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.

1

В статье сделана попытка прояснить вопрос о степени влияния океанских поверхностных течений на климатические показатели прилегающей суши. Определена ведущая роль океана во всей климатической системе Земли. Показано, что перенос тепла и влаги на сушу осуществляется со всей поверхности океана воздушными массами. Роль поверхностных океанских течений состоит в перемешивании теплых и холодных водных масс. Отмечено, что существенную роль в теплообмене между океаном и атмосферой играют долгопериодные волны Россби, представляющие собой преимущественно вертикальные водные потоки. Выявлено, что на прилегающую сушу океанские течения действуют локально – только при условии, что площадь суши очень незначительна и сопоставима с размерами самого океанского течения. В этом случае, в зависимости от соотношения характеристик самого течения и прилегающей суши, возможны небольшие температурные изменения (как в сторону повышения, так и в сторону понижения). Прямого влияния течений на количество осадков на суше установить не удалось.

поверхностные течения океана

взаимодействие океана и атмосферы

климатическая система

Гольфстрим

волны Россби

1. Анисимов М.В., Бышев В.И., Залесный В.Б., Мошонкин С.Н., Нейман В.Г., Романов Ю.А., Серых И.В. О междекадной изменчивости климатических характеристик океана и атмосферы в регионе Северной Атлантики // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. – 2012. – Т. 9, № 2. – С. 304–311.

2. Бондаренко А.Л., Борисов Е.В., Серых И.В., Суркова Г.В., Филиппов Ю.Г., Щевьев В.А. О влиянии волн Россби мирового океана на термодинамику его вод и атмосферы, погоду и климат Земли // Метеорология и гидрология. – 2011. – № 4. – С. 75–81.

3. Козина О.В., Дугин В.С. Климатообразующая роль океанических течений // Вестник Нижневартовского государственного университета. – 2013. – № 3. – С. 22–31.

4. Ростом Г.Р. Прописные географические истины против заблуждений // География в школе. – 2013. – № 5. – С. 57–60.

6. Gastineau G., Frankignoul C., D’Andrea F. Atmospheric response to the north Atlantic ocean variability on seasonal to decadal time scales // Climate Dynamics. – 2013. – V. 40, № 9–10. – P. 2311–2330.

В последние годы большой интерес вызывают вопросы, связанные с изменениями характеристик климатической системы Земли и их причинами. Надо отметить, что систематические наблюдения за изменениями климата начались сравнительно недавно. Ещё в 17 веке метеорология являлась частью науки физики. Именно учёным-физикам мы обязаны изобретением метеорологических приборов. Так, Галилеем с учениками были изобретены термометр, дождемер, барометр. Только со второй половины 17 века в Тоскане начинают проводиться инструментальные наблюдения. Тогда же разрабатываются и первые метеорологические теории. Но потребовалось почти два столетия на пути к систематическим метеорологическим наблюдениям. Они начинаются во второй половине 19 века в Европе, после изобретения телеграфа. В 1960-е гг. была проведена большая работа по созданию глобальной сети системы наблюдений за погодой. В последнее время все чаще в средствах массовой информации стали появляться сообщения об участившихся случаях необычно большого количества выпавших осадков в Европе, внезапного выпадения снега в тропических районах США и Северной Африки, цветении растений в пустыне Атакама. Долгое время не прекращаются споры о степени влияния Гольфстрима на климат Европы, о неблагоприятных последствиях при возможном прекращении функционирования этого теплого течения. К сожалению, материал подается таким образом, что создается впечатление, что мир перевернулся с ног на голову и в скором времени нужно ожидать какие-нибудь катастрофические климатические явления. Непростая фактическая картина подогревается разнообразными футуристическими предсказаниями о существенных изменениях привычного порядка вещей вроде значительного повышения уровня океана, значительного изменения угла наклона земной оси, сильного повышения температуры приземного слоя атмосферы.

В этой связи большое значение имеет выяснение причин климатических явлений, которые должны помочь адекватно воспринимать действительность и принимать разумные шаги по адаптации к предстоящим изменениям. В данной статье предпринята попытка определить степень влияния океанских поверхностных течений на климат прилегающей суши. Данный аспект выбран по причине того, что в науке о Земле влияние океанских течений на климат прилегающей суши немного переоценено. Из-за этого приуменьшается роль океана в формировании климата суши, искажается тем самым понимание поведения климатической системы Земли и отдаляется момент принятия адекватных мер по адаптации.

