Какие водные массы самые подвижные. Что такое водные массы и их типы? Основные типы водных масс. Характеристика и особенности полярных водных масс

Под влиянием определенных геофизических факторов. Водная масса характеризуется постоянным и непрерывным распределением физико-химических и биологических свойств в течение длительного времени. Все компоненты водной массы образуют некий единый комплекс, который может изменяться или двигаться как одно целое . В отличие от воздушных масс , для масс достаточно важную роль играет вертикальная зональность.

Главные характеристики водных масс:

• температура воды,
• содержание биогенных солей (фосфаты , силикаты , нитраты),
• содержание растворенных газов (кислород , углекислый газ).

Характеристики водных масс не остаются неизменными постоянно, они в определенных пределах колеблются по сезонам и многолетне. Между водными массами не существует четких границ, вместо того - переходные зоны взаимного влияния. Наиболее ярко это можно наблюдать на границе теплых и холодных морских течений .

Основными факторами формирования водных масс являются тепловой и водный балансы региона .

Водные массы довольно активно взаимодействуют с атмосферой . Они отдают ей тепло и влагу, биогенный и механический кислород, а из нее усваивают углекислый газ.

Классификация

Различают первичные и вторичные водные массы . К первым относят те, характеристики которых формируются под воздействием земной атмосферы. Они характеризуются наибольшей амплитудой изменений своих свойств в определенном объеме водной толщи. К вторичных водных масс относят те, что формируются под влиянием перемешивания первичных. Они характеризуются наибольшей гомогенностью .

По глубине и физико-географическими свойствами выделяют следующие типы водных масс:

• поверхностные :
  • поверхностные (первичные) - до глубин 150-200 м,
  • підповерхневі (первичные и вторичные) - от 150-200 м до 400-500 м;
• промежуточные (первичные и вторичные) - срединный слой океанических вод толщиной около 1000 м, на глубинах от 400-500 м до 1000-1500 м, температура которого лишь на несколько градусов выше точки замерзания воды; постоянная граница между поверхностными и глубинными водами, что препятствует их перемешиванию;
• глубинные (вторичные) - на глубине от 1000-1500 м до 2500-3000 м;
• придонные (вторичные) - глубже 3 км.

Распространение

Типы поверхностных водных масс

Экваториальные

На протяжении всего года экваториальные воды сильно прогреваются солнцем, что находится в зените . Толщина слоя - 150-300 г. Горизонтальная скорость перемещения составляет от 60-70 до 120-130 см/сек. Вертикальное перемешивание происходит со скоростью 10 -2 10 -3 см/сек. Температура вод составляет 27°...+28°С, сезонная изменчивость небольшая 2 °C. Средняя соленость от 33-34 до 34-35 ‰, ниже, чем в тропических широтах, потому что многочисленные реки и сильные ежедневные ливни довольно сильно влияют, опресняя верхний слой воды. Условная плотность 22,0-23,0. Содержание кислорода 3,0-4,0 мл/л; фосфатов - 0,5-1,0 мкг-ат/л.

Тропические

Толщина слоя - 300-400 г. Горизонтальная скорость перемещения составляет от 10-20 до 50-70 см/сек. Вертикальное перемешивание происходит со скоростью 10 -3 см/сек. Температура вод составляет от 18-20 до 25-27°С. Средняя соленость 34,5-35,5 ‰. Условная плотность 24,0-26,0. Содержание кислорода 2,0-4,0 мл/л; фосфатов - 1,0-2,0 мкг-ат/л.

Субтропические

Толщина слоя - 400-500 г. Горизонтальная скорость перемещения составляет от 20-30 до 80-100 см/сек. Вертикальное перемешивание происходит со скоростью 10 -3 см/сек. Температура вод составляет от 15-20 до 25-28°С. Средняя соленость от 35-36 до 36-37 ‰. Условная плотность от 23,0-24,0 до 25,0-26,0. Содержание кислорода 4,0-5,0 мл/л; фосфатов - <0,5 мкг-ат/л.

Субполярные

Толщина слоя - 300-400 г. Горизонтальная скорость перемещения составляет от 10-20 до 30-50 см/сек. Вертикальное перемешивание происходит со скоростью 10 -4 см/сек. Температура вод составляет от 15-20 до 5-10°С. Средняя соленость 34-35 ‰. Условная плотность 25,0-27,0. Содержание кислорода 4,0-6,0 мл/л; фосфатов - 0,5-1,5 мкг-ат/л.

