Холодное кольцо
Кольца холодного ядра — это тип океанического вихря , который характеризуется как нестабильный, зависящий от времени завихряющийся, независимый «ячейки», которые отделяются от соответствующего им океанского течения и перемещаются в водоемы с различными физическими, химическими и биологическими характеристиками, [1] часто принося физические, химические и биологические характеристики вод своего происхождения в водоемы, в которые они перемещаются. Их размер может варьироваться от 1 миллиметра (0,039 дюйма) до более 10 000 километров (6200 миль) в диаметре с глубиной более 5 километров (3,1 мили). [2] Кольца холодного ядра являются продуктом теплых водных течений, обволакивающих более холодную водную массу, когда она отклоняется от своего соответствующего течения. Направление завихрений вихря можно отнести к циклоническому или антициклоническому, что в Северном полушарии соответствует направлению 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 имеют большое количество 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 всей жизни вихря, прежде чем потерять свои отличительные характеристики в конце жизни холодного кольца ядра. [3]
Формирование
Управляющие силы вихря очень зависят от его размера. Небольшие вихри в значительной степени определяются вязкостью и направлением течения водоема. [2] Однако более крупные вихри образуются из-за баланса между силой градиента горизонтального давления, возникающей из-за различий в плотности встречающихся водных масс, и силой Кориолиса. [4] Из-за турбулентной природы океанов Земли вихри можно найти практически везде. Мезомасштабные вихри обычно наблюдаются в областях интенсивных, извилистых течений, таких как Гольфстрим и Антарктическое циркумполярное течение , которое впадает в южную часть Тихого океана и Индийский океан, но в целом могут быть вызваны сочетанием факторов, таких как охлаждение температуры поверхности моря , конвекция, прямое образование от 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 из Лабрадорского моря текут на юг и попадают в восточное извилистое течение Гольфстрима, перемещаясь на восток через Атлантический океан. Обычно холодные кольца ядра образуются, когда извилины, расширяющиеся на юго-восток, выдавливаются из Гольфстрима.
Постоянные и полупостоянные холодные сердечники
Полупостоянные и постоянные водовороты также относительно распространены по всему миру. Эти постоянные и полупостоянные кольца часто образуются систематически одним и тем же образом и часто с одинаковым дрейфом и свойствами. [5] Некоторые постоянные водовороты достаточно регулярны, чтобы им давали названия в системе океанических течений, например, холодное ядро кольца Агульяс у оконечности Южной Африки. Западные пограничные течения, такие как течение Агульяс, Бразильское и Восточно-Австралийское, известны тем, что сбрасывают водовороты вниз от своих конечных точек. [6] Полупостоянный холодный водоворот периодически образуется Кольцевым течением в восточной части Мексиканского залива, где теплая вода из Южного экваториального течения движется вверх через южную часть Карибского океана и впадает в Кольцевое течение у побережья Канкуна. [7]
Характеристики и структура
Несмотря на то, что они окружены высокосолеными и, как правило, лишенными питательных веществ водами областей в середине океанических круговоротов, холодные кольца ядра, особенно те, которые обнаружены в Саргассовом море из Гольфстрима, как упоминалось ранее, обладают способностью переносить питательные вещества и биоту из более холодных регионов, из которых они возникли, в более теплые регионы, в которые они перемещаются. В кольцах залива перенос питательных веществ, облегчаемый холодными кольцами ядра, может играть важную роль в поддержании сниженной продуктивности Саргассова моря. Таким образом, холодные кольца ядра, образованные Гольфстримом, вероятно, влияют на широкое распространение зоопланктона. Хотя размер холодных колец ядра может варьироваться, их размер обычно варьируется от 100 до 300 километров, и они перемещаются со скоростью 150 сантиметров в секунду.
Все водовороты способны переносить энергию, импульс, тепло, физические и химические свойства воды и даже мелкие организмы на очень большие расстояния, даже если они окружены водами, которые не способствуют этому. [4] Поскольку водовороты смешивают воды с разными свойствами, они действуют как обмен питательными веществами с континентального шельфа в более глубокие слои океана с разными свойствами по мере их перемещения. Это делает их идеальными местами для первичной продуктивности, особенно в областях с низким содержанием питательных веществ, таких как центр открытых океанских круговоротов, [2] таких как 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 смешивании водных масс. Все эти процессы способствуют переносу питательных веществ, кислорода и микроэлементов, стратификацию океана и поля плотности, а также модели тепла, которые управляют атмосферной и океанической циркуляцией. [3]
Транспортировка и размещение организмов
В исследовании, проведенном в 1993 году, было показано, что холодные кольца ядра 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 холодного кольца ядра, не были в изобилии внутри, и наоборот, показывая, что условия внутри и снаружи холодного кольца ядра благоприятны для определенных видов медуз, которые в противном случае не смогли бы процветать в исходных водах. [8]
Смотрите также
Ссылки
- ^ Лохте, К.; Пфаннкуче, О. (1987). «Циклонический холодный вихрь в восточной части Северной Атлантики. II. Питательные вещества, фитопланктон и бактериопланктон» (PDF) . Серия «Прогресс морской экологии» . 39 (2): 153–164. Bibcode :1987MEPS...39..153L. doi :10.3354/meps039153. JSTOR 24825670.
- ^ abcde Стил, Дж.; Туркиан, К.; Торп, С., ред. (2001). «Мезомасштабные вихри». Энциклопедия наук об океане . Том 3. Academic Press. стр. 1717–1730. doi :10.1016/B978-012374473-9.00143-0. ISBN 9780123744739.
- ^ abc The Ring Group (1981). «Кольца холодного ядра Гольфстрима: их физика, химия и биология». Science . 212 (4499): 1091–1100. Bibcode :1981Sci...212.1091R. doi :10.1126/science.212.4499.1091. JSTOR 1685370. PMID 17815202. S2CID 28248509.
- ^ ab Mittelstaedt, E. (1987). «Циклонический холодный вихрь в восточной части Северной Атлантики. I. Физическое описание» (PDF) . Серия «Прогресс морской экологии» . 39 : 145–152. Bibcode : 1987MEPS...39..145M. doi : 10.3354/meps039145.
- ^ Crawford, W.; Greisman, P. (1987). «Исследование постоянных вихрей в Диксон-Энтранс, Британская Колумбия». Continental Shelf Research . 7 (8): 851–870. Bibcode : 1987CSR.....7..851C. doi : 10.1016/0278-4343(87)90002-1.
- ^ Пичевин, Т.; Ноф, Д.; Лютьехармс, Дж. (1999). «Почему существуют кольца Агульяс?». Журнал физической океанографии . 29 (4): 693–707. Bibcode :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 бюллетень . 95 (2).
- ^ Суарес-Моралес, Эдуардо (2002). «Планктонные книдарии в кольце холодного ядра в Мексиканском заливе». Серия Зоология . 73 (1): 19–36 – через Anales del Instituto de Biologia.
