Кафедра Океанологии МГУ имени М.В. Ломоносова
/ Океанология / Изучение глобальных течений
Течения в Океане

Морскими течениями называют продолжительные перемещения больших объемов воды в горизонтальном направлении под действием различных вынуждающих сил. Морские течения характеризуются скоростью, направлением и расходом воды. Скорость измеряется в см/с, а направление в градусах компасной картушки. Нужно заметить, что под направлением течения понимается «куда» оно направлено. Вспомним, что направление ветра понимается противоположным образом, говоря о направлении ветра, мы имеем в виду «откуда» дует ветер. Расход воды, переносимой течениями, измеряется в кубометрах в секунду. Расходы морских течений составляют обычно сотни тысяч и миллионы м3/с, поэтому в океанологии принята еще внесистемная единица для обозначения расхода воды: 1 Св (Свердруп) = 1 млн. м3/с, названная так в честь одного из наиболее известных исследователей океана Х.У. Свердрупа. 

Морские течения оказывают большое влияние на многие стороны человеческой деятельности, прежде всего, такие как морские перевозки всевозможных грузов и пассажиров, рыболовство, добычу углеводородов на морском шельфе. Перемещая значительные объемы воды на большие расстояния, течения осуществляют перенос тепла, солей и прочих субстанций, в том числе всевозможные химические, органические и радиоактивные загрязнения. Поэтому скорость, направление, режим изменчивости морских течений – предмет научных интересов специалистов в области физической океанологии, климатологов, ихтиологов, морских геологов, а также экологов.

Важный вопрос  – какие характеристики течений и как следует измерять? В ходе развития океанологии эта задача решалась двумя путями. В одном использовался метод Лагранжа, в другом – метод Эйлера. Используя метод Лагранжа, исследователь наблюдает движение частицы воды на протяжении некоторого времени. Уравнения Лагранжа составлены для трехмерного пространства, но в океанологии вертикальные составляющие течений обычно не учитываются. На практике наблюдение сводится к слежению за свободно плавающими поплавками. При достаточно большом их количестве и продолжительном времени подобных наблюдений метод Лагранжа позволяет получить представление о скорости и траекториях исследуемого поверхностного течения.

Система уравнений Эйлера применима для обработки наблюдений, выполненных в конкретной точке океана, то есть измерений скорости и направления течений с помощью какого-либо прибора, закрепленного в фиксированном месте. Оба способа позволяют измерить характеристики течения не только на поверхности, но и в глубинах океана. Оба метода при всех своих достоинствах и недостатках очень трудоемки для применения в морских условиях, поэтому задача исследования характеристик морских течений продолжает оставаться одной из самых трудных и дорогостоящих в океанологии.

Причины морских течений можно разделить на внешние и внутренние. К первым относят ветер, приливообразующие силы, изменения атмосферного давления, перекосы уровня моря, возникающие от неравномерности распределения осадков, испарения и речного стока, то есть те, которые, непосредственно приводят к появлению течения в поверхностном слое воды. Внутренние причины возбуждают течения и на поверхности, и в толще океанических вод, это главным образом горизонтальные градиенты в поле плотности.

Конкретные силы, вызывающие течения в океане, разделяются на первичные и вторичные. Первичные силы, такие как ветер, вызывают появление потока и поддерживают его в дальнейшем, свое воздействие могут оказывать и в неподвижной, и в движущейся среде. Вторичные силы сами по себе движения не вызывают и в неподвижной воде не проявляются, их действие начинается только при уже возникшем течении. Эти силы могут изменять направление и скорость, то есть деформируют характеристики вектора течения. Подобные действия оказывают сила Кориолиса, трение о дно и берега, турбулентная вязкость.

В сложившейся системе течений реального океана, практически каждое из них есть продукт воздействия нескольких сил, но почти всегда удается выделить главную вынуждающую силу, по которой течение обычно и относят к тому или иному типу.




webgl gpgpu water
Select