Существует мнение, что теплые морские течения приносят осадки и тепло на прилегающую сушу . Этому учат и в школах, и в вузе. Всесторонний анализ существующей картины говорит о неоднозначном проявлении этого постулата.

Океанскую воду можно рассматривать как накопитель солнечного тепла на Земле. Океанская вода поглощает 2/3 солнечной радиации. Теплоемкость океана настолько велика, что океанская вода (кроме поверхностного слоя) практически не меняет температуру по сезонам (в отличие от поверхности суши). Поэтому зимой на океанском побережье тепло, а летом - прохладно. Если же площадь суши (по сравнению с площадью океана) невелика (как в Европе), то отепляющее влияние океана может распространяться на значительные пространства. Выявлена тесная связь между потерей океаном тепла и потеплением атмосферного воздуха, и наоборот , что является логичным. Вместе с тем последние данные исследований говорят о более сложной картине тепловой динамики океана и атмосферы. Ведущую роль в потере океаном тепла ученые отдают такому пока еще малоизученному явлению, как североатлантическая осцилляция . Это периодические многодекадные изменения температуры океана, наблюдаемые в Северной Атлантике. С конца 1990-х гг. наблюдалась волна потепления океанской воды. В результате во многих районах северного полушария наблюдалось необычно большое количество ураганов. В настоящее время происходит переход к периоду понижения температуры поверхностных океанских вод. Это, скорее всего, уменьшит количество ураганов в северном полушарии.

Сезонное постоянство температуры всей массы океанской воды, особенно в районе тропиков, привело к формированию над поверхностью океана постоянных центров высокого давления, которые получили название центров действия атмосферы. Благодаря им существует общая циркуляция атмосферы, которая представляет собой запускающий механизм общей циркуляции океанских вод. Благодаря действию постоянных ветров возникают поверхностные течения Мирового океана. С их помощью осуществляется перемешивание океанской воды, а именно: поступление теплых вод в холодные области (с помощью «теплых» течений) и прохладных вод - в теплые (с помощью «холодных» течений). Необходимо помнить, что «теплыми» или «холодными» эти течения являются только по отношению к окружающим водам. Например, температура теплого Норвежского течения - + 3 °С, холодного Перуанского - + 22 °С. Системы океанских течений совпадают с системами постоянных ветров и представляют собой замкнутые кольца. Что касается течения Гольфстрим, то оно действительно приносит тепло в воды Северной Атлантики (но никак не в Европу) . В свою очередь, теплые воды Северной Атлантики передают свое тепло атмосферному воздуху, который вместе с западным переносом может распространиться в Европе.

Последние исследования по вопросу теплообмена между океанскими водами Северной Атлантики и атмосферой показали, что ведущую роль в изменении температуры океанских вод играют не столько течения, сколько волны Россби .

Тепловое взаимодействие океана и атмосферы происходит при разности температуры поверхностного слоя океанской воды и нижнего слоя воздуха атмосферы. Если температура воды поверхностного слоя океана больше температуры нижнего слоя атмосферы, то тепло от океана передаётся атмосфере. И наоборот, тепло передаётся океану, если воздух теплее океана. Если же температуры океана и атмосферы равны, то передача тепла между океаном и атмосферой не происходит. Чтобы существовал поток тепла между океаном и атмосферой, должны существовать механизмы, изменяющие температуру воздуха или воды в контактной зоне океан - атмосфера. Со стороны атмосферы это может быть ветер, со стороны океана - это механизмы движения воды в вертикальном направлении, обеспечивающие поступление воды с температурой отличной от температуры контактной зоны океана и атмосферы. Такими вертикальными движениями воды в океане являются долгопериодные волны Россби. Эти волны отличаются от известных нам ветровых волн по многим параметрам. Во-первых, они имеют большую длину (до нескольких сотен километров) и меньшую высоту. Об их присутствии в море исследователи обычно судят по изменению вектора течений частиц воды. Во-вторых, это долгопериодные инерционные волны, время жизни которых достигает десяти и более лет. Такие волны относят к градиентно-вихревым, которые обязаны своим существованием гироскопическим силам и определяются законом сохранения потенциального вихря.

Другими словами, ветер генерирует поток, который, в свою очередь, генерирует инерционные волны. Применительно к данному движению воды термин «волна» является условным. Частицы воды совершают преимущественно вращательные движения, причем как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. В результате на поверхность поднимаются или теплые, или холодные водные массы. Одним из следствий этого явления является перемещение и искривление (меандрирование) систем течений .

