Иногда говорят, что нашу планету было бы правильнее называть не Земля, а Вода, ведь суша («земля» как таковая) – это лишь четверть её поверхности. Остальное пространство принадлежит океанам, составляющим мировой океан. Именно в нём, как предполагают учёные, когда-то зародилась жизнь… и по сей день океан во многом определяет жизнь на суше. И дело тут не только в судоходстве, соединяющем города и страны, рыболовном промысле, испокон веку кормящим многие народы, не только в приятном отдыхе на морских побережьях… «Дыхание» океана ощущает на себе земная атмосфера – именно оно во многом определяет климат.

Мировой океан находится в постоянном движении. Потоки воды в нём – своего рода «реки в океане» – называют течениями. Они бывают постоянными и периодическими, подводными и поверхностными, холодными и тёплыми, установившимися (не изменяющимися во времени) и установившимися (изменяющимися).

Причины, которые порождают морские течения, весьма разнообразны. Есть приливные течения, особенно сильные у берегов, компенсационные, связанные с наклоном уровня моря, ветровые, причём постоянные ветры, меняющие направление в зависимости от сезона, порождают такие же течения – муссонные и пассатные. Вызывает течения и разница в атмосферном давлении над поверхностью океана.

Постоянные течения имеют разное направление. Одни из них начинаются в низких широтах и двигаются к высоким – они несут тёплые воды, другие – наоборот, это холодные течения. Поскольку главный «аккумулятор» солнечной энергии на нашей планете – это океан, то от того, как морские течения «разнесут» и «раздадут» тепло разным участкам суши, во многом зависит погода на Земле, а поскольку течения постоянны – то и климат.

Некоторые постоянные течения даже получили собственные имена – например, Гольфстрим. Это тёплое течение от Флориды до Скандинавии, Баренцева моря и Северного ледовитого океана. Ширина этого течения составляет от 70 до 90 км, а глубина простирается практически до дна. Эта тёплая «река в океане» каждую секунду перемещает примерно 50 миллионов кубометров воды – это больше, чем все реки Земли, вместе взятые! Самое мощное в мире океанское течение несёт тёплые воды из Мексиканского залива на север, перенося при этом до 100 ккал/см2 тепла – примерно столько, сколько получает от Солнца мировой океан в целом. Именно благодаря ему порт Мурманск зимой не замерзает – несмотря на то, что расположен он за полярным кругом. Смягчает он и климат европейских стран, прилегающих к Атлантическому океану: в Северной Америке на той же широте климат более суровый. Впрочем, в этом есть и заслуга другого течения – Лабрадорского. Само по себе оно холодное, но сталкиваясь с теплым Гольфстримом, оно отклоняет его, направляя в сторону Европы.

Впрочем, не меньшую роль в создании климатических условий играют и холодные течения. Так, все знают, что в тропиках жарко, но мало кто задумывается, что там могло бы быть ещё жарче (может, и жить-то было бы нельзя), если бы не холодное Бенгельское течение у юго-западного побережья Африки и такое же течение Гумбольдта (оно же – Перуанское) у западного побережья Южной Америки. Именно они оказывают «охлаждающее» воздействие на тропический регион. В то же время влияние Перуанского течения «сушит» климат Южной Америки, образуя пустыни.

Морские течения влияют не только на температуру воздуха, но и на движение воздушных масс, иной раз провоцируя даже ураганы.

Как видим, океанские течения – это сущая «фабрика» погоды. Изменятся они – изменится климат в целом. И изменения эти происходят прямо-таки на наших глазах. Так, уже не первый год зимой «заваливает» снегом Западную Европу, не привычную к такому положению дел. Учёные объясняют это тем, что замедляется и остывает Гольфстрим. Связано это с процессом глобального похолодания… да-да, именно похолодания. Никакого глобального потепления нет – а вот похолодание идет уже около трёх веков, и наглядное свидетельство тому – остывание Гольфстрима. Связано ли это как-то с деятельностью человека? Руководитель кафедры рационального природопользования и экологии географического факультета МГУ академик А.Капица считает, что предполагать это – сущая мания величия: серьёзно повредить природе человек не может. Глобальное похолодание связано со смещением магнитных полюсов, земной оси и изменением солнечной активности.

