Водні маси Світового океану можуть бути поділені на типи, що характеризуються певними властивостями або певним співвідношенням різних характеристик. Назва кожної Водної маси відображає район формування (джерело) та шляхи її переміщення. Наприклад, антарктична придонна вода утворюється в різних районах навколо Антарктичного материка і виявляється біля дна великих ділянках океану. Водні маси утворюються або в результаті термохалінних змін, зумовлених взаємодією моря та атмосфери, або внаслідок перемішування двох або більше вод. Після формування Водна маса зміщується на горизонт, що визначається її щільністю, залежно від вертикального розподілу щільності навколишньої води, і поступово перемішуючись або взаємодіючи з атмосферою (якщо Водна маса поширюється на поверхні або на горизонтах, близьких до поверхні), втрачає характерну рису(або риси), яку вона набула у районі формування.

Основні водні маси Світового океану утворюються внаслідок термохалінних змін. Такі Водні маси мають екстремум за однією або багатьма характеристиками. Шар, в якому спостерігається цей екстремум (глибина шару визначається густиною води), називається серединним шаром. Цей шар може бути виявлений при дослідженні вертикального розподілу типових властивостей Ст м.

Найбільшу частину поверхневих та підповерхневих водних мас становлять центральні водні маси, які виявляються в помірних широтах в обох півкулях. Вони характеризуються високою солоністю і досить високими температурами і можуть бути поділені на такі підтипи, як західна та східна центральні водні маси. Це саме ті Водні маси, які є джерелом серединного шару з низьким максимумом солоності (субтропічна протитечія), що формується внаслідок опускання поверхневих водв зонах субтропічних конвергенції (35-40 ° с. і ю. ш.) в більшості тропічних районів океану. Між центральними водними масами північної та південної півкуль знаходиться екваторіальна вода. Ця Водна маса добре розвинена в Тихому та Індійському океанах, але її немає в Атлантичному океані.

У напрямку до полюсів центральні Водні маси охолоджуються, що пов'язано з таненням льоду та температурним контрастом між водою та атмосферою. Між полярними поверхневими водними масами та глибинними водами існують води проміжної зони — субарктична та субантарктична поверхневі води. При стику водних мас проміжної зони відбувається опускання вод вздовж зони конвергенції. Цю зону, чи полярний фронт, можна як район освіти проміжних Водних мас Світового океану. Вони холодні, мають низьку солоність та відокремлюють верхню теплу водну сферу від нижньої холодної. В Атлантичному океані найбільш поширеною проміжною Водною масою є антарктична проміжна вода, що утворюється в межах південного фронту полярного; вона може бути простежена методом ядра до 20 ° с. ш. На північ від цієї широти існує серединний шар з неяскраво вираженим мінімумом солоності.

Субарктична проміжна вода зустрічається у північніших широтах, але вона набагато менш яскраво виражена і не поширюється так широко, як антарктична проміжна вода.

Через мілководність Берингової протоки циркуляція між Північним Льодовитим океаном і північною частиною Тихого океану обмежена; тому субарктична проміжна вода в Тихому океанімає мале поширення Однак біля узбережжя Росії відбувається опускання вод та формування проміжної Водної маси, дуже схожої на субарктичну; оскільки ця Водна маса неарктичного походження, вона названа північно-тихоокеанською проміжною водою.

Глибинні та придонні води утворюються в полярних районах, найактивніше — навколо Антарктичного материка та в районах, що прилягають до Південної Гренландії. Вплив Арктичного басейну на глибоководну циркуляцію Світового океану незначний внаслідок відчленованості глибин Арктичного басейну підводними хребтами - порогами. Припускають, що джерелом більшої частини глибинних та придонних вод є атлантичний сектор Південного океану (море Уедделла). Сильна глибоководна циркуляція призводить до того, що вплив Атлантичного океану відчувається у більшості районів Світового океану. Тихий океан немає великих джерел глибинної води, і тому потік нижче 2000 м, мабуть, слабкий. Індійський океан має складну систему глибинних вод, яка залежить швидше від змішування багатьох інших водних мас, ніж від утворення типів водних мас в результаті термохалінних змін.