Результаты исследования и их обсуждение

Течения как частный случай проявления свойств океанских вод при стечении определенных факторов могут оказывать существенное влияние на метеорологические показатели прибрежной суши. Например, теплое Восточно-Австралийское течение способствует еще большему насыщению влагой океанского воздуха, из которого при подъеме по Большому Водораздельному хребту на востоке Австралии выпадают осадки. Теплое Норвежское течение растапливает арктические льды в западной части Баренцева моря. Как следствие, зимой воды Мурманского порта не замерзают (тогда как в самом Мурманске зимой температура опускается ниже - 20 °С). Оно же обогревает узкую полосу западного побережья Норвегии (рис. 1, а). Благодаря теплому течению Куросио у восточных берегов Японских островов зимние температуры более высокие, чем в западной части (рис. 1, б).

Рис. 1. Распределение среднегодовых температур воздуха в Норвегии (а) и Японии (б); в град. Цельсия: красной стрелкой обозначены теплые течения

Холодные течения также могут воздействовать на метеорологические характеристики прибрежной суши. Так, холодные течения в тропиках у западных берегов Южной Америки, Африки и Австралии (соответственно - Перуанское, Бенгельское, Западно-Австралийское) отклоняются к западу, а на их место поднимаются еще более холодные глубинные воды. В результате, нижние слои прибрежного воздуха охлаждаются, возникает температурная инверсия (когда нижние слои холоднее верхних) и исчезают условия для образования осадков. Поэтому здесь располагаются одни из самых безжизненных пустынь - береговые (Атакама, Намиб). Другим примером является влияние холодного Камчатского течения у восточных берегов Камчатки. Оно дополнительно охлаждает прибрежные области (особенно летом) вытянутого небольшого по площади полуострова, и, как следствие, южная граница тундры распространяется гораздо южнее среднеширотной границы.

Вместе с этим необходимо отметить, что говорить о прямом влиянии теплых океанских течений на увеличение количества осадков прибрежной суши с достаточной степенью уверенности нельзя. Зная механизм образования осадков, приоритет в их появлении необходимо отдать наличию горных территорий на побережьях, по которым воздух поднимается, охлаждается, влага в воздухе конденсируется и формируются осадки. Наличие теплых течений на побережье нужно считать совпадением или дополнительным стимулирующим фактором, но никак не главной причиной образования осадков. Там, где больших гор нет (например, на востоке Южной Америки и аравийском побережье Юго-Западной Азии), наличие теплых течений не ведет к повышению количества осадков (рис. 2). И это несмотря на то, что в этих районах ветер дует со стороны океана на сушу, т.е. существуют все условия для полного проявления влияния теплых течений на побережье.

Рис. 2. Распределение годового количества осадков на востоке Южной Америки (а) и аравийском побережье Юго-Западной Азии (б): красной стрелкой обозначены теплые течения

Что касается непосредственно образования осадков, то общеизвестно, что они формируются при поднятии воздуха вверх и его последующем охлаждении. При этом влага конденсируется и образуются осадки. Ни теплые, ни холодные течения существенного влияния на поднятие воздуха не оказывают. Можно выделить три района Земли, в которых существуют идеальные условия для образования осадков:

1) на экваторе, где воздушные массы всегда восходящие благодаря сложившейся системе циркуляции атмосферы;

2) на наветренных склонах гор, где воздух поднимается вверх по склону;

3) в районах умеренного пояса, испытывающих влияние циклонов, где потоки воздуха всегда восходящие. На мировой карте осадков можно убедиться, что именно в этих районах земли количество осадков наибольшее.

Важным условием образования осадков является благоприятная стратификация атмосферы. Так, на ряде островов, расположенных в центре океанов, особенно в районах, прилегающих к субтропическим антициклонам, в течение круглого года дожди выпадают крайне редко, несмотря на то, что и влагосодержание воздуха здесь достаточно большое, и перенос влаги здесь существует в сторону этих островов. Чаще всего такая ситуация наблюдается в районе пассатов, где восходящие токи слабы и не достигают уровня конденсации. Образование пассатной инверсии объясняется нагреванием воздуха в процессе его опускания в зоне субтропических антициклонов, с последующим охлаждением нижних слоев от более холодной водной поверхности.

