Генерируемый ветром ток

Ветровое течение – это течение в водоеме, возникающее за счет трения ветра о его поверхность. Ветер может создавать поверхностные течения на водоемах любого размера. Глубина и сила течения зависят от силы и продолжительности ветра, а также от потерь на трение и вязкость. но механизм ограничен глубиной около 400 м и меньшими глубинами, где вода меньше. На направление потока влияет эффект Кориолиса , и он смещается вправо от направления ветра в северном полушарии и влево в южном полушарии. Ветровое течение может вызвать вторичный поток воды в виде апвеллинга и нисходящего потока , геострофического потока и западных пограничных течений .

Механизм

Трение между ветром и верхней поверхностью водоема будет тянуть поверхность воды вместе с ветром. Поверхностный слой будет оказывать вязкое сопротивление воде чуть ниже, что передаст часть импульса. Этот процесс продолжается вниз, с непрерывным снижением скорости потока с увеличением глубины по мере рассеивания энергии. Инерционный эффект вращения планет вызывает смещение направления потока с увеличением глубины вправо в северном полушарии и влево в южном полушарии. Механизм отклонения называется эффектом Кориолиса , а изменение скорости потока с глубиной — спиралью Экмана . Эффект варьируется в зависимости от широты: он очень слабый на экваторе и усиливается с увеличением широты. Результирующий поток воды, вызванный этим механизмом, известен как транспорт Экмана .

Устойчивый ветер, дующий по длинному участку на глубокой воде в течение достаточно долгого времени, чтобы установить устойчивый поток, заставляет поверхностные воды двигаться под углом 45 ° к направлению ветра. Изменение направления потока с глубиной приводит к тому, что вода движется перпендикулярно направлению ветра на глубину примерно от 100 до 150 м, а скорость потока падает примерно до 4% от скорости поверхностного потока на глубине примерно от 330 до 400 м, где направление потока противоположно. направлению ветра, ниже которого влияние ветра на течение считается незначительным. Чистый поток воды по эффективной толщине течения в этих условиях перпендикулярен направлению ветра. Постоянные преобладающие ветры создают постоянные циркулирующие поверхностные течения в обоих полушариях, и там, где течение ограничено континентальными материковыми массами, образующиеся круговороты ограничены в продольном направлении. Сезонные и местные ветры вызывают меньшие масштабы и, как правило, переходные течения, которые рассеиваются после утихания сильных ветров.

Реальные условия часто различаются, поскольку сила и направление ветра различаются, а глубина может быть недостаточной для развития полной спирали, поэтому угол между направлением ветра и движением поверхностных вод может составлять всего 15 °. На большей глубине угол увеличивается и приближается к 45°. Стабильный пикноклин может препятствовать передаче кинетической энергии более глубоким водам, обеспечивая ограничение глубины для поверхностных течений.

Чистый внутренний поток мелкой воды в круговороте заставляет уровень поверхности постепенно наклоняться вверх к центру. Это вызывает горизонтальный градиент давления, который приводит к уравновешиванию геострофического потока .

Пограничные токи

Крупнейшие в мире океанские круговороты

Пограничные течения — это океанские течения , динамика которых определяется наличием береговой линии , и делятся на две отдельные категории:

Восточные пограничные течения — относительно мелкие, широкие и медленнотекущие течения на восточной стороне океанических котловин вдоль западных побережий континентов. Субтропические восточные пограничные течения текут к экватору, перенося холодную воду из более высоких широт в более низкие; примеры включают Бенгельское течение , Канарское течение , течение Гумбольдта и Калифорнийское течение . Прибрежный апвеллинг, вызванный морским потоком из-за переноса Экмана , когда преобладающий ветер параллелен береговой линии, приносит богатую питательными веществами воду в восточные пограничные регионы течения, что делает их высокопродуктивными районами.

Западные пограничные течения — это теплые, глубокие, узкие и быстрые течения, образующиеся на западной стороне океанических котловин в результате западной интенсификации . Они несут теплую воду из тропиков к полюсу. Примеры включают Гольфстрим , течение Агульяс и Куросио .

