Какая температура воды гольфстрима
Сегодня мы будем говорить про Гольфстрим — пожалуй, самое знаменитое течение в Мировом океане.
Гольфстрим доставляет тропическое тепло в Европу и северную часть Атлантики. Только представьте: если бы не было Гольфстрима, зимой в Европе могло бы быть на 10–20 градусов Цельсия холоднее (кстати, возможно, что из-за таяния ледников так и случится, но обо всем по порядку).
Гольфстрим переносит больше воды, чем все реки нашей планеты, вместе взятые!
Ещё Гольфстрим отличился скоростью: в некоторых местах она достигает 2,5 м/с. Обычно поверхностные течения движутся со скоростью менее 1 м/с. Ширина Гольфстрима в среднем 70–100 км.
Как формируется такое быстрое тёплое течение?
Гольфстрим = Флоридское течение + Антильское течение
Вдоль экватора весь год дуют ветры (с востока на запад), которые называются пассатами — мы рассказали про них в этой статье.
Когда ветер дует над поверхностью океана, он тянет верхние слои воды за собой. Поэтому в Карибском бассейне образуется избыток воды.
Часть этого избытка вытесняется в Мексиканский залив. Глубина залива небольшая (относительно океана), так что вода значительно прогревается и направляется оттуда в Атлантический океан через Флоридский пролив (получается, что вода затекает из Карибского моря и вытекает в Атлантический океан). Так появляется Флоридское течение.
Другая часть избыточной воды движется чуть севернее Карибского моря и Мексиканского залива, огибая с севера Антильские острова. Этот поток называется Антильским течением.
Когда Флоридское и Антильское течения соединяются вместе, образуется Гольфстрим.
Как течёт Гольфстрим?
Изначально Гольфстрим движется на север, почти что прижавшись к восточному побережью Северной Америки, затем уходит в открытый океан.
Далее Гольфстрим поворачивает на восток, в сторону Европы.
На это есть две причины:
- Гольфстрим встречает идущее с севера холодное Лабрадорское течение, которое его отклоняет (см. картинку).
- Сила Кориолиса, отклоняющая всё движущееся вправо в Северном полушарии.
Всё чуть сложнее
Да, Гольфстрим отклоняется из-за Силы Кориолиса. Но работает более сложная зависимость – это не просто отклонение направо.
Имеет место эффект, который называется западная интенсификация течений, она связана с изменением ускорения Кориолиса по широте (∂F/∂φ). Для тех, кто хочет разобраться –
подробнее в этом учебнике, стр. 201.
Напоминалка
Описание силы Кориолиса звучит так:
Если тело движется по поверхности земли, то в северном полушарии оно все время отклоняется вправо, а в южном — влево.
Ринги
Гольфстрим часто образует на своём пути ринги — вихри в океане. Течение не всегда движется прямо, оно может изгибаться. В каждый момент времени в океане насчитывается более десятка вихрей диаметром около 200 км.
Эти ринги отделяются от основного потока и перемещаются в океане самостоятельно со скоростью 3–5 см/с.
Спутниковый снимок Гольфстрима, сделанный с помощью тепловой съёмки. К северу и к югу от Гольфстрима видны два ринга.
Ринги, движущиеся на север, нагревают воду, а движущиеся на юг наоборот охлаждают её. Да, тёплый Гольфстрим может охлаждать, ведь, двигаясь на север, он постепенно остывает, и к югу от него вода оказывается теплее.
Теплое течение – не потому что оно теплое само по себе, а потому что ТЕПЛЕЕ окружающей воды.
Почему Гольфстрим остывает по пути?
Часть тепла Гольфстрима теряется за счет испарения. А еще Гольфстрим перемешивается с окружающим его холодным океаном, поэтому по пути в Европу течение теряет большую часть тепла.
Ещё Гольфстрим охлаждается из-за контакта с более холодным воздухом и из-за того, что от основного потока иногда отходят ответвления (например, Канарское). Эти ответвления становятся новыми течениям и уносят тёплую воду. Несмотря на это, достигая Европы, Гольфстрим ещё достаточно тёплый, чтобы создать там необычно мягкий для тех широт климат.
