении, а также из поднимающихся с глубин и богатых минералами вод. Сперва оно протекает в южном и юго-западном направлении вдоль северо-западного побережья Африки и мимо Канарских островов со скоростью 55 см/с., обеспечивая на них круглый год умеренные температуры. Ширина течения составляет примерно 400-600 км. У островов Кабо-Верде он поворачивает в западном направлении и переходит в Североэкваториальное течение.

Холодное Лабрадорское течение движется с севера на юг вдоль берегов Северной Америки со скоростью 25-55 см/с. На востоке значительная часть этих берегов заняты тундрами, которые распространены до 55-54° с.ш., что объясняется влиянием Лабрадорского течения и суровым влажным климатом северо-восточной части материка. Данное течение вытекает из моря Баффина, около Ньюфаундлендской банки встречается с Гольфстримом. Лабрадорское течение приносит с собой льды и айсберги.

Теплое Северо-Атлантическое  течение. Ветвь теплого Северо-Атлантического течения – течение Ирмингера – проходит непосредственно у южных берегов Исландии. Оно отепляет южную и западную части острова, создавая там значительные положительные аномалии зимней температуры. С севера к Исландии подходит ветвь холодного Гренландского течения, приносящая к берегам острова плавучие льды. Там, где теплое и холодное течения сходятся, погода бывает очень неустойчивой, с частыми штормами и туманами.

Особенно сильно влияние  теплого течения сказывается  зимой. Поэтому средняя температура  самого холодного месяца в южной  и юго-западной частях острова положительная  или немногим ниже 0 °С (от 2 до -3 °С). Во внутренних частях острова на севере и на большой высоте над уровнем  моря зимы гораздо холоднее и средняя  температура января составляет  
от -5 до -15°С. Средняя летняя температура на острове не превышает  
7... 12 °С. Осадки особенно обильны на юге и юго-западе, где их годовые суммы достигают 1000 мм, а на склонах высоких массивов доходят до 3000 мм. Во внутренних частях острова количество осадков снижается до 300-500 мм, однако при низких температурах даже здесь создается избыточное увлажнение. Во все периоды года осадки могут выпадать в виде дождя и снега, но продолжительный снежный покров бывает только на высоких горах, а также во внутренних и северных районах острова.

Холодное Калифорнийское течение выходит из Северо-Тихоокеанского течения, движется вдоль берегов Калифорнии с северо-запада на юго-восток, сливается на юге с Северным Пассатным течением. Скорость течения от 30 до 55 см/с, ширина 550-650 км. Течение движется с юга на север вдоль западного побережья Южной Америки

Климат этой территории засушливый, только крайний запад региона и восточный склон Скалистых гор получают большое количество осадков. Изменение климатических условий более ощутимо при движении с запада на восток, чем с севера на юг.

Климат на западе субтропический, с сухим летом. Но особенности  рельефа и холодное Калифорнийское течение обуславливают его отличие  от климата Европейского Средиземноморья. Осадки выпадают преимущественно в  зимний период. Береговая зона обильнее орошается в северной части, где  выпадает до 2000 мм осадков. На юге, в  районе Лос-Анджелеса, где ветры, оттекающие от восточной периферии Северо-Тихоокеанского максимума, дуют параллельно берегу, количество осадков снижается до 400 мм.

В Калифорнийской долине годовая  сумма осадков тоже снижается  с севера на юг, но там происходит и общее уменьшение их по сравнению  с береговой полосой. На севере долины выпадает 750-1000 мм, а на юге - всего 200 мм осадков, поэтому там возможно только орошаемое земледелие. На склонах Сьерра-Невады, особенно на западных, годовое количество осадков снова повышается до 1000 мм и более. Так как максимум осадков приходится на зиму, то большая часть их на Сьерра-Неваде выпадает в виде снега, вполне оправдывая название гор («Снежная пила»). Местами толщина снежного покрова достигает 10 м, и под его тяжестью ломаются большие деревья.

В ходе температур заметно  влияние холодного Калифорнийского  течения. Летом намного прохладнее, чем на соответствующих широтах  в Европе. В прибрежных районах  средняя температура самого жаркого  месяца везде ниже 20 °С. Средняя температура  холодных месяцев на побережье —  около 10 °С.

В пределах Калифорнийской долины влияние океана на ход температур почти не отражается. Средняя температура  июля в северной части долины 27... 28 °С, а в южной части до 35 °С; средняя температура самого холодного  месяца 7...8 °С. Зимой при аномальном расширении Северо-Тихоокеанского максимума  зона осадков иногда отступает к  северу, в юго-западных районах США  с проникновением тропического воздуха  устанавливается сухая погода без  обычных зимних дождей, а в Калифорнии — засухи.

