Поверхностные течения Северного Ледовитого океана

В 1918—1925 гг. во время работы норвежской экспедиции в Арктическом бассейне на судне «Мод» Свердруп впервые исследо­вал дрейфовые подледные течения. Он пришел к выводу, что при ветровом дрейфе льда в движение вовлекается весь гомоген­ный поверхностный слой Арктического бассейна толщиною не­сколько десятков метров. Этот слой свободно скользит по нижеле­жащему слою гидросферы ввиду незначительности сил внутреннего трения в зоне наибольшего градиента плотности. Пренебрегая со­противлением трения, он полагал, что дрейфу льда сопротивление оказывают только окружающие ледяные поля. Последующие ис­следования, выполненные на дрейфующей станции «Северный по-люс-1» в 1937 г. П. П. Ширшовым, выявили неполноту этого допущения. Ошибочным оказалось также предположение Свердрупа о пропорциональности силы трения воздух—лед первой степени скорости ветра, а не второй, как показали результаты дальнейших исследований (Ширшов, 1944). П. П. Ширшов считал, что дрей­фовые подледные течения имеют много общих черт с дрейфовыми ветровыми течениями моря, свободного от льда. Скорость подлед­ного течения быстро уменьшается с глубиной: на горизонте 5 мона, по данным П. П. Ширшова, составляет 90—100 % от скорости дрейфа льда, на глубине 25 м — 25—30 %. На глубине 25 м вектор течения отклоняется вправо от вектора скорости дрейфа льда на угол 25—30°.

В 1959 г. группа исследователей во главе с А. Г. Колесниковым выполнила инструментальные наблюдения за дрейфовыми тече­ниями в подледном слое (Колесников, 1960). Измерив средние и пульсационные скорости течений, авторы сделали вывод, что толщина слоя воды, увлекаемая   ветровым  дрейфом   льда,   невелика.  При   скорости дрейфа 5 см/с течение распространяется на глубину только 5м от  нижней  кромки льда.  На  глубине 1   м  подо льдом скорость течения составляет только 50 % от скорости дрейфа льда.

 Более подробные данные о структуре дрейфовых подледных течений получил Ханкинс летом 1958 г. на американской дрейфую щей станции «Альфа» [Hunkins, 1966]. Истинные течения получены путем вычитания элементов дрейфа льда, вычесленного по астрономическим наблюдениям местоположения станции. По данным натурных наблюдений было построено 180 эпюр вертикального распределения скорости и направления течения, но анализировались только 23, которые соответствовали условиям установившегося дрейфа льда. На осно­вании анализа обобщенных данных был построен годограф скоро­сти дрейфового течения, из которого следует, что угол отклонения вектора скорости дрейфа льда от направления ветра равен 45°.

Л. Н. Беляков обобщил результаты собственных наблюдений за дрейфовыми течениями под ледяным покровом и измерений, вы­полненных другими исследователями и нашёл что на глубине 5 метров направление течения составляет угол примерно 40ْ к направлению дрейфа льда (Беляков, 1974)

В результате дрейфа «Фрама», станции «Северный полюс-1» и ледокольного парохода «Г. Седов», хотя они не проходили по центральной части бассейна, была получена важная инфор­мация о закономерностях дрейфа льдов. На основе этих данных Н. Н. Зубов сформулировал свое знаменитое «правило дрейфа льда по изобарам», а затем вместе с М. М. Сомовым построил первую (хотя еще гипотетическую) схему дрейфа льда в Аркти­ческом бассейне [Зубов и др. 1940].

Одновременно накапливались данные о циркуляции вод в поверхностных слоях Арктического бассейна. Используя ре­зультаты наблюдений на дрейфующих станциях и воздушных экспедиций, А. Ф. Трешников в 1954 г. составил первую дина­мическую карту (Трешников 1959), на которой ясно проступали основные кон­туры известной теперь схемы—широкое Трансарктическое те­чение, направленное от Берингова пролива к проливу Фрама и обширный антициклонический круговорот вод в Амеразийском суббассейне (рис.4).

