Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Антарктическое циркумполярное течение: ветви, соединяющиеся с более крупной термохалинной циркуляцией.
Анимация термохалинной циркуляции. В последней части этой анимации показано Антарктическое циркумполярное течение.

Антарктического циркумполярного течения ( ACC ) представляет собой текущий океан , который течет по часовой стрелке (как видно из Южного полюса) с запада на восток вокруг Антарктиды . Альтернативное название ACC - West Wind Drift . АЦК является доминирующей особенностью циркуляции Южного океана и имеет средний перенос, оцениваемый в 100–150 Свердрупов (млн. М 3 / с), [1] или, возможно, даже выше, [2]что делает его крупнейшим океанским течением. Течение является циркумполярным из-за отсутствия каких-либо участков суши, соединяющихся с Антарктидой, и это удерживает теплые океанские воды вдали от Антарктиды, позволяя этому континенту сохранять свой огромный ледяной щит .

С циркумполярным течением связана антарктическая конвергенция , где холодные антарктические воды встречаются с более теплыми водами субантарктики , создавая зону восходящего потока питательных веществ. Они обеспечивают высокий уровень фитопланктона и связанных с ним веслоногих ракообразных и криля, и в результате образуются пищевые цепочки, поддерживающие рыб, китов, тюленей, пингвинов, альбатросов и множество других видов.

АСС известен морякам веками; это значительно ускоряет любое путешествие с запада на восток, но делает плавание с востока на запад чрезвычайно трудным, хотя это в основном связано с преобладающими западными ветрами . Рассказ Джека Лондона «Make Westing» и обстоятельства, предшествовавшие мятежу на « Баунти», ярко иллюстрируют трудности, которые он вызвал для моряков, стремящихся обогнуть мыс Горн в западном направлении по маршруту клиперов из Нью-Йорка в Калифорнию. [3] Клиперский маршрут в восточном направлении , который является самым быстрым парусным маршрутом в мире, проходит по ACC вокруг трех континентальных мысов - мыса Агульяс (Африка), юго-восточного мыса.(Австралия) и мыс Горн (Южная Америка).

Течение создает круговороты Росса и Уэдделла .

Структура [ править ]

Циркумполярное течение Антарктики - самая сильная система течений в мировом океане и единственное океанское течение, связывающее все основные океаны: Атлантический, Индийский и Тихий. Фронты плотности морской воды после Орси, Витвортом & Nowlin 1995 .

ACC соединяет Атлантический , Тихий и Индийский океаны и служит основным каналом обмена между ними. Течение сильно ограничено рельефом и батиметрическими особенностями. Если проследить его произвольно, начиная с Южной Америки, он течет через пролив Дрейка между Южной Америкой и Антарктическим полуостровом, а затем разделяется дугой Скотия на восток с неглубокой теплой ветвью, текущей на север в Фолклендском течении и более глубокой. ветвь, проходящая через Арку на восток, прежде чем также повернуть на север. Проходя через Индийский океан, нынешняя первая модификацияТечение Агульяс, чтобы сформировать обратное течение Агульяс, прежде чем оно будет разделено плато Кергелен , а затем снова двинется на север. Прогиб также наблюдается, когда он проходит над срединно-океаническим хребтом в юго-восточной части Тихого океана.

Фронты [ править ]

Течение сопровождается тремя фронтами : Субантарктическим фронтом (SAF), Полярным фронтом (PF) и Южным фронтом ACC (SACC). [4] Кроме того, воды Южного океана отделены от более теплых и соленых субтропических вод субтропическим фронтом (STF). [5]

Северная граница ACC определяется северным краем SAF, это самая северная вода, проходящая через пролив Дрейка и, следовательно, циркумполярная. Большая часть переноса АЦП осуществляется на этом фронте, который определяется как широта, на которой минимум подповерхностной солености или толстый слой не стратифицированной воды субантарктического типа.сначала появляется, что допускается преобладающей температурной стратификацией плотности. Еще дальше к югу находится ПФ, который отмечен переходом к очень холодным, относительно свежим поверхностным водам Антарктики у поверхности. Здесь температурный минимум допускается из-за доминирующей стратификации плотности солености из-за более низких температур. Еще дальше на юг находится SACC, который определяется как самая южная часть Циркумполярной глубоководной воды (температура около 2 ° C на 400 м). Эта водная масса течет вдоль берега шельфа западной части Антарктического полуострова и, таким образом, отмечает самые южные воды, протекающие через пролив Дрейка и, следовательно, циркумполярные. Основная масса транспорта приходится на два средних фронта.

Общий транспорт ACC в проливе Дрейка оценивается примерно в 135 Зв, что примерно в 135 раз превышает транспорт всех рек мира вместе взятых. В Индийском океане наблюдается относительно небольшое добавление потока, при этом перенос к югу от Тасмании достигает около 147 Зв, в этот момент течение, вероятно, является самым большим на планете.

