В.И. Трухин, К.В. Показеев, В.Е. Куницын - Общая и экологическая геофизика (1119248), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Хребты влияют на характер горизонтальной циркуляции вод Мирового океана, а следовательно, и па перенос тепла из одних районов в другие. В ложе океанов наблюдаются глубоководные впадины с глубинами больше 6000 м. Таких впадин всего около 100, на их долю приходится 1% всей площади Мирового океана.
Глубоководные впадины являются очагами частых и наиболее близких к поверхности дна землетрясений, обусловливающих возникновение волн цунами. Вода на Земле Выше уже было сказано, что все водные объекты на Земле связаны между собой и образуют гидросферу нашей планеты. В природе происходит сложный обмен влагой между водными объектами, сопровождаеощийся фазовыми переходами, но общее количество воды при этом не изменяется. На Земле вода может существовать в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном. Оценки показывают, что уменьшение или увеличение расстояния от Солнца до Земли на 10% сделало бы реализацию трех агрегатных состояний воды на Земле невозможным.
Мировой запас воды составляет около 1,46 1ОЯ кмз. Общий запас пресной воды составляет 3,5 10 кмо. По основным водным объектам вода распределена следующим образом (тыс, кмз): вода в организмах вода в атмосфере океаны и моря подземные воды материковые льды полярные льды снежный покров озера реки и водохранилища болота 1370323 59000 26000 3500 250 250 50 6 1 13 Гл. 6. Вода на Замле Вода является одним из важнейших факторов, которые формируют климат нашей планеты.
Молекула воды состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода (Н20). Вследствие особенностей структуры молекул воды и межмолекулярных взаимодействий вода обладает физическими свойствами, которые являются аномальными по сравнению с другими жидкостями. Так, при замерзании объем воды увеличивается, а пе уменьшается, как у других жидкостей. Благодаря этому лед не опускается па дно, и водоемы не промерзают до дна. Вода характеризуется аномальной зависимостью плотности от температуры максимальную плотность опа имеет при 4'С (рис.
6.4). Температура 10 20 24,69 30 Соленость, %о Рис.6.4. Зависимость температуры замерзания воды от солености замерзания воды изменяется от 0'С для пресной воды до — 1,9'С у океанской воды. Температура максимальной плотности также убывает с увеличением солености от максимального значения 4'С для пресной воды.
Вода имеет самую высокую теплоемкость (за исключением водорода и аммиака), что способствует сглаживанию температурных градиентов в атмосфере. Вследствие высокой теплоемкости воды до 30% солнечной энергии расходуется на ее испарение, а это приводит к стабилизации температуры на Земле. Вода обладает низкой сжимаемостью. Высокое значение поверхностного натяжения воды позволяет воде подниматься по капиллярам на несколько метров и играет важную роль в образовании капель.
Гл. 6. Води ни Земле 122 Будучи прекрасным растворителем, вода содержит растворенные соли, газы, органические вещества, содержание которых в воде может меняться в широком диапазоне. Если концентрация солей мсныпе 1 г/кг, вода считается пресной, при концентрации солей до 25 г/кг -- солоноватой, а при большей копцентрации-- соленой.
В океане концентрация солей составляет около 35 г/кг, в пресных озерах, реках 5 — 1000 мг,~кг. Морская вода является многокомпонентной системой, включающей в себя молекулы воды, анионы и катионы солей, а также множество примесей. Хорошее перемешивапие морских вод ведет к выравниванию содержания соловых компонентов в разных частях Мирового океана, и поэтому можно говорить о постоянстве солевого состава океанических вод. Для характеристики солености используется величина Я вЂ”.
соленость, определяющая в граммах массу растворенного твердого вещества, содержащегося в 1 кг морской воды при условии, что бром и йод заменены эквивалентным содержанием хлора, все углекиглые соли переведены в оксиды, все органические вещества сожжены при температуре 480'С. Такое определение солености восходит к принятому ранее определению солености по хлорности путем титрования морской воды. Измеряется соленость в тысячных долях промилле Раа). Постоянство солевого состава морской воды позволяет определять соленость по содержанию одного компонента.
Определение солености по содержанию в ней авионов хлора проводится по формуле Кнудсена: Я %а = (0,030 + 1,8050 С1) %а или формуле ЮНЕСКО Я %а = 1,80655 С! %а. В этих формулах содержание хлора определяется числом граммов серебра, необходимым для осаждения всех галогенов, содержащихся в определенном объеме морской воды (около 0,33 кг). В настоящее время определение солености проводят на основе измерения электропроводности морской воды. Основными составляющими гидрологического цикла на Земле являются: испарение, осадки, перенос влаги воздухом, речной сток. Годовой влагооборот выглядит следующим образом (тыс.
км'): Гл. 6. Вода на Земле 448 72 411 100. испарение с поверхности океана испарение с поверхности суши осадки па поверхность океана осадки на поверхность суши На поверхность суши осадков выпадает больше, чем с нее испаряется. Избыток влаги в виде речного стока поступает в океан. Важную роль в испарении воды на суше играют растения — именно транспирация растений увеличивает водооборот по сравнению с безжизненной сушей. Суммарная площадь поверхности листьев растений в среднем в 4 раза превосходит поверхность суши. Это обеспечивает превышение транспирации над испарением с суши.