Литература

1. (англ.) Emery, W. J. and J. Meincke. 1986 Global water masses: summary and review. Oceanologica Acta, 9:-391.
2. (рус.) Агеноров В. К. Об основных водных массах в гидросфере, М. - Свердловск, 1944.
3. (рус.) Зубов Н. Н. Динамическая океанология. М. - Л., 1947.
4. (рус.) Муромцев А. М. Основные черты гидрологии Тихого океана, Л., 1958.
5. (рус.) Муромцев А. М. Основные черты гидрологии Индийского океана, Л., 1959.
6. (рус.) Добровольский А. Д. Об определении водных масс // Океанология, 1961, т. 1, выпуск 1.
7. (нем.) Defant A., Dynamische Ozeanographie, B., 1929.
8. (англ.) Sverdrup Н. U., Jonson М. W., Fleming R. Н., The oceans, Englewood Cliffs, 1959.

Формирование водных масс происходит в соответствии с геофизическими условиями отдельных районов Мирового океана. В процессе генезиса значительные объемы воды приобретают набор характерных физико-химических и биологических свойств, который остается практически неизменным в пределах всего пространства их распространения.

Свойства

К основным свойствам водных масс относят соленость и температуру. Оба этих показателя зависят от климатических факторов, обусловленных географической широтой. Основную роль в изменении солености вод играют осадки и испарение. Температура находится под влиянием климата окружающих территорий и океанических течений.

Типы

В структуре Мирового океана выделяют следующие типы водных масс - придонные, глубинные, промежуточные и поверхностные.

Поверхностные массы образуются под влиянием осадков и пресных материковых вод. Этим объясняются постоянные изменения температуры и солености. Здесь же возникают волны и горизонтальные океанические течения. Толщина слоя составляет 200–250 метров.

Промежуточные водные массы расположены на глубине 500–1000 метров. Формируются они в тропических широтах, где наблюдается высокий уровень солености и испарений.

Формирование глубинных масс вызвано перемешиванием поверхностных и промежуточных водных масс. Такой тип воды встречается в тропических широтах. Скорость их движения по горизонтали может составлять до 28 км в час. Температура на глубинах более 1000 метров составляет примерно +2–3 градуса.

Придонные водные массы отличают очень низкие температуры, постоянный уровень солености и большая плотность. Эта разновидность вод занимает ту часть океана, которая находится глубже 3000 метров.

Виды

В зависимости от территориального расположения различают такие виды водных масс, как экваториальные, тропические, субтропические, умеренные и полярные.

Для экваториальных водных масс характерны: низкий уровень плотности и солености, высокая температура (до +28 градусов), пониженное содержание кислорода.

Тропические массы вод находятся в зоне влияния океанических течений. Соленость таких масс выше, поскольку испарения здесь преобладают над осадками.

На умеренные массы оказывают опресняющее воздействие реки, осадки и айсберги. Для этих широт характерна сезонная смена температур воды, а среднегодовая постепенно снижается в направлении полюсов от 10 до нуля градусов.

Уровень солености в полярных слоях достаточно низок, поскольку плавающий лед оказывает сильное опресняющее действие. При температуре около -2 градусов, морская вода средней солености замерзает (чем больше соленость, тем ниже температура замерзания).

Что такое водные массы?

Отвечая на вопрос, что такое водные массы, имеет смысл сказать о процессах, протекающих в переходных зонах между ними. При встрече масс происходит перемешивание вод, в то время как более плотные из них погружаются на глубину. Такие области называют зонами конвергенции.

В зонах дивергенции происходит расхождение водных масс, сопровождающееся подъемом вод с глубин.