ПОВЕЛИТЕЛЬ ПОГОДЫ

Атмосфера и океан находятся в тесном непрерывном взаимодействии . Солнечные лучи, падая на поверхность океана, нагревают воду, и океан накапливает огромные запасы тепловой энергии, особенно в тропических водах, где лучи солнца падают почти вертикально. Поверхность океана передает свою теплоту воздуху и насыщает его водяными парами, которые поднимаются вверх в процессе испарения поверхностных слоев воды. Пары, содержащиеся в воздухе, обладают значительным запасом потенциальной энергии в виде скрытой теплоты, которая высвобождается при конденсации пара в облаках. Энергия океана рождает ветры , которые уносят с поверхности моря новые потоки тепла, порождающие новые ветры.

Погода и климат являются проявлением окружающей нас природы и в значительной степени находятся под влиянием океана.

Воздействие Мирового океана на погоду и климат зависит от физических особенностей огромной массы воды, находящейся в его бассейнах.

Важнейшим свойством океана является способность поглощать и излучать теплоту, а морская вода обладает большой теплоемкостью - способностью аккумулировать теплоту . Она поглощает огромное количество солнечной энергии, и десятиметровый слой океанских вод аккумулирует теплоты больше, чем вся атмосфера. Солнечные лучи с одинаковой интенсивностью нагревают поверхности моря и суши, но вода, обладая большой теплоемкостью, поглощает значительно больше теплоты при сравнительно стабильной температуре, в то же время температура суши сильно повышается. После захода солнца температура суши быстро падает, а море остывает медленно.

Земная кора, являясь твердым плотным веществом, аккумулирует теплоту только в верхних слоях, а море, находящееся в непрерывном движении, перемещает верхние теплые и нижние, более холодные слои и распространяет теплоту на большие площади за счет течений. Аккумулирующие способности океана усиливает испарение воды с поверхности , поглощающей огромное количество теплоты.

Накапливая и надежно сохраняя теплоту, океан управляет климатом планеты , выделяя в нем две основные зоны: континентальную и морскую . Морской климат характерен для всех районов суши, омываемых морями, континентальный - для глубинных массивов суши . Типичным примером морского климата можно считать климат Британских островов: ровная температура в течение всего года, лето прохладное, а зима мягкая, небо затянуто тучами и дожди идут круглый год. Континентальным климатом отличаются центральные области Сибири: холодная зима и жаркое лето, засухи сменяются грозовыми дождями. Центральные области Азии имеют резко континентальный климат: зимой свирепствуют сильные морозы, а летом безоблачное небо и палящее солнце превращают все вокруг в изнывающее от зноя и пыли пространство.

Влияние моря на температуру различных районов земного шара является основной причиной возникновения ветров . Знаменитые муссоны Индийского океана порождаются сезонными колебаниями температуры океана и лежащего на севере огромного массива суши. В течение знойного лета, характерного для этого района планеты, суша прогревается значительно сильнее, чем океан, который большую часть солнечной энергии аккумулирует. От сильно нагретой суши нагревается и воздух, плотность которого уменьшается, что создает зону пониженного давления. Более низкая температура над океаном уплотняет воздух, способствуя росту давления, и воздушные массы устремляются с моря на сушу - образуются юго-западные муссоны , которые дуют с апреля по октябрь. Зимой суша охлаждается быстрее, чем океан, и зоны высокого и низкого давления меняются местами, воздушные массы устремляются с суши на море образуются северо-восточные муссоны , которые дуют с октября по апрель. Расположение материков и океанов должно было обеспечить муссонам четкие направления, но вращение земли вносит свои коррективы в направление ветров.

Холодные и теплые океанские течения также влияют на климат планеты, особенно ее прибрежных районов . Климат прибрежных стран Северной Атлантики в значительной мере определяется тремя течениями - Гольфстримом, Лабрадорским и Восточно-Гренландским . Теплое течение Гольфстрим зарождается в Мексиканском заливе и, вырвавшись оттуда в океан через Флоридский пролив , устремляется двумя мощными ветвями к берегам Европы. Холодные Лабрадорское и Восточно-Гренландское течения направляются к югу, где, встречаясь с Гольфстримом, понижают его температуру до 5 - 8°С, чему в немалой степени способствуют и холодные северные ветры. Но все же Гольфстрим доносит значительную часть своей теплоты до берегов Европы, определяя характер климата этого района. Весь европейский берег севернее Гибралтарского пролива находится под воздействием Гольфстрима, который огибает Скандинавию и достигает острова Шпицберген , западное побережье которого круглый год свободно ото льда, тогда как Балтийское море у Таллина и Риги , расположенное южнее на 30°, покрывается зимой сплошным льдом.

