научная статья по теме О ПРОИСХОЖДЕНИИ МИНИМУМА СОЛЕНОСТИ НА ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ГЛУБИНАХ ТИХОГО ОКЕАНА Математика
Текст научной статьи на тему «О ПРОИСХОЖДЕНИИ МИНИМУМА СОЛЕНОСТИ НА ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ГЛУБИНАХ ТИХОГО ОКЕАНА»
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2008, том 421, № 2, с. 253-255
О ПРОИСХОЖДЕНИИ МИНИМУМА СОЛЕНОСТИ НА ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ГЛУБИНАХ ТИХОГО ОКЕАНА
© 2008 г. В. А. Соснин, К. Т. Богданов
Представлено академиком В.А. Акуличевым 15.02.2007 г. Поступило 28.02.2007 г.
Неопределенности в представлениях о происхождении минимума солености на промежуточных глубинах [1] ставят исследователей перед вопросом: что же на самом деле он собой представляет - водную массу или явление в непрерывно изменяющемся вертикальном распределении солености?
В некоторых работах существование экстремумов солености (минимумов и максимумов) в толще вод связывается со сменой знака пресного баланса в сезонном и синоптическом масштабах времени. Под влиянием изменяющегося пресного баланса их характеристики - глубина залегания, величина солености, превышение величины солености на поверхности по сравнению с минимумом (максимумом) солености - непрерывно изменяются во времени вплоть до полного исчезновения [2, 3]. Вероятно, происхождение долгоживущего (климатического) минимума солености также связано с изменениями пресного баланса, но на больших масштабах времени.
В океане долгопериодные (климатические) изменения пресного баланса ассоциируются с акваториями, на которых в настоящее время в годовом цикле наблюдается одна из его фаз - преобладают либо осадки (Р), либо испарение (Е) (аридные зоны).
В данной работе проведено исследование внут-ригодовой изменчивости вертикального распределения солености в северной части Тихого океана. Особое внимание уделено области смены знака пресного баланса. Основой анализа послужили базы океанографических данных Левитуса, ВНИИГМИ-МЦД [4, 5], а также ТОЙ ДВО РАН.
В субарктической зоне, где преобладают осадки, соленость поверхностных вод в течение года остается минимальной для всего профиля (рис. 1).
В субтропической зоне, где преобладает испарение, сезонная изменчивость солености приводит к сезонному появлению и исчезновению максимума солености на подповерхностных горизонтах [2], при этом минимум солености на промежуточных глубинах не исчезает.
Субарктический фронт солености, разделяющий зоны, не является стационарным. В сухой сезон он имеет северное положение и наклон к северу, во влажный - южное положение и наклон к югу [6].
Область океана, расположенная между сезонными границами фронта, является общей для обеих структур вод. Она представляет собой переходную зону, в которой в зависимости от знака пресного баланса вертикальный профиль солености в разные моменты времени принимает черты то одной, то другой климатической зоны (рис. 1). Существование и положение этой зоны в океане мы отождествляем с пространственной сменой знака пресного баланса [7].
Как известно, соленость является функцией пресного баланса, амплитуда ее изменчивости максимальна в поверхностных слоях и уменьшается с глубиной [8]. Анализ внутригодовой изменчивости солености в переходной зоне позволяет понять причину появления минимума солености на подповерхностных (промежуточных) глубинах. Это наглядно видно на примере однородного по солености слоя в толще воды в центральной части океана [9]. Слой наблюдается круглый год и существует в обеих структурах вод, что позволяет определить знак пресного баланса в любой момент времени.
Характеристики однородного слоя в разных частях зоны не одинаковы. На севере он расположен на глубинах 20-80 м и имеет значения солености порядка 33%е и менее. К югу толщина слоя увеличивается до 300-400 м при одновременном росте солености до 33.97%е. В холодное время года однородный слой наблюдается от самой поверхности океана (рис. 2а).
В весеннее время в условиях устойчивой стратификации вод при отрицательных величинах
Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской Академии наук, Владивосток Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской Академии наук, Москва
254 СОСНИН, БОГДАНОВ
Рис. 1. Типичная сезонная изменчивость вертикального распределения солености в зонах с разными знаками пресного баланса.
