курс лекций

Глава 5. Динамический режим Мирового океана 73

3. В узких скалистых берегах (воротах больших замкнутых бухт Авачинская на Камчатке и Владивостокская) цунами разбиваются о скалистые берега, теряя при этом свою энергию. Внутри таких бухт происходит незначительный подъем воды, не представляющий серьезной опасности (рис. 17).

Поэтому при оповещении о приближении цунами многие морские суда находят убежище в Авачинской или Владивостокской бухтах. Имеются такие бухты и у берегов США и Канады.

Предсказание и оповещение цунами. На протяжении многих столетий жителями прибрежных государств накоплен опыт сведений о приближении цунами.

1.Çà 10—40 мин до появления этой страшной волны происходит отступление (втягивание) воды, т. е. обнажение на несколько десятков, а иногда и сотен метров океанической прибрежной зоны дна.

2.Незадолго до отступления морской воды, над океаном воцаряется гнетущая тишина, сменяющая шум или стон прибоя.

3.На приближение цунами очень активно реагируют домашние животные — кошки, собаки, лошади и др., а из диких — ласки, крысы, мыши, суслики, змеи. Можно наблюдать и за неожиданным поведением птиц (крики фазанов, многие птицы улетают подальше от берега).

4.За приближением цунами следят приборы (мореографы).

Âпоследние десятилетия установлен постоянный обмен информацией по предупреждению цунами между учеными США, России, Японии. Международный центр информации о возникновении и распространении цунами расположен в г. Гонолулу (Гавайские острова). С 1975 г. международная связь оповещения налажена по линии Гонолулу — Токио — Хабаровск.

Волны цунами могут вызываться не только землетрясениями

èвулканическими извержениями, но и тайфунами, циклонами, ураганами. Правда, в этих случаях их называют не словом “цунами”, а “барическими волнами”, т. е. волнами, вызванными глубокими и внезапными изменениями атмосферного давления. От таких волн особенно страдают побережья Атлантического океана — Бристольский залив в Северном море, устье реки Темзы; в пределах Балтийского моря — Финский залив. Такие цунами здесь получили название солитоны. Они распространяются не в виде серии волн, а в виде одной-единственной (солирующей), т. е. солитона. В большей части они вызываются циклонами. Если циклон надолго устанавливается на значительном участке морской

74 Глава 5. Динамический режим Мирового океана

поверхности и сопровождается выпадением обильных осадков, тогда он успевает вызвать заметное поднятие (вспучивание) поверхности моря. Этому способствуют и ветры, сгоняющие воду к центру циклона. Солитоны часто застаиваются в Северном и Балтийском морях, в результате чего здесь на долгое время устанавливается низкое давление, а постоянные дожди вызывают вспу- чивание, поднятие (на 80 см) поверхности моря вокруг циклонального центра. В результате внезапного изменения атмосферного давления, сопровождающегося сильными порывистыми ветрами западного направления, солитон устремляется на восток. Волны “солитоны” несут ответственность за известные наводнения в Бристольском заливе в Лондоне (Великобритания), в Санкт-Пе- тербурге (Россия).

Солитоны — это единичные волны, образующиеся над морской поверхностью, где на длительное время устанавливается циклональная погода с постоянными дождями.

Сейши. Нередко в морях наблюдаются колебания уровня поверхности, охватывающие все море в целом. Эти колебания напоминают стоячие волны огромной протяженности, с характерными для них “узлами”. Амплитуда таких стоячих волн может достигать нескольких метров. Подобные волны получили название сейши (фр. seiche, что означает свободные колебания, или от лат. siccus — сухой). Образуются сейши в замкнутых водоемах (морях, бухтах, заливах, озерах). Представляют собой колебательные движения всей массы воды без распространения профиля волн по поверхности, в результате чего у берегов наблюдаются особые периодические колебания уровня, незаметные на глаз. Термин “сейши” употребляется уже в течение двух столетий для описания подъемов и спадов воды, которые происходят периоди- чески в узкой части Женевского озера, где генезис этого явления изучал еще в конце XIX века швейцарский ученый Форель. Он установил, что сейши в своем элементарном виде обязаны двум длинным волнам, распространяющимся одновременно в противоположных направлениях. В результате вместо двух волн появляется “стоячая волна”, которая выглядит таким образом: если на одном конце озера (залива) — отлив, то на другом — прилив.