Формування водних масвідбувається відповідно до геофізичних умов окремих районів Світового океану. У процесі генези значні обсяги води набувають набір характерних фізико-хімічних та біологічних властивостей, що залишається практично незмінним у межах всього простору їх поширення.

Властивості

До основних властивостей водних мас відносять солоність та температуру. Обидва ці показники залежить від кліматичних чинників, зумовлених географічної широтою. Основну роль зміні солоності вод грають опади і випаровування. Температура знаходиться під впливом клімату навколишніх територій та океанічних течій.

Типи

У структурі Світового океану виділяють такі типи водних мас - придонні, глибинні, проміжні та поверхневі.

Поверхневі масиутворюються під впливом опадів та прісних материкових вод. Цим пояснюються постійні зміни температури та солоності. Тут виникають хвилі і горизонтальні океанічні течії. Товщина шару складає 200-250 метрів.

Проміжні водні масирозташовані на глибині 500-1000 метрів. Формуються вони у тропічних широтах, де спостерігається високий рівеньсолоності та випарів.

Формування глибинних масвикликано перемішуванням поверхневих та проміжних водних мас. Такий тип води зустрічається у тропічних широтах. Швидкість руху по горизонталі може становити до 28 км на годину. Температура на глибинах понад 1000 метрів становить приблизно +2–3 градуси.

Придонні водні масивідрізняють дуже низькі температури, постійний рівень солоності та велика щільність. Цей різновид вод займає ту частину океану, яка знаходиться глибше 3000 метрів.

Види

Залежно від територіального розташування розрізняють такі види водних мас, як екваторіальні, тропічні, субтропічні, помірні та полярні.

Для екваторіальних водних мас характерні: низький рівень густини та солоності, висока температура (до +28 градусів), знижений вміст кисню.

Тропічні маси вод перебувають у зоні впливу океанічних течій. Солоність таких мас вища, оскільки випаровування тут переважають над опадами.

На помірні маси надають опрісняючу дію річки, опади та айсберги. Для цих широт характерна сезонна зміна температур води, а середньорічна поступово знижується у напрямку полюсів від 10 до нуля градусів.

Рівень солоності в полярних шарах досить низький, оскільки плаваючий лід має сильну опрісняючу дію. При температурі близько -2 градусів, морська вода середньої солоності замерзає (що більше солоність, то нижча температура замерзання).

Що таке водяні маси?

Відповідаючи питанням, що таке водні маси, можна сказати про процесах, які у перехідних зонах з-поміж них. При зустрічі мас відбувається перемішування вод, тоді як щільніші їх занурюються на глибину. Такі області називають зонами конвергенції.

У зонах дивергенції відбувається розбіжність водних мас, що супроводжується підйомом вод із глибин.

Також як і повітряний простір, водне неоднорідне за своєю зональною структурою. Про те, що називають водяною масою, ми поговоримо в цій статті. Виявимо їх основні види, а також визначимо ключові гідротермічні характеристики океанічних акваторій.

Що називають водяною масою Світового океану?

Водні океанічні маси - це порівняно великі шари океанічних вод, що мають певні властивості (глибина, температура, щільність, прозорість, кількість солей, що містяться і т.д) характерними для даного типу водного простору. Формування властивостей певного виду водних мас відбувається протягом великого періоду часу, що робить їх відносно постійними та водні маси сприймаються як єдине ціле.

Основні характеристики морських водних мас

Водні океанічні маси в процесі взаємодії з атмосферою набувають різних характеристик, що відрізняються в залежності від ступеня впливу, а також від вогнища формування.

