§ 17. Мировой океан и климат

Пространственное широтное и региональное распределение концентрации растворенных солей в поверхностном слое океана, определяемое климатическим балансом атмосферных осадков и испарения, а также стоком рек, таянием льдов и морскими течениями.

• 1. Баланс осадков и испарения — максимальная соленость наблюдается в сухих тропических широтах (до 36–37 ‰), где испарение многократно превышает редкие осадки; на экваторе соленость несколько ниже (около 34–35 ‰) из-за ежедневных ливней, а в умеренных и полярных широтах падает до 32–33 ‰ из-за обильных осадков и слабого испарения.
• 2. Опресняющие и концентрирующие факторы — мощный приток пресных речных вод и таяние морских и покровных ледников опресняют окраинные моря (например, моря Северного Ледовитого океана и Балтику), тогда как процесс льдообразования и приток теплых испаряющихся вод повышают минерализацию.

Количество граммов твердых минеральных веществ, растворенных в одном килограмме (или литре) океанической воды, выражаемое в тысячных долях — промилле (‰).

• 1. Постоянство солевого состава — средний показатель солености Мирового океана на глубине стабилен и составляет около 35 ‰; преобладают соединения хлора, натрия, магния и серы (в основном хлорид натрия — поваренная соль, придающая воде соленый вкус, и хлорид магния, придающий горьковатый привкус).
• 2. Роль течений — теплые течения усиливают испарение и увеличивают соленость поверхностных вод, тогда как холодные течения приносят менее соленые приполярные воды и понижают общую соленость на своем пути.

Скопления ледяного покрова различного возраста и строения в акваториях океанов и морей, занимающие около 7 % общей площади Мирового океана и сосредоточенные главным образом в полярных районах.

• 1. Генетические типы льда — морской лед, образующийся непосредственно при замерзании океанической воды при температуре около –1,8…–2 °C, является солоноватым (содержит рассольные ячейки); материковый лед (айсберги, отколовшиеся от ледниковых щитов Антарктиды и Гренландии) и речной лед — пресные.
• 2. Многолетние и дрейфующие льды — в центре Арктики и вокруг Антарктиды ледяные массивы (паковый лед) сохраняются круглый год; на окраинах полярных морей лед подвержен постоянному ветровому перемещению — дрейфу (дрейфующие льды Карского моря, Южного океана).

Процесс деградации и сокращения объема полярных морских ледяных полей и материковых ледников под воздействием глобальных колебаний температуры атмосферы и гидросферы Земли.

• 1. Угроза затопления прибережий — талая вода материковых ледников возвращается в Мировой океан, вызывая устойчивый подъем его уровня и неся прямую опасность затопления густонаселенных приморских равнин, прибрежных мегаполисов и островных государств.
• 2. Разрушение субаквальной мерзлоты шельфа — потепление вод приводит к оттаиванию многолетней мерзлоты на арктическом шельфе, что чревато внезапными мощными выбросами парникового газа метана, повреждением морских нефтегазовых платформ и попаданием в биосферу древних микроорганизмов.

Непрерывный планетарный процесс обмена теплом, влагой, газами и кинетической энергией между толщей гидросферы и нижней атмосферой.

• 1. Океан как тепловой аккумулятор — обладая колоссальной удельной теплоемкостью, океанические воды поглощают подавляющую часть солнечной энергии летом, аккумулируют ее и медленно отдают в атмосферу зимой, сглаживая колебания температур на планете.
• 2. Индикатор экологической безопасности — ледовый покров океана служит сверхчувствительным экраном: сокращение площади белого льда снижает альбедо Земли, вода начинает поглощать больше солнечного тепла, ускоряя планетарное потепление.

Мировой океан и климатическая система Земли неразрывно связаны через непрерывный взаимообмен веществом и энергией:

• Теплообмен и сглаживание температур: водная масса океана медленно нагревается и медленно остывает, поглощая огромное количество солнечного тепла в низких широтах и постепенно отдавая его атмосфере в холодные сезоны, предотвращая катастрофическое выхолаживание планеты;
• Главный источник атмосферной влаги: именно с поверхности океана испаряется подавляющая часть пресной воды, которая воздушными течениями переносится на материки и выпадает в виде дождей и снега, поддерживая весь глобальный круговорот воды;
• Перенос тепла океаническими течениями: течения перераспределяют тепло между поясами, нагревая или охлаждая прилегающие континенты и формируя зональные типы климата;
• Широтная зональность свойств вод: температура поверхностных слоев океана и соленость закономерно меняются от экватора к полюсам вслед за широтным распределением солнечной радиации и зон атмосферного давления.