 

Рис. 4. Схема циркуляции поверхностных вод Северного Ледовитого Океана. 1-антициклонический круговорот вод Арктического бассейна; 2- Трансарктическое течение; 3-Восточно-Гренландское течение; 4 – Западно-Исландское течение и Восточно-Исландское течения; 5 – Норвежское течение; 6 – система циклонических течений Северо-Европейского бассейна; 7 – Нордкапское течение; 8 – Шпицбергенское течение. (Взято из Никифоров, Шпайхер, 1980)

 

Впервые существование антициклонической циркуляции вод и льдов подтвердил дрейф станции «Северный полюс-2». Ее ла­герь, оставленный зимовщиками весной 1951 г., был дважды обнаружен во время воздушных экспедиций в 1954 и 1955 г. вблизи того места, где станция была создана в 1950 г.

3. М. Гудкович обработал результаты дрейфа станции по барическим и ди­намическим картам (Волков и Гудкович, 1967). Оказалось, что за 5 лет станция совершила круговой дрейф с радиусом около 1000 км вокруг центра антициклонической циркуляции, выяв­ленной А. Ф. Трешниковым. Затем наличие этой циркуляции подтвердил дрейф советских станций «СП-7, 8, 11, 12, 16», а также дрейф американских станций «Т-3», «Альфа» и «Браво».

Это представление о циркуляции поверхностного слоя подтвердилось в работе Coachman and Barnes (1961), которые проанализировали 300 океанологических станций и поля динамических высот. За уровень отсутствия движения они приняли глубину 1200 метров. Не очень понятно почему именно эта глубина была выбрана. Кроме того, они упоминают о том что во многих случаях прямых измерений течения не было проведено, но они определяли его, исходя из предположения о том, что циркуляция льда и поверхностного слоя океана совпадают. Это возможно не лучшее приближение. Наиболее сильным аргументом в пользу того, что циркуляция океана соответствует циркуляции льда являлось то, что большие ледовые острова имеющие вертикальные размеры более 40 метров следуют по траекториям, совпадающим с кругом Бофорта и Трансарктического течения. Предположение заключается в том, что перемещение этих ледовых островов контролируется океанской циркуляцией. Но здесь игнорируется тот важный факт, что ледовые острова не плавают изолированно а зажаты окружающим ледовым полем способным передавать им энергию которая может превышать энергию получаемую от течений. Такая точка зрения обсуждалась Hibler and Bryan (1987).

  Представления Coachman и Barnes (1961) были развиты Newton (1973). Он нашел, что основная циркуляция арктических (поверхностных) вод в Канадском бассейне именно такая, как и предполагали Coachman и Barnes (1961). Как и его предшественники, Newton снова сделал свои выводы на основе данных по дрейфу крупных ледяных островов, но добавил также измерения дрейфа более тонкого (2-3м) льда. Он использовал данные полученные в ходе Arctic Ice Dynamics Joint Experiment (AIDJEX) за 1970-1972 годы. В этом эксперименте измерители течений были помещены в лунки просверленные во льду и измеряли скорость потока и его направление относительно льда. Затем, используя данные по дрейфу льда, эти измерения переводились в систему координат связанную с Землёй и таким образом должна была получаться картина реальных течений. Погрешности для данных эксперимента AIDJEX официально так никогда и не были представлены. Ньютон отмечает что измерители течений часто работали за порогом точности, составляющим 2.5 см/с. Фактически очень много измерений было именно такого порядка величины.

   Интересное сообщение по поводу циркуляции в южной части моря Бофорта, было сделано Aagaard (1984), который проанализировал измерения течений и данные со станций сделанных над континентальным склоном в этом районе. Он сообщает о крупномасштабной циркуляции (Бофортское противотечение) направленной в пролив Фрама а не в Берингов пролив как думали раньше. Он предположил что этот поток является частью крупномасштабной циркуляции бассейна. Так как Aagaard использовал лучшие измерения течения сделанные в этом районе, возможно что течения в южной части круговорота Бофорта действительно движутся в противоположную сторону по сравнению с циркуляцией льда.

 

 

Be the first to comment on "Поверхностные течения Северного Ледовитого океана"

Leave a comment

Your email address will not be published.


*