الملامح الرئيسية لطبيعة محيطات العالم. الهيكل الأفقي لمحيطات العالم الهيكل الرأسي لمحيطات العالم

(حوالي 70%)، وتتكون من عدد من المكونات الفردية. أي تحليل لهيكل M.o. المرتبطة بالأجزاء المكونة للمحيط.

الهيكل الهيدرولوجي لمنطقة موسكو.

التقسيم الطبقي لدرجة الحرارة.في عام 1928، صاغ ديفانت أطروحة نظرية حول التقسيم الأفقي للMC إلى عمودين مائيين. الجزء العلوي هو طبقة التروبوسفير المحيطية، أو "المحيط الدافئ" وطبقة الستراتوسفير المحيطية، أو "المحيط البارد". وتمتد الحدود بينهما بشكل غير مباشر، وتتراوح من الوضع الرأسي إلى الأفقي تقريبًا. عند خط الاستواء، تكون الحدود على عمق حوالي كيلومتر واحد؛ وفي خطوط العرض القطبية يمكن أن تمتد بشكل عمودي تقريبًا. مياه المحيط "الدافئة" أخف من المياه القطبية وتقع عليها كما لو كانت في قاع سائل. على الرغم من أن المحيط الدافئ موجود في كل مكان تقريبًا، وبالتالي فإن الحدود بينه وبين المحيط البارد واسعة النطاق، إلا أن تبادل المياه بينهما لا يحدث إلا في أماكن قليلة جدًا، وذلك بسبب ارتفاع المياه العميقة (upwelling) أو انخفاض المياه الدافئة (downwelling).

البنية الجيوفيزيائية للمحيطات(وجود المجالات المادية). أحد عوامل وجودها هو التبادل الديناميكي الحراري بين المحيط والغلاف الجوي. وفقا لشوليكين (1963)، ينبغي اعتبار المحيط محركا حراريا يعمل في الاتجاه الطولي. وخط الاستواء سخان، والقطبان ثلاجات. بسبب دوران الغلاف الجوي وتيارات المحيط، هناك تدفق مستمر للحرارة من خط الاستواء إلى القطبين. يقسم خط الاستواء المحيطات إلى قسمين بأنظمة تيارات منفصلة جزئيًا، وتقسم القارات المحيط. إلى المناطق. وبالتالي، فإن علم المحيطات يقسم MO إلى 7 أجزاء: 1) القطب الشمالي، 2) شمال المحيط الأطلسي، 3) شمال الهند، 4) شمال المحيط الهادئ، 5) جنوب المحيط الأطلسي، 6) جنوب المحيط الهادئ، 7) جنوب الهند.

في المحيط، كما هو الحال في أي مكان آخر في القشرة الجغرافية، توجد أسطح حدودية (محيط/غلاف جوي، شاطئ/محيط، كتلة القاع/الماء، كتلة مياه باردة/دافئة، مياه بحر أكثر ملوحة/أقل ملوحة، وما إلى ذلك). لقد ثبت أن أكبر نشاط للعمليات الكيميائية يحدث على وجه التحديد على الأسطح الحدودية (Aizatulin، 1966). يوجد حول كل سطح من هذا القبيل مجال متزايد من النشاط الكيميائي والشذوذات الفيزيائية. تنقسم العناصر العضوية إلى طبقات نشطة، يتناقص سمكها، عند الاقتراب من الحدود التي تولدها، وصولاً إلى المستوى الجزيئي، ويزداد النشاط الكيميائي وكمية الطاقة الحرة قدر الإمكان. إذا تم عبور عدة حدود، فإن جميع العمليات تحدث بشكل أكثر نشاطا. لوحظ أقصى نشاط على السواحل وعلى حافة الجليد وعلى جبهات المحيطات (EMs من أصول وخصائص مختلفة).

أكثر نشاطا:

1. المنطقة الاستوائية حيث تتلامس الأجهزة الافتراضية للأجزاء الشمالية والجنوبية من المحيطات، وتدور في اتجاهين متعاكسين (في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة).
2. مناطق الاتصال بمياه المحيط من أعماق مختلفة. وفي المناطق المتصاعدة، ترتفع مياه الستراتوسفير إلى السطح، حيث تذوب كمية كبيرة من المواد المعدنية التي تعتبر غذاء للنباتات. وفي مناطق قاع المحيط، تغوص المياه السطحية الغنية بالأكسجين إلى قاع المحيط. في مثل هذه المناطق، تزداد الكتلة الحيوية بمقدار 2 مرات.
3. المناطق الحرارية المائية (البراكين تحت الماء). هنا تتشكل "الواحات البيئية" القائمة على التخليق الكيميائي. توجد فيها الكائنات الحية عند درجات حرارة تصل إلى +400 درجة مئوية وملوحة تصل إلى 300 درجة مئوية. تم العثور على البكتيريا الأثرية التي تموت عند درجة حرارة +100 درجة مئوية بسبب انخفاض حرارة الجسم وترتبط بتلك التي كانت موجودة على الأرض قبل 3.8 مليار سنة، وهي الديدان ذات الشعر الخشن - التي تعيش في محاليل تشبه حمض الكبريتيك عند درجة حرارة +260 درجة مئوية.
4. أفواه الأنهار
5. المضيق.
6. المنحدرات تحت الماء

الأقل نشاطا هي الأجزاء الوسطى من المحيطات، تلك البعيدة عن القاع والشواطئ.

البنية البيولوجية.

حتى منتصف الستينيات. كان يعتقد أن المحيط يمكن أن يطعم البشرية. ولكن اتضح أن حوالي 2% فقط من الكتل المائية في المحيط مشبعة بالحياة. هناك عدة طرق لتوصيف البنية البيولوجية للمحيطات.

1. ويرتبط هذا النهج بتحديد تراكمات الحياة في المحيط. هناك 4 تراكمات ثابتة للحياة هنا: فيلمان للحياة، السطح والقاع، يبلغ سمكهما حوالي 100 متر، وتركيزان للحياة: الساحلي وسارجاسو - تراكم الكائنات الحية في المحيط المفتوح، حيث لا يلعب القاع أي دور، المرتبطة بارتفاع وهبوط المياه في المحيط، والمناطق الأمامية في المحيط،

2. يرتبط نهج زينكيفيتش بتحديد التماثل في المحيط. يوجد هنا 3 مستويات تناظر في ظواهر البيئة الحيوية: مستويان استوائيان، يمران عبر مركز المحيط ومركز القارة على التوالي. فيما يتعلق بهم، هناك تغيير في الكتلة الحيوية من الشاطئ إلى وسط المحيط؛ تتميز مناطق العرض في المحيط بالنسبة إلى خط الاستواء.

   1. المنطقة الاستوائية التي يبلغ طولها حوالي 10 0 (من 5 0 شمالاً إلى 5 0 جنوبًا) هي شريط غني بالحياة. هناك الكثير من الأنواع مع عدد قليل من كل منها. عادة ما يكون الصيد غير مربح للغاية.
   2. المناطق شبه الاستوائية الاستوائية (2) – مناطق الصحارى المحيطية. هناك الكثير من الأنواع، والعوالق النباتية نشطة على مدار السنة، ولكن الإنتاجية الحيوية منخفضة للغاية. يعيش أكبر عدد ممكن من الكائنات الحية على الشعاب المرجانية وأشجار المانغروف (تكوينات نباتية ساحلية نصف مغمورة بالمياه).
   3. تتمتع مناطق خطوط العرض المعتدلة (منطقتان) بأعلى إنتاجية حيوية. يتناقص تنوع الأنواع بشكل حاد مقارنة بخط الاستواء، لكن عدد الأفراد من نوع واحد يزداد بشكل حاد. هذه مناطق صيد نشطة. 4) المناطق القطبية - المناطق ذات الكتلة الحيوية الدنيا بسبب توقف عملية التمثيل الضوئي للعوالق النباتية في الشتاء.

3. التصنيف البيئي. تتميز المجموعات البيئية للكائنات الحية.