Западная интенсификация - это воздействие на западный рукав океанического течения, особенно на большой круговорот в океанском бассейне. запад . В тропиках пассаты дуют на Западные ветры дуют на восток в средних широтах. Это создает нагрузку на поверхность океана с закручиванием в северном и южном полушариях, вызывая перенос Свердрупа в сторону тропиков. Сохранение массы и потенциальной завихренности приводит к тому, что этот перенос уравновешивается узким и интенсивным течением, направленным к полюсу, которое течет вдоль западного побережья, позволяя завихренности, вызванной трением о берег, уравновешивать завихренность ветра. К полярным круговоротам применяется обратный эффект – знак завитка напряжения ветра и направление результирующих течений меняются местами. Основные течения западной стороны (например, Гольфстрим в северной части Атлантического океана ) сильнее, чем противоположные (например, Калифорнийское течение в северной части Тихого океана ).

Ветровой апвеллинг

Когда чистый экмановский транспорт вдоль береговой линии проходит в море, возможен компенсационный приток снизу, который поднимает придонные воды, которые, как правило, богаты питательными веществами, поскольку поступают из плохо освещенных регионов, где фотосинтез незначителен.

Влияние экваториального апвеллинга на приземную концентрацию хлорофилла в Тихом океане

Апвеллинг на экваторе связан с внутритропической зоной конвергенции (ITCZ), которая перемещается сезонно и, следовательно, часто расположена к северу или югу от экватора. Восточные пассаты дуют с северо-востока и юго-востока и сходятся вдоль экватора, дуя на запад, образуя ITCZ. Хотя вдоль экватора нет сил Кориолиса, апвеллинг все еще происходит к северу и югу от экватора. Это приводит к расхождению: более плотная, богатая питательными веществами вода поднимается снизу.

Океанический даунвеллинг

Даунвеллинг в океане

Даунвеллинг происходит в антициклонических местах океана, где теплые центральные кольца вызывают сближение поверхности и толкают поверхностные воды вниз или ветер гонит море к береговой линии. Регионы с нисходящим потоком обычно имеют более низкую продуктивность, поскольку питательные вещества в толще воды используются, но не пополняются богатой питательными веществами водой из более глубоких слоев.

Океанические ветровые течения

Западная граница

• Гольфстрим – теплое течение Атлантического океана.
• Течение Агульяс - западное пограничное течение юго-западной части Индийского океана, текущее вдоль восточного побережья Африки.
• Течение Куросио - северное океанское течение на западной стороне северной части Тихого океана.

Восточная граница

• Бенгельское течение – океаническое течение в Южной Атлантике.
• Течение Гумбольдта – течение Тихого океана.
• Калифорнийское течение – Тихоокеанское течение.

экваториальный

• Северное экваториальное течение – течение в Тихом и Атлантическом океанах.
• Южно-экваториальное течение - океаническое течение в Тихом, Атлантическом и Индийском океанах.

Арктика

Атлантический

• Канарское течение - ветровое поверхностное течение, являющееся частью Североатлантического круговорота.

Тихий океан

Южный

• Антарктическое циркумполярное течение , также известное как дрейф западного ветра — океанское течение, которое течет по часовой стрелке с запада на восток вокруг Антарктиды.

Океанические круговороты

• Круговорот Бофорта - Океанское течение, вызванное ветром в полярной области Северного Ледовитого океана.
• Индийский океанический круговорот - главный океанический круговорот в Индийском океане.
• Североатлантический круговорот - Основная круговая система океанских течений.
• Северо-Тихоокеанский круговорот - основная циркуляционная система океанских течений.
• Круговорот Росса - Циркулирующая система океанских течений в море Росса.
• Южно-Атлантический круговорот - Субтропический круговорот в южной части Атлантического океана.
• Южно-Тихоокеанский круговорот - основная циркуляционная система океанских течений.
• Круговорот Уэдделла - один из двух круговоротов в Южном океане.

Местные и переходные токи

• Поверхностные течения, вызванные местным ветром
• Апвеллинги, вызванные местными и преобладающими ветрами.

См. также

• Течение (поток) - Поток воды в ручье, вызванный силой тяжести.
• Даунвеллинг - процесс накопления и опускания материала с более высокой плотностью под материал с более низкой плотностью.
• Геострофическое течение - океаническое течение, в котором сила градиента давления уравновешивается эффектом Кориолиса.
• Гидротермальная циркуляция - циркуляция воды за счет теплообмена.
• Океанское течение - Направленный массовый поток океанической воды, создаваемый внешними или внутренними силами.
• Термохалинная циркуляция - часть крупномасштабной циркуляции океана.
• Апвеллинг - замена глубокими водами, движущимися вверх над поверхностными водами, выносимыми ветром в море.