Механизм возникновения системы течений Гольфстрим
В тропических широтах Атлантического океана пассаты вызывают мощные поверхностные течения соленых вод, движущиеся с востока на запад по обе стороны от экватора под названием Северного и Южного пассатных течений.
Южное пассатное течение у берега Южной Америки (мыс Сан-Роки) разделяется на две ветви, одна из которых отклоняется к югу, другая продолжает движение вдоль берега Гвианы (Гвианское течение) и входит через южные проливы Малых Антильских островов в Карибское море.
Северное пассатное течение, встретив гряду этих островов, также разделяется на две ветви. Северная продолжает идти на северо-запад вдоль северных берегов Больших Антильских островов (Антильское течение), а южная через северные проливы Малых Антильских островов также входит в Карибское море. Пройдя его, она устремляется через Юкатанский пролив в Мексиканский залив. В последнем создается огромное скопление вод, которое под влиянием разности уровней вод Мексиканского залива и прилегающей части океана со скоростью до 9 км/ч выходит через Флоридский пролив под названием Флоридского течения в океан, где встречается с Антильским течением и дает начало мощному теплому потоку Гольфстрим. Гольфстрим следует к северо-востоку вдоль берегов Северной Америки, принимая под влиянием западных ветров на 40° северной широты восточное направление. Приблизительно у 40° западной долготы Гольфстрим отклоняется к северо-востоку, одновременно давая ответвление к югу вдоль берегов Пиренейского полуострова и Африки – холодное Канарское течение. Южнее островов Зеленого Мыса одна ветвь течения переходит в Северное пассатное течение, замыкая антициклонический круговорот вод Северного полушария. Другая продолжается к югу и, постепенно нагреваясь, входит в Гвинейский залив как теплое Гвинейское течение.
Северо-восточная ветвь Гольфстрима – теплое Северо-Атлантическое течение – по мере продвижения к Британским островам дает ветвь к острову Исландия (течение Ирмингера), которая частично продолжается на севере вдоль западных берегов острова, а частично отклоняется на запад и, огибая с юга Гренландию, приносит теплую воду в море Баффина.
Из Северного Ледовитого океана в Атлантический океан поступают двумя мощными потоками холодные и опресненные воды. Один из них следует вдоль восточного берега Гренландии как Восточно-Гренландское течение, которое южнее Датского пролива сталкивается и перемешивается с теплыми водами течения Ирмингера. Другой направляется через море Баффина вдоль берега Северной Америки, у которого он известен как холодное Лабрадорское течение, и южнее Ньюфаундленда сталкивается с Гольфстримом, частично отклоняясь к востоку, следуя до мыса Хаттерас, образует холодную стену между теплыми водами и берегом. [14]
Гольфстрим получил свое название по ошибке: раньше считали, что он зарождается в Мексиканском заливе (от английского gulf stream – течение залива). По современным представлениям, собственно Гольфстрим формируется в районе к северо-западу от Малой Багамской банки в результате слияния Антильского и Флоридского течений.
Наиболее четко Гольфстрим выражен между Флоридским проливом и мысом Хаттерас. После течение поворачивает к востоку, а на 40° западной долготы делится на три ветви. Ученые прослеживают воды Гольфстрима вплоть до северного побережья Новой Земли. Струи теплых вод, ответвляющиеся от Гольфстрима, доходят до Мурманска, благодаря чему он не замерзает. [5]
Характеристика системы течений гольфстрим
Схема циркуляции, движение
В западной части океана ветвь Южного пассатного течения (Гвианское течение) и Северное пассатное течение входят в Карибское море и образуют подпор воды в Мексиканском заливе, избыток которой устремляется (со скоростью около 1,5 м/с) в океан через Флоридский пролив в виде Флоридского течения. Другая часть Северного пассатного течения проходит севернее Антильских островов, образуя Антильское течение, которое затем присоединится к Флоридскому течению. Все течения северной части Атлантического океана, переносящие воды в северном и северо-восточном направлениях от Флоридского пролива до района погружения этих вод в промежуточные слои у входа в Северный Ледовитый океан, называются системой Гольфстрима.
Собственно Гольфстримом называется средняя часть системы от мыса Хаттерас до Большой Ньюфаундлендской банки. Характерной особенностью Гольфстрима является меандрирование – непрерывные изгибы главного потока. Случается, что отдельные меандры теряют устойчивость, отрываются от основного потока и продолжают движение как самостоятельные вихри с диаметром от 50 до 300 км, которые называются «ринги». При этом слева от стержня Гольфстрима располагаются циклонические вихри, а справа – антициклонические.