   1. العوالق (من الكلمة اليونانية Planktos - المتجولة)، مجموعة من الكائنات الحية التي تعيش في عمود الماء ولا تستطيع مقاومة أن يحملها التيار. يتكون من البكتيريا والدياتومات وبعض الطحالب الأخرى (العوالق النباتية)، والأوالي، وبعض التجاويف المعوية، والرخويات، والقشريات، وبيض الأسماك واليرقات، ويرقات اللافقاريات (العوالق الحيوانية).
   2. نيكتون (من الكلمة اليونانية nektos - العائمة)، مجموعة من الحيوانات التي تسبح بنشاط والتي تعيش في عمود الماء، وهي قادرة على مقاومة التيار والتحرك لمسافات كبيرة. تشمل Nekton الحبار والأسماك والثعابين البحرية والسلاحف وطيور البطريق والحيتان وذوات الأقدام وما إلى ذلك.
   3. benthos (من الكلمة اليونانية benthos - العمق)، مجموعة من الكائنات الحية التي تعيش على الأرض وفي تربة قاع الخزانات. بعضهم يتحرك على طول القاع: نجم البحر، وسرطان البحر، وقنافذ البحر. يعلق البعض الآخر على القاع - الشعاب المرجانية والاسكالوب والطحالب. تسبح بعض الأسماك بالقرب من القاع أو تستلقي على القاع (الشفنينيات والسمك المفلطح) ويمكن أن تحفر في الأرض.
   4. هناك مجموعات بيئية أخرى أصغر من الكائنات الحية: بليستون - كائنات حية تطفو على السطح؛ نيوستون - الكائنات الحية التي تعلق على فيلم الماء من أعلى أو أسفل؛ هيبونيستون - يعيش مباشرة تحت طبقة الماء.

هناك عدة مميزات في هيكل الغلاف الجغرافي للبلدية:

1. وحدة منطقة موسكو
2. داخل هيكل MO، يتم تمييز الهياكل الدائرية.
3. المحيط متباين الخواص، أي. ينقل تأثير الأسطح المجاورة بسرعات مختلفة وفي اتجاهات مختلفة. تتحرك قطرة الماء من سطح المحيط الأطلسي إلى القاع لمدة 1000 عام، ومن الشرق إلى الغرب من 50 يومًا إلى 100 عام.
4. يمتلك المحيط أحزمة رأسية وأفقية، مما يؤدي إلى تكوين حدود داخلية ذات رتبة أدنى داخل المحيط.
5. يؤدي الحجم الكبير لـ MC إلى تغيير الحد الأدنى لـ CP فيه إلى عمق 11 كم.

هناك صعوبات كبيرة في تحليل بيئة محيطية جغرافية واحدة.

1. انخفاض إمكانية الوصول للبشر.
2. الصعوبات في تطوير التكنولوجيا لدراسة المحيطات؛
3. فترة زمنية قصيرة تتم فيها دراسة المحيط.

في عملية التبادل الكوكبي للمادة والطاقة في الغلاف الجوي والغلاف المائي، تتشكل خصائص مياه المحيط العالمي. تدخل طاقة حركة المياه القادمة من الإشعاع الشمسي إلى المحيط من الأعلى. ومن الطبيعي إذن أن ينقسم عمود الماء في المقطع الرأسي إلى طبقات كبيرة تشبه طبقات الغلاف الجوي وتسمى أيضًا بالأجسام الكروية. من المعتاد التمييز بين أربعة مجالات: العلوي والمتوسط ​​والعميق والسفلي.

الطبقة العليا عبارة عن طبقة يبلغ سمكها 200-300 م، وتتميز بالامتزاج واختراق الضوء وتقلبات درجات الحرارة.

ويمتد المجال الوسيط إلى أعماق 1500-2000م، وتتكون مياهه من المياه السطحية عند نزوله. في الوقت نفسه، يتم تبريدها وضغطها، ثم تتحرك في اتجاهات أفقية، بشكل رئيسي مع مكون منطقي.

المجال العميق لا يصل إلى القاع لحوالي 1000م ويتميز بتجانس (تجانس) الماء. تحتوي هذه الكرة، التي يبلغ سمكها 2000 متر على الأقل، على ما يقرب من نصف مياه المحيط.

يبلغ سمك الكرة السفلية حوالي 1000 متر من الأسفل. تتشكل مياهه في المناطق الباردة، في القارة القطبية الجنوبية والقطب الشمالي، وتتحرك على مساحات واسعة على طول أحواض وخنادق عميقة (أكثر من 4000 متر). إنهم يدركون الحرارة من أعماق الأرض ويتفاعلون كيميائيًا مع قاع المحيط. ولذلك، فإنها تتحول بشكل كبير.

توجد في المجال العلوي كتل مائية - كميات كبيرة نسبيًا من المياه تتشكل في منطقة معينة من المحيط العالمي ولها خصائص فيزيائية (درجة الحرارة والضوء) وكيميائية (ملوحة وغازات) وبيولوجية (عوالق) ثابتة تقريبًا وقتا طويلا والتحرك ككل .

تتميز الأنواع المناطقية التالية من الكتل المائية في المحيط العالمي: الاستوائية والاستوائية وشبه الاستوائية والمعتدلة والقطبية.

تتميز الكتل المائية الاستوائية بأعلى درجة حرارة في المحيطات المفتوحة، وانخفاض الملوحة (تصل إلى 32-34 درجة / 0 درجة)، والكثافة الدنيا، والمحتوى العالي من الأكسجين والفوسفات. تتشكل كتل المياه الاستوائية وشبه الاستوائية في منطقة الأعاصير الجوية الاستوائية وتتميز بزيادة الملوحة (تصل إلى 37 درجة مئوية وما فوق) والشفافية العالية، وفقر الأملاح الغذائية والعوالق. هذه صحاري المحيط.

تقع كتل المياه المعتدلة في خطوط العرض المعتدلة وتتميز بتباين كبير في خصائصها حسب خطوط العرض الجغرافية والموسم. وتتميز بالتبادل المكثف للحرارة والرطوبة مع الغلاف الجوي.

تتميز الكتل المائية القطبية في القطب الشمالي والقطب الجنوبي بأدنى درجة حرارة وأعلى كثافة ومحتوى عالي من الأكسجين. تغوص مياه القطب الجنوبي بشكل مكثف في الطبقة السفلية وتزودها بالأكسجين. مياه القطب الشمالي، ذات الملوحة المنخفضة وبالتالي الكثافة المنخفضة، لا تمتد إلى ما هو أبعد من المجال المتوسط ​​العلوي. كتلة الماء شبه ثابتة. كل كتلة مائية لها مصدر تكوينها الخاص. عند التحرك، تمتزج الكتل المائية وتغير خصائصها. وعندما تلتقي الكتل المائية تنشأ مناطق أمامية تختلف في تدرجات درجة الحرارة والملوحة وبالتالي الكثافة (الشكل 8).

المناطق الأمامية هي مناطق التقارب. أثناء التقارب، يتراكم الماء، ويرتفع منسوب المحيطات، ويزداد ضغط الماء وكثافته، ثم يغوص.

نظرًا لأنه لا يمكن أن يكون هناك غرق للمياه في المحيط فحسب، بل يجب أن يكون هناك أيضًا ارتفاع تعويضي للمياه، إلى جانب مناطق التقارب توجد أيضًا مناطق تباعد (تباعد) التيارات حيث يرتفع الماء. ولا يتجاوز متوسط ​​سرعة الحركات العمودية غير الدورية في المحيط سوى بضعة سنتيمترات في اليوم، ولذلك يرتفع الماء البارد من أعماق المحيط إلى السطح قبالة الشواطئ الشرقية للمحيطات بسرعة عدة عشرات من الأمتار. سنتيمترات في اليوم تسمى قوية (تقلب). تحتوي المياه الباردة الصاعدة من أعماق المحيط على العديد من العناصر الغذائية، لذلك تكون هذه المناطق أكثر ثراءً بالأسماك.

المياه العميقة الباردة، التي تدخل الطبقة السطحية، ترتفع درجة حرارتها تدريجياً، وتحت تأثير دوران الرياح، تتحرك في نظام من التيارات الانجرافية إلى خطوط العرض العالية، وتنقل الحرارة. ونتيجة لذلك، ينقل المحيط حرارة من خطوط العرض المنخفضة أكثر من الغلاف الجوي.

تشكل محيطات العالم والغلاف الجوي نظامًا واحدًا. المحيط هو المتراكم الرئيسي للحرارة على الأرض، وهو محول عملاق للطاقة الإشعاعية إلى حرارة. تقريبًا كل الحرارة التي تستقبلها الطبقات السفلية من الغلاف الجوي هي حرارة تكثيف كامنة موجودة في بخار الماء. علاوة على ذلك، فإن أكثر من نصف هذه الحرارة تأتي من المناطق الاستوائية. وتتحول الطاقة الكامنة التي تدخل الغلاف الجوي مع بخار الماء جزئياً إلى طاقة ميكانيكية، مما يضمن حركة الكتل الهوائية ونشوء الرياح، وتنقل الرياح الطاقة إلى سطح الماء، محدثة أمواجاً وتيارات محيطية تنقل الحرارة من خطوط العرض المنخفضة إلى خطوط العرض الأعلى تلك.

