Понятие водных масс и биогеографическое районирование. Профессор знаев

Водные массы - это большие объемы воды, образующиеся в определенных частях океана и отличающиеся друг от друга температурой, соленостью, плотностью, прозрачностью, количеством содержащегося кислорода и многими другими свойствами. В отличие от воздушных масс, в них большое значение имеет вертикальная зональность. В зависимости от глубины различают следующие виды водных масс:

Поверхностные водные массы. Они располагаются до глубины 200-250 м. Здесь часто меняется температура воды, соленость, так как эти водные массы формируются под воздействием атмосферных осадков и притока пресных материковых вод. В поверхностных водных массах образуются волны и горизонтальные океанические течения. В этом виде водных масс наибольшее содержание планктона и рыбы.

Промежуточные водные массы. Они располагаются до глубины 500-1000 м. В основном этот вид масс встречается в тропических широтах обоих полушарий и формируется в условиях повышенного испарения и постоянного повышения солености. Глубинные водные массы. Их нижняя граница может доходить до 5000 м. Их формирование связано с перемешиванием поверхностных и промежуточных водных масс, полярных и тропических масс. Вертикально они движутся очень медленно, но горизонтально - со скоростью 28 м/час.

Придонные водные массы. Они располагаются в Мировом океане ниже 5000 м, имеют постоянную соленость и очень большую плотность.

Водные массы можно классифицировать не только в зависимости от глубины, но и по происхождению. В данном случае различают следующие виды водных масс:

Экваториальные водные массы. Они хорошо прогреты солнцем, их температура по сезонам меняется не больше чем на 2° и составляет 27 - 28°С. На них оказывают опресняющее действие обильные атмосферные осадки и реки, впадающие в океан в этих широтах, поэтому соленость этих вод ниже, чем в тропических широтах.

Тропические водные массы. Они также хорошо прогреты солнцем, но температура вод здесь ниже, чем в экваториальных широтах, и составляет 20-25°С. По сезонам температура вод тропических широт меняется на 4°. На температуру вод этого вида водных масс большое влияние оказывают океанические течения: западные части океанов, куда приходят теплые течения от экватора, теплее, чем восточные, так как туда приходят холодные течения. Соленость этих вод значительно выше, чем экваториальных, так как здесь в результате нисходящих воздушных потоков устанавливается высокое давление и выпадает мало осадков. Не оказывают опресняющего действия и реки, так как в этих широтах их очень мало.

Умеренные водные массы. По сезонам температура вод этих широт отличается на 10°: зимой температура воды колеблется от 0° до 10°С, а летом она изменяется от 10° до 20°С. Для этих вод уже характерна смена времен года, но наступает она позднее, чем на суше, и выражена не так резко. Соленость этих вод ниже, чем тропических, так как опресняющее действие оказывают атмосферные осадки, реки, впадающие в эти воды, и айсберги, заходящие в эти широты. Для умеренных водных масс характерны также температурные различия западных и восточных частей океана: холодными являются западные части океанов, где проходят холодные течения, а восточные области согреваются теплыми течениями.

Полярные водные массы. Они формируются в Арктике и у берегов Антарктиды и могут выноситься течениями в умеренные и даже тропические широты. Для полярных водных масс характерно обилие плавающего льда, а также льда, формирующего огромные ледяные пространства. В Южном полушарии в районах полярных водных масс морские льды заходят в умеренные широты много дальше, чем в Северном. Соленость полярных водных масс низка, так как сильное опресняющее действие оказывает плавающий лед.

Между разными видами водных масс, различающихся по происхождению, нет четких границ, а существуют переходные зоны. Наиболее отчетливо они выражены в местах соприкосновения теплых и холодных течений. Водные массы активно взаимодействуют с атмосферой: они отдают ей влагу и тепло и поглощают из нее углекислый газ, выделяют кислород. Самыми характерными свойствами водных масс являются соленость и температура.

— это большие объемы воды, образующиеся в определенных частях океана и отличающиеся друг от друга температурой , соленостью , плотностью , прозрачностью , количеством содержащегося кислорода и многими другими свойствами. В отличие от , в них большое значение имеет вертикальная зональность.

В зависимости от глубины различают следующие виды водных масс:

Поверхностные водные массы . Они располагаются до глубины 200-250 м . Здесь часто меняется температура воды, соленость, так как эти водные массы формируются под воздействием и притока пресных материковых вод. В поверхностных водных массах образуются волны и горизонтальные . В этом виде водных масс наибольшее содержание планктона и рыбы.