Между этими крайними положениями уровень озера не изменяется в течение всего цикла колебаний. Линия (вертикальный разрез) по всей ширине озера, на котором нет никаких вертикальных перемещений поверхности, называется узловой линией, а сейша называется одноузловой, если наблюдается один узел по

Глава 5. Динамический режим Мирового океана 75

всей длине озера; если же имеются два узла — двухузловая, åñëè òðè óçëà — трехузловая и т. д. Обычно сейши из-за внушительных размеров водоемов имеют довольно большие периоды колебаний, но иногда этот период составляет всего несколько минут, тогда сейши начинают создавать определенные проблемы в морских портах. Например, в бухте Лос-Анджелеса (США) возникают волновые колебания с периодами от 12 до 2—3 мин. Столь высокочастотные колебания уже не являются сейшами, а получили название тягуна. Горизонтальные перемещения частиц воды при тягуне могут достигать нескольких метров и возникающие при этом волнения столь сильны, что невидимые подводные волны рвут стальные тросы, срывают корабли с прочных якорных цепей, бьют корабль о причал. А бывают случаи, когда корабли, при казалось бы спокойном море и ясной погоде, гибнут в порту. Обладая малыми вертикальными смещениями воды, тягун практически не видим. Спастись от него можно только в открытом море. Несмотря на длительные исследования, причина образования тягуна до сих пор не выяснена.

Основными причинами, вызывающими образование сейша, являются: резкое изменение атмосферного давления; внезапный сильно дующий ветер; выпадение сильного дождя, снега или града над поверхностью водного бассейна; быстрое изменение атмосферного давления в результате прекращения шквала; паводковые стоки рек; коренные нарушения морского ложа во время сильных землетрясений и т. д.

Âпределах больших водных пространств (морей, бухт) на образование сейш оказывает влияние вращательное движение Земли и силы Кориолиса. Но этот фактор не имеет существенного значения на образование сейш в небольших водных бассейнах.

Âнашем учебном пособии есть необходимость остановиться на характеристике особых волн.

Áîð (àíã. bore) — деформированная приливная волна, наблюдающаяся в условиях некоторых рек и эстуариев. Проявляется в форме одиночной длинной волны с опрокидывающимся гребнем и высокой скоростью распространения (10 м/с). Высота этой волны не менее 2—6 м и представляет высокий водяной вал, передняя сторона которого напоминает движущуюся водную стену. Как правило, фронтальная атака волны идет по всему периметру реки до самого дна. В разных районах мира эти волны носят различные названия. На Атлантическом побережье Франции (устье реки Сены) — это явление называют “ìà-

76 Глава 5. Динамический режим Мирового океана

скаре” — высота 1,5 м. В устье Конго (Африка) эту волну называют “калема” — высота 1,5—2 м. Она приурочена к периоду выпадения зенитальных дождей. Самый сильный бор наблюдается на реке Фучуньцзян в Китае, высота волны до 6—7 м. На реке Ганг это явление называют áàðå — высота до 2 м. В классической форме деформированная приливная волна бор представлена в устье реки Амазонки. На языке народа тупи эту волну называют поророка, что значит “гремящая вода”. Многие жители называют ее амазуну, что означает “крушитель лодок”, возможно, отсюда произошло и название самой реки. Поророка приходит из Атлантического океана, начинается на мелководье и мчится с огромной силой и скоростью по всей ширине реки против ее течения, образуя волну высотой в 4—6 м, неся пресную воду и не смешиваясь с солеными водами океана. Поророка заходит на тысячу километров вглубь материка, затапливает низкие берега, круша и разрушая десятки метров берегового грунта и вырывая с корнями тысячи вековых деревьев амазонского леса. Это явление сопровождается громким грохотом, который слышен на десятки километров вокруг. Скорость движения волнового вала достигает 10 м/с. Амазуну (поророка) распространяется по всей ширине реки (10—30 км), достигая дна (70 м). На своем пути волна переносит миллиарды тонн грунта, разрушая все, и представляет страшное зрелище. Поророка (амазуну) активна в феврале—марте—апреле и обычно приуро- чена к полнолунию, но продолжается не более 30 мин и несется

дальше против течения Амазонки.