جنبا إلى جنب مع تبادل الطاقة، فإن تفاعل المحيط والجو مصحوب بتبادل المواد (بخار الماء والغازات والأملاح) إن عمليات التفاعل بين قذائف الأرض المتحركة معقدة للغاية، ودراستها للغاية وهذا أمر مهم في المقام الأول لفهم الصورة المعقدة لتكوين الطقس والمناخ على الأرض، لتلبية المتطلبات العملية للمتخصصين في التنبؤ بالطقس، وعلم المحيطات التجاري، والملاحة، وتحت الماء، والصوتيات، وما إلى ذلك.

هيكل المحيط العالمي هو هيكله - التقسيم الطبقي الرأسي للمياه، والمناطق الأفقية (الجغرافية)، وطبيعة الكتل المائية وجبهات المحيط.

التقسيم الطبقي العمودي للمحيطات العالمية.وفي المقطع الرأسي، ينقسم عمود الماء إلى طبقات كبيرة تشبه طبقات الغلاف الجوي. وتسمى أيضا المجالات. يتم تمييز المجالات الأربعة (الطبقات) التالية:

المجال العلوييتكون من التبادل المباشر للطاقة والمادة مع طبقة التروبوسفير في شكل أنظمة دوران الأوعية الدقيقة. ويغطي طبقة بسمك 200-300 م. تتميز هذه الكرة العلوية بالاختلاط المكثف واختراق الضوء وتقلبات كبيرة في درجات الحرارة.

المجال العلوي ينقسم إلى الطبقات المحددة التالية:

أ) الطبقة العليا التي يبلغ سمكها عدة عشرات من السنتيمترات؛

ب) طبقة التعرض للرياح بعمق 10-40 سم؛ يشارك في الإثارة، ويتفاعل مع الطقس؛

ج) طبقة قفزة درجة الحرارة، تنخفض فيها بشكل حاد من الطبقة العليا الساخنة إلى الطبقة السفلية، ولا تتأثر بالاضطراب ولا تسخن؛

د) طبقة اختراق الدورة الموسمية وتقلب درجات الحرارة.

عادةً ما تلتقط تيارات المحيط كتلًا مائية فقط في المجال العلوي.

المجال الوسيط يمتد إلى أعماق 1500 – 2000 متر؛ وتتكون مياهه من المياه السطحية عندما تغرق. في الوقت نفسه، يتم تبريدها وضغطها، ثم يتم خلطها في اتجاهات أفقية، بشكل رئيسي مع مكون منطقي. تسود عمليات النقل الأفقي للكتل المائية.

المجال العميق ولا يصل إلى القاع بحوالي 1000 م. وتتميز هذه الكرة بتجانس معين. يبلغ سمكها حوالي 2000 متر، وتركز أكثر من 50٪ من إجمالي المياه في المحيط العالمي.

المجال السفلي تحتل أدنى طبقة من المحيط وتمتد لمسافة حوالي 1000 متر من القاع. وتتكون مياه هذا المجال في المناطق الباردة، في القطبين الشمالي والجنوبي، وتتحرك على مساحات واسعة على طول الأحواض والخنادق العميقة. إنهم يدركون الحرارة من أحشاء الأرض ويتفاعلون مع قاع المحيط. لذلك، أثناء تحركهم، يتحولون بشكل ملحوظ.

الكتل المائية والواجهات المحيطية للمجال العلوي للمحيط.الكتلة المائية هي كمية كبيرة نسبيًا من الماء تتشكل في منطقة معينة من المحيط العالمي ولها خصائص فيزيائية (درجة الحرارة والضوء) وكيميائية (غازات) وبيولوجية (عوالق) ثابتة تقريبًا لفترة طويلة. تتحرك كتلة الماء كوحدة واحدة. يتم فصل كتلة واحدة عن أخرى بواسطة واجهة المحيط.

تتميز الأنواع التالية من الكتل المائية:

1. الكتل المائية الاستوائيةتحدها الجبهات الاستوائية وشبه الاستوائية. وتتميز بأعلى درجة حرارة في المحيط المفتوح، وانخفاض الملوحة (تصل إلى 34-32 ‰)، والحد الأدنى من الكثافة، ومحتوى عال من الأكسجين والفوسفات.

2. الكتل المائية الاستوائية وشبه الاستوائيةتتشكل في مناطق الأعاصير الجوية الاستوائية وتقتصر على المناطق المعتدلة بالجبهة الشمالية الاستوائية والجبهة الجنوبية الاستوائية، والمناطق شبه الاستوائية بالجبهة الشمالية المعتدلة والشمالية الجنوبية. وتتميز بالملوحة العالية (تصل إلى 37 ‰ أو أكثر)، والشفافية العالية، وفقر الأملاح الغذائية والعوالق. من الناحية البيئية، تعتبر الكتل المائية الاستوائية صحاري محيطية.

3. كتل مائية معتدلةتقع في خطوط العرض المعتدلة وتحدها من القطبين جبهات القطب الشمالي والقطب الجنوبي. وتتميز بتباين كبير في خصائصها حسب خطوط العرض الجغرافية والموسم. تتميز الكتل المائية المعتدلة بالتبادل المكثف للحرارة والرطوبة مع الغلاف الجوي.

4. الكتل المائية القطبيةتتميز المنطقة القطبية الشمالية والقطبية الجنوبية بأدنى درجة حرارة وأعلى كثافة ومحتوى عالي من الأكسجين. تغوص مياه القطب الجنوبي بشكل مكثف في الطبقة السفلية وتزودها بالأكسجين.

تيارات المحيط.وفقا للتوزيع المناطقي للطاقة الشمسية على سطح الكوكب، يتم إنشاء أنظمة تداول مماثلة وذات صلة وراثيا في المحيط وفي الغلاف الجوي. إن الفكرة القديمة القائلة بأن تيارات المحيطات تنتج عن الرياح فقط لا تدعمها أحدث الأبحاث العلمية. يتم تحديد حركة كل من الكتل المائية والهواء من خلال المنطقة المشتركة بين الغلاف الجوي والغلاف المائي: التسخين والتبريد غير المتساوي لسطح الأرض. ويتسبب هذا في تيارات صاعدة وفقدان الكتلة في بعض المناطق، وتيارات هابطة وزيادة في الكتلة (الهواء أو الماء) في مناطق أخرى. وهكذا يولد دافع الحركة. نقل الجماهير - تكيفها مع مجال الجاذبية، والرغبة في التوزيع الموحد.

تستمر معظم أنظمة الدورة الدموية الكبيرة طوال العام. فقط في الجزء الشمالي من المحيط الهندي تتغير التيارات بعد الرياح الموسمية.

في المجمل، هناك 10 أنظمة دوران كبيرة على الأرض:

1) نظام شمال الأطلسي (جزر الأزور)؛

2) نظام شمال المحيط الهادئ (هاواي)؛

3) نظام جنوب المحيط الأطلسي؛

4) نظام جنوب المحيط الهادئ؛

5) نظام جنوب الهند؛

6) النظام الاستوائي.

7) النظام الأطلسي (الأيسلندي)؛

8) نظام المحيط الهادئ (ألوشيان)؛

9) نظام الرياح الموسمية الهندية.

10) نظام القطب الجنوبي والقطب الشمالي.

تتزامن أنظمة الدوران الرئيسية مع مراكز عمل الغلاف الجوي. وهذا القواسم المشتركة وراثي بطبيعته.

ينحرف التيار السطحي عن اتجاه الريح بزاوية تصل إلى 45 درجة إلى اليمين في نصف الكرة الشمالي وإلى اليسار في نصف الكرة الجنوبي. وهكذا فإن تيارات الرياح التجارية تتجه من الشرق إلى الغرب، بينما تهب الرياح التجارية من الشمال الشرقي في نصف الكرة الشمالي، ومن الجنوب الشرقي في نصف الكرة الجنوبي. الطبقة العليا يمكن أن تتبع الريح. ومع ذلك، تستمر كل طبقة أساسية في الانحراف إلى اليمين (اليسار) من اتجاه حركة الطبقة الفوقية. وفي الوقت نفسه، تنخفض سرعة التدفق. عند عمق معين، يأخذ التيار الاتجاه المعاكس، مما يعني عمليًا أنه يتوقف. أظهرت قياسات عديدة أن التيارات تنتهي على أعماق لا تزيد عن 300 متر.

