Исследование свойств почв, разработка мероприятий по улучшению почв, бонитировка почвы. Построение «розы ветров»

Гольфстрим (от английского Gulf Stream – «течение залива») – самое мощное на планете теплое течение. В возникновении и курсе Гольфстрима играют роль несколько факторов. К ним относятся атмосферная циркуляция и усиливающаяся с продвижением на север сила Кориолиса. Зарождается течение в Мексиканском заливе, куда ветры загоняют через Юкатанский пролив огромные массы воды. Там вода либо уходит по круговому течению залива либо образует Флоридское течение и следует через ещё более узкий пролив между Кубой и Флоридой и выходит в Атлантический океан и идет вплоть до островов Новая Земля и Шпицберген, преодолевая по пути около 10 000 км. Скорость течения доходит до 10 км/час, ширина — 110-120 км. В самом начале Гольфстрим перегоняет за одну секунду более 25 млн кубокилометров океанской воды. Это примерно в 20 раз больше, чем переносят все реки Земли, вместе взятые. Постепенно набирая силу и сливаясь с другим мощным течением – Антильским, он уже на подходе к Европе (38-й градус северной широты) увеличивает свою «проточную» способность втрое — до 82 млн. км³ в секунду. Нагретая у экватора соленая океанская вода, продвигаясь на север, постепенно отдает свое тепло в атмосферу. Океанские ветры несут теплый воздух на материк и обогревают прибрежные и островные государства. В результате не самая северная из мировых столиц Москва является самой из них холодной. Среднегодовая температура российской столицы — 3,8⁰С. Расположенный гораздо севернее Рейкьявик прогревается Гольфстримом до 5⁰С, в Хельсинки термометр поднимается в среднем до 6,8⁰С, в то время как в находящемся по широте между ними Якутске он держится на отметке -10,2. Среднегодовая температура Лондона благодаря теплому течению составляет 11⁰С, в то время как в расположенном с ним на одной широте Воронеже она еле дотягивает до 5⁰С. Соотношение между «одноширотными» Берлином и Новосибирском еще больше: 10°C против 0,2°C

Гольфстрим обеспечивает круглогодичную навигацию в крупном российском порту Мурманск, который находится за полярным кругом. При этом доступ к расположенному южнее Архангельску, куда теплые воды Гольфстрима не доходят, в зимнее время закрыт льдами.

Схема течения Гольфстрим

 

Конвейер Гольфстрима

Гигантский конвейер течений, перемешивающий океан, может существенно  замедлить свой ход в результате таяния ледников Гренландии и попадания в Северную Атлантику большого количества пресной воды. Это чревато сильнейшим похолоданием в северо-западной Европе и сокращением способности океана поглощать углекислый газ. Однако помимо механизма, «толкающего» воду вглубь, существует механизм, ответственный за «тягу» воды вверх. Модели показывают, что наличие подобного компенсирующего механизма позволит хотя бы отчасти ослабить негативные последствия глобального потепления.

Так как Гольфстрим имеет  существенное влияние на климат в  Европе, то его роль в конвейере течений не маловажная.

Охлажденный поток Гольфстрима  возвращается в южные широты, замыкая  конвейер течения. Динамика конвейера  заметно изменяется в течение  года. Предполагается, что климатические  катастрофы, выявленные путем анализа  льдов Гренландии, связаны с нарушением работы этого конвейера. На работу этого  конвейера сильное влияние оказывает  соленость океанской воды, которая  заметно меняется из-за таяния льдов Гренландии и увеличения потока пресной воды, выносимой сибирскими реками. Таким образом, всемирное потепление грозит Европе катастрофическим похолоданием.

Конвейер, который в северной части Атлантического океана уносит воду от поверхности вглубь, перемещает её на большой глубине на огромные расстояния, а затем снова поднимает вверх, но уже совсем в других местах, в других океанах (рис.).

Рис. Конвейер океанических течений («петля Брокера»), обеспечивающий вертикальное перемешивание водной толщи. Коричневым выделены теплые течения, идущие около поверхности (в пределах 1000 м), синим – холодные глубоководные течения, идущие над дном. Светлые кружки – это те районы океана, в которых большое количество тепла отдается в атмосферу.

Выявление этого конвейера, называемого также «петлей Брокера», по имени американского исследователя  Уоллеса Брокера, впервые его  описавшего, – безусловно, одно из крупнейших достижений науки конца ХХ века, позволившее по-новому взглянуть на то, как вертикальное перемешивание океанических вод влияет на климат Земли. Помимо того, что конвейер приносит тепло на север Европы, он важен и тем, что уносит в глубь океана огромное количество углерода, который в виде углекислого газа попадает в верхние слои океана из атмосферы.