Промежуточные водные массы . Они располагаются до глубины 500-1000 м . В основном этот вид масс встречается в тропических широтах обоих полушарий и формируется в условиях повышенного испарения и постоянного повышения солености.

Глубинные водные массы . Их нижняя граница может доходить до 5000 м . Их формирование связано с перемешиванием поверхностных и промежуточных водных масс, полярных и тропических масс. Вертикально они движутся очень медленно, но горизонтально - со скоростью 28 м/час.

Придонные водные массы . Они располагаются в ниже 5000 м , имеют постоянную соленость и очень большую плотность.

Водные массы можно классифицировать не только в зависимости от глубины, но и по происхождению . В данном случае различают следующие виды водных масс:

Экваториальные водные массы . Они хорошо прогреты солнцем, их температура по сезонам меняется не больше чем на 2° и составляет 27 — 28°С. На них оказывают опресняющее действие обильные атмосферные осадки и , впадающие в океан в этих широтах, поэтому соленость этих вод ниже, чем в тропических широтах.

Тропические водные массы . Они также хорошо прогреты солнцем, но температура вод здесь ниже, чем в экваториальных широтах, и составляет 20-25°С. По сезонам температура вод тропических широт меняется на 4°. На температуру вод этого вида водных масс большое влияние оказывают океанические течения: западные части океанов, куда приходят теплые течения от экватора, теплее, чем восточные, так как туда приходят холодные течения . Соленость этих вод значительно выше, чем экваториальных, так как здесь в результате нисходящих воздушных потоков устанавливается высокое давление и выпадает мало осадков. Не оказывают опресняющего действия и реки, так как в этих широтах их очень мало.

Умеренные водные массы . По сезонам температура вод этих широт отличается на 10°: зимой температура воды колеблется от 0° до 10°С, а летом она изменяется от 10° до 20°С. Для этих вод уже характерна смена времен года, но наступает она позднее, чем на суше, и выражена не так резко. Соленость этих вод ниже, чем тропических, так как опресняющее действие оказывают атмосферные осадки, реки, впадающие в эти воды, и , заходящие в эти широты. Для умеренных водных масс характерны также температурные различия западных и восточных частей океана: холодными являются западные части океанов, где проходят холодные течения, а восточные области согреваются теплыми течениями.

Полярные водные массы . Они формируются в Арктике и у берегов и могут выноситься течениями в умеренные и даже тропические широты. Для полярных водных масс характерно обилие плавающего льда, а также льда, формирующего огромные ледяные пространства. В Южном полушарии в районах полярных водных масс морские льды заходят в умеренные широты много дальше, чем в Северном. Соленость полярных водных масс низка, так как сильное опресняющее действие оказывает плавающий лед.

Между разными видами водных масс, различающихся по происхождению, нет четких границ, а существуют переходные зоны . Наиболее отчетливо они выражены в местах соприкосновения теплых и холодных течений.

Водные массы активно взаимодействуют с : они отдают ей влагу и тепло и поглощают из нее углекислый газ, выделяют кислород.

Самыми характерными свойствами водных масс являются и .

Также как и воздушное пространство, водное неоднородно по своей зональной структуре. О том, что называют водной массой, мы поговорим в этой статье. Выявим основные их виды, а также определим ключевые гидротермические характеристики океанических акваторий.

Что называют водной массой Мирового океана?

Водные океанические массы - это сравнительно большие слои океанических вод, обладающие определёнными свойствами (глубина, температура, плотность, прозрачность, количество содержащихся солей и т.д) характерными для данного типа водного пространства. Формирование свойств определённого вида водных масс происходит на протяжении большого периода времени, что делает их относительно постоянными и водные массы воспринимаются, как единое целое.

Главные характеристики морских водных масс

Водные океанические массы в процессе взаимодействия с атмосферой приобретают различные характеристики, отличающиеся в зависимости от степени воздействия, а также от очага формирования.