Динамика [ править ]

Циркумполярное течение вызывается сильными западными ветрами в широтах Южного океана.

В широтах, где есть континенты, ветры, дующие на легкую поверхностную воду, могут просто накапливать легкую воду на этих континентах. Но в Южном океане импульс, передаваемый поверхностным водам, не может быть компенсирован таким образом. Существуют разные теории о том, как циркумполярное течение уравновешивает импульс, передаваемый ветрами. Увеличивающийся движущийся на восток импульс, передаваемый ветрами, заставляет частицы воды дрейфовать наружу от оси вращения Земли (другими словами, на север) в результате действия силы Кориолиса . Этот северный транспорт Экманауравновешивается направленным на юг потоком под давлением ниже глубин основных систем хребтов. Некоторые теории связывают эти потоки напрямую, подразумевая, что в Южном океане происходит значительный подъем плотных глубинных вод, трансформация этих вод в легкие поверхностные воды и трансформация вод в направлении, противоположном северному. Такие теории связывают величину циркумполярного течения с глобальной термохалинной циркуляцией , особенно со свойствами Северной Атлантики.

В качестве альтернативы, океанические водовороты , океанический эквивалент атмосферных штормов или крупномасштабные меандры циркумполярного течения могут напрямую переносить импульс вниз в толще воды. Это связано с тем, что такие потоки могут создавать чистый поток, направленный на юг в желобах, и чистый поток на север через гребни, не требуя какого-либо преобразования плотности. На практике, вероятно, важны как термохалинный, так и вихревой / меандровый механизмы.

Течение течет со скоростью около 4 км / ч (2,5 мили в час) над хребтом Маккуори к югу от Новой Зеландии. [6] ACC меняется со временем. Свидетельством этого является Антарктическая циркумполярная волна , периодическое колебание, которое влияет на климат большей части южного полушария. [7] Существует также антарктическое колебание , которое включает в себя изменения местоположения и силы антарктических ветров. Была выдвинута гипотеза, что тенденции антарктического колебания объясняют увеличение переноса циркумполярного течения за последние два десятилетия.

Формирование [ править ]

Опубликованные оценки начала антарктического циркумполярного течения различаются, но обычно считается, что оно началось на границе эоцена и олигоцена . Изоляция Антарктиды и формирование ACC произошли с открытием Тасманийского прохода и пролива Дрейка . Тасманийский морской путь разделяет Восточную Антарктиду и Австралию и, как сообщается, открыл циркуляцию воды на 33,5 млн лет. [8] Время открытия пролива Дрейка между Южной Америкой и Антарктическим полуостровом является более спорным; тектонические и осадочные данные показывают, что он мог быть открыт еще до 34 млн лет [9]оценки открытия пролива Дрейка составляют от 20 до 40 млн лет назад. [10] Изоляция Антарктиды течением, по мнению многих исследователей, стала причиной оледенения Антарктиды и глобального похолодания в эпоху эоцена . Океанические модели показали, что открытие этих двух проходов ограничивало конвергенцию полярного тепла и привело к снижению температуры поверхности моря на несколько градусов; другие модели показали, что уровни CO 2 также сыграли значительную роль в оледенении Антарктиды. [10] [11]

Фитопланктон [ править ]

Фолклендский ток транспортирует богатые питательные вещества холодных вод из АССА севера в стороне Бразилии Мальвинских Confluence . Концентрации хлорофилла фитопланктона показаны синим (более низкие концентрации) и желтым (более высокие концентрации).

Морской лед в Антарктике имеет сезонный цикл, в феврале – марте количество морского льда наименьшее, а в августе – сентябре морской лед наиболее протяжен. [12] Уровень льда отслеживается со спутника с 1973 года. Подъем глубинных вод под морским льдом приносит значительное количество питательных веществ. По мере таяния льда талая вода обеспечивает стабильность, а критическая глубина намного ниже глубины перемешивания, что позволяет получить положительную чистую первичную продукцию . [13] По мере того, как морской лед отступает, в первой фазе цветения преобладают эпонтические водоросли, а сильное цветение с преобладанием диатомовых водорослей следует за таянием льда на юг. [13]

Еще одно цветение фитопланктона происходит севернее, в районе конвергенции Антарктики , здесь питательные вещества присутствуют из термохалинной циркуляции . В цветении фитопланктона преобладают диатомовые водоросли, а в открытом океане его кормят веслоногие рачки, а ближе к континенту - криль. Производство диатомовых водорослей продолжается в течение всего лета, и популяции криля поддерживаются, принося в этот район большое количество китообразных , головоногих моллюсков , тюленей, птиц и рыб. [13]

