Кольцо с холодным сердечником
Кольца с холодным ядром представляют собой тип океанических вихрей , которые характеризуются как нестабильные, зависящие от времени закрученные независимые «ячейки», которые отделяются от соответствующего океанского течения и перемещаются в водоемы с различными физическими, химическими и биологическими характеристиками. [ 1 ] часто привнося физические, химические и биологические характеристики вод их происхождения в водоемы, в которые они попадают. Их размер может варьироваться от 1 миллиметра (0,039 дюйма) до более 10 000 километров (6200 миль) в диаметре и глубины более 5 километров (3,1 мили). [ 2 ] Кольца с холодным ядром представляют собой продукт потоков теплой воды, обертывающих более холодную водную массу, когда она отклоняется от соответствующего течения. Направление вихревых завихрений можно классифицировать как циклоническое или антициклоническое, то есть в северном полушарии - против часовой стрелки и по часовой стрелке соответственно, а в южном полушарии - по часовой стрелке и против часовой стрелки соответственно в результате эффекта Кориолиса . Хотя вихри обладают большим количеством кинетической энергии , их вращение относительно быстро уменьшается по сравнению с величиной вязкого трения в воде. Обычно они длятся от нескольких недель до года. [ 2 ] Природа вихрей такова, что центр вихря, внешнее закрученное кольцо и окружающие воды хорошо стратифицированы и сохраняют все свои отличительные физические, химические и биологические свойства на протяжении всего срока службы вихря, прежде чем потерять свои отличительные характеристики в середине вихря. окончание срока службы кольца с холодным сердечником. [ 3 ]
Формирование
[ редактировать ]Управляющие силы вихря во многом зависят от его размера. Небольшие водовороты во многом определяются вязкостью и направлением течения водоема. [ 2 ] Однако более крупные вихри образуются из-за баланса между силой горизонтального градиента давления, возникающей из-за различий в плотностях встречающихся водных масс, и силой Кориолиса. [ 4 ] Из-за неспокойного характера океанов Земли вихри можно встретить практически повсюду. Мезомасштабные вихри обычно наблюдаются в районах интенсивных извилистых течений, таких как Гольфстрим и Антарктическое циркумполярное течение , которое впадает в южную часть Тихого и Индийского океанов, но в целом они могут быть вызваны сочетанием таких факторов, как понижение температуры поверхности моря. , конвекция, прямое генерирование ветра или поток воды мимо неровной или неровной береговой линии. [ 2 ] Циклонические вихри с холодным ядром часто образуются на полярном фронте Гольфстримом и Лабрадорским течением. [ 3 ] Холодные, богатые питательными веществами воды Лабрадорского моря текут на юг и попадают в восточное извилистое течение Гольфстрима, идущее на восток через Атлантический океан. Обычно кольца холодного ядра образуются, когда меандры, расширяющиеся на юго-восток, отрываются от Гольфстрима.
Постоянные и полупостоянные кольца с холодным сердечником
[ редактировать ]Полупостоянные и постоянные водовороты также относительно распространены по всему миру. Эти постоянные и полупостоянные кольца часто формируются систематически одним и тем же образом и часто с одинаковым дрейфом и свойствами. [ 5 ] Некоторые постоянные водовороты достаточно регулярны, чтобы им дали имена в системе океанских течений, например, кольцо Агульяс с холодным ядром у оконечности Южной Африки. Западные пограничные течения, такие как Агульясское, Бразильское и Восточно-Австралийское течения, известны тем, что сбрасывают водовороты вниз от своих конечных точек. [ 6 ] Полупостоянный вихрь с холодным ядром периодически образуется Петлевым течением в восточной части Мексиканского залива, где теплая вода Южного Экваториального течения поднимается вверх через южную часть Карибского океана и впадает в Петлевое течение у побережья Канкуна. [ 7 ]
Характеристики и структура
[ редактировать ]Несмотря на то, что кольца с холодным ядром, особенно те, что обнаружены в Саргассовом море из Гольфстрима, как упоминалось ранее, окружены сильно солеными и, как правило, лишенными питательных веществ водами районов в середине океанических круговоротов, они обладают способностью переносить питательные вещества и биоту. из более холодных регионов, из которых они родом, в более теплые регионы, в которые они путешествуют. В кольцах Персидского залива транспорт питательных веществ, облегченный кольцами холодного ядра, может сыграть важную роль в поддержании пониженной продуктивности Саргассова моря. Таким образом, кольца холодного ядра, образовавшиеся у Гольфстрима, вероятно, повлияют на широкое распространение зоопланктона. Хотя размер колец с холодным сердечником может варьироваться, их размер обычно варьируется от 100 до 300 километров и движется со скоростью 150 сантиметров в секунду.