При отсутствии растительного покрова флуктуации океани ~вских осадков на суше приводили бы к резким колебаниям речного стока. Только биота суши (термин биота активно используется в экологии и обьединяет два понятия; флору и фауну) ежегодно производит около 600 Гт органического вещества, из них 90%о приходится на воду. Биота ежегодно связывает 540 кмз воды. В процессе создания этой массы органического вещества растительность использует в 100 раз больше воды .- около 54000 км, которые испаряются растительностью з в атмосферу. Таким образом, годовое испарение растений суши значительно превосходит речной сток планеты.
Биота контролирует до 70% круговорота воды на суше. Гидрологический цикл играет важнейшую роль в формировании климата на Земле. В настоящее время все водные объекты подвержены антропогенному воздействию, причем в наибольшей степени это относится к водам суши и внутренним морям. Такие объекты как бассейн реки Волги, Каспийское, Черное, Балтийское и Средиземное моря являются зонами экологического бедствия, прежде всего вследствие антропогенного воздействия на гидрологический цикл регионов.
В океанологии чрезвычайно важным является понятие водной массы. Под водными массами понимаются большие, соизмеримые с размерами океана (моря) объемы воды, длительное время сохраняющие относительную однородность основных физических, химических и биологических характеристик, сформированных в определенных географических районах океана )47, 77). В качестве основных характеристик водных масс используются соленость и температура, в качестве дополнительных характеристик применяются содержание газов, 124 Гл. 6.
Води ии Земле щелочность, оптические свойства, гидробиологические показатели. Квазипостоянство характеристик является основным отличительным свойством водных масс. Водная масса отражает основные физические, химические и биологические черты района формирования водной массы. Для выделения водных масс используются различные методы, наиболыпее распространение получил метод Т вЂ” Я-кривых, или метод Т вЂ” Я-диаграмм. Метод основан на том, что значения температуры и солености водных масс одного происхождения согласовано располагаются на Т вЂ” Я- диаграмме.
Различные водные массы разделяются фронтальными зонами или фронтальными поверхностями, в которых происходит обострение градиентов характеристик водных масс 1135). Квазистационарные климатические фронтальные зоны являются естественными границами основных водных масс в океане. В открытом оксане выделяют пять типов фронтов: экваториальный, субэкваториальный, тропический, субполярпый, полярный.
Фронтальные зоны выделяются высокой динамичностью процессов, протекающих в них. В прибрежной зоне, в устьевой зоне формируются фронты, разделяющие шельфовые или стоковые воды от вод глубоководной части. Например, барьерная зона между водами Балтийского моря и водами Виеленской губы (формируемыми за счет стока реки Преголи) включает в себя стоковые, эстуарные и интрузионные фронты ~152).
Формирование того или иного типа фронта зависит от внешних условий. По данным подповерхностных буксировок зондов температуры и солености (измерения проводились на глубине 30 см) при ширине фронта около 70 м градиенты солености и температуры составляют соответственно 2,2 оо и 1,1' на 10 м. Стоковый фронт с линзой распресненных вод формируется при натекании пресных речных вод поверх соленых и плотных морских вод. В случае затока балтийских вод в лагуну образуется фронт интрузии тяжелых морских вод в более легкие воды лагуны. При распространении клина соленых морских вод вдоль глубоководного морского канала наблюдается типичный эстуарный фронт. Типичное изменение температуры, солености и плотности при пересечении фронта показано на рис.
6.5 1152). На морской поверхности фронты часто проявляются скоплением загрязнений, водорослей, пены, свойствами поверхностных волн, отличных от волн вне фронта. На рис. 6.6 приведена фотография поверхностного проявления стокового фронта в устье Гл. 6. Вода на Замле 18,6 1003,5 1003,4 18,5 1ООЗ,З 1003,2 л 1ООЗ,1 о х 1ООЗ,О Я Е сз о 18,4 1002,9 1002,8 1002,7 18,2 1002,6 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 Расстояние,м Рис.6.5. Типичное изменение температуры Т, солености Я, плотности р при пересечении фронта. Глубина буксировки 8 м реки Кемь (Белое море, 2003). Поверхностные проявления фронтальных поверхностей надежно идентифицируются различными дистанционными методами, в том числе спутниковыми.
Важной характеристикой вод Мирового океана является наличие масс воды, выделяющихся особыми свойствами, распространяющихся из области формирования на значительные расстояния и сохраняющих при этом свои особенности. Например, Антарктическая промежуточная вода формируется вдоль всего Антарктического кольца в зоне от 45' до 65' ю. ш, и является относительно малосоленой (от 34,0 до 34,8%о).
На глубинах 500— 1500 м Антарктическая промежуточная вода распространяется к северу в Атлантическом, Тихом и Индийском океанах. В Атлантическом океане она пересекает экватор и достипвзт 20' с. ш. В тропической зоне происходит постепенное смешение теплой ! л. 6. Води ни Замле 126 аи аа й. о Л и еи О, о с » о Г о У о ~) Ф' Гл. 6. Вода на Земле соленой воды и холодной распресненной Антарктической промежуточной воды. Антарктическая донная вода, формирующаяся в море Уэдделла у берегов Антарктиды, распространяясь вдоль Срединно-Атлантического хребта, достигает 40' с. ш.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