физико-географических условиях. Основными факторами, формирующими Водные массы , являются тепловой и водный балансы данного района и, следовательно, основные показатели Водные массы - температура и солёность. Часто при анализе Водные массы учитываются также показатели содержания в ней кислорода и других гидрохимических элементов, которые дают возможность проследить распространение Водные массы из района её формирования и трансформацию. Характеристики Водные массы не остаются постоянными, они подвергаются в определённых пределах сезонным и многолетним колебаниям и изменяются в пространстве. По мере распространения из района формирования Водные массы трансформируются под влиянием изменений условий теплового и водного балансов и перемешиваются с окружающими водами. Различают первичные и вторичные Водные массы К первичным Водные массы относятся те, отличительные признаки которых формируются под непосредственным влиянием атмосферы и характеризуются наибольшими пределами изменений в некотором объёме воды. К вторичным - Водные массы , формирующиеся в результате перемешивания первичных Водные массы и отличающиеся наибольшей однородностью своих признаков. В вертикальной структуре Мирового океана выделяются Водные массы : поверхностные (первичные) - до глубины 150-200 м ; подповерхностные (первичные и вторичные) - на глубине от 150-200 м до 400-500 м ; промежуточные (первичные и вторичные) - на глубине от 400-500 м до 1000-1500 м , глубинные (вторичные) - на глубине от 1000-1500 м до 2500-3000 м ; придонные (вторичные) - ниже 3000 м . Границами между Водные массы являются зоны фронтов Мирового океана, зоны раздела и зоны трансформации, которые прослеживаются по увеличивающимся горизонтальным и вертикальным градиентам основных показателей Водные массы

В каждом из океанов имеются характерные для них Водные массы Например, в Атлантическом океане различаются: Водные массы Гольфстрима, Северная тропическая, Южная тропическая и др. поверхностные Водные массы Водные массы , Северная атлантическая, Южная атлантическая и др. промежуточные Водные массы , Средиземноморская глубинная Водные массы и др.; в Тихом океане - Северная тропическая, Северная центрально-субтропическая, Южная тропическая и др. поверхностные Водные массы , Северная субтропическая, Южная субтропическая и др. подповерхностные Водные массы , Северная тихоокеанская, Южная тихоокеанская и др. промежуточные Водные массы , Тихоокеанские глубинные Водные массы и др.

При изучении Водные массы применяется метод Т, -kpивых и изопикнический метод, позволяющие установить однородность температуры, солёности и других показателей на кривой их вертикального распределения.

Лит.: Агеноров В. К., Об основных водных массах в гидросфере, М. - Свердловск, 1944; Зубов Н. Н., Динамическая океанология, М. - Л., 1947; Муромцев А. М., Основные черты гидрологии Тихого океана, Л., 1958; его же, Основные черты гидрологии

Водные массы, объём воды, соизмеримый с площадью и глубиной водоёма и обладающий относительной однородностью физико-химических характеристик, формирующихся в конкретных физико-географических условиях. Основными факторами, формирующими В. м., являются тепловой и водный балансы данного района и, следовательно, основные показатели В. м. - температура и солёность. Часто при анализе В. м. учитываются также показатели содержания в ней кислорода и других гидрохимических элементов, которые дают возможность проследить распространение В. м. из района её формирования и трансформацию. Характеристики В. м. не остаются постоянными, они подвергаются в определённых пределах сезонным и многолетним колебаниям и изменяются в пространстве. По мере распространения из района формирования В. м. трансформируются под влиянием изменений условий теплового и водного балансов и перемешиваются с окружающими водами. Различают первичные и вторичные В. м. К первичным В. м. относятся те, отличительные признаки которых формируются под непосредственным влиянием атмосферы и характеризуются наибольшими пределами изменений в некотором объёме воды. К вторичным - В. м., формирующиеся в результате перемешивания первичных В. м. и отличающиеся наибольшей однородностью своих признаков. В вертикальной структуре Мирового океана выделяются В. м.: поверхностные (первичные) - до глубины 150-200 м ; подповерхностные (первичные и вторичные) - на глубине от 150-200 м до 400-500 м ; промежуточные (первичные и вторичные) - на глубине от 400-500 м до 1000-1500 м , глубинные (вторичные) - на глубине от 1000-1500 м до 2500-3000 м ; придонные (вторичные) - ниже 3000 м . Границами между В. м. являются зоны фронтов Мирового океана, зоны раздела и зоны трансформации, которые прослеживаются по увеличивающимся горизонтальным и вертикальным градиентам основных показателей В. м.

В каждом из океанов имеются характерные для них В. м. Например, в Атлантическом океане различаются: В. м. Гольфстрима, Северная тропическая, Южная тропическая и др. поверхностные В. м., Северная субтропическая, Южная субтропическая и др. подповерхностные В. м., Северная атлантическая, Южная атлантическая и др. промежуточные В. м., Средиземноморская глубинная В. м. и др.; в Тихом океане - Северная тропическая, Северная центрально-субтропическая, Южная тропическая и др. поверхностные В. м., Северная субтропическая, Южная субтропическая и др. подповерхностные В. м., Северная тихоокеанская, Южная тихоокеанская и др. промежуточные В. м., Тихоокеанские глубинные В. м. и др.