В ходе движения Гольфстрим остывает, поэтому становится уже другим течением, которое назвали Северо-Атлантическим. У берегов Норвегии этот поток называется Норвежским течением.
Почему глобальное потепление принесет в Европу холод?
Некоторые учёные опасаются, что из-за глобального потепления Гольфстрим перестанет достигать берегов Европы, и климат там сильно похолодает. Как такое возможно?
Чем сильнее будет теплеть на нашей планете, тем активнее будет таять лёд. Ледники Гренландии растают. Это вызовет опреснение прилегающих морей, так как вода в ледниках практически пресная.
Как это повлияет на поведение Гольфстрима и климат Европы?
Сейчас Гольфстрим достигает берегов Европы, затем направляется к Гренландии. Тропическая вода, из-за сильного испарения и отсутствия осадков в тропиках, обладает высокой солёностью. Более солёная вода является более тяжёлой, и более тяжёлая вода всегда погружается в окружении более лёгкой. Солёность Гольфстрима оказывается выше, чем солёность вод около Гренландии, и часть Гольфстрима там погружается на дно, а часть продолжает двигаться на север Европы.
Что изменится, если северные моря опреснятся? Гольфстрим начнёт погружаться на дно так и не достигнув берегов Европы!
Сейчас этого не происходит, поскольку на пути Гольфстрима окружающая его вода довольно солёная, то есть тоже довольно тяжёлая, а ко всему прочему Гольфстрим теплее, и это в результате делает его легче.
Стоит океану стать более пресным – и солёный, пусть даже тёплый, Гольфстрим тут же окажется значительно тяжелее окружающей водной массы, а значит начнёт погружаться ещё задолго до приближения к Гренландии и Европе. Тёплая вода пойдёт на дно, а не в Европу. Так парадоксально глобальное потепление может вызвать похолодание климата в Европе.
Источник
Кратко об истории
Люди знают о течении уже более 500 лет. Испанцы считают, что первым, кто сообщил миру об океаническом течении, был испанский исследователь Понсе де Леон, который обнаружил в 1513 году, что Гольфстрим ускорил его плавание из Мексики в Испанию.
Более известной миру стала официальная презентация открытия природного уникального явления в конце XVIII века, когда Бенджамин Франклин и Джеймс Пупардомтал в 1786 году впервые нанесли расположение Гольфстрима на географическую карту. Название появилось само собой, на русском языке оно означает «течение из залива».
В 1844 году было начато систематическое изучение океанического явления с помощью береговой и геодезической службы США. Более серьезные исследования стали проводить только в начале 1930- х годов учеными Океанографического института Вудс-Хоул в штате Массачусетс.
Сложность научного изучения Гольфстрима проявляется в связи с чрезвычайным хаотическим процессом перемещения водных слоев. Это не просто один поток движущейся воды, а сложная сеть течений, которые по ходу меняют курс, исчезают, а затем снова появляются, образуя вихри по своим границам.
Сегодня процесс изучения Гольфстрима стал более эффективным, поскольку на помощь человеку пришли орбитальные космические спутники, которые с высокой точностью помогли сделать описание траектории движения Гольфстрима. В этом исследователям помогли датчики, способные обнаруживать самые незначительные колебания температуры и фиксировать смену цветовой окраски, что позволило отслеживать многие изменения в толще течения.
Полученная информация помогла ученым увидеть полную картину того, что будет проходить в океане и вокруг него. Изменение температуры движения даже на один градус влияет на поведение рыб, вызывает обесцвечивание кораллов и изменение погоды вдоль побережья.
Причины возникновения океанического течения
Океан постоянно находится в движении, перемещая воду с помощью внутренних течений. Гольфстрим является самой большой системой его круговых течений, образующих мощные воздушные потоки, называемые океаническим круговоротом. На Земле есть пять таких источников.