Основні зони водних мас Світового океану

Комплексні характеристики водних мас формуються під впливом не тільки територіальної ознаки у поєднанні з кліматичними умовами, а й унаслідок змішування різних водних потоків. Верхні шари океанічних вод більш схильні до змішування і впливу атмосфери, ніж більш глибинні товщі води того ж географічного регіону. У зв'язку з цим фактором водні маси Світового океану поділяються на два великі розділи:

Види вод океанічної тропосфери

Океанічна тропосфера утворюється під вплив сукупності динамічних чинників: клімату, опадів, і навіть припливу материкових вод. У зв'язку з цим поверхневі води мають часті коливання температури рівня солоності. Рух водних мас з однієї широти до іншої формує утворення теплих і

У спостерігається найбільша насиченість формами життів у вигляді риб та планктону. Види водних мас океанічної тропосфери прийнято підрозділяти за географічним широтамз яскраво вираженим кліматичним фактором. Назвемо основні з них:

• Екваторіальні.
• Тропічні.
• Субтропічні.
• Субполярні.
• Полярні.

Характеристика екваторіальних водних мас

Територіальна зональність екваторіальних водяних мас охоплює географічну смугу від 0 до 5 північної широти. Екваторіальний клімат характеризується практично однаково високим температурним режимом протягом усього календарного року, тому й водні маси даного регіону прогріті достатньою мірою, досягають температурної позначки 26-28.

Внаслідок випадання рясних опадів та припливу прісної річкової водиз материка екваторіальні океанічні води мають невеликий відсоток солоності (до 34,5 ‰) та найменшу умовну щільність (22-23). Насиченість водного середовища регіону киснем також має найменший показник (3-4 мл/л) через високу середньорічну температуру.

Характеристика тропічних водних мас

Зона тропічних водних мас займає дві смуги: 5-35 північної півкулі (північно-тропічні води) та до 30 південної (південно-тропічні води). Формуються під впливом особливостей клімату та повітряних мас – пасатів.

Літній температурний максимум відповідає екваторіальній широті, але взимку цей показник опускається до позначки 18-20 вище за нуль. Зона характеризується наявністю висхідних водних потоків з глибини 50-100 метрів біля західних прибережних материкових ліній та низхідними потоками біля східних берегів материка.

Тропічні види водних мас мають більший, ніж у екваторіальної зони, показник солоності (35-35,5 ‰) та умовної щільності (24-26). Насиченість киснем тропічних водних потоків залишається приблизно такому ж рівні, як і в екваторіальної лінії, тоді як насиченість фосфатами перевищує: 1-2 мкг-ат/л проти 0,5-1 мкг-ат/л у екваторіальних вод.

Субтропічні водні маси

Температура протягом року субтропічної водної зони може опускатися до 15. У тропічній широті опріснення вод відбувається меншою мірою, ніж у інших кліматичних поясах, оскільки тут випадає мала кількість опадів, тоді як інтенсивне випаровування.

Тут солоність вод може сягати 38‰. Субтропічні водні маси океану при охолодженні в зимовий період року віддають багато тепла, тим самим вносячи значний внесок у процес теплообміну планети.

Межі субтропічної зони сягають приблизно 45 південної півкулі і до 50 с.ш. Спостерігається підвищення насиченості вод киснем, отже, і формами життя.

Характеристика субполярних водних мас

У міру віддалення від екватора температура водних потоків знижується та варіює залежно від пори року. Так на території субполярних водних мас (50-70 пн.ш і 45-60 пд.ш.) взимку температура води падає до 5-7, а влітку підвищується до 12-15про З.

Солоність води має тенденцію зменшення субтропічних водних мас у напрямку до полюсів. Відбувається це внаслідок танення айсбергів – джерел прісної води..