Выводы

Таким образом, влияние поверхностных океанских течений на климат прилегающей суши локально и проявляется только при стечении определенных факторов. Благоприятное стечение факторов проявляется, по крайней мере, в двух типах районов Земли. Во-первых, на небольших по площади территориях, сопоставимых с размерами течений. Во-вторых, на территориях с экстремальными (высокими или низкими) температурами. В этих случаях, если вода более теплая, узкая прибрежная полоса суши будет обогреваться (Североатлантическое течение в Британии). Если температура воды течения более низкая - наоборот, узкая прибрежная полоса суши будет охлаждаться (Перуанское течение у западного побережья Южной Америки). В общем случае наибольшее влияние на поступление тепла на сушу оказывает вся масса океанской воды посредством переноса тепла циркуляционными атмосферными потоками.

Таким же образом поступает и влага на сушу - с поверхности всего океана через атмосферные потоки. При этом обязательно должно выполняться одно дополнительное условие - для того, чтобы воздух отдал полученную над океаном влагу, он должен подняться в верхние слои атмосферы, чтобы охладиться. Только тогда влага конденсируется, и выпадают осадки. В этом процессе океанские течения играют очень незначительную роль. Больше всего океанские течения (холодные в тропических широтах) способствуют дефициту осадков. Это проявляется при прохождении холодных течений в тропиках у западных берегов Южной Америки, Африки и Австралии.

Что касается областей, лежащих в глубине континента, например Центрально-Чернозёмных областей Русской равнины, то характер атмосферной циркуляции в безморозный период года обуславливает преимущественно режим антициклональной, солнечной погоды, формирующийся в массах континентально умеренного воздуха. Морские воздушные массы приходят на данную территорию преимущественно в изменённом виде, потеряв на пути своего следования значительную часть своих основных свойств.

Говоря о влиянии Гольфстрима на климат Европы, надо иметь в виду два важных момента. Во-первых, под Гольфстримом в данном случае необходимо понимать всю систему теплых североатлантических течений, а не собственно течение Гольфстрим (оно североамериканское и к Европе никакого отношения не имеет). Во-вторых, помнить о поступлении тепла и влаги с поверхности всего Атлантического океана посредством их переноса воздушными массами. Одного теплого океанского течения для обогрева всей Европы явно мало.

В конце необходимо напомнить, что, являясь ветровыми, поверхностные течения Мирового океана вряд ли исчезнут, пока существует установившаяся на Земле система циркуляции атмосферы.

Библиографическая ссылка

Аничкина Н.В., Ростом Г.Р. О СТЕПЕНИ ВЛИЯНИЯ ОКЕАНСКИХ ПОВЕРХНОСТНЫХ ТЕЧЕНИЙ НА КЛИМАТ ПРИЛЕГАЮЩЕЙ СУШИ // Успехи современного естествознания. – 2016. – № 12-1. – С. 122-126;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=36273 (дата обращения: 29.03.2019). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

Теплые течения - трубы водяного отопле­ния земного шара.

А. И. Воейков

Мировой океан, или гидросфера Земли, объединяет почти все океанические и морские воды, имеющие единую по­верхность. Он занимает почти три четверти поверхности земного шара - 361 млн. км 2 , в то время как суша - только 149 млн. (рис. 14).

Средняя глубина относительно невелика - 3,8 км. Столь тонкую гидросферу можно уподобить пленке тол­щиной в 1 мм на глобусе диаметром 3 м. Но она играет огромную роль в органической жизни и климатах Земли.

Океан - колыбель жизни. В далеком прошлом в теп­лых и тихих морских лагунах возникли и развивались первые живые клетки, а потом и простейшие организмы. Если бы жидкая пленка испарилась, то на обсохшей Земле не нашлось бы ни одного уголка для современного высокоразвитого органического мира. Да и тепловой режим стал бы иным - в январе на Северном по­люсе вместо современной средней температуры -30° стало бы -80°.

Океаническая поверхность из всех естественных поверхностей Земли является лучшим поглотителем солнечной радиации. Но та же поверхность в другом агре­гатном состоянии (лед и снег) является наиболее совер­шенным отражателем. Хотя температурная гамма по­верхности океана и приземного слоя атмосферы невелика, но вода в этом тесном диапазоне довольно часто и быстро меняет свое состояние. Такая изменчивость резко сказывается на климате.

