img-417193806
.pdfРис. 9.3. Распределение растворённого кислорода (0,5 ммоль/л) на разрезах по меридианам 30° з. (а), 65° в. (б); 140° з. (50° с. ш,— 20° ю. ш.) и 110° з (25—70° ю. ш.) (в).
Рис. 9.4. Распределение нитратов |
(мкмоль N/л) на |
разрезах по 30° з. д. (а), |
65е в. д. (б) |
и 145— 110° з. д. |
(в). |
м
Рис. 9.5. Распределение фосфатов |
(мкмоль Р/л) на |
разрезах по 30° з. д. (а), |
65° в. д. (б) |
и 145— 110° з. д. |
(е). |
Рис. 9.6. Распределение растворенной |
кремнекислоты (мкмоль |
S i/л) на разрезах |
по 30° з. д. ( а ) , 65° в. |
д. (б) и 145—410° з. д. |
( в ) . |
9.1. Поверхностная структурная зона |
175 |
фотосинтеза, межсезонная изменчивость всех гидрохимических ин гредиентов, что особенно хорошо можно видеть на сезонных схемах
распределения pH, Рсо2 и растворенного кислорода, показанных в главе «Химический обмен между океаном и атмосферой». Обла сти высоких и умеренных широт с осенне-зимним конвективным
0,120 |
0,125 0,1300,120 0,125 0,130 0,120 0,125 ' 0,130 0,120 0,125AU/Cl |
О
Рис. 9.7. Типовые кривые вертикального распределения Aik/Cl в отдельных рай онах Мирового океана.
1, 2, 3 — соответственно Атлантический, Индийский, Тихий океаны. Номера районов — см.
рис. 9.1.
перемешиванием, охватывающим мощную толщу вод, а также районы субтропических и экваториальных дивергенций и прибрежных
апвеллингов отличаются пониженным pH, возрастающими Р со2 и AlkjCl вместе с увеличивающимися концентрациями биогенных
веществ по сравнению с пелагическими областями низких широт (рис. 9.8). На распределение кислорода влияет температура воды, поэтому в высоких широтах зимой при свободном контакте с ат мосферой абсолютное содержание кислорода в воде может быть
большим, хотя и не достигающим 100 % насыщения. В низких и субтропических широтах, где фотосинтез продолжается практиче ски весь год, относительное содержание растворенного кислорода, как правило, всегда больше 100 %. Для поверхностной структур ной зоны всего океана характерно наличие подповерхностного кис-
IJO 160 160 120
80 |
40 |
0 |
40 |
80 |
120 |
160 |
160 |
120 |
80 |
Рис. 9.8. Распределение фосфатов (мкмоль Р/л) на поверхности океана зимой северного полушари
9.2. Промежуточная структурная зона |
177 |
лородного максимума. В высоких и умеренных широтах этот мак симум на глубинах 20—50 мявляется результатом зимнего охла ждения и весенне-летнего прогрева, с развитием осенне-зимней
вертикальной конвекции он исчезает. В тропических широтах (40° с. ш.—40° ю. ш.) кислородный максимум на глубинах 10—30 или 10—50 мсуществует постоянно. Содержание кислорода здесь
нередко превышает 120 % насыщения, что связано с интенсивным
протеканием процессов фотосинтеза в нижней части фотической зоны, которая лучше, чем верхняя часть, обеспечивается биоген
ными веществами из подстилающего слоя.
Представленные в данной главе разрезы и карты распределе ния различных гидрохимических элементов по акватории Миро
вого океана построены коллективом авторов Института океаноло гии АН СССР (1979): В. Н. Иваненковым, В. Н. Виноградовым,
В. В. Волостных, А. Н. Гусаровой, В. А. Конновым, Ю. Ф. Лукашевым, В. В. Сапожниковым, И. В. Соколовой, А. М. Черняковой.