في الغلاف الجغرافي، كنظام ذو مستوى أعلى من الغلاف المحيطي، لا تمثل تيارات المحيطات تدفقات مائية فحسب، ولكنها أيضًا نطاقات لنقل كتلة الهواء، واتجاهات تبادل المادة والطاقة، وطرق هجرة الحيوانات والنباتات.

تعتبر أنظمة التيارات المحيطية الاستوائية المضادة للأعاصير هي الأكبر. وتمتد من أحد سواحل المحيط إلى الآخر لمسافة 6-7 ألف كيلومتر في المحيط الأطلسي، و14-15 ألف كيلومتر في المحيط الهادئ، وعلى طول خط الطول من خط الاستواء إلى دائرة عرض 40 درجة، لمسافة 4-5 آلاف كيلومتر. . وتكون التيارات الثابتة والقوية، خاصة في نصف الكرة الشمالي، مغلقة في الغالب.

كما هو الحال في الأعاصير الجوية الاستوائية، يتحرك الماء في اتجاه عقارب الساعة في نصف الكرة الشمالي وعكس اتجاه عقارب الساعة في نصف الكرة الجنوبي. ومن الشواطئ الشرقية للمحيطات (السواحل الغربية للقارة)، تتصل المياه السطحية بخط الاستواء، وترتفع مكانها من الأعماق (التباعد) وتأتي المياه الباردة التعويضية من خطوط العرض المعتدلة. هكذا تتشكل التيارات الباردة:

تيار الكناري البارد؛

كاليفورنيا الحالية الباردة.

التيار البارد البيروفي؛

تيار بنجويلا البارد؛

التيار البارد الأسترالي الغربي، وما إلى ذلك.

السرعة الحالية منخفضة نسبيا وتبلغ حوالي 10 سم / ثانية.

تتدفق طائرات التيارات التعويضية إلى التيارات الدافئة للرياح التجارية الشمالية والجنوبية (الاستوائية). سرعة هذه التيارات عالية جدًا: 25-50 سم/ثانية على الأطراف الاستوائية وتصل إلى 150-200 سم/ثانية بالقرب من خط الاستواء.

عند الاقتراب من شواطئ القارات، تنحرف تيارات الرياح التجارية بشكل طبيعي. تتشكل تيارات النفايات الكبيرة:

التيار البرازيلي؛

تيار غيانا؛

تيار جزر الأنتيل؛

تيار شرق أستراليا؛

تيار مدغشقر، الخ.

وتبلغ سرعة هذه التيارات حوالي 75-100 سم/ثانية.

بسبب التأثير الانحراف لدوران الأرض، ينتقل مركز نظام التيار المضاد للأعاصير إلى الغرب بالنسبة لمركز الإعصار الجوي. ولذلك فإن نقل الكتل المائية إلى خطوط العرض المعتدلة يتركز في شرائح ضيقة قبالة الشواطئ الغربية للمحيطات.

تيارات غيانا وجزر الأنتيلتغسل جزر الأنتيل وتدخل معظم المياه إلى خليج المكسيك. يبدأ تدفق تيار الخليج من هنا. يسمى قسمها الأولي في مضيق فلوريدا فلوريدا الحاليةويبلغ عمقها حوالي 700 م وعرضها 75 كم وسمكها 25 مليون م 3 / ثانية. تصل درجة حرارة الماء هنا إلى 26 درجة مئوية. وبعد أن وصلت إلى خطوط العرض الوسطى، تعود كتل المياه جزئيًا إلى نفس النظام قبالة السواحل الغربية للقارات، وتشارك جزئيًا في الأنظمة الإعصارية للمنطقة المعتدلة.

ويمثل النظام الاستوائي التيار الاستوائي المعاكس. التيار الاستوائي المعاكسيتم تشكيلها كتعويض بين تيارات الرياح التجارية.

تختلف أنظمة الأعاصير في خطوط العرض المعتدلة في نصفي الكرة الشمالي والجنوبي وتعتمد على موقع القارات. أنظمة الأعاصير الشمالية – الأيسلندية والأليوتية- واسعة جدًا: تمتد من الغرب إلى الشرق لمسافة 5-6 آلاف كيلومتر ومن الشمال إلى الجنوب حوالي 2 ألف كيلومتر. يبدأ نظام الدوران في شمال المحيط الأطلسي بتيار شمال الأطلسي الدافئ. غالبًا ما يحتفظ بالاسم الأولي تيار الخليج. ومع ذلك، فإن تيار الخليج نفسه، باعتباره تيار تصريف، لا يستمر أبعد من بنك نيو فاوندلاند. ابتداء من 40 0 ​​ن تنجذب الكتل المائية إلى دائرة خطوط العرض المعتدلة، وتحت تأثير النقل الغربي وقوة كوريوليس، يتم توجيهها من شواطئ أمريكا إلى أوروبا. بفضل تبادل المياه النشط مع المحيط المتجمد الشمالي، يخترق تيار شمال الأطلسي إلى خطوط العرض القطبية، حيث يشكل النشاط الإعصاري عدة دوامات وتيارات إيرمينغر، النرويجية، سبيتسبيرجين، كيب الشمالية.

تيار الخليج بالمعنى الضيق، هو تيار التفريغ من خليج المكسيك إلى 40 0 ​​شمالاً؛ بالمعنى الواسع، هو نظام من التيارات في شمال المحيط الأطلسي والجزء الغربي من المحيط المتجمد الشمالي.

وتقع الدوامة الثانية قبالة الساحل الشمالي الشرقي لأمريكا وتتضمن تيارات شرق جرينلاند ولابرادور. أنها تحمل الجزء الأكبر من مياه القطب الشمالي والجليد إلى المحيط الأطلسي.

يشبه دوران شمال المحيط الهادئ دوران شمال المحيط الأطلسي، لكنه يختلف عنه في تبادل أقل للمياه مع المحيط المتجمد الشمالي. التيار الكتاباتي كوروشيويدخل شمال المحيط الهادئ، الذهاب إلى شمال غرب أمريكا. في كثير من الأحيان يسمى هذا النظام الحالي كوروشيو.

تخترق كتلة صغيرة نسبيًا (36 ألف كيلومتر مكعب) من مياه المحيط المحيط المتجمد الشمالي. تتشكل تيارات ألوشيان وكامشاتكا وأوياشيو الباردة من المياه الباردة في المحيط الهادئ دون الاتصال بالمحيط المتجمد الشمالي.

النظام القطبي الجنوبيالمحيط الجنوبي، وفقا لمحيطات نصف الكرة الجنوبي، يمثله تيار واحد الرياح الغربية. هذا هو أقوى تيار في المحيط العالمي. ويغطي الأرض بحلقة متواصلة في حزام من خط العرض 35-40 إلى 50-60 درجة جنوبا. عرضه حوالي 2000 كم، سمكه 185-215 كم3/ثانية، سرعته 25-30 سم/ثانية. إلى حد كبير، يحدد هذا التيار استقلال المحيط الجنوبي.

التيار القطبي للرياح الغربية ليس مغلقًا: تمتد منه الفروع وتتدفق إلى الداخل بيرو، بنجويلا، التيارات الأسترالية الغربية،ومن الجنوب، من القارة القطبية الجنوبية، تتدفق إليها التيارات الساحلية في القطب الجنوبي - من بحر ويديل وروس.

يحتل النظام القطبي الشمالي مكانة خاصة في تداول مياه المحيط العالمي بسبب تكوين المحيط المتجمد الشمالي. وراثيا، فإنه يتوافق مع الحد الأقصى للضغط في القطب الشمالي وقاع الحد الأدنى الآيسلندي. التيار الرئيسي هنا هو القطب الشمالي الغربي. فهو ينقل الماء والجليد من الشرق إلى الغرب عبر المحيط المتجمد الشمالي إلى مضيق نانسن (بين سبيتسبيرجين وجرينلاند). ثم يستمر شرق جرينلاند ولابرادور. وفي الشرق، في بحر تشوكشي، يتم فصله عن تيار القطب الشمالي الغربي التيار القطبي، مروراً بالقطب إلى جرينلاند ثم إلى مضيق نانسن.