Центры штормового волнения в Мировом океане. Современные достижения в изучении режимных функций океанического волнения дали возможность выявить в пределах Мирового океана ряд штормовых центров, где ветровые волны достигают значи- тельных высот. В связи с наличием в Южном полушарии обширных акваторий, в пределах которых ветер способен длительно воздействовать на поверхность океана, приантарктическая об-

ласть Южного полушария является главным источником штормовых волнений. На 40—60 ю. ш. почти всегда существует не-

сколько районов штормового волнения, перемещающегося в восточном или юго-восточном направлении со скоростью около 40 км/ч. Но сила и направление ветров на этом обширном пространстве очень устойчивы во времени. Режимные волны здесь получили широтное распространение. Наибольших значений штормовые волны достигают не вблизи “ревущих” 40-х широт, а

Глава 5. Динамический режим Мирового океана 77

вблизи 50—60 ю. ш. в Атлантическом, Тихом, Индийском и Южном океанах. В зоне западного воздушного переноса приантарктического района выделяется 5 центров волнения.

1.В пределах Индийского (а ныне Южного океана с центром вблизи о. Кергелен) располагается самый штормовой район Мирового океана. Во все сезоны года здесь наблюдаются наибольшие высоты ветровых волн (до 35 м).

2.Второй район повышенной штормовой активности расположен между Новой Зеландией и Антарктидой, в окрестностях островов Маккуори и Эмералда. Площадь этого района намного меньше Кергеленского. В Новозеландском штормовом центре средние высоты волн постоянны и составляют 2—3 м, а максимальные — 20—25 м.

3.Третье место по штормовой активности занимает штормовой центр в проливе Дрейка, где высота волн до 20 м. Во время парусного флота это был самый опасный район для морского плавания.

4.Ê северо-востоку от Южных Сандвичевых островов расположен четвертый центр штормового волнения, где максимальные волны достигают 15—20 м.

5.Повышенная штормовая активность наблюдается также

âЮжном океане, в районе от 100 до 140-го меридиана. Режимные волны — 5—6 м высоты, а максимальные высоты волн в центре района превышают 15 м.

Таким образом, все пять центров штормового волнения Южного полушария находятся в зоне западного воздушного переноса и являются районами наиболее интенсивной передачи энергии атмосферы поверхности океана.

В Северном полушарии может быть выделено еще пять центров штормового волнения. Самыми штормовыми здесь являются умеренные широты Тихого и Атлантического океанов.

1.Мощный штормовой центр находится в Тихом океане, вблизи Северной Америки в устье реки Колумбия (мыс Разочарования). Здесь зарождаются самые штормовые волны, достигающие от 4 до 10 м высоты. В этом районе расположена служба спасения на Тихоокеанском побережье США.

2.Вблизи Американского континента в умеренных широтах Атлантики у острова Сейбл находится самый мощный штормовой центр Северного полушария, где высоты ветровых волн достигают 15 м.

Глава 5. Динамический режим Мирового океана 79

3.Еще один центр расположен в водах Бискайского залива, где волны достигают 6—8 м, а иногда и 12—15 м. Этот центр иногда называют Галисийским.

4.Формирование аравийского штормового центра связано с развитием сильного летнего муссона. Высота волн достигает 8 м.

5.Наличие штормового центра в пределах Бенгальского залива связано не только с муссонной циркуляцией, но и с циклонической активностью, свойственной для этой части Индийского океана. Здесь высота волн достигает 10 м, что очень мешало во время великих географических открытий совершать плавания в Индию, вокруг Африки.