В средних широтах, где воздушные массы движутся с запада на восток, климат находится под влиянием океана и западных ветров одновременно. Поэтому климат двух городов - японского Иокогамы и американского Сан-Франциско, лежащих на одной широте по разные стороны Тихого океана, сильно отличается друг от друга. В Иокогаме годовые колебания температуры достигают 28°С, и климат имеет все черты континентального, а в Сан-Франциско - 17°С и климат морской.

Океан регулирует выпадение осадков над материком . Когда в атмосфере ощущается недостаток влаги, увеличивается испарение с океанской поверхности, и насыщенные влагой воздушные массы надвигаются на сушу, принося с собой дожди и грозовые ливни - над материками зависают мощные циклоны.

Огромные океанские просторы, соприкасаясь с атмосферой, обеспечивают непрерывный газообмен - верхние слои океана, насыщаясь кислородом, выделяющемся при фотосинтезе планктона , обогащают кислородом нижние слои атмосферы. Поэтому океан называют «легкими» планеты , поэтому человека манит к себе морское побережье, где всегда легко дышится.

Океан оказывает не только глобальное влияние на климат Земли, но и управляет погодой в небольшом районе . Вследствие разностей теплоемкостей моря и суши рождаются приятные прохладные ветры морских побережий - бризы . Днем дует морской бриз , потом на некоторое время все затихает, и начинает дуть береговой бриз . Оба эти ветра лучше наблюдать в тихую солнечную погоду, так как их скорость не превышает 5 м/сек и когда поднимается какой-либо другой ветер, они легко затухают. Бриз - тот же муссон , только местного масштаба с суточным циклом в изменении направления.

Особое значение для формирования и изменения климата имеет взаимодействие между океаном и атмосферой, проявляющееся в обмене теплом, влагой и количеством движения. Океан находится в непрерывном взаимодействии с атмосферой и земной корой. Он представляет собой огромный аккумулятор солнечного тепла и влаги, сглаживает резкие колебания температуры и увлажняет отдаленные районы суши (посредством воздушных течений).

Обратное воздействие атмосферы на океан проявляется главным образом через циркуляцию вод, путем ослабления или усиления поверхностных (а косвенно и глубинных) течений через ветровой режим. Неравномерное поступление солнечного тепла на поверхность океана и изменчивость атмосферных процессов оказывают непосредственное влияние на температуру, соленость и другие характеристики Мирового океана.

Особый интерес представляет пояс Мирового океана, где поглощается огромное количество солнечной радиации (зона между 30° с.ш. и 30° ю.ш.). Накопившееся там тепло переносится в более высокие широты, становясь важным фактором смягчения климата умеренных и полярных широт в холодную половину года. В результате испарения и турбулентного теплообмена с акватории океана атмосфере за год передается примерно в 2 раза больше тепла, чем с поверхности суши. Отсюда следует, что Мировой океан является одним из главных факторов формирования климата и погоды на Земле.

Климатически значимыми параметрами Мирового океана являются следующие: температура поверхности океана, соленость и характеристики толщи воды, теплосодержание деятельного слоя океана, морские течения и льды.

Существенное влияние на климат оказывают морские (океанические) течения, которые представляют собой поступательное движение водных масс в морях и океанах, на поверхности которых они распространяются широкой полосой, захватывая слой воды различной глубины. Морские течения вызываются действием силы трения между водой и воздухом, движущимся над поверхностью моря, градиентами давления, возникающими в воде, а также приливообразующими силами Луны и Солнца. На направление течений большое влияние оказывает сила вращения Земли, под влиянием которой потоки вод отклоняются в Северном полушарии вправо, а в Южном – влево.

Морские (океанические) течения играют важную роль в процессе межширотного переноса тепла. Установлено, что около половины адвективного переноса тепла из низких широт в высокие осуществляется с морскими течениями, а остальная половина – через атмосферную циркуляцию. Соответственно, в обратном направлении с холодными течениями совершается адвекция холода. Поэтому морские течения оказывают влияние в первую очередь на температуру воздуха и ее распределение.

Устойчивость течений приводит к тому, что их влияние на атмосферу имеет климатическое значение. Гребень изотерм на картах средней температуры четко показывает отепляющее влияние Гольфстрима на климат восточной части северной Атлантики и Западной Европы.