Основные зоны водных масс Мирового океана

Комплексные характеристики водных масс формируются под воздействием не только территориального признака в сочетании с климатическими условиями, но и вследствие смешивания разных водных потоков. Верхние слои океанических вод более подвержены смешиванию и влиянию атмосферы, нежели более глубинные толщи воды того же географического региона. В связи с этим фактором водные массы Мирового океана подразделяются на два больших раздела:

Виды вод океанической тропосферы

Океаническая тропосфера образуется под влияние совокупности динамичных факторов: климата, осадков, а также прилива материковых вод. В связи с этим поверхностные воды имеют частые колебания температуры, уровня солёности. Движение водных масс из одной широты в другую формирует образование тёплых и

В наблюдается наибольшая насыщенность формами жизней в виде рыб и планктона. Виды водных масс океанической тропосферы принято подразделять по географическим широтам с ярко-выраженным климатическим фактором. Назовём основные из них:

• Экваториальные.
• Тропические.
• Субтропические.
• Субполярные.
• Полярные.

Характеристика экваториальных водных масс

Территориальная зональность экваториальных водных масс охватывает географическую полосу от 0 до 5 северной широты. Экваториальный климат характеризуется практически одинаково высоким температурным режимом на протяжении всего календарного года, поэтому и водные массы данного региона прогреты в достаточной степени, достигают температурной отметки 26-28.

Вследствие выпадения обильных осадков и притока пресной речной воды с материка экваториальные океанические воды имеют небольшой процент солёности (до 34,5‰) и наименьшую условную плотность (22-23). Насыщенность водной среды региона кислородом также имеет наименьший показатель (3-4 мл/л) ввиду высокой среднегодовой температуры.

Характеристика тропических водных масс

Зона тропических водных масс занимает две полосы: 5-35 северного полушария (северо-тропические воды) и до 30 южного (южно-тропические воды). Формируются под воздействием особенностей климата и воздушных масс - пассатов.

Летний температурный максимум соответствует экваториальной широте, но зимой этот показатель опускается до отметки 18-20 выше нуля. Зона характеризуется наличием восходящих водных потоков с глубины 50-100 метров у западных прибрежных материковых линий и нисходящими потоками у восточных берегов материка.

Тропические виды водных масс имеют больший, чем у экваториальной зоны, показатель солёности (35-35,5‰) и условной плотности (24-26). Насыщенность кислородом тропических водных потоков остаётся приблизительно на таком же уровне, что и у экваториальной полосы, а вот насыщенность фосфатами превосходит: 1-2 мкг-ат/л против 0,5-1 мкг-ат/л у экваториальных вод.

Субтропические водные массы

Температура в течение года субтропической водной зоны может опускаться до 15. В тропической широте опреснение вод происходит в меньшей степени, чем в других климатических поясах, поскольку здесь выпадает малое количество осадков, в то время как идёт интенсивное испарение.

Здесь солёность вод может доходить до 38‰. Субтропические водные массы океана при охлаждении в зимний период года отдают много тепла, тем самым внося значительный вклад в процесс теплообмена планеты.

Границы субтропической зоны доходят примерно до 45 южного полушария и до 50 с.ш. Наблюдается повышение насыщенности вод кислородом, а значит и формами жизни.

Характеристика субполярных водных масс

По мере отдаления от экватора температура водных потоков снижается и варьирует в зависимости от времени года. Так на территории субполярных водным масс (50-70 с.ш и 45-60 ю.ш.) зимой температура воды падает до 5-7, а летом повышается до 12-15 о С.

Солёность воды имеет тенденцию уменьшения от субтропических водных масс в направлении к полюсам. Происходит это вследствие таяния айсбергов - источников пресной воды .

Характеристика и особенности полярных водных масс

Локализация полярных океанических масс - околоматериковые полярные северные и южные пространства, таким образом, океанологи выделяют наличие арктических и антарктических водных масс. Отличительными особенностями полярных вод являются, конечно же, наименьшие температурные показатели: летом в среднем 0, а зимой 1,5-1,8 ниже нуля, что также влияет на плотность - здесь она самая высокая.

Помимо температуры, отмечается и низкая солёность (32-33‰) за счёт таяния материковых пресных ледников. Воды полярных широт очень богаты кислородом и фосфатами, что благоприятно сказывается на разнообразии органического мира.