Аляскинское течение. Климат Аляски изменяется от побережья в глубь материка. Все побережье Тихого океана, включая Алеутские острова и полуостров Аляска, находится под влиянием океанических воздушных масс и имеет влажный морской климат. Сказывается и действие теплого Аляскинского течения, пересекающего залив Аляска с востока на запад. Однако по сравнению с соответствующими широтами Европы, климатические условия в Северной Америке более суровы. Средняя зимняя температура около 0 °С, на юге она несколько выше, в северных частях ниже. Средняя июльская температура на юге 10... 12 °С, а на Алеутских островах и полуострове Аляска ниже 10 °С.

По всему побережью  и на склонах гор, обращенных к  Тихому океану, выпадает от 1000 до 3000 мм осадков, а в некоторых районах  значительно больше. Несколько уменьшается  количество осадков в глубине  заливов. Максимум их приходится на осень и зиму. Во все времена года на побережье бывают туманы.

Воздух, формирующийся над  большей частью Арктики, по своей  низкой влажности приближается к  континентальному. Лишь над Баренцевым морем, в которое проникают теплые воды Северо-Атлантического течения, арктический  воздух не столь холодный и более  влажный. Здесь формируется морской  арктический воздух.

Куросио, (яп. «тёмное течение»), иногда также называется Японским течением – тёплое течение у южных и восточных берегов Японии Тихого океана.

Течения Оясио и Куроси

Ветви тёплого течения Куросио  проникают в среднем до 40° с. ш. и далее к северу. Скорость течения  приблизительно от 6 км/час на юге, до 1-2 км/час на севере. Температура  воды в августе на юге от 28 °C до 25 °C на севере, в феврале соответственно от 18 °C до 12 °C.

Климат Японских островов определяется их положением между 45 и 24° с.ш., У  восточных берегов огромного  материка, между различными по режиму водными бассейнами со сложной системой течений.

В Тихом океане у берегов Японии, примерно в районе 40-й параллели, встречаются мощное теплое, идущее с юга течение Куросио, и холодное, идущее с севера — Ойясио. Ветвь  теплого течения проникает в  Японское море и заходит в южную  часть Охотского моря. В зимнее время холодное течение захватывает  не только Охотское море, но и проникает  в Японское, резко снижая температуру  воды на поверхности.

Большая часть Японских островов располагается  в субтропических широтах, только север  Хонсю и остров Хоккайдо заходят  в умеренный пояс, а острова  Рюкю близко подходят к тропику. Однако средняя температура зимы в Японии значительно ниже, чем в других районах мира на тех же широтах. Например, город Ниигата, расположенный на широте Южной Италии, имеет среднюю  температуру января 1,5 °С, с частыми  морозами, что определяется влиянием относительно холодных воздушных масс, оттекающих в зимнее время по восточной  периферии Азиатского максимума. Тропический  же воздух летнего муссона создает  в пределах всего архипелага жаркое, душное лето. Только на севере под влиянием холодных течений летняя температура  более низкая. В связи с этим для Японии характерен континентальный  ход температуры, с резкими различиями между летом и зимой

Южное Пассатное течение (Южное Экваториальное течение) – названо по господствующим в районе ветрам – пассатам, дующим с востока на запад – тёплое течение в Мировом океане, проходящее по южным тропическим широтам.

В Тихом океане оно начинается недалеко от берегов Южной Америки – примерно в районе Галапагосских островов, и идет на запад к берегам Новой Гвинеи и Австралии. Северная граница течения колеблется от 1 градуса северной широты летом до 3 градусов южной широты зимой.

У западного побережья Тихого океана течение разделяется на ветви – часть течения сворачивает на восток, вливаясь в Экваториальное противотечение. Другое крупное ответвление течения – Восточно-Австралийское течение, начинающееся у берегов Австралии.

Восточно-Австралийское  течение – тёплое течение в Тихом океане, ответвляется от Южного пассатного течения, отклоняясь к югу вдоль берегов Австралии. Это самое большое океаническое течение у австралийских берегов, достигающее максимальной скорости в некоторых местах малой глубины вдоль австралийского континентального шельфа. Берет начало в тропическом Коралловом море, проходит через Тасманово море между Австралией и Новой Зеландией.

Восточно-Австралийское течение  делает климат Новой Зеландии и восточного побережья Австралии более тёплым и влажным, тропическим вместо субтропического; способствует распространению тропической  морской фауны в субтропические области вдоль юго-восточного побережья  Австралии.

Перуанское течение (течение Гумбольдта) – холодное поверхностное течение в Тихом океане, представляющее собой ветвь Антарктического циркумполярного течения. Движется с юга на север между 4° и 45° южной широты вдоль западных берегов Перу и Чили.

Течение Гумбольдта

Скорость около 0,9 км/час, расход воды – 15-20 млн. м³ в секунду, температура воды от 15 до 20 °C.

Некоторые исследователи выделяют в Перуанском течении прибрежное и океаническое течения, между которыми проходит Южное Перуано-Чилийское  противотечение. У 4° южной широты Перуанское течение уходит на запад и сливается с Южным Пассатным течением.