Традиционно считается, что  конвейер приводится в движение термохалинным (то есть определяемым теплом и солёностью) механизмом, который фактически «заталкивает» воду вглубь в северной Атлантике. Поступает эта вода с юга в виде мощнейшего (больше, чем 100 Амазонок!) потока, движущегося на глубине примерно 800 м. В Норвежском море, где дуют сильные сгонные ветры, этот поток поднимается к самой поверхности и значительно охлаждается (в зимнее время – с 10° до 2°C). Отдаваемое при этом тепло и определяет необычайную мягкость зим на севере Европы. Охлажденная и вследствие этого значительно «потяжелевшая» вода (которая и так характеризовалась повышенной соленостью, а, следовательно, и плотностью) «тонет» – опускается вниз, на этот раз практически до дна. Формируется особая водная масса – так называемая «североатлантическая глубинная вода», которая начинает свой длинный обратный путь по глубинам океана. Двигаясь на юг, она пересекает экватор и, дойдя примерно до 30-40°ю.ш., поворачивает на восток. Дав небольшое ответвление на север в Индийском океане, это мощнейшее течение продолжает свой путь в широтном направлении вплоть до Австралии, которую огибает с юга, после чего, уже в Тихом океане, направляется на север, вплоть до Алеутской гряды, где остатки его поднимаются на поверхность.

Остановка этого конвейера  в принципе возможна, причем связывают ее, как ни странно, с глобальным потеплением и таянием ледников Гренландии. Тогда в северную часть Атлантического океана поступит масса пресной воды, которая разбавит соленые воды, прибывшие с юга, а те, став менее тяжелыми, просто перестанут «тонуть» и приводить в движение весь конвейер. Иначе говоря – «толкающий» механизм не будет работать. Такое в истории Земли уже происходило, причем последний раз – 11 тыс. лет тому назад, когда в результате таяния мощных ледников на севере Северной Америки массы талой воды, переполнили существовавшее там крупное озеро Агассис и устремились через район Великих озер и реку Св. Лаврентия на восток – в Атлантический океан. Конвейер Брокера тогда остановился на тысячу лет, и это вызвало сильнейшее похолодание в Европе.

Очевидно, что для обеспечения  работы тянущего механизма необходимо проникновение вглубь более теплых поверхностных вод, нарушение резкого  градиента плотности, изолирующего верхнюю хорошо перемешиваемую зону от основной глубинной массы. Важную роль могут сыграть сильные штормы. Они «размывают» верхнюю границу плотного нижнего слоя водной толщи подобно тому, как волны размывают берег. Некоторое значение для перемешивания могут иметь мигрирующие животные – крупные ракообразные (криль), рыбы и киты.

Современные модели климата предсказывают, что таяние ледников Гренландии может  понизить интенсивность погружения вод в Северной Атлантике (то есть «толкающего» механизма) примерно на 30%. Но те же модели предсказывают резкое усиление ветров и более частые штормы в районе Южного океана. А это означает, что должен активизироваться «тянущий» механизм, ответственный за подъем глубинных вод к поверхности.

 

«Будущее» Гольфстрима

Парадоксальным следствием глобального повышения температуры Земли может стать наступление «ледникового периода» на севере Евразии и Америки в самом недалеком будущем.

Действительно, картина течений  в Северной Атлантике определяется соотношением плотностей вод Лабрадорского  течения и течения Гольфстрим. Если холодные, но, при этом, более пресные воды Лабрадорского течения оказываются плотнее более теплых и соленых вод Гольфстрима, то формируется картина течений, характерная для межледниковья. Лабрадорское течение как бы подныривает под Гольфстрим, а Гольфстрим (Североатлантическое течение) беспрепятственно несет свои воды в Ледовитый океан, «обогревая» северные районы Евразии и Америки.

Распреснение Ледовитого океана в результате таяния Гренландского  ледника и общего увлажнения климата при повышении среднепланетарной температуры Земли может привести к еще большему распреснению вод Лабрадорского течения и снижению их плотности. Если плотность вод Лабрадорского течения станет ниже плотности вод Гольфстрима, то Лабрадорское течение поднимется на поверхность, перекрывая путь Гольфстриму на Север. Сформируется картина течений, характерная для ледниковых периодов. В результате подобной перестройки течений нарушается меридиональный перенос тепла между тропическими и полярными областями. На севере Евразии и Америки температура понизится, а в экваториальной зоне возрастет.

Такое изменение климата может произойти довольно быстро (в течение 2-5 лет) и иметь катастрофические последствия для мировой экономики. В зоне оледенения окажутся многие промышленно развитые страны Европы и Америки, резко сократятся посевные площади под сельскохозяйственными культурами, возрастут расходы на отопление жилищ, а в некоторых районах возникнет необходимость эвакуации населения (десятки, а возможно, сотни миллионов человек). В тропической зоне, из-за увеличения среднегодовых температур, не исключено расширение существующих и образование новых засушливых территорий.