Считается, что цветение фитопланктона ограничивается солнечным излучением весной в австральном (южном полушарии) и биологически доступным железом летом. [14] Большая часть биологии в этом районе происходит вдоль основных фронтов течения, субтропического, субантарктического и антарктического полярных фронтов, это области, связанные с четко определенными изменениями температуры. [15] Размер и распределение фитопланктона также связаны с фронтами. Микрофитопланктон (> 20 мкм) встречается на фронтах и ​​на границах морского льда, а нанофитопланктон (<20 мкм) - между фронтами. [16]

Исследования запасов фитопланктона в южном море показали, что в антарктическом циркумполярном течении преобладают диатомовые водоросли, а в море Уэдделла много кокколитофорид и силикофлагеллят. Исследования на юго-западе Индийского океана показали изменчивость групп фитопланктона в зависимости от их расположения относительно полярного фронта, при этом диатомеи преобладают к югу от фронта, а динофлагелляты и жгутиконосцы - в более высоких популяциях к северу от фронта. [16]

Некоторые исследования антарктического фитопланктона как поглотителя углерода были проведены . Участки открытой воды, оставшиеся от таяния льда, являются хорошими участками для цветения фитопланктона. Фитопланктон забирает углерод из атмосферы во время фотосинтеза. По мере того как цветы умирают и тонут, углерод может храниться в отложениях в течение тысяч лет. По оценкам, этот естественный сток углерода ежегодно удаляет из океана 3,5 миллиона тонн. 3,5 миллиона тонн углерода, взятого из океана и атмосферы, эквивалентны 12,8 миллионам тонн двуокиси углерода. [17]

Исследования [ править ]

Экспедиция, состоявшаяся в мае 2008 года 19 учеными [18], изучала геологию и биологию восьми морских гор на хребте Маккуори , а также Антарктическое циркумполярное течение, чтобы исследовать последствия изменения климата Южного океана. Циркумполярное течение сливает воды Атлантического, Индийского и Тихого океанов и переносит в 150 раз больше воды, протекающей во всех реках мира. Исследование показало, что любое повреждение холодноводных кораллов, питаемых течением, будет иметь длительный эффект. [6] После изучения циркумполярного течения стало ясно, что оно сильно влияет на региональный и глобальный климат, а также на подводное биоразнообразие. [19]

Течение помогает сохранить деревянные затонувшие корабли, не позволяя « корабельным червям » достигать таких целей, как корабль Эрнеста Шеклтона « Эндюранс» . [20]

Ссылки [ править ]

Примечания [ править ]

  1. ^ Смит и др. 2013
  2. ^ Донохью, штат Калифорния; и другие. (21 ноября 2016 г.). «Средний перенос циркумполярного течения в Антарктике, измеренный в проливе Дрейка» . Письма о геофизических исследованиях . 43 (11): 760. Bibcode : 2016GeoRL..4311760D . DOI : 10.1002 / 2016GL070319 .
  3. ^ Лондон 1907
  4. ^ Стюарт 2007
  5. ^ Орси, Витворт & Nowlin 1995 , Введение, p.641
  6. ^ a b «Исследователи восхищаются« Городом Хрупкой Звезды »на подводной горе в сильном течении, кружащемся вокруг Антарктиды» . 18 мая 2008 . Проверено 6 июня 2008 года .
  7. ^ Connolley 2002
  8. ^ Хассольд и др. 2009 г.
  9. ^ Баркер и др. 2007 г.
  10. ^ a b Siegert et al. 2008 г.
  11. ^ Stott 2011 , См. Иллюстрации «Древние современные системы» внизу страницы.
  12. ^ Geerts 1998
  13. ^ a b c Миллер 2004 , стр. 219
  14. ^ Peloquin & Smith 2007
  15. ^ "Южный океан" . GES DISC: Центр наук о Земле, данных и информационных услуг Годдарда. Май 2012. Архивировано из оригинала 18 мая 2015 года . Проверено 13 августа 2012 года .
  16. ^ а б Нокс 2007 , стр. 23
  17. ^ Пек и др. 2010 г.
  18. ^ О'Хара, Роуден и Уильямс 2008
  19. ^ Rintoul, Hughes & Ольберс 2001 , EGP 271
  20. ^ Гловер и др. 2013

Источники [ править ]