Океан - огромный дистиллятор. Он ежегодно испа­ряет 448 000 км 3 воды, а континенты - только 71 000. Чем теплее океан, тем больше он испаряет влаги. Влаж­ный воздух, укрывая планету, понижает утечку тепла в космическое пространство, лучше орошает земли и облегчает земледельцу выращивание обильных урожаев. Океан - мощный терморегулятор планеты. Благо­даря большой массе воды и ее высокой теплоемкости (в 3200 раз большей, чем у воздуха) он летом аккумули­рует солнечное тепло и расходует его зимой на обогрев атмосферы, выравнивая межсезонную изменчивость кли­мата. В ряде случаев океан выравнивает и межгодовые колебания. Материки не способны аккумулировать тепло, поэтому континентальность климата, как правило, воз­растает с удалением от границ с океаном.

Воды океана находятся в беспрерывном движении. Они больше, чем суша, поглощают солнечное тепло и являются генеральным поставщиком энергии в глобаль­ные ветровые системы. Ураганы и штормовые ветры энер­гично перемешивают и перемещают водные массы. Так, течение Западных ветров в Южном полушарии ежегодно переносит вокруг Земли около 6 млн. км 3 воды, что равно двум объемам Средиземного моря. Особенно активен поверхностный 100-200-метровый слой. Но и подповерх­ностные и даже придонные слои океана находятся в вечном движении. Морские течения приносят большие массы тепла и холода. Частица воды может совершить в Мировом океане любые кругосветные путешествия, меняя свое состояние, нагреваясь под экватором и обращаясь в лед в полярных водах обоих полушарий.

Морские течения вместе с воздушными выравнивают температуру между полярными и тропическими широ­тами и полностью выполняют роль, отмеченную в эпи­графе словами А. И. Воейкова.

В табл. 4 приведены температуры по широтным поясам, вычисленные и наблюдаемые. Разность является резуль­татом теплообмена, определяемого циркуляционными про­цессами в атмосферной и гидросферной оболочках Земли. Легко видеть, как сильно сказывается межширотный теплообмен на температурное поле Земли. Если бы его не было, то в экваториальном поясе температура подня­лась бы на 13°, а в широтах от 60° северной широты до по­люса температура в среднем снизилась бы на 22°. На ши­ротах Москвы и Ленинграда господствовал бы климат современной Центральной Арктики, т. е. совершенно непригодный для растительного мира.

Количественное представление о межширотном пере­носе тепла морскими и воздушными циркуляционными процессами дает табл. 5.

Как видно из таблицы, приход солнечной коротко­волновой радиации быстро уменьшается от экватора к полюсу, что находит объяснение в шарообразности Земли. Потери через длинноволновую радиацию, нао­борот, остаются почти неизменными во всех широтных поясах, так как шарообразная поверхность Земли здесь не имеет значения. Отсюда возникает относительный из­быток тепла в широтах ниже 40° и недостаток выше этой границы, что порождает контрасты температур, приве­денных в табл. 4. В реальных условиях, как мы видели, избыток и недостаток тепла уравновешиваются за счет межширотного теплообмена, осуществляемого через ме­ханизмы водо- и воздухообмена.

Практический интерес представляет вопрос - кому же принадлежит определяющая роль в транспортировке тепла от планетарного котла к планетарному холодиль­нику, т. е. от экваториальных и тропических широт к по­лярным? Морской или воздушной адвекции?

В разное время вклад каждой из этих адвекций раз­личен. В современных условиях и в более холодных в прошлом, когда Арктический бассейн в значительной своей части круглый год покрыт дрейфующими льдами, морская адвекция относительно невелика, но по мере того, как в Арктический бассейн нагоняются атланти­ческие воды, ее роль возрастает. Современное соотноше­ние морской и воздушной адвекций отдельными исследо­вателями определяется по-разному: от 1:2 в пользу возду­хообмена до 1:1,5 в пользу морской адвекции. Мы же в своих расчетах воздушную адвекцию в счет принимать не будем, так как ее относительная и абсолютная значи­мость в акриогенных условиях естественно падает. Тот относительно небольшой вклад тепла, который вносит воздушная адвекция, мы будем резервировать в «запас прочности».

А. И. Воейков, называя морские течения регулято­рами температуры, считал, что «воздушные течения далеко не в такой степени содействуют уравнению температур между экватором и полюсом, как морские течения, и по своему прямому влиянию в этом отношении не могут сравняться споследними. Но косвенное влияние их очень велико».