Как уже указывалось выше, перестройка картины течений  в Северной Атлантике произойдет в тот момент, когда плотность  вод Лабрадорского течения станет ниже плотности вод Гольфстрима. Оценка времени наступления этого момента должна учитывать не только снижение плотности вод Лабрадорского течения в результате распреснения, но и снижение плотности вод Гольфстрима из-за повышения среднепланетарной температуры. Наболее вероятным наступление "ледникового периода" представляется в момент массированного таяния Гренландского ледника (через 25-100 лет), однако есть данные, что "ледниковый период" может наступить и в еще более недалеком будущем.

Одним из следствий наступления  нового "ледникового периода" будет резкий рост сжигания угля, нефти  и газа для отопления жилищ, что  может только ускорить начало терминальной стадии Парниковой катастрофы.

Океанические течения  в Северной Атлантике: 1 – Гольфстрим, 2 – Норвежское течение, 3 – северный субтропический круговорот, 4 – североатлантический круговорот (А – Африка, Е – Европа, Г – Гренландия, С – Северная Америка)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Группа исследователей под  руководством Гарри Брайдена из британского Национального океанографического центра в Саутгемптоне обнаружила, что теплое течение, которое несет к северу воды Гольфстрима, в последнее время ослабло на 30%.

Гольфстрим – основное течение Северной Атлантики – несет теплые воды из тропиков на север. На широте около 40° он разделяется на две ветви (рис.). Одна поворачивает на юг, образуя поверхностное течение, входящее в северный субтропический круговорот. Другая продолжает движение на север в составе Северо-Атлантического течения, часть которого затем включается в североатлантический круговорот, а часть уходит с Норвежским течением в Северный Ледовитый океан. Эти теплые течения приводят к возникновению ветров, которые поднимают среднюю температуру в Европе на 5-10°C.

В 2004 г. группа Гарри Брайдена измерила перенос тепла в направлении север–юг, расставив инструменты поперек всего Атлантического океана – от Канарских островов до Багамских. Подведя баланс расхода воды на разных направлениях, исследователи определили, что количество теплой воды в северной ветви Гольфстрима уменьшилось на 30% по сравнению с результатами прошлых подобных исследований, которые проводились в 1957-м, 1981-м и 1992 годах.

Аналогичный результат был  получен и на основе данных, собранных  ранее американским Национальным управлением  по океанам и атмосфере (NOAA). Это означает, что данные, полученные в 2004 году группой Брайдена, не являются случайным отклонением, а указывают на устойчивое ослабление северного теплого течения, которое произошло в период между 1992-м и 1998 годами, пишет New Scientist. «Мы пока не утверждаем, что течение исчезает, – говорит Гарри Брайден, – однако полученные данные оказались для нас неожиданными и вызывают серьезное беспокойство».

Вместе с тем европейские  метеорологи пока не замечают этого  эффекта. По грубым прикидкам, наблюдаемое  ослабление течения должно уменьшить  приток океанического тепла в  Европу на 20%. В результате средние температуры в Великобритании должны снизиться примерно на 1°C, а в Скандинавии на 2°C. Вместо этого средние европейские температуры, наоборот, растут. По мнению Гарри Брайдена, ожидаемое в Европе похолодание может перекрываться эффектом общего глобального потепления.

Более того, само ослабление и даже полная остановка северного  теплого течения в некоторых  климатических моделях стало  следствием глобального потепления. Последний раз полная остановка  этого течения имела место  в конце ледникового периода 12 тысяч лет назад. Возможно также, что североатлантический круговорот замедлялся в период так называемого малого ледникового периода (в XV-XIX вв.), когда средние температуры в Европе были заметно ниже, чем сейчас, а в Лондоне зимой периодически замерзала Темза.

 

Океаны  являются и источником, и коллектором  СО₂. Происходит это потому, что содержащийся в воздухе СО₂ растворяется в воде, таким образом, исчезая из атмосферы. В то же время растворенный СО2 выделяется из воды в атмосферу. Баланс между этими двумя процессами зависит от многих факторов и со временем меняется. Сейчас в океанах растворяется больше СО₂, чем выделяется. Это значит, что сейчас океан – коллектор СО₂.

1. С конца 1977 г. начался рост уровня Каспийского моря, к 1994 г. поднявшегося более чем на 2 м. Именно с 1977 г. отмечается начало последнего понижения температуры в Северном Ледовитом океане (вопреки результатам моделей при росте СО₂ в атмосфере). Это все звенья единого природного процесса, проявившегося в обострении субполярного океанского фронта в Северной Атлантике и усилении трансэкваториального потока тепла в Северную Атлантику.
2. Имеется много вопросов, на которые пока нет ответов. Но уже ясно, что естественные многолетние колебания теплового и динамического режимов Мирового океана и атмосферы весьма значительны и наверняка превосходят современные предполагаемые глобальные антропогенные изменения климата.