Характеристика та особливості полярних водних мас

Локалізація полярних океанічних мас - навколоматерикові полярні північні та південні простори, таким чином, океанологи виділяють наявність арктичних та антарктичних водних мас. Відмінними рисамиполярних вод є, звичайно ж, найменші температурні показники: влітку в середньому 0, а взимку 1,5-1,8 нижче за нуль, що також впливає на щільність - тут вона найвища.

Крім температури, відзначається і низька солоність (32-33 ‰) за рахунок танення материкових прісних льодовиків. Води полярних широт дуже багаті на кисень і фосфати, що сприятливо позначається на різноманітності органічного світу.

Види та властивості водних мас океанічної стратосфери

Океанічну стратосферу океанологи умовно поділяють на три види:

1. Проміжні води охоплюють товщі води на глибині від 300-500 м до 1000 м, а іноді і 2000 м. У порівнянні з двома іншими видами водних мас стратосфери, проміжний шар найбільш освітлений, теплий і більш багатий киснем і фосфатами, а значить і багатший підводний світпланктоном та різними видамириб. Під впливом сусідства з водними потоками тропосфери, у якої переважає поточна водна маса, гідротермічні характеристики і швидкість течії водних потоків проміжного шару дуже динамічні. Загальна тенденція руху проміжних вод спостерігається у бік від високих широт до екватора. Товщина проміжного шару океанічної стратосфери скрізь однакова, ширший шар спостерігається біля полярних зон.
2. Глибинні води мають ареал поширення, починаючи з глибини в 1000-1200 м, і сягають 5 км нижче рівня моря і характеризуються постійнішими гідротермічними даними. Горизонтальна течія водних потоків даного шару набагато менше проміжних вод і становить 0,2-0,8 см/с.
3. Придонний шар води найменш вивчені океанологами через свою недосяжність, адже вони мають у своєму розпорядженні на глибині понад 5 км від поверхні води. Головними особливостями придонного шару є постійний рівень солоності і висока щільність.

Водні маси- це великі обсяги води, що утворюються у певних частинах океану і відрізняються один від одного температурою, солоністю, щільністю, прозорістю, кількістю кисню та іншими властивостями. На відміну від, у них велике значеннямає. Залежно від глибини розрізняють:

Поверхневі водні маси. Вони формуються під впливом атмосферних процесів та припливу прісних водз материка до глибини 200-250 м. Тут часто змінюються, солоність, а горизонтальне їх перенесення у вигляді океанічних течій значно сильніше за перенесення глибинного. У поверхневих водах найбільший вміст планктону та риби;

Проміжні водні маси. Вони мають нижню межу в межах 500-1000 м. У тропічних широтах проміжні водні маси формуються в умовах підвищеного випаровування та постійного підвищення. Саме цим пояснюється той факт, що проміжні води зустрічаються між 20° та 60° у Північній та Південній півкулі;

Глибинні водні маси. Вони формуються в результаті перемішування поверхневих та проміжних, полярних та тропічних водних мас. Їхня нижня межа 1200-5000 м. Вертикально ці водні маси рухаються вкрай повільно, а горизонтально вони рухаються зі швидкістю 0,2-0,8 см/с (28 м/год);

Придонні водні маси. Вони займають зону нижче 5000 м і мають постійну солоність, дуже велику щільність, а їх горизонтальне переміщення повільніше, ніж вертикальне.

Залежно від походження розрізняють такі типи водних мас:

Тропічні. Вони формуються у тропічних широтах. Температура води тут 20-25 °. На температуру тропічних водних мас впливають океанічні течії. Теплішими є західні частини океанів, куди приходять теплі течії від екватора. Східні частини океанів холодніші, оскільки сюди приходять холодні течії. За сезонами температура водних тропічних мас змінюється на 4°. Солоність цих водних мас значно більша, ніж екваторіальних, тому що в результаті низхідних повітряних потоків тут встановлюється і випадає мало опадів;