П. П. Лазарев в 1927 г. построил модель океанических и атмосферных циркуляции. Эта модель показала, что океанические течения, проходя через Северный полюс и принося в полярную область большое количество тепла, отепляют ее. Отдавая должное советскому эксперимен­татору, англичанин Брукс отмечал: «Когда модель отображала современное распределение суши и моря, возникавшие в бассейне течения до мелочей оказывались сходными с ныне существующими течениями … В мо­делях, воспроизводивших условия теплых периодов, океа­нические течения проходили через полюс, между тем как в моделях холодных периодов ни одно течение не пере­секало полюса».

Брукс отвергал: самодовлеющую роль атмосферной циркуляции и считал, что возможные ее изменения не спо­собны сами по себе, без привлечения других факторов, вызвать крупные климатические изменения. «Роль атмо­сферной циркуляции, - писал он, - следует рассмат­ривать как регулирующую, иногда, возможно, усиливаю­щую, но не порождающую крупнейшие климатические колебания». Если морские течения, по меткому опре­делению А. И. Воейкова, служат терморегуляторами климата, то этого нельзя сказать о макроциркуляциях атмосферы. Из всех климатообразующих факторов, как отмечал Б. Л. Дзердзеевский, они при своей динамич­ности являются наименее постоянным фактором.

Анализ донных отложений в Арктическом бассейне также подтвердил, что именно морские течения по сравне­нию с воздушными играют определяющую роль в форми­ровании климата. В тех случаях, когда теплые атланти­ческие воды слабо проникали в Арктический бассейн, температура в полярных широтах падала. Низкая темпе­ратура приводила не только к восстановлению ледяного покрова бассейна, но и к возрождению ледниковых щи­тов на континентах.

Придавая огромное значение направлениям морских течений в формировании климата, А. И. Воейков писал: «Не вправе ли мы сказать, взвесив главные условия, влия­ющие на климат: без всякого изменения массы нынешних течений, без изменений средней температуры воздуха на земном шаре опять возможна температура в Грен­ландии, подобная бывшей там в миоценовый период, и опять возможны ледники в Бразилии. Для этого требуются лишь известные изменения, направляющие течения иным образом, чем теперь». Много лет спустя академик Е. К. Федоров указал на необходимость тщательного изучения возможных изменений климата в связи с откло­нением некоторых морских течений, считая, что оно должно стать одним из важнейших направлений в наших исследованиях.

Поэтому будет полезным напомнить краткие характе­ристики современных океанических течений (рис. 15).

Наиболее мощным теплым течением Мирового океана, оказывающим решающее воздействие на климат Северного полушария, является система течений Северной Атлан­тики под общим названием Гольфстрим. Система охва­тывает огромное пространство от Мексиканского залива до берегов Шпицбергена и Кольского полуострова. Собст­венно же Гольфстримом называется участок от места слияния Флоридского течения с Антильским (30° север­ной широты) до острова Ньюфаундленд. На широте 38° мощность достигает 82 млн. км 3 /сек, или 2585 тыс.км 3 /год.

В районе Новой Шотландии и южного края Ньюфаунд­лендской банки Гольфстрим соприкасается с холодными распресненными водами течения Кабота, а затем с водами холодного течения Лабрадор. Мощность Лабра­дора составляет примерно 4 млн. м 3 /сек. Оно вместе с холодными водами выносит в район Большой Банки морские льды и айсберги.

Льды морского происхождения обычно держатся над са­мой банкой и, попадая в воды Гольфстрима, быстро тают. Айсберги же имеют более продолжительную жизнь. Попав в воды Гольфстрима, они дрейфуют на северо-восток и даже снова на север, а нередко совершают длительное плавание по всей Северной Атлантике. В исключительных случаях они заносятся на юг, почти до 30° северной ши­роты, а на восток почти до Гибралтара.

Значительная часть айсбергов распространяется по ок­раинам Большой Банки, особенно по северным, где, садясь на мель, они остаются до тех пор, пока не растают на­столько, что их уменьшенная осадка позволяет им про­должать свой дрейф дальше.

Помимо морских льдов и айсбергов в районе Нью­фаундленда, как и у берегов Лабрадора, встречается и донный лед, по мере образования всплывающий на по­верхность и участвующий в общем дрейфе льда. Поскольку температурная разность контакта Гольфстрима и Лабра­дора очень велика, воды Гольфстрима сильно охлаждаются.