Рис. 2. Внутригодовая изменчивость вертикального распределения солености в центральной (а) и западной (б) частях переходной зоны. Цифрами обозначены: а - влажный сезон (7), сухой сезон (2), зимнее время (3); б - месяцы.
пресного баланса (Е > Р) создаются благоприятные условия для роста солености без возникновения конвекции. Так как на поверхности она растет быстрее [8], то в какой-то момент времени ее значения на подповерхностных горизонтах по абсолютной величине оказываются меньше, т.е. минимумом для данного вертикального распределения солености. Если соленость поверхностных слоев продолжает расти, то минимум солености, являющийся нижней частью однородного слоя, оказывается на все более глубоких горизонтах. Для каждой точки пространства минимум солености является относительным и локальным, его характеристики непрерывно изменяются во времени.
При смене знака пресного баланса накопленный запас солей компенсируется осадками. В момент, когда это происходит, максимум солености на поверхности и подповерхностный минимум перестают быть экстремумами на фоне друг друга и одновременно исчезают. При дальнейшем рас-преснении поверхности однородный слой, сохраняя свои характеристики, уже не является минимумом на этом фоне.
В западной части переходной зоны (квадрат 160°-165° в.д., 40°-45° с.ш.) процессы сезонной изменчивости солености идут аналогично (рис. 26).
Таким образом, переходная зона представляет собой область возникновения и исчезновения минимума солености в сезонном масштабе времени.
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 421 № 2 2008
О ПРОИСХОЖДЕНИИ МИНИМУМА СОЛЕНОСТИ
На севере он имеет минимальные значения солености и глубины залегания. На южной периферии его характеристики уже не отличаются от тех, что существуют в аридной зоне.
Между сезонным и долгоживущим минимумами нет различия в происхождении, в южной части переходной зоны они естественным образом переходят друг в друга. В аридной зоне этот экстремум не может исчезать каждый год и становится долгоживущим (климатическим), так как является следствием действия постоянного отрицательного пресного баланса. Его характеристики, как и у сезонного и синоптического минимумов, также определяются локальным пресным балансом -наибольшие значения солености и глубины залегания наблюдаются в районах, где величина разности испарения и осадков максимальна [7, 9].
Таким образом, минимум солености на промежуточных глубинах Тихого океана можно рассматривать как явление в вертикальном распределении солености, наблюдаемое в фазу отрицательного пресного баланса. Он состоит из двух частей - долгоживущего в аридной зоне и сезонного, который каждый год образуется и исчезает на его северной периферии. Оба имеют одну причину происхождения, но разный масштаб времени жизни.
1. Соснин В.А. // Метеорология и гидрология. 2007. № 7. С. 57-68.
2. Соснин В.А., Белоножко В.П. // Океанология. 1991. Т. 31. В. 1. С. 42-46.
3. Соснин В.А., Торгаева О.И. // Метеорология и гидрология. 2000. № 6. С. 65-71.
4. Levitus S., Burgett R., Boyer T.P. World Ocean Atlas 1994. V. 3. Salinity. NOAA Atlas NESDIS 3. Silver Spring (Md): Natl. Oceanic and Atmos. Admin., 1994. 111 p.
5. Большаков В Н., Аршинова Т.П., Кузнецов А.А., Золотарева Л.А. Месячные и годовые нормы солености в северной части Тихого океана. Обнинск: ВНИИГМИ-МЦД, 1981. 319 с.
6. Соснин В.А. В сб.: Результаты океанографических исследований северной части Тихого океана по программе INPOC (1990-1993 гг). Владивосток: Дальнаука, 1998. С. 77-93.
7. Jourdan D, Peterson P., Gautier С. // J. Phys. Ocean-ogr. 1997. V. 27. P. 457-467.
8. Панфилова С.Г. // Тр. Всесоюз. науч.-исслед. ин-та гидрометеорол. информации - Мирового центра данных. 1976. В. 3. С. 100-106.
9. Покудов В В., Верхолатов В.И., Волков Ю Н. // Тр. Дальневост. науч.-исслед. гидрометеорол. инта. Гидрометеоиздат, 1975. В. 56. С. 77-133.
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 421 < 2 2008
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.