Виды и свойства водных масс океанической стратосферы

Океаническую стратосферу океанологи условна подразделяют на три вида:

1. Промежуточные воды охватывают толщи воды на глубине от 300-500 м до 1000 м, а иногда и 2000 м. По сравнению с двумя остальными видами водных масс стратосферы, промежуточный слой наиболее освещённый, тёплый и в большей степени богат кислородом и фосфатами, а значит и богаче подводный мир планктоном и различными видами рыб. Под влиянием соседства с водными потоками тропосферы, у которой преобладает стремительно текущая водная масса, гидротермические характеристики и скорость течения водных потоков промежуточного слоя весьма динамичны. Общая тенденция движения промежуточных вод наблюдается в направлении от высоких широт к экватору. Толщина промежуточного слоя океанической стратосферы не везде одинакова, более широкий слой наблюдается у полярных зон.
2. Глубинные воды имеют ареал распространения, начиная с глубины в 1000-1200 м, и доходят до 5 км ниже уровня моря и характеризуются более постоянными гидротермическими данными. Горизонтальное течение водных потоков данного слоя гораздо меньше промежуточных вод и составляет 0,2-0,8 см/с.
3. Придонный слой воды наименее изучены океанологами в виду своей недосягаемости, ведь они располагают на глубине более 5 км от поверхности воды. Главными особенностями придонного слоя является практически постоянный уровень солёности и высокая плотность.

ВОДНЫЕ МАССЫ, объём воды, соизмеримый с площадью и глубиной водоёма, обладающий относительной однородностью физических, химических и биологических характеристик, формирующихся в конкретных физико-географических условиях (обычно на поверхности океана, моря), отличающихся от окружающей водной толщи. Особенности водных масс, приобретённые в определённых районах океанов и морей, сохраняются за пределами области формирования. Смежные водных масс отделяются друг от друга зонами фронтов Мирового океана, зонами раздела и зонами трансформации, которые прослеживаются по увеличивающимся горизонтальным и вертикальным градиентам основных показателей водных масс. Главные факторы формирования водных масс - тепловой и водный балансы данного района, соответственно основные показатели водных масс - температура, солёность и зависящая от них плотность. Важнейшие географические закономерности - горизонтальная и вертикальная зональность - проявляются в океане в виде специфической структуры вод, состоящей из набора водных масс.

В вертикальной структуре Мирового океана выделяются водные массы: поверхностные - до глубины 150-200 м; подповерхностные - до 400-500 м; промежуточные - до 1000-1500 м, глубинные - до 2500-3500 м; придонные - ниже 3500 м. В каждом из океанов имеются характерные для них водные массы, поверхностные водные массы называются в соответствии с климатическим поясом, где сформировались (например, тихоокеанские субарктические, тихоокеанские тропические и так далее). Для нижележащих структурных зон океанов и морей название водных масс соответствует их географическому району (средиземноморская промежуточная водная масса, североатлантичная глубинная, глубинная Чёрного моря, антарктическая придонная и т.д.). Плотность воды и особенности атмосферной циркуляции определяют глубину, на которую водная масса погружается в районе своего образования. Часто при анализе водной массы учитываются также показатели содержания в ней растворённого кислорода, других элементов, концентрации ряда изотопов, которые дают возможность проследить распространение водной массы из района её формирования, степень смешения с окружающими водами, время нахождения вне контакта с атмосферой.

Характеристики водных масс не остаются постоянными, они подвергаются в определённых пределах сезонным (в верхнем слое) и многолетним колебаниям, изменяются в пространстве. По мере передвижения из района формирования водные массы трансформируются под воздействием изменившегося теплового и водного балансов, особенностей циркуляции атмосферы и океана, перемешиваются с окружающими водами. Вследствие чего различают первичные водные массы (формируются под непосредственным влиянием атмосферы, с наибольшими колебаниями характеристик) и вторичные водные массы (образуются при перемешивании первичных, отличаются наибольшей однородностью характеристик). В пределах водной массы выделяют ядро - слой с наименее трансформированными характеристиками, сохраняющий присущие конкретной водной массе отличительные признаки - минимумы или максимумы солёности и температуры, содержание ряда химических веществ.

При изучении водных масс применяется метод температурно-солёностных кривых (Т, S-кривых), метод ядра (исследование трансформации присущих водной массе экстремумов температуры или солёности), изопикнический метод (анализ характеристик на поверхностях равной плотности), статистический Т, S-анализ. Циркуляция водных масс играет важную роль в энергетическом и водном балансе климатической системы Земли, перераспределяя между широтами и разными океанами тепловую энергию и распреснённые (или осолонённые) воды.