водні маси. У помірних широтах Північної півкулі холодними є західні частини океанів, де проходять холодні течії. Східні області океанів зігріваються теплими течіями. Навіть у зимові місяці вода в них має температуру від 10 до 0°С. Влітку вона змінюється від 10 до 20°С. Таким чином, сезонами температура помірних водних мас відрізняється на 10°С. Для них вже характерна зміна пір року. Але настає вона пізніше, ніж суші, і виражена негаразд різко. Солоність помірних водних мас нижче, ніж тропічних, оскільки опрісняючу дію надають не тільки річки та атмосферні опади, які тут випадають, а й ті, що заходять у ці широти;

Полярні водні маси. Формуються і біля берегів. Ці водяні маси можуть виноситися течією в помірні і навіть тропічні широти. У полярних областях обох півкуль вода охолоджується до -2 ° С, але залишається рідкою. Подальше зниження призводить до утворення льоду. Для полярних водних мас характерна велика кількість плаваючого льоду, а також льоду, що формує величезні крижані простори. У кригу тримається весь рік і знаходиться в постійному дрейфі. У Південній півкулі в районах полярних водних мас заходять в помірні широти набагато далі, ніж у Північній. Солоність полярних водних мас низька, оскільки лід має сильний опрісняющій вплив. Найбільш чітко вони виражені у місцях зіткнення теплих та холодних течій. Кожна водна маса більш менш однорідна за своїми властивостями, але в перехідних зонах ці характеристики можуть різко змінюватися.

Водні маси активно взаємодіють з: віддають їй тепло та вологу, поглинають із неї вуглекислий, виділяють кисень.

ВОДНІ МАСИ, обсяг води, порівнянний з площею і глибиною водойми, що має відносну однорідність фізичних, хімічних і біологічних характеристик, що формуються в конкретних фізико-географічних умовах (зазвичай на поверхні океану, моря), що відрізняються від водної товщі. Особливості водяних мас, придбані у певних районах океанів і морів, зберігаються поза області формування. Сумежні водних мас відокремлюються одна від одної зонами фронтів Світового океану, зонами розділу і зонами трансформації, які простежуються по горизонтальних і вертикальних градієнтах, що збільшуються, основних показників водних мас. Головні фактори формування водних мас - тепловий та водний баланси даного району, відповідно основні показники водних мас - температура, солоність і залежна від них щільність. Найважливіші географічні закономірності- Горизонтальна і вертикальна зональність - проявляються в океані у вигляді специфічної структури вод, що складається з набору водних мас.

У вертикальній структурі Світового океану виділяються водяні маси: поверхневі - до глибини 150-200 м; підповерхневі – до 400-500 м; проміжні – до 1000-1500 м, глибинні – до 2500-3500 м; придонні – нижче 3500 м. У кожному з океанів є характерні для них водні маси, поверхневі водні маси називаються відповідно до кліматичного поясу, де сформувалися (наприклад, тихоокеанські субарктичні, тихоокеанські тропічні тощо). Для структурних зон океанів і морів, що знаходяться нижче, назва водних мас відповідає їх географічному району(середземноморська проміжна водна маса, північноатлантична глибинна, глибинна Чорного моря, антарктична придонна і т.д.). Щільність води та особливості атмосферної циркуляції визначають глибину, яку водна маса занурюється в районі свого утворення. Часто при аналізі водної маси враховуються також показники вмісту в ній розчиненого кисню, інших елементів, концентрації ряду ізотопів, які дають змогу простежити поширення водної маси з району її формування, ступінь змішування з навколишніми водами, час перебування поза контактом з атмосферою.