Изучение ледового покрова Мирового океана имеет фундаментальное научное, экологическое и практическое значение:

• Индикатор глобальных климатических изменений: полярные льды быстрее и отчетливее всего реагируют на колебания температуры атмосферы; сокращение площади и толщины многолетних льдов служит главным барометром глобального потепления;
• Обеспечение безопасности морской навигации: данные о распространении, толщине и дрейфе ледяных полей и айсбергов критически необходимы для проводки судов по Северному морскому пути и в водах Антарктики;
• Предотвращение техногенных и экологических катастроф: таяние подводной мерзлоты шельфа арктических морей ставит под угрозу стабильность буровых платформ, подводных трубопроводов и может вызвать масштабные прорывы метана со дна моря;
• Прогнозирование уровня Мирового океана: расчет скорости таяния ледниковых покровов позволяет моделировать риски затопления прибрежных низменностей и городов по всему миру.

Климатические условия оказывают прямое определяющее воздействие на ключевые характеристики водной толщи Мирового океана:

• Температура поверхностных вод: приток солнечной радиации, меняющийся в зависимости от угла падения лучей по широтам, задает зональное распределение температуры воды — от +27…+29 °C в районе экватора до –1…–2 °C в приполярных морях;
• Солёность вод: климатический баланс между испарением влаги (концентрирующим соли) и выпадением атмосферных осадков (опресняющих воду) определяет широтные различия солености: от максимума в аридных тропиках до минимума в полярных и умеренных поясах;
• Ледовый режим и распространение льдов: морозные полярные зимы приводят к замерзанию морской воды и образованию ледяного панциря, а летнее потепление вызывает таяние и дрейф льдин;
• Циркуляция и течения: господствующие планетарные ветры атмосферы приводят в непрерывное поступательное движение поверхностные слои океана, порождая систему глобальных течений.

Океан выступает в роли главного климатического двигателя планеты:

• Формирование морского типа климата: прибрежные территории материков под воздействием океанических воздушных масс получают мягкую зиму, прохладное лето и небольшую годовую амплитуду температур;
• Снабжение суши осадками: испаряющаяся с поверхности океанов вода образует циклоны и облачные системы, которые ветры несут на континенты, обеспечивая реки, озера, ледники и растительность живительной влагой;
• Отепляющее действие теплых течений: теплые течения (например, Северо-Атлантическое) повышают зимнюю температуру воздуха в высоких широтах на десятки градусов, делая возможным комфортное проживание людей на севере Европы;
• Иссушающее действие холодных течений: проходящие вдоль тропических берегов холодные течения охлаждают приземный воздух, препятствуя образованию облаков и способствуя формированию самых засушливых береговых пустынь мира (Атакама, Намиб).

Распределение солености в Мировом океане подчинено следующим строгим закономерностям:

• Широтная зональность:
• Тропические широты: отличаются наибольшей соленостью (36–37 ‰), так как здесь круглый год господствует безоблачное небо, высокая температура, колоссальное испарение и ничтожно малое количество осадков;
• Экваториальные широты: соленость снижается до 34–35 ‰ из-за ежедневных обильных ливневых дождей, опресняющих верхний слой воды;
• Умеренные и полярные широты: соленость падает до 32–34 ‰ (а в окраинных морях Северного Ледовитого океана — до 30 ‰ и ниже) вследствие избытка осадков над испарением и регулярного таяния льдов;
• Влияние речного стока: в районах впадения гигантских рек (Амазонка, Конго, Лена, Енисей, Волга) прибрежные морские воды сильно опреснены на сотни километров от устья;
• Влияние морских течений: теплые течения переносят более соленые тропические воды в умеренные широты, а холодные течения транспортируют распресненные полярные воды в сторону экватора;
• Вертикальная однородность на глубине: если у поверхности наблюдаются резкие широтные колебания, то глубже 1000–1500 метров соленость практически повсеместно стабилизируется на уровне около 35 ‰.

Распространение океанических льдов подчинено широтной зональности и гидродинамическим факторам:

• Приуроченность к полярным бассейнам: морские льды покрывают около 7 % акватории океана и сосредоточены преимущественно в Северном Ледовитом океане, окраинных морях северных широт и вокруг Антарктиды в Южном океане;
• Разделение на многолетние и сезонные льды: в центральной части Арктического бассейна и у ледников Антарктиды мощные паковые льды сохраняются круглый год, не успевая растаять за короткое полярное лето; в более низких широтах образуется сезонный однолетний лед, полностью исчезающий в теплое время года;
• Постоянный дрейф льдов: под воздействием океанических течений и господствующих ветров ледяные поля непрерывно перемещаются — дрейфуют (например, круговой дрейф льдов в Арктическом бассейне и перенос льдин из Карского моря в Атлантику);
• Распространение айсбергов: пресноводные плавучие ледяные горы откалываются от шельфовых ледников Антарктиды и покровных ледников Гренландии и выносятся течениями вплоть до субтропических широт (до 40-х параллелей), представляя серьезную опасность для мореплавания.