Пройдя Большую Ньюфаундлендскую банку, Гольф­стрим под названием Северо-Атлантического течения дви­жется на восток со средней скоростью 20-25 км/сутки и по мере продвижения к берегам Европы принимает северо-восточное направление. За банками Ньюфаунд­ленда оно отделяет ветви-рукава, теряющиеся в водо­воротах. Около 25° западной долготы от южного его края отходит большая ветвь Канарского течения к Пиреней­скому полуострову.

При подходе к Британским островам от Северо-Атлан­тического течения отделяется с левой стороны большая ветвь - течение Ирмингер, направляющееся на север в сторону Исландии; основная же масса, пересекая порог Уайвилла-Томсона, проходит в проливе между Шетланд­скими и Фарерскими островами и входит в Норвежское море.

Линия порогов Уайвилла-Томсона, а затем Гренландско-Исландский порог являются четкой границей между Атлантическим и Ледовитым океанами. На глубине 1000 м к югу от Фареро-Шетландского порога, имеющего глубину менее 500 м, температура воды почти на 8° выше, чем к се­веру. Соленость на той же глубине с южной стороны по­рога больше на 0,3 промилле. Объяснение этой исключительной контрастности кроется в отклонении к западу глубинных слоев теплых вод на южной стороне, в то время как на се­верной стороне порога холодные воды отклоняются им на восток. В результате на севере от порога вся глубоко­водная часть Гренландского и Норвежского морей запол­нена очень холодной и плотной водой. Эта система поро­гов также разграничивает области с преобладанием на по­верхности атлантических и арктических вод.

Северо-Атлантическое течение, минуя пролив между Фарерскими и Шетландскими островами, под названием Норвежского теплого течения проходит вдоль западного побережья Скандинавского полуострова. В районе пере­сечения Северного полярного круга, с левой стороны от него отходит ветвь самостоятельного потока теплых вод, имеющая во все сезоны года устойчивое направле­ние на север.

Западнее мыса Нордкап, от Норвежского течения с правой стороны отходит на восток в Баренцево море Нордкапское течение. Восточнее 35 меридиана оно хотя и разбивается на мелкие струи, но играет заметную роль в термине Баренцева моря. Так, малая по мощности Мурманская ветвь делает Мурманский порт открытым круглый год для свободного плавания судов любого типа.

Вследствие большей плотности атлантические воды на значительной части акватории Баренцева моря погружаются под легкие слои местной воды. Часть атлан­тических вод проникает в Карское море. Вместе с тем теп­лая атлантическая вода под слоем местной полярной воды заходит в Баренцево море также и с севера, со стороны Арктического бассейна по глубоким желобам западнее и восточнее Земли Франца-Иосифа, куда она попадает как ответвление от уже глубинного Шпицбергенского течения.

Левая ветвь Норвежского течения после отхода от него Нордкапской ветви идет на север под названием Шпиц­бергенского. Основной поток его при входе в пролив Шпицберген-Гренландия теряет часть своей кинетической и тепловой энергии за счет того, что пролив отражает часть водных масс и за счет бокового смешивания с во­дами встречного холодного Восточно-Гренландского те­чения. Отраженные водные массы движутся вначале в за­падном, а затем в южном направлении, вклиниваются в холодные струи Восточно-Гренландского течения и, смешиваясь с ними, образуют круговые течения в районе нулевого меридиана и 74-78° северной широты.

Шпицбергенское течение проходит вдоль Западных берегов Шпицбергена со скоростью около 6 км в сутки, со средней температурой воды 1,9° и соленостью 35 промилле. Севернее Шпицбергена вследствие разности плотностей оно опускается под арктические воды и продолжает свой путь в Центральной Арктике уже в виде глубинного теплого течения. Но это не единственное место, где шпиц­бергенские теплые воды погружаются под холодные аркти­ческие. На Гренландском восточном мелководье всюду на глубинах более 200 м господствуют их высокие поло­жительные температуры. Эти теплые воды могут прони­кать глубоко в заливы и фиорды. Разумеется, такое глу­бокое проникновение под встречные, быстро продвигаю­щиеся на юг распресненные воды, несущие с собой не только паковые льды с глубокой осадкой, но и айсберги, не может происходить без большой потери кинетической энергии и тепла. Работами станции «Северный полюс-1» установлена весьма активная роль атлантических вод в отеплении верхнего холодного слоя. Даже зимой, не­смотря на низкие зимние температуры воздуха, атланти­ческие воды, действуя на льды снизу, все время их ослаб­ляют. Это относится и к местным льдам, и к льдам, выно­симым из Центральной Арктики в Гренландское море.