У Большой Ньюфаундлендской банки Гольфстрим встречается с холодным Лабрадорским течением, на границе с которым наблюдаются резкие градиенты многих гидрологических характеристик. [19]
Северо-Атлантическое течение, которое является дальнейшим продолжением системы Гольфстрим, направляется на северо-восток, пересекая океан, и представляет собой множество ветвей, разделенных вихрями и противотечениями. При приближении к порту Томсон от Северо-Атлантического течения отделяется ветвь — тёплое течение Ирмингера, которое частично заходит в Гренландское море, огибая с запада Исландию. Основная же масса движется на запад, огибает с юга Гренландию и следует вдоль её западного берега под названием Западно-Гренландского течения в море Баффина.
Основной поток Северо-Атлантического течения идет в Норвежское море и следует там на север вдоль западного берега Скандинавского полуострова под названием Норвежского течения. У северной оконечности Скандинавского полуострова от него отделяется ветвь — Нордкапское течение, которое следует на восток по южной части Баренцева моря.
Основной поток Норвежского течения продолжает идти на север, и под названием Шпицбергенского течения проходит вдоль западных берегов Шпицбергена. Севернее Шпицбергена это течение погружается на глубины и прослеживается в Северном Ледовитом океане под холодными и распреснёнными поверхностными водами как тёплое и солёное глубинное течение. [12]
В разные времена года воды Гольфстрима немного меняют направление своего течения.
Глубина и состав
Гольфстрим представляет собой быстрый узкий поток, проникающий на очень большую глубину. Пересекая Атлантический океан, система течений Гольфстрим простирается на 10000 км. При выходе в океан мощность течения составляет 25 млн. м3/с, что в 20 раз превышает расход всех рек земного шара. Ширина течения 75 – 120 км, вертикальная мощность потока по глубине 700 – 800 м.
После мыса Хаттерас Гольфстрим можно характеризовать как действительно очень глубокое течение. В этом районе его перенос увеличивается в несколько раз из-за притока вод Саргассова моря. Объем переноса воды составляет более 105 млн. м3/с. По мере приближения Гольфстрима к Большой Ньюфаундлендской банке его расход уменьшается примерно на 20 – 30 % из-за стока вод в Саргассово море.
Средняя соленость вод Гольфстрима 36,2 – 36,4 ‰. Она уменьшается при продвижении из экваториальных в умеренные и полярные широты (средняя соленость вод Атлантического океана равна 34,87 ‰). Максимальная соленость (36,5 ‰) отмечается на глубине 200 м.
Вода Гольфстрима отличается высокой прозрачностью: цвет воды в открытом океане – темно-синий, а в области Гольфстрима нежно-голубой. [13]
Скорость, температура и их изменения
Температура системы течений Гольфстрим изменяется при продвижении от экваториальных в полярные широты от + 29 до + 2°C. Температура вод Флоридского течения составляет от + 28 до + 29°C, Гольфстрима – от + 24 до + 28°C, Северо-Атлантического – ниже + 24°C (средняя температура вод Атлантического океана равна + 16,9°C).
Суточные колебания температуры воды на поверхности океана обычно очень малы, в тропических широтах они равны 0,4°C, в высоких широтах 0,5°C. Но на границе Гольфстрима температура воды может в течение суток изменяться на 1,5 – 3,5°C. Годовая амплитуда температуры воды обычно тоже невелика: в районе экватора она равна 1 – 3°C (см. рис. 3.1.1.), в субтропических и умеренных широтах – 5 – 8°C, а в полярных снова уменьшается до 4°C в северном полушарии и до 1°C в южном. Но в западной части субтропических широт Северной Атлантики годовые амплитуды могут достигать 7 – 12°C, а на западе зоны умеренных широт 14 – 17°C, что связано с прохождением в этих районах Гольфстрима и Лабрадорского течения.
Большие горизонтальные градиенты температуры, до 6 – 7°C на несколько десятков метров, наблюдаются в районе встречи теплых вод Гольфстрима с холодными водами Лабрадорского течения.
Скорость течения также изменяется. В месте формирования Гольфстрима она достигает 3 м/с, на 23° 30´ западной долготы – 150 см/с. Средняя скорость течения составляет около 50 см/с.
Скорость и температура течений изменяется и с глубиной. На глубине 400 м скорость равна 10 – 20 см/с, а температура от + 10 до + 12°C.