5.2. МОРСКИЕ (ОКЕАНИЧЕСКИЕ) ТЕЧЕНИЯ

Основные течения. Морскими (океаническими) или просто течениями называют поступательные движения водных масс в океанах и морях на расстояния, измеряемые сотнями и тысячами километров, обусловленные различными силами (гравитационными, трения, приливообразующими) (рис. 18). Морские течения играют огромную роль в жизни Мирового океана, в мореплавании, способствуют обмену водных масс, изменению берегов, а также и климата в различных частях земного шара и т. д.

Наличие морских течений является характерной особенностью океанических вод. Еще в далекие времена люди установили, что ветер, дующий над морем, вызывает не только волны, но и течения, которые играют огромную роль в процессе перераспределения тепла на Земле, и проявляли особый интерес к их изучению.

Первые упоминания о течениях мы находим еще у древних греков. Аристотель описывал течения в проливах: Керченском,

ÐÈÑ. 18. Основные поверхностные течения Мирового океана.

1 – Гольфстрим; 2 – Северо-Атлантическое; 3 – Норвежское; 4 – Нордкапское; 5 – Шпицбергенское; 6 – Восточно-Гренландское; 7 – Западно-Гренландское; 8 – Лабрадорское; 9 – Канарское; 10 – Северные Пассатные; 11 – Гвианское; 12 – экваториальные противотечения; 13 – Южные Пассатные; 14 – Бразильское; 15 – Бенгельское; 16 – Фолклендское; 17 – Антарктическое циркумполярное; 18 – Мадагаскарское; 19 – Мозамбикское; 20 – мыса Игольного; 21 – Сомалийское; 22 – муссонное (летнее); 23 – Западно-Австралийское; 24 – Перуанское; 25 – Восточно-Австралийское; 26 – Куросио; 27 – Северо-Тихоокеанское; 28 – Àëÿ-

скинское; 29 – Курильское; 30 – Калифорнийское; 31 – Трансантарктическое

80 Глава 5. Динамический режим Мирового океана

Босфор, Дарданеллы. Теофаст упоминает о течении в Гибралтарском проливе. Жители Карфагена знали о течениях в Атлантиче- ском океане. Знания о существовании течений дали возможность скандинавским мореплавателям (норманнам, или викингам) еще в IX—X веках преодолеть страх и выйти в воды Северной Атлантики, колонизировать Исландию, южные части Гренландии и побережье Северной Америки, назвав его Винланд, о чем свидетельствуют упоминания в скандинавских сагах. Наблюдения за тече- ниями в открытом океане проводил Х. Колумб во время своего первого плавания в Америку. В XIX—XX веках течения изуча- лись многими экспедициями мира. В результате накопленных сведений можно сказать, что течения представляют собой сложные сочетания различных типов непериодических и периодиче- ских перемещений воды. Направления течений изменяются в градусах и указывают, куда перемещается поток воды (в отли- чие от направления ветра, указывающего, откуда он дует). Скорость течения измеряется в метрах в секунду или в узлах (1 узел = 0,5144 м/с).

В свое время выдающийся русский климатолог А. И. Воейков назвал морские течения “трубами водяного отопления” земного шара. Колоссальные массы воды движутся среди океанов и в зависимости от того, где они начинаются, несут с собой тепло или холод.