Гольфстрим является частью североатлантического субтропического круговорота. Он переносит теплую воду из Мексиканского залива практически до Норвежского моря. Когда поступает теплая вода, холодная, более плотная, опускается и начинает двигаться на юг по дну океана практически до Антарктиды. Экваториальные источники Гольфстрима:
- Северное экваториальное течение (NEC), которое течет на запад вдоль тропика Рака.
- Южное экваториальное течение (SEC), текущее на запад от Юго-Западной Африки в Южную Америку, а затем на север к Карибскому морю.
Теплые течения вместе с водами Мексиканского залива образуют Гольфстрим, имеющий огромное влияние на климат планеты. Этот процесс легко объяснить. Количество тепловой энергии, переносимой движущейся водой, пропорционально ее плотности. Учитывая, что вода в 1 тыс. раз плотнее воздуха, она несет во столько же раз больше тепла, чем тот же объем воздуха.
Перепады температур между морем и нижним слоем атмосферы являются одной из основных причин высоких или низких давлений, которые определяют климат.
Глобальный перенос тепла через океан
Земля получает больше тепла от Солнца на экваторе, чем на полюсах. Этот дисбаланс компенсируется теплом, непрерывно переносимым в более высокие широты посредством глобального круговорота тепла между океаном и атмосферой.
В Северной Атлантике Гольфстрим и горизонтальная циркуляция тепловых потоков и ветров играют ключевую роль в создании мягкого климата. В этом помогают постоянные западные ветры, переносящие тепло из океана в значительную часть континентальной Европы. Характеристики североатлантического субтропического круговорота:
- Флоридский пролив. Гольфстрим движется с объемной скоростью 30 млн м³/с на глубине около 1,6 км, ширина течения составляет 80 км, средняя температура — 27 °C.
- К северу от Северной Каролины объемная скорость потока достигает 80 млн м³/с, толща воды — до 1,2 км, ширина — до 150 км.
- Поверхностные воды Гольфстрима имеют максимальную линейную скорость около 2 м/с на северной границе, а в целом составляют примерно 1,2 м/с.
- Средняя зимняя температура поверхности Гольфстрима у Новой Англии на 11 °C выше, чем поверхностные воды на расстоянии 240 км к северо-западу.
- Солёность — 36,3%.
- Длина — 1610 км.
На мысе Хаттерас (Северная Каролина) холодный NEC встречает теплый SEC, что помогает образоваться самым большим и сильным штормам в мире. Подобное влияние Гольфстрим оказывает на климат полуострова Флорида. Его участок у побережья называют Флоридским течением, которое зимой поддерживает среднюю температуру воды не менее 24 °C.
География движения и рециркуляция вод
Гольфстрим берет свое начало в Мексиканском заливе, где собирает тепло, двигаясь через северную часть Атлантического океана в Норвежское море. Так он отдает большую часть тепла атмосфере. Теплый поток уравновешивается более холодным обратным течением в южном направлении в глубоких слоях Атлантического океана, а также рециркулирующим течением в южном направлении в восточной части бассейна. Краткую схему движения течения Гольфстрим на карте мира можно представить следующим образом:
- Мексиканский залив (происхождение);
- Флоридский пролив;
- восточное побережье Соединенных Штатов и Гранд Бэнкс;
- северо-восточное направление к Ньюфаундленду и Канаде;
- пересекает восточную часть Северной Атлантики.
У побережья Соединенных Штатов система Гольфстрим разделяет относительно теплые и соленые воды Саргассового моря в Средней Атлантике от холодных вод на западе и севере. За мысом Хаттерас Гольфстрим расширяется и уходит в более глубокие воды. Там он пересекает холодный подводный поток на западе, протекающий на юг и опускающийся на значительные глубины в окрестностях Гренландии.
На расстоянии 2400 км к северо-востоку от мыса Хаттерас в районе Гранд-Бэнкс теплые воды Гольфстрима приближаются к Лабрадорскому течению. Контакт холодного влажного воздуха, движущегося здесь, с теплыми поверхностными водами Гольфстрима вызывает широко известное явление — конденсацию водяных паров. Это климатическое явление приводит к тому, что в регионе наблюдается один из самых высоких уровней тумана в мире.