Воды системы Гольфстрим проникают на 10 тыс. км – от Флориды до Шпицбергена и Новой Земли. Это течение транспортирует огромные массы воды различной солености и плотности. Имея наибольшую ширину потока до 120 км и толщину 2 км, Гольфстрим переносит воды в 22 раза больше, чем все реки земного шара. Пересекая Атлантический океан, Гольфстрим направляется на северо-восток (в своей дельте он разделяется на несколько потоков). Здесь его правильнее называть Северо-Атлантическим течением; оно значительно расширяется и скорость его уменьшается до 0,26– 0,32 м/с. Гольфстрим приносит огромное количество тепла к берегам Западной Европы, где он имеет температуру летом 13–15 °С, а зимой 8 °С. Омывая берега Норвегии, Северо-Атлантическое течение проникает далее в Баренцево море до Шпицбергена и частично даже в Карское море, значительно утепляя климат западного сектора Арктики. Восточнее из-за большой плотности воды это течение опускается в более глубокие слои океана.

Большое влияние на климат оказывают морские течения. Они переносят тепло из одних широт в другие и приводят к охлаждению и потеплению климата. Побережья материков, которые омываются холодными течениями, более холодные, чем их внутренние части, расположенные на тех же широтах. Климат побережий, омывающихся теплыми течениями, более теплый и мягкий, чем внутри материка. Холодные течения, кроме того, усиливают сухость климата. Они охолаживают нижние слои воздуха, а холодный воздух, как известно, более плотный и тяжелый и не может подниматься, что не благоприятствует образованию облаков и осадков. От теплых течений воздух нагреется и увлажняется. При подъеме вверх он становится перенасыщенным, образуются облака, выпадают осадки (рис. 7).

Рис. 7.

Примером различного влияния на климат теплых и холодных течений может служить климат восточного побережья Северной Америки и западного побережья Европы между 550 и 700 северной широты. Американское побережье омывается холодным Лабрадорским течением, европейское - теплым Северо-Атлантическим. Первое лежит между годовыми температурами 0 и -10 0С, второе - +10 и 0 0С. Протяженность безморозного периода на американском побережье - 60 дней в году, на европейском от 150 до 210 дней. На полуостров Лабрадор - безлесные пространства (тундра), в Европе - хвойные и смешанные леса.

Рельеф и климат

Большое и разнообразное влияние на климат оказывает рельеф. Горные поднятия и хребты являются механическими препятствиями на пути воздушных масс. В ряде случаев горы являются границей областей с различным климатом, поэтому они препятствуют воздухообмену. Так, сухость климата центральной части Азии в значительной степени объясняются наличием крупных горных систем на её окраинах.

Распределение горных склонов и хребтов в отношении к океанам и сторонам горизонта является причиной неравномерного распределения осадков. Наветренные склоны гор получают осадков больше, чем подветренные, потому что воздух при поднятии по склонам гор охлаждается, перенасыщается и выделяет много осадков (рис. 8). Именно на наветренных склонах горных стран располагаются наиболее влажные районы Земли.

Например, южные склоны Гималаев задерживают летние муссоны, выпадает много осадков, поэтому там богат и разнообразен растительный и животный мир. Северные склоны Гималаев сухие и пустынные.

Рис. 8.

Климатические условия в горах зависят от абсолютной высоты. С высотой температура воздуха понижается, атмосферное давление и влажность падают, количество осадков до определенной высоты увеличивается, а затем уменьшается, изменяются скорость и направление ветра и все остальные метеорологические элементы. Это приводит к образованию высотных климатических поясов, расположение и количество которых тесно связано с географическим положением, высотой гор, направлением склонов. Климат в горах изменяется на сравнительно коротких расстояниях и существенно отличается от климата соседних равнин.

Циркуляция вод Мирового океана определяет обмен количеством вещества, тепла и механической энергии между океаном и атмосферой, поверхностными и глубинными, тропическими и полярными водами. Морские течения переносят большие массы воды из одних областей в другие, часто весьма в отдаленные районы. Течения нарушают широтную зональность в распределении температуры. Во всех трех океанах - Атлантическом, Индийском и Тихом - под влиянием течений возникают температурные аномалии: положительные аномалии связаны с переносом теплых вод от экватора в более высокие широты течениями, имеющими близкое к меридиональному направление; отрицательные аномалии вызваны противоположно направленными (от высоких широт к экватору) холодными течениями. Отрицательные аномалии температуры усиливаются, кроме того, подъемом глубинных вод у западных берегов континентов, вызванным сгонами вод пассатными ветрами.

Влияние течений сказывается не только на величине и распределении средних годовых значений температуры, но и на ее годовых амплитудах. Это особенно отчетливо проявляется в районах соприкосновения теплых и холодных течений, там, где границы их смещаются в течение года, как, например, в Атлантическом океане в районе соприкосновения Гольфстрима и Лабрадорского течений, в Тихом океане в районе соприкосновения течений Куросио и Курильского (Ойясио).