إن تداول مياه المحيط العالمي غير متماثل بالنسبة إلى خط الاستواء. عدم تناسق التيارات لم يتلق بعد تفسيرا علميا مناسبا. ربما يكون السبب في ذلك هو أن النقل الطولي هو السائد شمال خط الاستواء، والنقل المناطقي في نصف الكرة الجنوبي. ويفسر ذلك أيضًا موقع القارات وشكلها.

في البحار الداخلية، يكون تداول المياه دائمًا فرديًا.

54. المياه البرية. أنواع المياه الأرضية

ينقسم الهطول الجوي، بعد سقوطه على سطح القارات والجزر، إلى أربعة أجزاء غير متساوية ومتغيرة: جزء يتبخر وينتقل إلى داخل القارة عن طريق الجريان السطحي الجوي؛ والثاني يتسرب إلى التربة وإلى الأرض ويبقى لبعض الوقت على شكل تربة ومياه جوفية، ويتدفق إلى الأنهار والبحار على شكل جريان المياه الجوفية؛ والثالث - في الجداول والأنهار، يتدفق إلى البحار والمحيطات، مما يشكل الجريان السطحي؛ أما الرابع فيتحول إلى أنهار جليدية جبلية أو قارية تذوب وتتدفق إلى المحيط. وبناء على ذلك، هناك أربعة أنواع من تراكم المياه على الأرض: المياه الجوفية والأنهار والبحيرات والأنهار الجليدية.

55. تدفق المياه من الأرض. الكميات التي تميز الجريان السطحي. عوامل الجريان السطحي

يسمى تدفق الأمطار والمياه الذائبة في جداول صغيرة أسفل المنحدرات مستو أو ميل بالُوعَة. تتجمع نفاثات جريان المنحدرات في الجداول والأنهار وتتشكل قناة، أو خطي، مُسَمًّى نهر , بالُوعَة . تتدفق المياه الجوفية إلى الأنهار على شكل أرضيأو تحت الأرضبالُوعَة.

تدفق النهر الكامل ر تشكلت من سطحية س وتحت الأرض ش: ص = س + ش . (انظر الجدول 1). يبلغ إجمالي تدفق الأنهار 38800 كم3، ويبلغ التدفق السطحي 26900 كم3، ويبلغ التدفق الجوفي 11900 كم3، ويبلغ التدفق الجليدي (2500-3000 كم3) وتتدفق المياه الجوفية مباشرة إلى البحار على طول الساحل 2000-4000 كم3.

الجدول 1 - التوازن المائي للأرض بدون الأنهار الجليدية القطبية

الجريان السطحي يعتمد على الطقس. إنه غير مستقر ومؤقت ويغذي التربة بشكل سيئ ويحتاج غالبًا إلى التنظيم (البرك والخزانات).

استنزاف الأرض يحدث في التربة. خلال موسم الأمطار، تستقبل التربة المياه الزائدة على السطح وفي الأنهار، وخلال أشهر الجفاف، تغذي المياه الجوفية الأنهار. أنها تضمن التدفق المستمر للمياه في الأنهار ونظام مياه التربة الطبيعي.

يختلف الحجم الإجمالي ونسبة الجريان السطحي والجوفي حسب المنطقة والمنطقة. في بعض أجزاء القارات تكثر الأنهار وتكون كاملة الجريان، وكثافة شبكة الأنهار كبيرة، وفي مناطق أخرى تكون شبكة الأنهار متفرقة، وتكون الأنهار قليلة المياه أو تجف تماما.

تعتمد كثافة شبكة الأنهار والمحتوى المائي العالي للأنهار على التدفق أو التوازن المائي في الإقليم. يتم تحديد الجريان السطحي بشكل عام من خلال الظروف المادية والجغرافية للمنطقة، والتي تعتمد عليها الطريقة الهيدرولوجية والجغرافية لدراسة المياه الأرضية.

الكميات التي تميز الجريان السطحي.يتم قياس الجريان السطحي للأرض بالكميات التالية: طبقة الجريان السطحي، معامل الجريان السطحي، معامل الجريان السطحي، وحجم الجريان السطحي.

يتم التعبير عن الصرف بشكل واضح طبقة ، والتي تقاس بالملليمتر. على سبيل المثال، في شبه جزيرة كولا، تبلغ طبقة الجريان السطحي 382 ملم.

وحدة الصرف- كمية المياه باللتر المتدفقة من 1 كم2 في الثانية. على سبيل المثال، في حوض نيفا تبلغ وحدة الجريان السطحي 9، وفي شبه جزيرة كولا – 8، وفي منطقة الفولغا السفلى – 1 لتر/كم 2 × ثانية.

معامل الجريان السطحي- يُظهر الجزء (٪) من هطول الأمطار في الغلاف الجوي الذي يتدفق إلى الأنهار (يتبخر الباقي). على سبيل المثال، في شبه جزيرة كولا K = 60%، في كالميكيا 2% فقط. بالنسبة لجميع الأراضي، يبلغ متوسط ​​معامل الجريان السطحي على المدى الطويل (K) 35%. وبعبارة أخرى، فإن 35% من الأمطار السنوية تتدفق إلى البحار والمحيطات.

حجم المياه المتدفقةتقاس بالكيلومترات المكعبة. في شبه جزيرة كولا، يجلب هطول الأمطار 92.6 كيلومتر مكعب من المياه سنويًا، ويتدفق 55.2 كيلومتر مكعب إلى الأسفل.

ويعتمد الجريان السطحي على المناخ وطبيعة غطاء التربة والتضاريس والغطاء النباتي والطقس ووجود البحيرات وعوامل أخرى.

اعتماد الجريان السطحي على المناخ.إن دور المناخ في النظام الهيدرولوجي للأرض هائل: فكلما زاد هطول الأمطار وقل التبخر، زاد جريان المياه، والعكس صحيح. عندما يكون الترطيب أكبر من 100%، فإن الجريان السطحي يتبع كمية هطول الأمطار بغض النظر عن كمية التبخر. عندما يكون الترطيب أقل من 100%، ينخفض ​​الجريان السطحي بعد التبخر.

ومع ذلك، لا ينبغي المبالغة في تقدير دور المناخ على حساب تأثير العوامل الأخرى. فإذا أدركنا أن العوامل المناخية حاسمة والباقي غير مهم، فإننا سنفقد فرصة تنظيم الجريان السطحي.

اعتماد الجريان السطحي على غطاء التربة.تمتص التربة والأرض الرطوبة وتراكمها. يحول غطاء التربة هطول الأمطار في الغلاف الجوي إلى عنصر من عناصر النظام المائي ويعمل كوسيط يتشكل فيه تدفق النهر. إذا كانت خصائص التسلل ونفاذية المياه في التربة منخفضة، فإن القليل من الماء يدخل إليها، ويتم إنفاق المزيد على التبخر والجريان السطحي. يمكن للتربة المزروعة جيدًا في طبقة مترية تخزين ما يصل إلى 200 ملم من الأمطار، ثم إطلاقها ببطء إلى النباتات والأنهار.

اعتماد الجريان السطحي على الإغاثة.ومن الضروري التمييز بين معنى الإغاثة الكلية والمتوسطة والصغرى للجريان السطحي.

بالفعل من الارتفاعات الطفيفة يكون التدفق أكبر من السهول المجاورة. وهكذا، في مرتفعات فالداي يبلغ معدل الجريان السطحي 12، ولكن في السهول المجاورة يبلغ 6 م/كم2/ث فقط. الجريان السطحي أكبر في الجبال. على المنحدر الشمالي للقوقاز يصل إلى 50، وفي غرب القوقاز - 75 لتر/كم 2/ثانية. إذا لم يكن هناك تدفق في السهول الصحراوية في آسيا الوسطى، فإنه يصل في بامير آلاي وتيان شان إلى 25 و50 لترًا/كم2/ثانية. بشكل عام، يختلف النظام الهيدرولوجي والتوازن المائي في البلدان الجبلية عن نظام السهول.

في السهول، يتجلى تأثير الإغاثة المتوسطة والصغرى على الجريان السطحي. إنهم يعيدون توزيع الجريان السطحي ويؤثرون على معدله. في المناطق المسطحة من السهول، يكون التدفق بطيئا، والتربة مشبعة بالرطوبة، ومن الممكن التشبع بالمياه. على المنحدرات، يتحول التدفق المستوي إلى خطي. هناك الوديان وأودية الأنهار. وهم بدورهم يقومون بتسريع جريان المياه واستنزاف المنطقة.

والأودية وغيرها من المنخفضات في التضاريس التي تتجمع فيها المياه تزود التربة بالمياه. وهذا مهم بشكل خاص في المناطق التي لا تحتوي على رطوبة كافية، حيث لا تكون التربة مشبعة، ولا تتشكل المياه الجوفية إلا عندما تغذيها وديان الأنهار.