Пробег вод Гольфстрима от Флоридского пролива до порога Томсона занимает 11 месяцев, а от порога Томсона до Шпицбергена около 13 месяцев.

Течение Ирмингера, отделившись при подходе к северным берегам Британских островов от Северного Атлан­тического течения, приобретает направление на север в сторону Исландии. Примерно на 63° северной широты течение раздваивается. Правая его часть уходит в Датский пролив и своими теплыми водами омывает не только за­падные берега Исландии, но и северные. В этом районе оно входит в соприкосновение с исландской ветвью Вос­точно-Гренландского течения и, смешиваясь с ее водами, охлаждается и движется на юго-восток. Левая, более мощная часть Ирмингерапосле разветвления повора­чивает на юго-запад, а затем на юг, под косым сечением встречается с потоком вод и льдов Восточно-Гренланд­ского течения. На стыке вод температура на расстоянии от 20 до 36 км понижается с 10 до 3°.

В районе южной оконечности Гренландии течения Ирмингер и Восточно-Гренландское концентрически огибают мыс Фарвель и всю юго-западную часть острова и под названием Западно-Гренландского течения проходят через пролив Девиса в Баффинов залив.

Восточно-Гренландское холодное течение, служащее основным трактом для стока вод и выноса льда из Аркти­ческого бассейна, получает свое начало на материковой отмели Азии. При постепенном перемещении от материка на север течение в районе Полюса раздваивается: одна ветвь направляется в американский сектор Арктики, дру­гая - в сторону Гренландского моря. У северо-восточного побережья Гренландии в Восточно-Гренландское течение вливаются воды холодного течения, идущего с запада вдоль северного побережья Гренландии. Ширина Восточно-Гренландского течения у 75-76° северной широты- 175- 220 км, скорость возрастает от двух миль в сутки под ши­ротой 80° до 8 миль под 75°, до 9 миль под 70° и до 16- 18 миль под 65-66° северной широты; температура воды всюду ниже 0°. Пройдя Датский залив, оно соприка­сается с теплым Ирмингероми вместе с ним огибает мыс Фарвель. В этом районе морские льды и айсберги, попадая в струи теплых вод, быстро тают. У мыса Фарвель ширина пояса плавучих льдов в отдельные месяцы достигает 250- 300 км, но благодаря теплым водам Ирмингера, севернее мыса Дезолейшн (62° северной широты), льды никогда не образуют здесь сомкнутого покрова, а ширина их по­яса не превышает нескольких десятков километров.

Лабрадорское течение является продолжением хо­лодного течения Баффиновой Земли, берущего начало у пролива Смита. Оно проходит вдоль берегов полуострова Лабрадор и далее на юг вдоль восточного берега Нью­фаундленда; мощность его примерно 130 000 км 3 /год. Оно несет морские льды и айсберги и, как уже отмечалось, сильно охлаждает воды Гольфстрима. Воды Лабрадора остаются холодными весь год, охлаждая и все омываемое им побережье. Тундровая растительность на Ньюфаунд­ленде обязана своим существованием холодным водам Лабрадора. Примечательно, что почти на той же широте, но по другую сторону Атлантики, во Франции, произ­растают лучшие сорта винограда.

Рассматривая трассы течений Северной Атлантики, мы убеждаемся, насколько прав был А. И. Воейков, когда говорил, что направление морских течений играет огромную роль в формировании климата. На одном и том же меридиане расположен далеко за полярным кру­гом незамерзающий порт Мурманск, а лежащие на 2500 км южнее азовские порты ежегодно замерзают на несколько месяцев. И, наконец, север Атлантического бассейна можно уподобить ванне, в которую через два крана вли­вается холодная вода (Лабрадор и Восточно-Гренланд­ское течения) и через один - теплая вода Гольфстрима. Регулируя краны, мы можем менять термину Атлантики, а с ней и климат окружающих континентов. Признание большой роли морских течений в формировании климата определило с конца прошлого века пути региональных улучшений климатического режима, изменяя направления теплых и холодных течений. Наряду с этим развивались проекты крупных гидротехнических мероприятий по регу­лированию и переброске речного стока. Остановимся на главных гидротехнических проектах по мелиорации при­родных условий.