Океанские течения: невидимые реки, которые меняют климат планеты

В движение океан приводит сразу несколько сил, поэтому у поверхности и на глубине течения формируются по-разному.

У поверхности главный двигатель — ветер. Он увлекает за собой воду, а вращение Земли отклоняет её движение. Это явление называют эффектом Кориолиса: в Северном полушарии потоки отклоняются вправо, а в Южном — влево. На их путь также влияют очертания материков и рельеф океанического дна.

В глубине на первый план выходит плотность воды, которая зависит от температуры и солёности. Холодная и более солёная вода обычно плотнее тёплой и менее солёной, поэтому в некоторых районах она опускается и становится частью глубинных потоков.

Но поверхность и глубина — не два отдельных «этажа» океана. Вода перемещается между ними, перенося тепло и растворённые вещества. Так поверхностные и глубинные течения соединяются в сложную систему циркуляции Мирового океана.

Мы уже выяснили, что океанскую воду приводят в движение разные силы. Теперь посмотрим, как они работают и почему в результате возникают огромные потоки, пересекающие целые океаны.

Ветер и вращение Земли

Главный двигатель многих поверхностных течений — постоянные ветры. В тропиках особенно важны пассаты — устойчивые ветры, которые помогают перемещать поверхностные воды преимущественно с востока на запад.

Но вода не может бесконечно двигаться в одном направлении. Её путь меняют вращение Земли и очертания материков. В результате в океанах формируются огромные круговороты — океанические гиры.

В западных частях этих круговоротов возникают особенно мощные течения, которые переносят тёплую воду к более высоким широтам. Так устроены Гольфстрим в Атлантическом океане и Куросио в Тихом.

Глубинная циркуляция

На глубине механизм другой. Здесь большую роль играет плотность воды, которая зависит от её температуры и солёности. В высоких широтах морская вода сильно охлаждается. Когда образуется морской лёд, большая часть соли остаётся в незамёрзшей воде. Она становится солонее и плотнее и в некоторых районах опускается на глубину, становясь частью глубинных потоков.

Глобальную океаническую циркуляцию иногда изображают как гигантскую конвейерную ленту: вода опускается в одних районах, перемещается на глубине и снова возвращается к поверхности в других. Это удобная схема, но настоящий океан устроен сложнее. В нём нет одной замкнутой «ленты» — существует множество связанных путей, по которым вода перемещается между разными глубинами и океаническими бассейнами.

Океанические течения образуют целую сеть, но некоторые потоки особенно велики и заметно влияют на перенос тепла. Посмотрим на три известных примера — Гольфстрим, Куросио и Калифорнийское течение.

Гольфстрим и Северная Атлантика

Гольфстрим — одно из самых известных тёплых течений. Он формируется у Флориды из вод, поступающих в том числе из Карибского бассейна и Мексиканского залива, а затем идёт вдоль восточного побережья Северной Америки.

Сам Гольфстрим не пересекает Атлантику до берегов Европы как единый поток. Дальше тепло на северо-восток переносит система течений, в том числе Северо-Атлантическое течение.

Однако важную роль здесь играет и атмосферная циркуляция.

Гольфстрим связан и с более масштабной системой — Атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляцией (AMOC). В её верхней части тёплая вода переносится на север, а более холодная глубинная вода движется на юг. Так в одной системе оказываются связаны поверхностные и глубинные потоки, о которых мы говорили выше.

Куросио и Калифорнийское течение

В Северном Тихом океане один из крупнейших тёплых потоков — Куросио. Он идёт на север вдоль Японии и переносит тепло к более высоким широтам. Куросио входит в Северо-Тихоокеанскую субтропическую гиру.

На противоположной стороне этого огромного круговорота находится Калифорнийское течение. Оно движется вдоль западного побережья Северной Америки на юг и несёт относительно холодную воду.

С Калифорнийской системой связан ещё один важный процесс — апвеллинг, то есть подъём глубинной воды к поверхности. Ветер отводит верхний слой воды от берега, и на его место снизу поднимается холодная вода, богатая питательными веществами. Почему благодаря этому некоторые районы океана становятся особенно богаты жизнью, разберём дальше.

Океан не просто хранит огромные запасы воды — он ещё и накапливает и переносит тепло. Поэтому океанические течения становятся важной частью климатической системы Земли: они помогают перераспределять энергию между разными широтами и влияют на условия у побережий.

Океан как система переноса тепла

Особенно много солнечной энергии океан получает в тропиках. Часть накопленного там тепла океанические течения переносят к более высоким широтам. Вместе с атмосферной циркуляцией этот перенос уменьшает разницу температур между жаркими и холодными районами планеты.

Течения влияют и на воздух над океаном. Тёплая вода отдаёт ему тепло и влагу, а холодная может охлаждать нижние слои атмосферы и делать их более устойчивыми.

Как это скажется на климате побережья, зависит от движения воздушных масс, рельефа и положения территории относительно материка и океана.

Тёплая Атлантика у Полярного круга

Кольский полуостров находится в основном за Полярным кругом, но его зимы мягче, чем можно было бы ожидать на такой широте. Одна из причин — тепло, которое приходит сюда вместе с атлантическими водами.