При изучении В. м. применяется метод Т, S-kpивых и изопикнический метод, позволяющие установить однородность температуры, солёности и других показателей на кривой их вертикального распределения.

Лит.: Агеноров В. К., Об основных водных массах в гидросфере, М. - Свердловск, 1944; Зубов Н. Н., Динамическая океанология, М. - Л., 1947; Муромцев А. М., Основные черты гидрологии Тихого океана, Л., 1958; его же, Основные черты гидрологии Индийского океана, Л., 1959; Добровольский А. Д., Об определении водных масс, «Океанология», 1961, т. 1, в. 1; Основные черты гидрологии Атлантического океана, под ред. А. М. Муромцева, М., 1963; Defant A., Dynamische Ozeanographie, B., 1929; Sverdrup Н. U., Jonson М. W., Fleming R. Н., The oceans, Englewood Cliffs, 1959.

А. М. Муромцев.

Вся масса вод Мирового океана условно подразделяется на поверхностные и глубинные. Поверхностные воды – слой толщиной 200–300 м – по природным свойствам весьма разнородны; их можно назвать океанической тропосферой. Остальные воды – океаническая стратосфера, составляющая главную массу вод, однороднее.

Поверхностные воды – зона активного термического и динамического взаимодействия

океана и атмосферы. В соответствии с зональными климатическими изменениями они подразделяются на различные водные массы, прежде всего по термогалинным свойствам. Водные массы – это сравнительно большие объемы воды, формирующиеся в определенных зонах (очагах) океана и обладающие в течение длительного времени устойчивыми физико-химическими и биологическими свойствами.

Выделяют пять типов водных масс: экваториальные, тропические, субтропические, субполярные и полярные.

Экваториальные водные массы (0-5° с. ш.) образуют межпассатные противотечения. Они обладают постоянно высокими температурами (26-28 °С), четко выраженным слоем температурного скачка на глубине 20-50 м, пониженной плотностью и соленостью – 34 – 34,5‰, малым содержанием кислорода – 3-4 г/м 3 , небольшой насыщенностью жизненными формами. Преобладает подъем водных масс. В атмосфере над ними располагается пояс низкого давления и штилей.

Тропические водные массы (5– 35° с. ш. и 0–30° ю. ш.) распространены по экваториальным перифериям субтропических барических максимумов; они формируют пассатные течения. Температура летом достигает +26...+28°С, зимой опускается до +18... +20 °С, причем она различается у западных и восточных побережий из-за течений и прибрежных стационарных апвеллингов и даун-веллингов. Апвеллинг (англ, upwelling – всплывание) – восходящее движение воды с глубины 50–100 м, порождаемое сгонными ветрами у западных побережий материков в полосе 10–30 км. Обладая пониженной температурой и в связи с этим значительной насыщенностью кислородом, глубинные воды, богатые биогенными и минеральными веществами, входя в поверхностную освещенную зону, увеличивают продуктивность водной массы. Даунвеллинги – нисходящие потоки у восточных побережий материков за счет нагона воды; они заносят вниз тепло и кислород. Слой температурного скачка выражен весь год, соленость 35–35,5‰, содержание кислорода 2–4 г/м 3 .

Субтропические водные массы обладают наиболее характерными и устойчивыми свойствами в «ядре» – круговых акваториях, ограниченных большими кольцами течений. Температура в течение года изменяется от 28 до 15°С, есть слой температурного скачка. Соленость 36–37‰, содержание кислорода 4–5 г/м 3 . В центре круговоротов происходит опускание вод. В теплых течениях субтропические водные массы проникают в умеренные широты до 50° с. ш. и 40–45° ю. ш. Эти трансформированные субтропические водные массы занимают здесь практически полностью акватории Атлантического, Тихого и Индийского океанов. Охлаждаясь, субтропические воды отдают огромное количество тепла атмосфере, особенно зимой, играя весьма значительную роль в планетарном теплообмене между широтами. Границы субтропических и тропических вод весьма условны, поэтому некоторые океанологи объединяют их в один тип тропических вод.