Характеристики водних мас не залишаються постійними, вони піддаються у певних межах сезонним (у верхньому шарі) та багаторічним коливанням, змінюються у просторі. У міру пересування з району формування водні маси трансформуються під впливом теплового і водного балансів, що змінився, особливостей циркуляції атмосфери і океану, перемішуються з навколишніми водами. Внаслідок чого розрізняють первинні водні маси (формуються під безпосереднім впливом атмосфери, з найбільшими коливаннями характеристик) та вторинні водні маси (утворюються при перемішуванні первинних, відрізняються найбільшою однорідністю характеристик). У межах водної маси виділяють ядро ​​- шар з найменш трансформованими характеристиками, що зберігає властиві конкретній водній масі відмінні ознаки- мінімуми або максимуми солоності та температури, вміст низки хімічних речовин.

При вивченні водних мас застосовується метод температурно-солонісних кривих (Т, S-кривих), метод ядра (дослідження трансформації властивих водній масі екстремумів температури або солоності), ізопікніческій метод (аналіз характеристик на поверхнях рівної щільності), статистичний Т, S-аналіз. Циркуляція водних мас відіграє важливу роль в енергетичному та водному балансі кліматичної системи Землі, перерозподіляючи між широтами та різними океанами теплову енергію та розпресовані (або осолонені) води.

Літ.: Sverdrup Н. U., Johnson М. W., Fleming R. Н. The oceans. N. Y., 1942; Зубов Н. Н. Динамічна океанологія. М.; Л., 1947; Добровольський А. Д. Про визначення водних мас // Океанологія. 1961. Т. 1. Вип. 1; Степанов В. Н. Океаносфера. М., 1983; Мамаєв О. І. Термохалінний аналіз вод Світового океану. Л., 1987; він же. Фізична океанографія: Ізбр. праці. М., 2000; Михайлов Ст Н., Добровольський А. Д., Добролюбов С. А. Гідрологія. М., 2005.

Під впливом певних геофізичних чинників. Водна маса характеризується постійним та безперервним розподілом фізико-хімічних та біологічних властивостей протягом тривалого часу. Всі компоненти водної маси утворюють єдиний комплекс, який може змінюватися або рухатися як одне ціле. На відміну від повітряних мас, для мас досить важливу роль відіграє вертикальна зональність.

Основні властивості водних мас:

• Температура води,
• вміст біогенних солей (фосфати, силікати, нітрати),
• вміст розчинених газів (кисень, вуглекислий газ).

Показники водних мас не залишаються постійними завжди, вони в певних межах коливаються по сезонах і багаторічно. Між водними масами немає чітких кордонів, натомість - перехідні зони взаємного впливу. Найбільш яскраво це можна спостерігати на межі теплих та холодних морських течій.

Основними чинниками формування водних мас є тепловий та водний баланси регіону.

Водні маси досить активно взаємодіють із атмосферою. Вони віддають їй тепло та вологу, біогенний та механічний кисень, а з неї засвоюють вуглекислий газ.

Класифікація

Розрізняють первинні та вторинні водні маси. До перших відносять ті, характеристики яких формуються під впливом земної атмосфери. Вони характеризуються найбільшою амплітудою змін своїх властивостей певному обсязі водної товщі. До вторинних водних мас відносять ті, що формуються під впливом перемішування первинних. Вони характеризуються найбільшою гомогенністю.

По глибині та фізико-географічними властивостями виділяють такі типи водних мас:

• поверхневі:
  • поверхневі (первинні) – до глибин 150-200 м,
  • підповерхневі (первинні та вторинні) – від 150-200 м до 400-500 м;
• проміжні (первинні та вторинні) - серединний шар океанічних вод товщиною близько 1000 м, на глибинах від 400-500 м до 1000-1500 м, температура якого лише на кілька градусів вища за точку замерзання води; постійна межа між поверхневими та глибинними водами, що перешкоджає їх перемішуванню;
• глибинні (вторинні) – на глибині від 1000-1500 м до 2500-3000 м;
• придонні (вторинні) – глибше 3 км.