Все водовороты способны переносить энергию, импульс, тепло, физические и химические свойства воды и даже небольшие организмы на очень большие расстояния, даже если они окружены водой, которая не способствует этому. [ 4 ] Поскольку водовороты смешивают воды с разными свойствами, они по мере своего перемещения действуют как обмен питательными веществами с континентального шельфа в более глубокие слои океана с разными свойствами. Это делает их идеальными местами для первичной продуктивности, особенно в районах с низким содержанием питательных веществ, таких как центр круговоротов открытого океана, [ 2 ] например, Саргассово море. Важность этих закрученных масс заключается в невероятном количестве кинетической энергии, которую они способны переносить как по горизонтали, так и по вертикали, их участии во взаимодействии воздуха и моря и необратимом перемешивании водных масс. Все эти процессы способствуют переносу питательных веществ, кислорода и микроэлементов, стратификации океана и полям плотности, а также моделям тепла, которые управляют атмосферной и океанической циркуляцией. [ 3 ]
Транспортировка и обитание организмов
[ редактировать ]
В исследовании, проведенном в 1993 году, было показано, что кольца с холодным ядром обладают способностью переносить такие виды, как медузы и сифонофоры, и что даже будучи полностью окруженными более теплым водоемом, медузы, которые были в изобилии за пределами кольца с холодным ядром, были внутри и наоборот, условия внутри и снаружи кольца с холодным ядром благоприятствуют некоторым видам медуз, которые в противном случае не смогли бы процветать в первоначальных водах. [ 8 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Лохте, К.; Пфанкуче, О. (1987). «Циклонический вихрь с холодным ядром в восточной части Северной Атлантики. II. Питательные вещества, фитопланктон и бактериопланктон» (PDF) . Серия «Прогресс в области морской экологии» . 39 (2): 153–164. Бибкод : 1987MEPS...39..153L . дои : 10.3354/meps039153 . JSTOR 24825670 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и Стил, Дж.; Туркиан, К.; Торп, С., ред. (2001). «Мезомасштабные вихри». Энциклопедия наук об океане . Том. 3. Академическая пресса. стр. 1717–1730. дои : 10.1016/B978-012374473-9.00143-0 . ISBN 9780123744739 .
- ^ Перейти обратно: а б с Группа «Ринг» (1981). «Кольца холодного ядра Гольфстрима: их физика, химия и биология». Наука . 212 (4499): 1091–1100. Бибкод : 1981Sci...212.1091R . дои : 10.1126/science.212.4499.1091 . JSTOR 1685370 . ПМИД 17815202 . S2CID 28248509 .
- ^ Перейти обратно: а б Миттельштадт, Э. (1987). «Циклонический вихрь с холодным ядром в восточной части Северной Атлантики. I. Физическое описание» (PDF) . Серия «Прогресс в области морской экологии» . 39 : 145–152. Бибкод : 1987MEPS...39..145M . дои : 10.3354/meps039145 .
- ^ Кроуфорд, В.; Грейсман, П. (1987). «Исследование постоянных водоворотов в Диксон-Энтранс, Британская Колумбия». Исследования континентального шельфа . 7 (8): 851–870. Бибкод : 1987CSR.....7..851C . дои : 10.1016/0278-4343(87)90002-1 .
- ^ Пичевин Т.; Ноф, Д.; Лутьехармс, Дж. (1999). «Почему существуют кольца Агульяса?» . Журнал физической океанографии . 29 (4): 693–707. Бибкод : 1999JPO....29..693P . doi : 10.1175/1520-0485(1999)029<0693:WATAR>2.0.CO;2 . hdl : 11427/34533 .
- ^ Биггс, Дуглас К.; Циммерман, Роберт А. (1997). «Заметка о планктоне и кольцах холодного ядра в Мексиканском заливе». Рыболовный вестник . 95 (2).
- ^ Суарес-Моралес, Эдуардо (2002). «Планктонные книдарии в кольце холодного ядра в Мексиканском заливе» . Зоологический сериал . 73 (1): 19–36 - через Анналы Института биологии.