Смещаясь в Северную Атлантику, течение сужается и начинает распадаться на извилистую структуру разобщенных потоков, текущих в одном направлении. К этому времени большая часть его первоначальной силы рассеивается. Часть воды направляется на юг в район Саргассового моря, где разделяет Североатлантическое течение.
Одна ветвь движется на юго-восток и юг как относительно прохладное Канарское течение. Оно протекает через Пиренейский полуостров и Северо-Западную Африку. Другая ветвь Североатлантического течения движется в направлении Северо-Западной Европы.
Погода и климат
Гольфстрим является главным компонентом в сдерживании разницы температур между экваториальными районами, вокруг северного и южного полюсов. Он передает свое тепло атмосфере в более холодных северных широтах. В процессе, называемом термохалинной циркуляцией, это нисходящее движение способствует попаданию более теплых тропических вод в холодные, тем самым изменяя европейский климат.
Для примера можно сравнить погоду двух островов, расположенных на одной широте 54°. В Северной Ирландии, которая находится под влиянием Гольфстрима, существует уникальный теплый климат, где могут расти даже пальмы. На другом небольшом вулканическом острове, расположенном в южной части Атлантического океана в 1600 км от Антарктического континента и в 2000 км к югу и юго-западу от мыса Доброй Надежды, всегда холодно, он заморожен и необитаем.
Проблемы глобального потепления
Постоянное повышение средней температуры Земли, которое называют глобальным потеплением, может повлиять на Гольфстрим. Ученые, изучающие эту проблему, предполагают, что оно может уменьшить циркуляцию Североатлантического дрейфа, если тенденция сохранится на протяжении следующих нескольких десятилетий.
Результаты нового исследования ученых уже подтвердили огромное воздействие глобального потепления на Гольфстримское течение. Потоки, которые приносят теплую атлантическую воду на север к полюсу, где они охлаждаются, опускаются и возвращаются на юг, являются наиболее существенным фактором контроля климата Северного полушария.
Система, формально называемая Атлантическим меридиональным обращением (Amoc), сегодня ослабла на 15% по отношению к уровню 1950 года. Это происходит из-за таяния гренландского льда и потепления океана, что делает морскую воду менее плотной, при этом скорость ее движения существенно падает.
Для сравнения: подобное замедление равносильно снижению скорости движения всех мировых рек в три раза или Амазонки, самой большой реки, в 15 раз. Такого снижения параметров движения Гольфстрима человечество не наблюдало за последние 1600 лет, но это еще не предел. Новейшее подробное исследование ученых демонстрирует, что ослабление Гольфстрима ускоряется.
Последствия остановки Гольфстрима
Сообщения о возможной остановке часто появляются на страницах мировых СМИ. Первым об этом поведал в своей статье летом 2010 г. физик-теоретик из института Фраскати в Италии Джанлуиджи Зангарь.
Если это произойдет, Северный Атлантический океан может стать холоднее, что вызовет холодный климат вдоль прибрежных районов Европы. Западная ее часть погрузится в глубокие зимы вместе с Северной Америкой. Средняя температура в Европе снизится до 10 °C, а ледяные бури станут свирепствовать в Испании, Франции, Португалии и Великобритании. Лондон будет покрыт снегом в течение всего зимнего периода.
У восточного побережья США возникнет еще одна проблема — повышение уровня вод. Обычно уровень моря на побережье США ниже, чем у берегов Европы, поскольку Гольфстрим теплее и поднимает уровень воды, приближаясь к европейским странам. Если он остановится, вода океана уйдет к берегам США, что повлияет на изменение классов и видов морских обитателей.
В долгосрочной перспективе это уничтожит сельское хозяйство, затопив территорию, которая зависит от выращивания и распределения сельскохозяйственных культур. И хотя на восточном побережье Америки и в Западной Европе будет становиться холодно, температура на остальных территориях планеты станет расти.