Субполярные – субарктические (50 – 70° с. ш.) и субантарктические (45–60° ю. ш.) водные массы. Для них типично разнообразие характеристик и по сезонам года, и по полушариям. Температура летом 12–15°С, зимой 5–7 °С, уменьшаясь в сторону полюсов. Морских льдов практически не бывает, но есть айсберги. Слой температурного скачка выражен лишь летом. Соленость уменьшается от 35 до 33‰ по направлению к полюсам. Содержание кислорода 4 – 6 г/м 3 , поэтому воды богаты жизненными формами. Эти водные массы занимают север Атлантики и Тихого океана, проникая в холодных течениях вдоль восточных берегов материков в умеренные широты. В южном полушарии они образуют сплошную зону к югу от всех материков. В целом это западная циркуляция воздушных и водных масс, полоса штормов.

Полярные водные массы в Арктике и вокруг Антарктиды обладают низкой температурой: летом около 0°С, зимой –1,5...–1,7°С. Здесь постоянны солоноватые морские и пресные материковые льды и их обломки. Слоя температурного скачка нет. Соленость 32–33‰. В холодных водах растворено максимальное количество кислорода – 5–7 г/м 3 . На границе с субполярными водами наблюдается опускание плотных холодных вод, особенно зимой.

Каждая водная масса имеет свой очаг формирования. При встречах водных масс с разными свойствами образуются океанологические фронты, или зоны конвергенции (лат. converge – схожусь). Обычно они формируются на стыке теплых и холодных поверхностных течений и характеризуются опусканием водных масс. В Мировом океане несколько фронтальных зон, но основных – четыре, по две в северном и южном полушариях. В умеренных широтах они выражены у восточных берегов материков на границах субполярного циклонического и субтропического антициклонического круговоротов с их соответственно холодными и теплыми течениями: у Ньюфаундленда, Хоккайдо, Фолклендских островов и Новой Зеландии. В этих фронтальных зонах гидротермические характеристики (температура, соленость, плотность, скорости течения, сезонные колебания температуры, размеры ветровых волн, количество туманов, облачность и пр.) достигают экстремальных значений. К востоку из-за перемешивания вод фронтальные контрасты размываются. Именно в этих зонах зарождаются фронтальные циклоны внетропических широт. Две фронтальные зоны существуют и по обе стороны от термического экватора у западных берегов материков между тропическими относительно холодными водами и теплыми экваториальными водами межпассатных противотечений. Они тоже отличаются высокими значениями гидрометеорологических характеристик, большой динамической и биологической активностью, интенсивным взаимодействием океана и атмосферы. Это районы зарождения тропических циклонов.

Есть в океане и зоны дивергенции (лат. diuergento – отклоняюсь) – зоны расходимости поверхностных течений и подъема глубинных вод: у западных берегов материков умеренных широт и над термическим экватором у восточных берегов материков. Такие зоны богаты фито- и зоопланктоном, отличаются повышенной биологической продуктивностью и являются районами эффективного рыбного промысла.

Океаническую стратосферу по глубине делят на три слоя, различающиеся по температуре, освещенности и другим свойствам: промежуточные, глубинные и придонные воды. Промежуточные воды располагаются на глубинах от 300 – 500 до 1000–1200 м. Толщина их максимальна в полярных широтах и в центральных частях антициклонических круговоротов, где преобладает опускание вод. Их свойства несколько различны в зависимости от широты распространения. Общий перенос этих вод направлен от высоких широт к экватору.

Глубинные и особенно придонные воды (толщина слоя последних – 1000–1500 м над дном) отличаются большой однородностью (низкими температурами, богатством кислорода) и медленной скоростью перемещения в меридиональном направлении от полярных широт к экватору. Особенно широко распространены антарктические воды, «сползающие» с материкового склона Антарктиды. Они не только занимают все южное полушарие, но и доходят до 10–12° с. ш. в Тихом океане, до 40° с. ш. в Атлантике и до Аравийского моря в Индийском океане.

Из характеристики водных масс, особенно поверхностных, и течений ярко видно взаимодействие океана и атмосферы. Океан дает атмосфере основную массу тепла, преобразуя лучистую энергию Солнца в тепловую. Океан – огромный дистиллятор, снабжающий сушу посредством атмосферы пресной водой. Тепло, поступающее в атмосферу от океанов, обусловливает различное атмосферное давление. Из-за разницы в давлении возникает ветер. Он вызывает волнение и течения, которые переносят тепло в высокие широты или холод в низкие и т. д. Процессы взаимодействия двух оболочек Земли – атмосферы и океаносферы – сложны и многообразны.