  • Баркер, П.Ф .; Филипелли, GM; Флориндо, Ф .; Martin, EE; Шер, HD (2007). «Возникновение и роль антарктического циркумполярного течения» (PDF) . Глубоководные исследования. Часть II . 54 (21): 2388–2398. Bibcode : 2007DSRII..54.2388B . DOI : 10.1016 / j.dsr2.2007.07.028 .
  • Коннолли, WM (2002). «Долговременная вариация антарктической циркумполярной волны». Журнал геофизических исследований . 107 (C4): 8076. Bibcode : 2002JGRC..107.8076C . CiteSeerX  10.1.1.693.4116 . DOI : 10.1029 / 2000JC000380 .
  • Гертс, Б. (1998). «Морской лед Антарктики: сезонные и долгосрочные изменения» . Департамент атмосферных исследований Университета Вайоминга . Проверено 29 декабря +2016 .
  • Glover, AG; Wiklund, H .; Табоада, S .; Avila, C .; Cristobo, J .; Смит, CR; Кемп, км; Джеймисон, AJ; Дальгрен, Т.Г. (2013). «Костоядные черви из Антарктики: противоположная судьба китов и остатков древесины на морском дне Южного океана» . Труды Королевского общества B . 280 (1768): 20131390. DOI : 10.1098 / rspb.2013.1390 . PMC  3757972 . PMID  23945684 . Краткое содержание (май 2015 г.).
  • Хассольд, штат Нью-Джерси; Rea, DK; Pluijm, BA, van der; Паре, JM (2009). «Физические данные об антарктическом циркумполярном течении: от позднего миоцена до недавнего замедления глубинной циркуляции» (PDF) . Палеогеография, палеоклиматология, палеоэкология . 275 (1–4): 28–36. Полномочный код : 2009PPP ... 275 ... 28H . DOI : 10.1016 / j.palaeo.2009.01.011 .
  • Нокс, Джорджия (2007). Биология Южного океана . CRC Серия морской биологии. CRC Press. ISBN 9780849333941.
  • Лондон, Джек (1907). «Сделай Вестинг» . Сборник литературы. Архивировано из оригинального 27 января 2013 года . Проверено 29 декабря +2016 .
  • Миллер, CB (2004). Биологическая океанография . Блэквелл Паблишинг. ISBN 9780632055364.
  • О'Хара, TD; Роуден, АА; Уильямс, А. (2008). «Места обитания холодноводных кораллов на подводных горах: есть ли у них специализированная фауна?». Разнообразие и распределения . 14 (6): 925–934. DOI : 10.1111 / j.1472-4642.2008.00495.x .
  • Орси, AH; Whitworth, T .; Ноулин, WD, младший (1995). «О меридиональной протяженности и фронтах антарктического циркумполярного течения» (PDF) . Глубоководные исследования . I. 42 (5): 641–673. Bibcode : 1995DSRI ... 42..641O . DOI : 10.1016 / 0967-0637 (95) 00021-W .
  • Пек, LS; Барнс, ДКА; Кук, AJ; Fleming, AH; Кларк, А. (2010). «Отрицательная обратная связь на морозе: отступление льда приводит к новым стокам углерода в Антарктиде» . Биология глобальных изменений . 16 (9): 2614–2623. Bibcode : 2010GCBio..16.2614P . DOI : 10.1111 / j.1365-2486.2009.02071.x . Проверено 29 декабря +2016 . Краткое содержание (май 2015 г.).
  • Peloquin, JA; Смит, WO, младший (2007). «Цветение фитопланктона в море Росса в Антарктиде: межгодовая изменчивость по величине, временным характеристикам и составу» (PDF) . Журнал геофизических исследований: океаны . 112 (C08013): C08013. Bibcode : 2007JGRC..112.8013P . DOI : 10.1029 / 2006JC003816 .
  • Ринтул, SR; Hughes, C .; Ольберс, Д. (2001). «Система циркумполярного течения Антарктики» (PDF) . В Siedler, G .; Church, J .; Гулд, Дж. (Ред.). Циркуляция океана и климат . Нью-Йорк: Academic Press. hdl : 10013 / epic.13233 . ISBN 0-12-641351-7.
  • Зигерт, MJ; Barrett, P .; Деконто, РМ; Dunbar, R .; Кофай, штат Колорадо; Passchier, S .; Найш, Т. (2008). «Последние достижения в понимании эволюции климата Антарктики» . Антарктическая наука . 20 (4): 313–325. Bibcode : 2008AntSc..20..313S . CiteSeerX  10.1.1.210.9532 . DOI : 10.1017 / S0954102008000941 .
  • Smith, R .; Desflots, M .; Белый, S .; Мариано, Эй Джей; Райан, EH (2013). «Антарктическое циркумполярное течение» . Розенштиль школа морских и атмосферных наук . Проверено 29 декабря +2016 .
  • Стюарт, Р.Х. (2007). «Глубокая циркуляция в океане: циркумполярное течение Антарктики» . Отделение океанографии Техасского университета A&M. Архивировано из оригинального 13 июля 2012 года . Проверено 29 декабря +2016 .
  • Стотт, LD (2011). «Океанские течения и климат» . Департамент наук о Земле Университета Южной Калифорнии . Проверено 29 декабря +2016 .