Тёплая вода поступает из Норвежского моря в Баренцево и влияет не только на температуру самого моря, но и на воздух над ним. Поэтому юго-западная часть Баренцева моря остаётся свободной ото льда круглый год, а Кольский залив, где расположен Мурманский морской порт, обычно не замерзает.

Океаническое тепло не отменяет арктический климат: зима здесь долгая, погода переменчивая, бывают сильные ветры и метели. Но приток атлантических вод заметно смягчает условия на Кольском полуострове. Получается необычное соседство: Арктика совсем рядом, а море у Мурманска остаётся открытым даже зимой.

Иногда привычная циркуляция в Тихом океане заметно перестраивается. Одно из самых известных таких явлений — Эль-Ниньо, тёплая фаза природного цикла ENSO. В среднем Эль-Ниньо возникает раз в 2–7 лет и обычно продолжается от 9 до 12 месяцев.

В обычных условиях пассаты гонят тёплую поверхностную воду на запад, в сторону Азии. Из-за этого уровень моря у Индонезии в среднем примерно на 40–50 сантиметров выше, чем у берегов Эквадора. А у Южной Америки к поверхности поднимается холодная вода из глубины — происходит апвеллинг. Она приносит питательные вещества, необходимые фитопланктону и другим звеньям морской пищевой цепи.

Во время Эль-Ниньо пассаты ослабевают, а иногда на отдельных участках меняют направление. Тёплая вода распространяется далеко на восток, к берегам Южной Америки. Апвеллинг ослабевает, поэтому к поверхности поступает меньше холодной воды и питательных веществ. В результате уменьшается количество фитопланктона, а вслед за ним изменения затрагивают рыб, морских птиц и млекопитающих. Особенно хорошо такие последствия известны у берегов Перу, где сильные Эль-Ниньо не раз отражались на промысле анчоуса.

Перестройка не ограничивается океаном. Вместе с тёплой водой смещаются области интенсивного испарения и дождей, а вслед за ними меняется циркуляция атмосферы.

Его влияние ощущается далеко за пределами Тихого океана, хотя каждое событие развивается по-своему.

Течения переносят не только тепло и воду. Вместе с ними по океану перемещаются питательные вещества и живые организмы. Поэтому от движения воды во многом зависит, где в океане особенно много жизни.

Апвеллинг

Мы уже встречались с апвеллингом на примере Калифорнийского течения и Эль-Ниньо. Теперь посмотрим, почему этот процесс так важен для морских экосистем.

В прибрежных районах ветер может отгонять поверхностную воду от берега. Тогда её место занимает холодная вода, поднявшаяся из глубины. Она богата питательными веществами — соединениями азота, фосфора и другими, необходимыми микроскопическим водорослям, фитопланктону.

Получив питательные вещества и солнечный свет, фитопланктон быстро размножается. Им питается зоопланктон, зоопланктоном — мелкая рыба, а дальше в пищевую цепь включаются крупные рыбы, морские птицы и млекопитающие.

Такие зоны существуют у берегов Калифорнии, Перу и юго-западной Африки — в Калифорнийской, Перуанской, или Гумбольдтовой, и Бенгельской системах.

Путешествие вместе с течением

Для крошечной личинки рыбы океаническое течение может стать настоящим транспортом. Многие морские животные начинают жизнь в виде яиц или личинок, которые неделями или даже месяцами дрейфуют в толще воды. За это время течения способны унести их на десятки, сотни и даже тысячи километров от места появления на свет.

Крупные животные тоже взаимодействуют с течениями, но уже не как пассивные пассажиры. Рыбы, морские черепахи и другие мигрирующие животные активно плывут, а окружающие потоки могут помогать им двигаться или, наоборот, сносить в сторону.

Есть у течений и ещё одна важная работа. Глубинные потоки разносят по океану кислород, питательные вещества и другие растворённые соединения. Благодаря циркуляции поверхностные и глубоководные районы океана постоянно обмениваются веществами, необходимыми морским экосистемам.

Гольфстрим — часть более крупной системы течений, которую называют Атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляцией (AMOC). Она переносит тёплые воды на север в верхних слоях Атлантики, а холодные глубинные воды — на юг.

Из-за потепления климата эта система может измениться. Более тёплая вода становится менее плотной, а дополнительная пресная вода, в том числе от таяния Гренландского ледникового щита, ещё сильнее уменьшает её плотность. В результате образование глубоких вод может замедлиться.

Однако непрерывные прямые наблюдения за ней ведутся лишь примерно с 2004 года. Этого пока недостаточно, чтобы уверенно отделить долговременные изменения от естественных колебаний.

Сильное ослабление AMOC уменьшило бы перенос тепла в Северную Атлантику и повлияло на климат Европы. Изменение циркуляции также может привести к дополнительному повышению уровня моря у некоторых участков атлантического побережья Северной Америки. Поэтому за состоянием AMOC учёные внимательно следят.

Океанские течения связывают разные части Мирового океана в единую систему. Они переносят тепло, кислород и питательные вещества, влияют на климат и создают условия для жизни множества морских организмов. Эта система постоянно меняется и взаимодействует с атмосферой. Поэтому, наблюдая за течениями, учёные могут лучше понять не только то, что происходит в океане сегодня, но и то, как будет меняться климат нашей планеты в будущем.