Теплые воды в западных частях океанов направляются, как правило, к полюсам и, подобно водяной отопительной системе, обогревают высокие широты, а на востоке возвращаются к экватору охлажденными. По существу, течения играют роль планетарного энергетического “демпфера”. Таким образом, океаниче- ские течения — это поистине грандиозные явления природы. Самое мощное и наиболее известное морское течение — Гольфстрим — своеобразная гигантская река в океане, которая начинается еще в южных широтах, проходит через Карибское море, Флоридский пролив (со скоростью 7—9 км/ч), пересекает Атлантиче- ский океан и доходит до островов Шпицберген и Новая Земля, простираясь на 10 000 км (рис. 19). Причиной его зарождения является большой нагон пассатными ветрами водной массы через Юкатанский пролив в пределы Мексиканского залива. При выходе в океан мощность течения составляет 25 млн м /с, что в 20 раз превышает расход всех рек земного шара. Ширина течения 75—120 км, вертикальная мощность потока по глубине 700—800 м. Воды этого течения несут колоссальное количество

Глава 5. Динамический режим Мирового океана 81

РИС. 19. Течение Гольфстрим

тепла, которым обогревается вся Западная и Северная Европа. Влияние Гольфстрима сильно сказывается на природе Северного Ледовитого океана. Благодаря Гольфстриму на северном побережье Европы значительно теплее, чем на тех же широтах Северной Америки. В Англии, например, произрастают вечнозеленые растения (рододендрон, падуб, земляничное дерево), а самый северный из Лофотенских островов, расположенный вблизи Северного полярного круга, имеет среднегодовую температуру Крымского полуострова. Роль такой же печки для Японских островов играет течение Куросио в Тихом океане. Оно тоже начинается в приэкваториальных широтах, устремляется к северу, а у Японских островов поворачивает на северо-восток и уходит к Аляске, формируя там климат “вечной осени”. Куросио имеет ширину от 180 до 230 км, а глубина его вод — 600 м. На северо-западе Тихого океана протекает холодное течение Оясио (Курильское), идущее с севера на юг вдоль восточных берегов Курильской гряды и острова Хоккайдо.

Наряду с теплыми течениями существуют холодные. Из Баффинова залива, через Дейвиса пролив в пределы Атлантического

82 Глава 5. Динамический режим Мирового океана

океана устремляется холодное Лабрадорское течение, которое выносит туда холодные воды с температурной разницей в 8—10 , с наличием многочисленных айсбергов, выносимых из полярных широт. Один из этих айсбергов был причиной гибели “Титаника” в 1912 г. Наличие Лабрадорского течения формирует на востоке Северной Америки на широте 55 (широта Минска) — зону тундры, а на широте 50 (широта Киева) — природную зону степей и широколиственных лесов.

Âтропических широтах Тихого океана, у берегов Южной Америки проходит холодное поверхностное Перуанское течение (Гумбольдта), оказывающее большое влияние на атмосферные процессы в этом районе. Воздушные массы, проходя над холодными водами течения, не насыщаются влагой и не приносят осадков на материк. Поэтому побережье и западные склоны Анд не получают осадков по многу лет подряд. Холодные воды Перуанского течения, насыщенные кислородом и питательными веществами, очень богаты органической жизнью. Здесь находится крупнейший промысел одного из видов анчоуса, благодаря чему Перу ежегодно вылавливает 7—10 млн т рыбных богатств.

Со времен Х. Колумба известно, что пассатные ветры в тропиках возбуждают мощные пассатные течения, а между северными и южными пассатами располагается полоса штилей и слабых ветров. В зоне слабых ветров обнаруживается Экваториальное, èëè Межпассатное, противотечение, идущее навстречу двум своим соседям на севере и на юге. Такая система течений и противотечений имеется во всех океанах, но в каждом со своими особенностями.

ÂТихом океане противотечение зарождается вблизи Филиппин и движется строго на восток, чуть севернее экватора, между двумя пассатными течениями.

ÂИндийском океане система экваториальных течений сдвинута к югу от экватора, испытывает сильное влияние муссонных ветров. В продолжение северной зимы (декабрь—январь), когда дует северо-восточный муссон, здесь образуются пассатные тече- ния и противотечения. Только Сомалийское течение (аналогично Гольфстриму и Куросио) ведет себя необычно, широкой полосой двигаясь на юг. В летнее время (июль—август), когда преобладает юго-западный муссон, Экваториальное противотечение исчезает, а Сомалийское узкой струей, более быстрое, чем Гольфстрим, устремляется на север.