Изменение климата вызовет одновременно пожары, цунами и ураганы. Картинка для человека не радужная. Это будет другой мир — то, чего люди раньше не знали. Скорее всего, цивилизация будет разрушена, если океанское течение Гольфстрим остановится.
Но об этом еще говорить рано, положение пока не настолько угрожающее. Современное климатическое моделирование показывает, что ослабление Гольфстрима может начинаться в текущем столетии максимум на 10—30% и только в том случае, если глобальное потепление будет продолжаться нынешними темпами.
Это уменьшит перенос тепла из тропиков в высокие северные широты через Атлантический океан. Но поскольку атмосферные температуры также растут из-за увеличения парниковых газов, местное охлаждение из-за уменьшения переноса тепла океаном в какой-то степени будет компенсировано, по крайней мере, так считают некоторые ученые.
Источник
ТАСС, 25 февраля. Климатологи выяснили, что активность Гольфстрима и других североатлантических течений снизилась до минимальных как минимум за тысячу лет значений. В результате климат в Европе и Америке может стать холоднее, пишут авторы исследования в научном журнале Nature Geoscience.
На эту тему
“Круговорот течений в Атлантике оставался стабильным до середины XIX века, когда завершился малый ледниковый период. С тех пор он начал слабеть. В середине XX века этот процесс ускорился. Если глобальное потепление продолжится, то система Гольфстрима к концу столетия ослабеет еще на 34-45%, что может вызвать полную остановку “конвейера течений”, – объяснил один из авторов исследования, профессор Потсдамского университета (Германия) Штефан Рамшторф.
“Конвейером течений” ученые называют систему взаимосвязанных глубинных течений, которые переносят воду фактически по всему Мировому океану. Он существует благодаря тому, что соленость и температура воды в разных уголках Мирового океана различается. Это заставляет огромные массы воды “путешествовать” от экватора к полюсам, перенося с собой тепло и энергию.
Соленость зависит от количества осадков и интенсивности испарения, поэтому вода у экватора и у полюсов менее соленая, чем в тропиках и в умеренных широтах. Более пресная и тяжелая вода остывает у полюсов, погружается на глубину и отправляется обратно к экватору, где нагревается и “всплывает”. После этого круг замыкается.
Климатологи подозревают, что в прошлом этот круговорот течений работал не так, как сейчас. Причиной может быть ледниковый период, который начался примерно 2,6 млн лет назад. По мнению многих исследователей, в то время “конвейер течений” в Атлантике был сильно ослаблен или вообще перестал существовать. В результате замерзли полюса планеты и ледники стали наступать на умеренные широты.
На эту тему
В ходе нового исследования Рамшторф и его коллеги отслеживали, как изменилось состояние Гольфстрима и связанных с ним течений со времен падения Римской империи. Для этого ученые объединили данные предыдущих климатических исследований и результаты анализа проб грунта, собранных у берегов Гренландии, Исландии, Канады и Германии.
Ученые измеряли концентрацию изотопов азота, углерода и кислорода в разных слоях образцов. Таким образом они пытались выяснить, при какой температуре и солености воды формировались эти слои. Благодаря этому можно было реконструировать, как в то время выглядел “конвейер течений”.
Расчеты показали, что Гольфстрим и другие течения Северной Атлантики слабеют уже более 150 лет. Это может быть связано и с природными климатическими колебаниями, и с тем, как человечество начало влиять на температурный режим Земли после начала индустриального периода.
С 1960 года течения стали замедляться особенно быстро. Ученые связывают это исключительно с антропогенными факторами. Если эта тенденция продолжится в ближайшие 100 лет, то ученые не исключают, что “конвейер течений” может полностью остановиться. Это радикально изменит климат планеты.
В результате зимы в Европе и Северной Америке станут более суровыми, уровень моря у берегов США станет расти быстрее, а количество осадков летом уменьшится. Дальнейшие наблюдения за изменениями в скорости движения течений помогут понять, насколько вероятен подобный исход событий, подытожили исследователи.
Источник