9.2. Промежуточная структурная зона
Промежуточная структурная зона, в которой наблюдаются экстремальные значения всех гидрохимических параметров, пред ставляет собой уникальное явление в океане. Именно здесь, на глубинах 300—1000 м (в зависимости от района), отмечаются ми нимальные значения pH и содержания кислорода и максимальные
концентрации растворенной углекислоты и биогенных веществ. Многими исследователями промежуточная зона рассматривается прежде всего как слой кислородного минимума. Длительное время
причины возникновения и особенности распределения слоя кисло родного минимума в океане не имели надлежащего объяснения. К настоящему времени благодаря работам Д. А. Сметанина
(1959), Б. А. Скопинцева (1966, 1975), В. Н. Иваненкова (1977, 1979), В. А. Бубнова (1966), А. А. Новоселова (1962, 1973),
А. М. Черняковой (1966) и других условия формирования и суще ствования минимумов кислорода можно считать выясненными до статочно полно. Минимумы кислорода образуются в таких районах океана и на тех глубинах, где отношение скорости поступления кислорода за счет горизонтальной и вертикальной адвекции к ско рости потребления его на окислительные процессы минимально
по сравнению с выше- и нижележащими слоями. Скорость биохи мического потребления кислорода изменяется с глубиной по экс
поненте от максимума в поверхностных слоях до минимума в при донных. Небольшие максимумы БПК имеются в слоях максималь
ных градиентов плотности, где на некоторое время задерживается взвешенное органическое вещество. В целом же на промежуточных глубинах БПК невелико и большое значение приобретает процесс адвекции дефицита содержания кислорода из очагов его формиро вания. Распределение минимальных концентраций кислорода
1 2 Заказ № 244
178 |
Глава 9. Гидрохимическая структура океана |
в океане показано на рис.. 9.9. Очагами формирования самых низ ких концентраций кислорода, приближающихся к аналитическому нулю, являются высокопродуктивные области с резкой стратифи кацией вод и исключительно большим БПК, которое под термо клином в десятки и сотни раз превосходит БПК открытых районов океана. К таковым относятся в Атлантическом океане придонная зона шельфа северо-западной и юго-западной Африки и области циклонических круговоротов в восточной части экваториально-тро пического района, в Индийском океане — Персидский залив и шельфы Аравийского и Андаманского морей и Бенгальского за лива, в Тихом океане — шельфы Мексики, Центральной и Латин ской Америки, залива Аляска и циклонические круговороты в во сточной части экваториально-тропической области. От указанных районов «языки» пониженного содержания кислорода распростра
няются в открытый океан, постепенно обогащаясь кислородом при перемешивании со смежными слоями. Глубина расположения «ядра» слоя кислородного минимума меняется по акватории в за
висимости от системы циркуляции (рис. 9.10): наиболее близко к поверхностному слою — в экваториальных и тропических райо
нах, наиболее глубоко — в халистатических областях субтропиче ских и умеренных широт.
С расположением ядра минимума кислорода в промежуточной структурной зоне совпадают минимальные значения pH и соответ ственно максимальные значения парциального давления СОг. Явно выраженная карбонатная агрессивность промежуточных вод во
многих районах океана обеспечивает ускорение растворимости карбонатных взвесей, поэтому щелочно-хлорный коэффициент
Aik/Cl здесь резко возрастает (рис. 9.7). Положение максималь
ных концентраций фосфатов (рис. 9.11 и 9.12) практически пол ностью совпадает с ядром минимума кислорода, минимум нитра
тов расположен несколько глубже. Содержание растворенного кремния начиная с глубины 200 ммонотонно нарастает до макси
мума в придонных водах (рис. 9.6). Это связано с повсеместным недонасыщением воды силикатами и растворением створок диа томей и скелетов радиолярий во всей водной толще.
9.3. Глубинная и придонная структурные зоны
Глубинная и придонная структурные зоны, подобно промежу точной имеют свои очаги формирования. Это прежде всего аркти ческий (для Атлантического океана) и антарктический (для всех трех океанов) районы, в которых промежуточные экстремумы кис лорода, карбонатной системы и биогенов отсутствуют, концентра ции всех гидрохимических элементов при интенсивной вертикаль ной конвекции выравниваются практически во всей толще вод от поверхности до дна. Обогащенные кислородом и обедненные био генными веществами глубинные воды из арктического района
12*
Рис. 9.9. Распределение минимальных концентраций кислорода (в 0,5 ммоль/л) в промежуточном слое океана.
091 |
091 |
О
80 |
40 |
0 |
40 |
80 |
120 |
160 |
160 |
120 |
8 0 |
Рис. 9.10. Глубина расположения (м) минимальных концентраций кислорода в океане.