Эль-Ниньо – возвратное течения в Тихом океане. Огромная масса воды, нагретой в экваториальной зоне океана, перемещается от берегов Южной Америки вдоль экватора в сторону Азии. Время от времени – период от 2 до 9 лет – течение поворачивает обратно и течет от Азии к Америке. Впервые метеорологи обратили внимание на странное поведение Эль-Ниньо в 1982 году. И тогда же в Южной Америке и в землях, лежащих в западной части Тихого океана, появились опасные признаки: засухи и наводнения в тех местах, где до той поры их обычно не бывало. События 1997 года приняли такой масштаб, что о них заговорили во всем мире.

В других частях планеты буйства  климата принесли иные несчастья. На Новой Гвинее — одном из крупнейших островов планеты, — главным образом  в восточной его части, земля  растрескалась от жары и засухи. Тропическая зелень высохла, колодцы  остались без воды, урожай погиб. Полтысячи  человек умерло от голода. Причиной изменения направления данного течения является следующие факторы.

Обычно пассатные ветры гонят  слой теплой воды от Американского  побережья в сторону Азии. Примерно в районе Индонезии течение останавливается. Уровень поверхности океана там  в это время превышает отметку  у перуанского побережья на 60 сантиметров. Над нагретым океаном  образуются облака, которые обычно проливаются как муссонные дожди  над югом Азии. Но когда Эль-Ниньо  «проявляет характер», пассаты ослабевают либо совсем не дуют. Нагретая вода растекается  в стороны, идет обратно к американскому  берегу. Теперь исследователи поняли этот феномен и назвали его  «южными колебаниями». Они, словно в  ванне, раскачивают океанские нагретые воды с запада на восток и обратно. Только в океане все это протекает  гораздо сложнее. За раскачиваемой водой, как бы сопровождая ее, тянутся и дождевые облака, которые обычно проливались в сентябре-октябре над Индонезией и Австралией.

В Северной Америке действия Эль-Ниньо  пока не существенны. Однако небывалые снегопады, обрушившиеся в октябре 1997 г. на многие штаты средней полосы США, метеорологи тоже связывают с феноменом этого течения.

Специалисты все больше убеждаются в том, что каждый регион планеты  прямо или опосредованно будет  затронут явлением, разыгравшимся в 1997 году в Тихом океане у экватора.

Течение Эль-Ниньо заставило искать в Атлантике своего двойника. И  его следы нашлись. Метеорологи  уже более ста лет знают  о так называемых «североатлантических колебаниях», или атмосферных качелях.

Это — разность между высоким  атмосферным давлением у Азорских островов и низким над Исландией. Значение этого явления для климата  восточного полушария до сих пор  не было понято. Только теперь прояснился его смысл. Многие сопоставления  показывают тождественность ситуации в Тихом и Атлантическом океанах.

В Тихом океане поверхностное течение, идущее вдоль экватора, нагревается  по мере продвижения на восток. В  Атлантике воды Гольфстрима, двигаясь на север, охлаждаются. Роль пассатных  ветров, отгоняющих Эль-Ниньо от южно-американского  берега,в Европе играют западные ветры. В Тихом океане разность в атмосферном  давлении отмечается между островом Таити и австралийским портом Дарвин, в нашем полушарии —  между Исландией и Азорскими  островами. Так что параллели  между северным и южным колебаниями  вырисовываются довольно определенно. Кроме того, метеорологи зарегистрировали, что в годы, когда Эль-Ниньо  показывает свою злую силу, в Атлантике  значительно уменьшается число  зародившихся там ураганов, двигающихся  в сторону США. Американскому климатологу Джеймсу Хареллу пришла мысль сравнить основные показатели североатлантического колебания с параметрами погоды в Европе, то есть повторить то, что давно проделали в отношении Эль-Ниньо его исследователи. Харелл установил, что существует жесткая связь между ритмом колебаний и периодами, когда в Европе наступают то мягкие, то суровые зимы. И это означает, что арктические ветры станут без помех проникать на юг, то есть в Европу. А в тех случаях, когда воды Гольфстрима хорошо нагреты, увеличивается разница в атмосферном давлении над Исландией и над Азорскими островами. Это способствует тому, что в Европу проникают западные ветры, и тогда зима бывает теплой. Какое влияние этот механизм оказывает на летнюю погоду в Европе, еще не совсем ясно.

Но уже бесспорно, что так  же, как течения в Тихом океане определяют погоду в Азии и Америке, так и атлантические течения  диктуют атмосфере, какие воздушные массы послать в Европу.

Течение Эль-Ниньо и его аналог в Атлантике представляют собой  мощную силу, управляющую климатом Земли. Знание этого дает ключ к пониманию  причин изменения погоды на всем земном шаре.

Об атлантическом двигателе  погоды пока еще многое неизвестно. Ведь лишь после того, как был  разгадан феномен в Тихом океане, ученые обратились к изучению того, что происходит в Атлантике, когда  гигантские массы арктического льда попадают в воды этого океана и  тем самым приводят в движение североатлантическое колебание. От того, насколько правильно будет  понято, что и как происходит при  этом в водах Атлантики, зависит  точность долгосрочных прогнозов погоды в Старом свете.