Течения оказывают влияние на распределение и других океанологических характеристик: солености, содержания кислорода, биогенных веществ, цвета, прозрачности и др. Распределение этих характеристик оказывает огромное влияние на развитие биологических процессов, растительный и животный мир морей и океанов. Изменчивость морских течений во времени и пространстве, смещение их фронтальных зон влияют на биологическую продуктивность океанов и морей.

Большое влияние оказывают течения на климат Земли. Например, в тропических областях, где преобладает восточный перенос, на западных берегах океанов наблюдаются значительные облачность, осадки, влажность, а у восточных, где ветры дуют с материков, - относительно сухой климат. Течения существенно влияют на распределение давления и циркуляцию атмосферы. Над осями теплых течений, как, например, Гольфстрим, Северо-Атлантическое, Куросио, Северо-Тихоокеанское, движутся серии циклонов, которые определяют погодные условия прибрежных районов материков. Теплое Северо-Атлантическое течение благоприятствует усилению исландского минимума давления, а, следовательно, и интенсивной циклонической деятельности в Северной Атлантике, Северном и Балтийском морях. Аналогично влияние Куросио на область алеутского минимума давления в северо-восточном районе Тихого океана. С теплыми течениями, проникающими в высокие широты, связана циклоническая циркуляция атмосферы, что способствует выпадению обильных атмосферных осадков. Над холодными течениями, напротив, развиваются отроги высокого давления, что вызывает уменьшение количества осадков. В районах встречи теплых и холодных течений часто отмечаются туманы и сплошная облачность.

Там, где теплые течения глубоко проникают в умеренные и приполярные широты, их влияние на климат сказывается особенно ярко. Хорошо известно смягчающее влияние Гольфстрима, Северо-Атлантического течения и его ветвей на климат Европы, течения Куросио -- на климатические условия северной части Тихого океана. Следует отметить большее значение в этом отношении Северо-Атлантического течения, чем Куросио, так как Северо-Атлантическое течение проникает почти на 40° севернее Куросио.

Резкие различия в климате создаются в том случае, если берега континентов или океанов омываются холодными и теплыми течениями. Так, например, восточное побережье Канады находится под влиянием холодного Лабрадорского течения, западное же побережье Европы омывается теплыми водами Северо-Атлантического течения. В результате в зоне между 55 и 70° с. ш. продолжительность безморозного периода на побережье Канады менее 60 дней, на европейском - 150-210 дней. Ярким примером воздействия течений на климатические и погодные условия служит Чилийско-Перуанское холодное течение, температура вод которого на 8-10° ниже окружающих вод Тихого океана. Над холодными водами этого течения воздушные массы, охлаждаясь, образуют сплошной покров слоисто-кучевых облаков, в результате на побережье Чили и Перу наблюдаются сплошная облачность и отсутствие осадков. Юго-восточный пассат создает в этом районе сгон, т. е. отход от берега поверхностных вод и подъем холодных глубинных вод. Когда побережье Перу находится только под воздействием этого холодного течения, этот период характеризуется отсутствием тропических штормов, дождей и гроз, а летом, особенно при усилении идущего навстречу теплого прибрежного течения Эль-Ниньо, здесь наблюдаются тропические штормы, разрушительной силы грозы, ливни, размывающие почву, жилые постройки, дамбы, насыпи.

Пульсации океанических течений, меандрирование и смещение их осей к югу или северу оказывают существенное влияние на климат прибрежных районов. Одновременными наблюдениями за распределением температуры в пределах таких крупномасштабных потоков, как Гольфстрим и Куросио, обнаружены извилины (меандры), имеющие волнообразный характер. Они напоминают меандры рек и в виде сгущения изотерм в оси главного потока перемещаются вместе с течением. Например, смещение оси Куросио к югу и северу достигает 350 миль между 34 и 40° с. ш. Положение фронтов Куросио - Ойясио, Гольфстрим - Лабрадорское и других течений испытывает полумесячные, месячные, полугодовые, годовые и многолетние колебания. В связи с этим наблюдаются колебания климатологических и метеорологических факторов на побережьях близлежащих материков. Погодные условия Японии связывают с колебаниями фронта Куросио, климатические условия Курильской гряды, о. Хоккайдо и севера о. Хонсю находятся под влиянием холодного течения Ойясио.