Лит.: Sverdrup Н. U., Johnson М. W., Fleming R. Н. The oceans. N. Y., 1942; Зубов Н. Н. Динамическая океанология. М.; Л., 1947; Добровольский А. Д. Об определении водных масс // Океанология. 1961. Т. 1. Вып. 1; Степанов В. Н. Океаносфера. М., 1983; Мамаев О. И. Термохалинный анализ вод Мирового океана. Л., 1987; он же. Физическая океанография: Избр. труды. М., 2000; Михайлов В. Н., Добровольский А. Д., Добролюбов С. А. Гидрология. М., 2005.

Особенности распределения океанологических характеристик по площади моря и с глубиной, хорошо развитое перемешивание, приток поверхностных вод из сопредельных бассейнов и изоляция от них глубинных морских вод формируют основные черты гидрологической структуры Японского моря. Вся толща его вод разделяется на две зоны: поверхностную (до глубины в среднем 200 м) и глубинную (от 200 м до дна). Воды глубинной зоны характеризуются относительно однородными физическими свойствами во всей их массе в течение года. Вода поверхностной зоны под влиянием климатических и гидрологических факторов изменяет свои характеристики во времени и пространстве гораздо интенсивнее.

В Японском море выделяются три водные массы: две в поверхностной зоне - поверхностная тихоокеанская, характерная для юго-восточной части моря, и поверхностная япономорская, свойственная северо-западной части моря, и одна в глубинной зоне - глубинная япономорская водная масса. По своему происхождению эти водные массы представляют собой результат трансформации поступающих в море тихоокеанских вод.

Поверхностная тихоокеанская водная масса формируется в основном под влиянием Цусимского течения, наибольший объем она имеет на юге и юго-востоке моря. По мере продвижения на север ее толщина и площадь распространения постепенно уменьшаются и примерно в районе 48° с. ш. вследствие резкого уменьшения глубин она выклинивается на мелководье. Зимой, когда Цусимское течение ослабевает, северная граница тихоокеанских вод располагается примерно на 46-47° с. ш.

Поверхностная тихоокеанская вода характеризуется высокими значениями температуры (около 15-20°) и солености (34,0-35,5‰). В рассматриваемой водной массе выделяется несколько слоев, гидрологические характеристики которых и толщина меняются в течение года. Поверхностный слой, где температура в течение года меняется от 10 до 25°, а соленость от 33,5 до 34,5‰. Толщина поверхностного слоя меняется от 10 до 100 м. Верхний промежуточный слой, толщина которого на протяжении года изменяется от 50 до 150 м. В нем отмечаются значительные градиенты температуры, солености и плотности. Нижний слой толщиной от 100 до 150 м. В течение года изменяются глубина залегания, границы его распространения, температура от 4 до 12°, соленость от 34,0 до 34,2‰. Нижний промежуточный слой с очень незначительными вертикальными градиентами температуры, солености и плотности. Он отделяет поверхностную тихоокеанскую водную массу от глубинной япономорской.

По мере продвижения на север тихоокеанская вода постепенно изменяет свои характеристики под влиянием климатических факторов и вследствие перемешивания ее с подстилающей глубинной япономорской водой. В результате охлаждения и распреснения тихоокеанской воды на широтах 46-48° с. ш. формируется поверхностная япономорская водная масса. Она характеризуется относительно низкими величинами температуры (в среднем около 5-8°) и солености (32,5-33,5‰). Вся толща этой водной массы делится на три слоя: поверхностный, промежуточный и глубинный. Как и в тихоокеанской, в поверхностной япономорской воде наибольшие изменения гидрологических характеристик происходят в поверхностном слое. Температура здесь в течение года меняется от 0 до 21°, соленость от 32,0-34,0‰, а толщина слоя от 10 до 150 м и более. В промежуточном и глубинном слоях сезонные изменения гидрологических характеристик незначительны. Зимой поверхностная япономорская вода занимает большую площадь, чем летом, вследствие интенсивного поступления в море в это время тихоокеанских вод.

Глубинная япономорская вода образуется в результате трансформации поверхностных вод, опускающихся на глубины вследствие процесса зимней конвекции за счет общей циклонической циркуляции. Изменения характеристик глубинной япономорской воды по вертикали крайне малы. Основная масса этих вод имеет зимой температуру 0,1-0,2°, летом 0,3-0,5°; соленость в течение года 34,10-34,15‰.

Схема расположения водных масс и типов вертикальной структуры вод на условном разрезе поперек шельфа северо-западной части Японского моря в феврале (вверху) и в августе (внизу).