Глава 4. ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЮЖНОГО ОКЕАНА

Соленость поверхности океана представляет собой важнейшую характеристику морской воды. Для динамической океанографии важно знать распределение плотности, определяющей движение водных масс, а плотность морской воды есть функция ее температуры и солености. [8]

Для измерения солености в настоящее время разрабатывается аппаратура на базе микроволновых радиометров.

Имеющиеся данные позволяют рассмотреть основные закономерности полей температуры, солености и плотности вод Мирового океана, содержания растворенного кислорода и концентрации фосфатов. Упомянутые химические элементы представляют исключительно большой интерес не только потому, что они определяют биологическую продуктивность океанических вод, но и как очень хорошие показатели динамических процессов.

Формирование и изменение физико-химических свойств океанических вод находится в теснейшей взаимозависимости с циркуляцией и структурой вод Мирового океана, его тепло и влагообменом с атмосферой. Исходные материалы, необходимые для такого анализа, большей частью относящиеся к отдельным океанам, брались из работ А.М. Муромцева, Г. Бюста, А. Дефанта, Г. Шотта и монографии «Тихий океан», подготовленной коллективом сотрудников Института океанологии АН СССР. Кроме того, использовались осредненные величины, полученные в этом институте в результате механизированной обработки всех океанографических данных, накопленных к настоящему времени. А другие страны ничего не дали???? А ничего, что карты и материалы предоставили США, Великобритания и др. [25]

Обобщение имеющихся сведений позволило построить карты температуры, солености, плотности, содержания кислорода и фосфатов для наиболее характерных глубин по всей толще вод Мирового океана. При этом карты для поверхности, а также глубины 100 и 200 м. дают представление о физико-химических полях поверхностного и подповерхностного слоев поверхностной структурной зоны. Карта для 500 м. характеризует условия, отмечающиеся при переходе от верхнего пограничного слоя к промежуточной структурной зоне. На глубине 1000 м. можно проследить экстремальные свойства промежуточных водных масс. Карта для 2000 м. показательна для верхней части глубинной зоны. Поскольку ниже свойства вод меняются в очень небольших пределах, карты для больших глубин помещаются только в том случае, когда они представляют особый интерес. [29]

Широко используются средние широтные величины, которые хорошо отражают зональную изменчивость свойств вод в верхней толще Мирового океана и условия, создающиеся в нижней его части в связи с усилением меридионального переноса. Вертикальные профили, построенные по среднеширотным величинам, позволяют выявить основные закономерности, характерные для физико-химических полей в меридиональном сечении океанов. В этом легко убедиться, сопоставляя такие профили с разрезами, полученными по непосредственным наблюдениям.

Большие различия в солености поверхностных вод отдельных океанов оказывают весьма существенное влияние на стратификацию, перемешивание, свойства водных масс и другие природные особенности. [20]

Большие положительные аномалии солености (отклонение от средней величины по всему Мировому океану) прослеживаются почти повсеместно, о чем можно судить по средним широтным их значениям.

Поле плотности воды Мирового океана в основном подобно полю температуры. Только в полярных областях и некоторых морях главную роль играет соленость. В соответствии с тем, что температура воды в тропических и умеренных широтах уменьшается от поверхности ко дну, а в полярных широтах в том же направлении увеличивается соленость, плотность вод повсеместно растет с увеличением глубины. [30]

Средняя плотность на поверхности Мирового океана в целом (включая моря и полярные районы) составляет 1,02474. Если исключить полярные районы, то средняя ее величина (для всей акватории, которая лежит между 70° с.ш. и 60° ю.ш.) будет на 0,0002 меньше. В северном полушарии в целом за счет более высокой температуры и меньшей солености поверхностных вод плотность примерно на 0,0012 меньше, чем в южном полушарии.

Таблица 2. Средние широтные величины и аномалии условной плотности воды на поверхности Мирового океана и отдельных океанов (включая относящиеся к ним моря) по Вюсту, Брогмусу и Ноодту [30]

Сопоставляя между собой сектора Южного океана, мы обнаруживаем, что самыми легкими оказываются воды тихоокеанского сектора. Средняя плотность на его поверхности составляет 1,02427. Это объясняется тем, что Тихий океан имеет наиболее теплые и опресненные воды. Почти по всей его акватории средние широтные аномалии плотности имеют отрицательные значения.

Средняя плотность на поверхности Индийского сектора океана выше, чем в Тихом. Она составляет 1,02488.

Самой высокой плотностью воды на поверхности обладает Атлантический сектора Южного океана, благодаря тому, что температура его ниже, а соленость выше, чем в Тихом и Индийском. Средняя плотность воды на его поверхности равна 1,02543. Средние широтные аномалии плотности почти повсеместно оказываются положительными, достигая наивысших абсолютных значений.

Самой общей закономерностью является изменение плотности от минимальных значений в экваториальной зоне до максимальных в полярных областях. Это вызывается уменьшением температуры от экватора к полюсам, что полностью перекрывает понижение солености на всем пространстве от тропиков до высоких широт.

Увеличение плотности с удалением от экватора к полюсам происходит так, что изопикны в основном повторяют ход изотерм, хотя в некоторых районах наблюдаются заметные отклонения, связанные с конфигурацией изогалин. Последнее, в частности, отмечается в тропических областях, где изопикны местами приобретают кольцеобразный вид. Большей же частью в тропических и субтропических широтах изопикны, подобно изотермам, удаляются от экватора в западных частях океанов и приближаются к нему в восточных частях.

В южном полушарии к 55–60° широты условная плотность достигает 27,0, увеличиваясь в более высоких широтах на 0,3–0,5 условных единиц. На северо-западе Атлантического и Тихого секторов наблюдается повышенная плотность, достигающая соответственно 27,0–27,5 и 25,5–26,5. Это объясняется распространением холодных вод. На северо-востоке же этих океанов плотность понижена, что связано с приносом сюда теплых вод. [29]

Изопикны на меридиональных разрезах, следуя за изотермами, приподняты в экваториальной зоне в связи с восходящими потоками, приносящими к поверхности более плотные глубинные воды. В результате этого здесь создаются наибольшие в Мировом океане вертикальные градиенты плотности. Преобладание нисходящих потоков в низких широтах, вызывающееся антициклоническими круговоротами, приводит к опусканию изопикн. Вертикальные градиенты плотности воды в тропической зоне меньше, чем в экваториальной, однако больше, чем в умеренной и полярной зонах (рис.17).

Атлантический сектор	Тихоокеанский сектор	Индийский сектор

Рис.17. Условная плотность воды по меридиональному сечению секторов Южного океана (по средним широтным величинам) [30]

Подъем изопикн в высоких широтах объясняется наличием циклонических круговоротов поверхностных вод. Вертикальные градиенты в умеренных зонах оказываются наименьшими в Мировом океане. В полярных районах значительные вертикальные градиенты