تأثير الغطاء النباتي على الجريان السطحي.تزيد النباتات من عملية التبخر (النتح) وبالتالي تجفف المنطقة. وفي الوقت نفسه تقلل من تسخين التربة وتقلل من التبخر منها بنسبة 50-70٪. تتمتع فضلات الغابات بقدرة رطوبة عالية وزيادة نفاذية المياه. يزيد من تسرب الهطول إلى التربة وبالتالي ينظم الجريان السطحي. يعزز الغطاء النباتي تراكم الثلوج ويبطئ ذوبانها، لذلك يتسرب الماء إلى الأرض أكثر من السطح. ومن ناحية أخرى، فإن بعض المطر تحتجزه الأوراق ويتبخر قبل وصوله إلى التربة. يقاوم الغطاء النباتي التآكل ويبطئ الجريان السطحي وينقله من السطح إلى باطن الأرض. يحافظ الغطاء النباتي على رطوبة الهواء وبالتالي يعزز دوران الرطوبة داخل القارة ويزيد من هطول الأمطار. فهو يؤثر على دوران الرطوبة عن طريق تغيير التربة وخصائص استقبال المياه.

يختلف تأثير الغطاء النباتي في مناطق مختلفة. يعتقد V. V. Dokuchaev (1892) أن غابات السهوب هي منظمات موثوقة ومخلصة لنظام المياه في منطقة السهوب. في منطقة التايغا، تستنزف الغابات المنطقة من خلال تبخر أكبر مما يحدث في الحقول. في السهوب، تساهم أحزمة الغابات في تراكم الرطوبة عن طريق الاحتفاظ بالثلوج وتقليل الجريان السطحي والتبخر من التربة.

يختلف التأثير على جريان المستنقعات في المناطق ذات الرطوبة الزائدة وغير الكافية. في منطقة الغابات هم منظمو التدفق. في غابات السهوب والسهوب، يكون تأثيرها سلبيًا؛ فهي تمتص المياه السطحية والجوفية وتبخرها في الغلاف الجوي.

التجوية القشرة والجريان السطحي.تتراكم رواسب الرمل والحصى الماء. غالبا ما يقومون بتصفية الجداول من أماكن بعيدة، على سبيل المثال، في الصحاري من الجبال. على الصخور البلورية الضخمة، يتم تصريف جميع المياه السطحية بعيدًا؛ على الدروع، تدور المياه الجوفية فقط في الشقوق.

أهمية البحيرات لتنظيم الجريان السطحي.واحدة من أقوى منظمات التدفق هي البحيرات الكبيرة المتدفقة. تتمتع أنظمة البحيرات والأنهار الكبيرة، مثل نهر نيفا أو نهر سانت لورانس، بتدفق منظم للغاية ويختلف هذا بشكل كبير عن جميع أنظمة الأنهار الأخرى.

مجمع العوامل الفيزيائية والجغرافية للجريان السطحي.جميع العوامل المذكورة أعلاه تعمل معًا، وتؤثر على بعضها البعض في النظام المتكامل للغلاف الجغرافي، وتحدد محتوى الرطوبة الإجمالي للإقليم . هذا هو الاسم الذي يطلق على ذلك الجزء من الهطول الجوي الذي يتسرب إلى التربة، بعد خصم الجريان السطحي السريع التدفق، ويتراكم في غطاء التربة والتربة، ثم يُستهلك ببطء. من الواضح أن الرطوبة الإجمالية هي التي لها أكبر أهمية بيولوجية (نمو النبات) وزراعية (زراعية). هذا هو الجزء الأكثر أهمية في توازن الماء.

يتم تنفيذ عمليات النقل الأفقي والرأسي للكتل المائية إلى المحيط أنظمة تداول بأحجام مختلفة. ومن المعتاد تقسيمهم إلى الجزئي، المتوسط و الدورة الدموية الكبرى. يحدث دوران الماء عادةً في شكل نظام من الدوامات، والتي يمكن أن تكون إعصارية (تتحرك كتلة الماء عكس اتجاه عقارب الساعة وترتفع) ومضادة للأعاصير (حيث يتحرك الماء في اتجاه عقارب الساعة ولأسفل). تتوافق الحركات من كلا النوعين مع الحركات الجوية وتتولد عن الاضطرابات الأمامية للموجة. يستمر النشاط الإعصاري المضاد في طبقة التروبوسفير في الانخفاض؛ وفي الغلاف المحيطي يتم تحديده، كما سنرى أدناه، وفقًا للجبهات الجوية ومراكز العمل الجوي.

ومع الحركة المستمرة للكتل المائية فإنها تتقارب في بعض الأماكن وتتباعد في أماكن أخرى. يسمى التقارب التقارب, تشعب - تشعب. أثناء التقارب، يتراكم الماء، ويرتفع مستوى المحيط، ويزداد ضغط الماء وكثافته، ثم يغوص. أثناء التباعد (على سبيل المثال، تباعد التيارات)، ينخفض ​​مستوى المياه العميقة أيضًا.

يمكن أن يحدث التقارب والتباعد بين الكتلة المائية المتحركة (على سبيل المثال، تيار) والشاطئ. إذا اقترب التيار من الشاطئ نتيجة لقوة كوريوليس، يحدث التقارب وينحدر الماء. ومع تحرك التيار بعيدا عن الشاطئ، يلاحظ التباعد، ونتيجة لذلك ترتفع المياه العميقة.

وأخيرًا، يحدث الدوران الرأسي والأفقي بسبب الاختلاف في كثافات الماء. في المتوسط، على السطح هو 1.02474؛ مع زيادة الملوحة وانخفاض درجة حرارة الماء، تزداد مع انخفاض الملوحة والاحترار (تذكر أن 1%س = 1 كجم من الأملاح لكل 1 طن من الماء).

أنظمة دوران الأوعية الدقيقة في المحيط لها شكل دوامات ذات طبيعة إعصارية ومضادة للأعاصير يبلغ قطرها من 200 متر إلى 30 كم (ستيبانوف ، 1974). تتشكل عادة على طول اضطرابات الأمواج في الجبهة، وتخترق عمق 30-40 م، وفي بعض الأماكن تصل إلى 150 م، وتتواجد لعدة أيام.

أنظمة الدوران المتوسط ​​هي دورات مائية، ذات طبيعة دائرية ومضادة للأعاصير، يبلغ قطرها من 50 إلى 200 كيلومتر وعمق عادة 200-300 متر، وأحيانًا يصل إلى 1000 متر. وهي تنشأ على انحناءات أو تعرجات الجبهات. وتتكون دورات المياه المغلقة دون اتصال بالجبهات. يمكن أن تكون ناجمة عن الرياح أو قاع المحيطات غير المستوية أو التكوينات الساحلية.

أنظمة الدوران الكبير هي أنظمة شبه ثابتة لتبادل المياه الكوكبية، وتسمى عادة تيارات المحيط.وتناقش أدناه.

هيكل المحيط العالمي.هيكل المحيط العالمي هو هيكله - التقسيم الطبقي الرأسي للمياه، والمناطق الأفقية (الجغرافية)، وطبيعة الكتل المائية وجبهات المحيط.

في عملية التبادل الكوكبي للمادة والطاقة في الغلاف الجوي والغلاف المائي، تتشكل خصائص مياه المحيط العالمي. تدخل طاقة حركة المياه القادمة من الإشعاع الشمسي إلى المحيط من الأعلى. ومن الطبيعي إذن أن ينقسم عمود الماء في مقطع عمودي إلى طبقات كبيرة تشبه طبقات الغلاف الجوي؛ ينبغي أيضًا أن يطلق عليهم اسم المجالات.

نظرًا لأن المحيط تغير في الزمن الجيولوجي (ويتم دائمًا الحفاظ على التوازن الديناميكي في التبادل الكوكبي)، فمن الواضح أن التقسيم الطبقي للمحيط والتداول الأفقي للمياه (التيارات) كان لهما سمات معينة في كل عصر جيولوجي.

ترتبط التغيرات المكانية في الخصائص الهيدروكيميائية للمياه، التي يتم تتبعها في الاتجاهين الأفقي والرأسي، ارتباطًا وثيقًا بالدوران والبنية الهيدرولوجية لمياه المحيط العالمي. يتم التعبير عن هذا الارتباط في حقيقة أن المياه السطحية والمتوسطة والعميقة، على الرغم من اختلافها في الخصائص الهيدرولوجية، تختلف أيضًا (وأحيانًا بشكل حاد جدًا) في محتوى العناصر الغذائية والعناصر الأخرى ونظام الأكسجين ودرجة الحموضة والقلوية والمؤشرات الهيدروكيميائية الأخرى. من المعروف أن استخدام البيانات الهيدروكيميائية في تحليل أصل وتوزيع أنواع مختلفة من المياه يستخدم على نطاق واسع في ممارسة البحوث الأوقيانوغرافية.

إن العوامل التي تحدد تكوين التركيب الهيدرولوجي للمحيط اعتمادًا على المناطق المناخية العرضية والدوران العام للمياه وخصائص التوزيع الرأسي للمياه هي في نفس الوقت العوامل التي تحت تأثير التركيب الهيدروكيميائي للمحيط. يتم إنشاء المحيط. وفي الوقت نفسه، من الضروري أن نأخذ في الاعتبار أن العمليات البيولوجية (على سبيل المثال، تطوير العوالق النباتية) تلعب دورا كبيرا في تكوين البنية الهيدروكيميائية. وتأثيرها، وخاصة في الطبقات السطحية، يزيد من تعقيد اعتماد الخصائص الهيدروكيميائية على الظروف الهيدرولوجية العامة.

في التركيب الهيدروكيميائي العمودي لمياه المحيطات، كما هو الحال في التقسيم الهيدرولوجي، هناك عادة ثلاث مناطق (أو الطبقات): السطحية والمتوسطة والعميقة. يرجع التركيب الهيدروكيميائي العمودي ثلاثي الطبقات إلى تغير كبير في جميع الخصائص الهيدروكيميائية عموديًا ومسارها أحادي الاتجاه في كل منطقة. وبشكل عام، يمكن وصف هذه المناطق الثلاث:

1. طبقة سطحية- توجد داخل حدودها منطقة التمثيل الضوئي وتحدث عمليات تكوين المواد العضوية وأكثر عمليات التمعدن كثافة. ويتميز بتركيزات منخفضة ومتغيرة من العناصر الغذائية، وأحيانًا ثاني أكسيد الكربون المذاب، ومحتوى عالي من الأكسجين، وقيم درجة الحموضة القصوى. دور الطبقة السطحية في تكوين الخصائص الهيدروكيميائية للمياه، وبالتالي التركيب الهيدروكيميائي كبير للغاية. هنا يتم وضع أساس التركيب الهيدروكيميائي، والذي يتغير أثناء عمليات الدورة الدموية، والخلط، وارتفاع وهبوط المياه، والعمليات البيوكيميائية، يحدد العديد من المؤشرات الهيدروكيميائية النموذجية للمياه من أصول مختلفة.

2. طبقة المتوسطةعلى العكس من ذلك، فهو يتميز بزيادة في تركيزات العناصر الغذائية وثاني أكسيد الكربون المذاب، وانخفاض محتوى الأكسجين إلى الحد الأدنى وانخفاض درجة الحموضة. تعتبر الطبقة المتوسطة مهمة لأنها تحتوي على حركة أنواع معينة من الماء، مما يؤدي إلى إعادة توزيع الخواص الهيدروكيميائية لمياه المحيط، ونقل العناصر الغذائية والأكسجين والمكونات الأخرى للتركيب الكيميائي. تساهم مياه الطبقة المتوسطة في تبادل المواد في المحيط.

3. طبقة عميقة- التغيرات في جميع الخصائص الهيدروكيميائية صغيرة نسبيًا، ويزداد تركيز الأكسجين المذاب قليلاً، ويتغير محتوى العناصر الغذائية بطرق مختلفة - ينخفض ​​​​النيتروجين والفوسفور قليلاً أو يظلان دون تغيير، ويزداد السيليكون، ويزيد الرقم الهيدروجيني.

يتجلى الهيكل الهيدروكيميائي العمودي، مع الحفاظ على أساسه الأساسي، بشكل مختلف في مناطق خطوط العرض كل من المحيطات. في جميع المناطق، هناك تغييرات في المحتوى الكمي والتوزيع الرأسي للأكسجين والمواد المغذية.

1. ب المنطقة شبه القطبيةيتم التعبير عن الاختلافات الهيدروكيميائية بين الطبقات بشكل سيء للغاية، فهناك نسبة عالية جدًا من الأكسجين المذاب والحد الأدنى من العناصر الحيوية. مياه هذه المنطقة، التي تخترق الجنوب في الأعماق، تثري الطبقات المتوسطة والعميقة من المناطق الأخرى بالأكسجين.

2. ب المنطقة شبه الاستوائية الشماليةويكون توزيع المؤشرات الهيدرولوجية، بما في ذلك الأكسجين المذاب والسيليكون، عبر الطبقات أكثر وضوحًا.

3. في المياه المناطق الاستوائية والاستوائيةويلاحظ زيادة شحذ الحدود بين الطبقات، ويصبح توزيع الأكسجين المذاب في الطبقة السطحية أكثر تعقيدا، ويتم تمييز طبقة الحد الأدنى من الأكسجين بوضوح. في الطبقة المتوسطة، يزيد محتوى السيليكون والفوسفور بشكل ملحوظ.

كما ذكرنا سابقًا، يرتبط تعقيد التركيب الهيدروكيميائي للمياه بتنشيط العمليات البيولوجية والكيميائية الحيوية في الطبقة السطحية واختراق الكتل المائية بخصائص مختلفة في الطبقة المتوسطة.

السمات الإقليمية للتركيب الهيدروكيميائي العمودي للمياه

في المحيط الأطلسي العوامل التالية تلعب دورًا:

أ) تأثير ارتفاع مياه القاع (ارتفاع المياه) على توزيع العناصر الغذائية والأكسجين في الطبقة السطحية بالقرب من شمال غرب وجنوب غرب أفريقيا.

ب) دخول المياه المتوسطة تحت القطب الشمالي وتحت القطب الجنوبي، مما يخلق طبقات إضافية من الحد الأدنى والحد الأقصى من الأكسجين المذاب على أعماق مختلفة في خطوط العرض الاستوائية.

ج) يرتبط انخفاض تركيز السيليكون في الطبقة المتوسطة باختراق المياه شبه القطبية المستنفدة للسيليكون ومياه البحر الأبيض المتوسط.

د) تعتبر مياه الطبقة العميقة من المحيط الأطلسي أقل ثراءً بالمواد المغذية منها في المحيطات الأخرى، حيث أن التبادل الأفقي والرأسي المكثف يساعد على تكافؤ تركيزاتها.

في المحيط الهندي يختلف التركيب الهيدروكيميائي للمياه في كثير من النواحي عن هيكل مياه المحيط الأطلسي. ويتجلى هذا بشكل واضح في خطوط العرض الاستوائية والاستوائية وشبه الاستوائية.

أ) في جنوب المحيط الهندي، لا يمكن تتبع سوى بعض الاختلافات الكمية في تركيزات العناصر الغذائية.

ب) في منطقة الرياح الموسمية في المحيط الهندي، تكون الطبقة السطحية محددة بوضوح شديد. ويلاحظ زيادة حادة في محتوى الفسفور، مما يحدد إلى حد كبير الإنتاجية العالية في حدود 50-100 م العليا. ويؤدي التغيير من الرياح الموسمية الصيفية إلى الرياح الموسمية الشتوية الأكثر قوة إلى انخفاض محتوى الفوسفور في منطقة التمثيل الضوئي. يمكن إرجاع التغيرات في تركيزات الأكسجين المذاب والمواد المغذية إلى ما يقرب من 3000 متر (أحيانًا أكثر)، مما يحدد الحد الأدنى للطبقة المتوسطة. ومن السمات الأخرى للمحيط الهندي أن مياه الطبقة المتوسطة غنية بالسيليكون في خطي العرض الشمالي والجنوبي.

في المحيط الهادي يتم الحفاظ على السمات المناطقية الرئيسية للبنية الهيدروكيميائية في معظم مناطقها.

أ) لوحظت أهم الانحرافات في الأجزاء الشرقية من المحيط. وهي ترتبط باختراق المياه الباردة تحت تأثير تيارات الحدود الشرقية إلى خطوط العرض شبه الاستوائية والاستوائية، مع عمليات ارتفاع مياه القاع إلى السطح الساحلية مما يؤدي إلى زيادة محتويات العناصر الغذائية، ونتيجة لذلك، تكوين مناطق منتجة للغاية. هنا، في السطح وجزئيًا في الطبقات المتوسطة، تزداد تدرجات الخصائص الهيدروكيميائية. في شرق المنطقة الاستوائية، يخلق نظام التيارات تحت السطحية، التي ترتفع إلى أعماق ضحلة نسبيًا وتعزز فصل كثافة المياه، اختلافات ملحوظة في نظام الأكسجين للعناصر الغذائية الموجودة بالفعل داخل الطبقة العليا التي يبلغ ارتفاعها 50 مترًا. ويؤدي تغلغل المياه من مختلف المصادر إلى هذه المنطقة، بما في ذلك تلك الصاعدة من الأعماق، إلى وجود نسبة عالية من العناصر الغذائية، وخاصة الفوسفور، الذي يمكن أن يتجاوز تركيزه على عمق 100 متر 2 ميكروغرام في اللتر. ويرتبط ارتفاع المياه أيضًا بانخفاض سمك الطبقة السطحية باتجاه الشاطئ إلى 75-100 م. وعلى مسافة من الشاطئ يمكن أن تتجاوز 150 م.

ب) المنطقة تحت القطب الجنوبي محدودة بموقع مناطق التقارب شبه الاستوائية والاستوائية. ويؤدي هبوط المياه في مناطق الالتقاء إلى حدوث اختلافات معينة في توزيع الكثافة والخصائص الهيدروكيميائية في الشمال والجنوب. في الشمال، يخترق هذا الهبوط أعماق 400-700 م، في الجنوب - أكثر من 1000-1200 م.

ج) يمكن تمييز الاختلافات بين منطقتي شبه القارة القطبية الجنوبية والقطب الجنوبي. إذا تم التعبير عن الطبقة المتوسطة من البنية الهيدروكيميائية في المنطقة تحت القطب الجنوبي بشكل واضح تمامًا وتتميز، ربما، بتباين أكبر في تركيزات الأكسجين المذاب والمواد المغذية مقارنة بالطبقة السطحية، فإن الطبقة المتوسطة في منطقة القطب الجنوبي تتميز بـ تغييرات صغيرة للغاية في التركيزات ولا تختلف تقريبًا عن التغييرات العميقة.

ومع ذلك، فإن التقسيم العرضي للتركيب الهيدروكيميائي للمحيط العالمي لا يستبعد وجود اختلافات كبيرة في توزيع الخصائص الهيدروكيميائية بين المناطق المركزية والمحيطية للمحيط، مما يعكس تقسيم المناطق المحيطة بالقارة . تكون هذه الاختلافات أكثر وضوحًا في الطبقة السطحية وتؤثر على القيم المطلقة للخصائص الهيدروكيميائية وتقلبها الزمني.

التقلب اليوميوتغطي الخصائص الهيدروكيميائية، التي تتأثر بالعمليات البيولوجية، الطبقة السطحية لعملية التمثيل الضوئي. في المناطق غير المنتجة، يمكن أن يتغير محتوى الأكسجين والمواد المغذية بمقدار كبير. ويقدر تأثير التغيرات الشاملة (مرور الأعاصير والأعاصير المضادة) بنسبة 20٪ من الخصائص الهيدروكيميائية المقاسة.

التقلبات الموسمية يمكن تتبعه ليس فقط عبر الطبقة السطحية بأكملها، ولكن أيضًا في الجزء العلوي (وأحيانًا أعمق) من الطبقة المتوسطة. يكون أكثر وضوحًا في مناطق اختلاط الحمل الحراري المكثف (مياه خطوط العرض القطبية والمعتدلة)، وفي مناطق الرياح الموسمية، وفي المنطقة الاستوائية الشرقية للمحيط الهادئ. بالنسبة للظروف المعيشية للكائنات الحية وعملية الإنتاج الحيوي، فإن دور التغيرات الموسمية في الخصائص الهيدروكيميائية في الطبقة السطحية كبير بشكل خاص. العلاقة بين هذه التغييرات والسمات العرضية للتركيب الهيدروكيميائي في المحيط واضحة للعيان. في خطوط العرض المعتدلة والعالية، تحد التغيرات الموسمية في إضاءة العناصر الغذائية ودرجة الحرارة وديناميكيات المياه من تطور العوالق النباتية مع مرور الوقت. يستمر موسم النمو هنا من 1 إلى 7 أشهر. خلال هذه الفترة، يعيش الجزء الأكبر من العوالق النباتية وينتج في طبقة عليا رقيقة نسبيًا من الماء (يصل إلى 50-75 مترًا)، تحدها من الأسفل طبقة موسمية من قفزة الكثافة الناتجة عن تسخين المياه السطحية. نتيجة للنشاط الحيوي للعوالق النباتية، ينخفض ​​محتوى العناصر الغذائية بشكل كبير مقارنة بموسم ما قبل النمو. وفي بعض المناطق تصبح صغيرة جدًا لدرجة أنها تحد تمامًا من تطور العوالق النباتية. ومع ذلك، نتيجة لتبريد المياه السطحية في الخريف والشتاء، يتم تدمير الطبقة الموسمية للقفز، ويلتقط الخلط الحراري طبقات أعمق من الماء مقارنة بالفترات الدافئة من العام - ما يصل إلى 200-500 م، ويتميز ب نسبة عالية من العناصر الغذائية. وهذا يؤدي إلى معادلة تركيزات العناصر الغذائية داخل الطبقة 200-260 متر، وبالتالي زيادة محتواها في الطبقة الضوئية. وبحلول بداية موسم النمو التالي، يتم تزويد العوالق النباتية مرة أخرى بشكل جيد إلى حد ما بالمواد المغذية. لذلك، في منطقة عالية الإنتاجية من الجزيرة. جورجيا الجنوبية في بحر سكوتيا، تبلغ كمية الفوسفور والسيليكون خلال موسم النمو في طبقة الاحترار الصيفية (~ 50 مترًا مربعًا) 1.4 و2-3 ميكروجرام/لتر على التوالي. إن انخفاض محتوى السيليكون بالفعل في النصف الأول من موسم النمو يحد من تطور العوالق النباتية. في الخريف والشتاء، يغطي الخلط الحراري عمود الماء حتى عمق 200 متر تقريبًا، مما يزيد محتوى الفوسفور إلى 2.2، والسيليكون إلى 20 ميكروجرام/لتر في الطبقة العليا. في جزء المياه العميقة من بحر بيرينغ، على سبيل المثال، يزداد محتوى العناصر الغذائية في الطبقة الضوئية بسبب الخلط الحراري في الخريف والشتاء من 0.5 إلى 2.6 ميكروغرام عند P/l ومن 7.14 إلى 35 ميكروغرام عند Si/ ل.

على عكس مناطق خطوط العرض المعتدلة والعالية، في المناطق الاستوائية الاستوائية، بسبب عدم وجود تغير واضح في الفصول، يحتفظ الهيكل الرأسي للمياه داخل الطبقة السطحية بميزاته الرئيسية على مدار العام. الظروف الديناميكية والخفيفة هنا مواتية لتطوير العوالق النباتية على مدار السنة، ويغطي موسم النمو 12 شهرا. هناك استهلاك مستمر للعناصر الغذائية، والتي لا يتم تعويضها عن طريق تجديدها، على الرغم من أنها سريعة جدًا. نفس العامل القوي في توصيل العناصر الغذائية مثل الخلط الحراري غائب هنا. تصبح الطبقة الضوئية مستنفدة من العناصر الغذائية؛ يضعف التكوين الجديد للمواد العضوية بشكل حاد. على سبيل المثال، في الجزء الغربي من المنطقة الاستوائية للمحيط الأطلسي جنوب خط الاستواء، تظل تركيزات النيتروجين والفوسفور والسيليكون عند مستويات منخفضة للغاية طوال العام - بمتوسط ​​0.5 على التوالي؛ 0.2 و2.6 ميكروجرام/لتر. وفقط في المناطق الساحلية التي ترتفع فيها مياه القاع إلى السطح، والتي تتباعد جزئيًا عن خط الاستواء، يؤدي ارتفاع المياه السطحية إلى تكوين مناطق غنية بالمواد المغذية، ونتيجة لذلك، عالية الإنتاجية.

يمكن أن يصل التباين السنوي للخصائص الهيدروكيميائية إلى 10-20 وحتى 50٪ من قيم الخصائص الهيدروكيميائية ويرتبط بتغير عام في نظام المحيط تحت تأثير التقلبات واسعة النطاق في المحيط والغلاف الجوي.