Розповсюдження

Типи поверхневих водних мас

Екваторіальні

Протягом усього року екваторіальні води сильно прогріваються сонцем у зеніті. Товщина шару – 150-300 г. Горизонтальна швидкість переміщення становить від 60-70 до 120-130 см/сек. Вертикальне перемішування відбувається зі швидкістю 10 -2 10 -3 см/сек. Температура вод становить 27...+28°С, сезонна мінливість невелика 2°C. Середня солоність від 33-34 до 34-35 ‰, нижче, ніж у тропічних широтах, тому що численні річки та сильні щоденні зливи досить сильно впливають, опрісняючи верхній шар води. Умовна густина 22,0-23,0. вміст кисню 3,0-4,0 мл/л; фосфатів – 0,5-1,0 мкг-ат/л.

Тропічні

Товщина шару – 300-400 г. Горизонтальна швидкість переміщення становить від 10-20 до 50-70 см/сек. Вертикальне перемішування відбувається із швидкістю 10 -3 см/сек. Температура вод становить від 18-20 до 25-27 °С. Середня солоність 34,5-35,5 ‰. Умовна густина 24,0-26,0. вміст кисню 2,0-4,0 мл/л; фосфатів – 1,0-2,0 мкг-ат/л.

Субтропічні

Товщина шару – 400-500 г. Горизонтальна швидкість переміщення становить від 20-30 до 80-100 см/сек. Вертикальне перемішування відбувається із швидкістю 10 -3 см/сек. Температура води становить від 15-20 до 25-28°С. Середня солоність від 35-36 до 36-37 ‰. Умовна густина від 23,0-24,0 до 25,0-26,0. вміст кисню 4,0-5,0 мл/л; фосфатів -

Субполярні

Товщина шару – 300-400 г. Горизонтальна швидкість переміщення становить від 10-20 до 30-50 см/сек. Вертикальне перемішування відбувається із швидкістю 10 -4 см/сек. Температура води становить від 15-20 до 5-10°С. Середня солоність 34-35 ‰. Умовна густина 25,0-27,0. вміст кисню 4,0-6,0 мл/л; фосфатів – 0,5-1,5 мкг-ат/л.

Література

1. (Англ.) Emery, W. J. and J. Meincke. 1986 Global water masses: summary and review. Oceanologica Acta, 9:-391.
2. (рус.) Агеноров В. К. Про основні водні маси в гідросфері, М. - Свердловськ, 1944.
3. (рус.) Зубов Н. Н. Динамічна океанологія. М. – Л., 1947.
4. (рус.) Муромцев А. М. Основні риси гідрології Тихого океану, Л., 1958.
5. (рус.) Муромцев А. М. Основні риси гідрології Індійського океану, Л., 1959.
6. (рус.) Добровольський А. Д. Про визначення водних мас // Океанологія, 1961, т. 1, випуск 1.
7. (Нім.) Defant A., Dynamische Ozeanographie, B., 1929.
8. (Англ.) Sverdrup Н. U., Jonson М. W., Fleming R. Н., The oceans, Englewood Cliffs, 1959.

Вся маса вод Світового океану умовно поділяється на поверхневі та глибинні. Поверхневі води – шар завтовшки 200–300 м – за природними властивостями дуже різноманітні; їх можна назвати океанічної тропосфери.Інші води - океанічна стратосфера,складова основну масу вод, однорідніше.

Поверхневі води – зона активної термічної та динамічної взаємодії

океану та атмосфери. Відповідно до зональних кліматичних змін вони поділяються на різні водні маси, насамперед за термогалинними властивостями. Водні маси- Це порівняно великі об'єми води, що формуються в певних зонах (осередках) океану і володіють протягом тривалого часу стійкими фізико-хімічними та біологічними властивостями.

Виділяють п'ять типівводних мас: екваторіальні, тропічні, субтропічні, субполярні та полярні.

Екваторіальні водні маси(0-5 ° с. ш.) утворюють міжпасатні протитечі. Вони мають постійно високі температури (26-28 °С), чітко виражений шар температурного стрибка на глибині 20-50 м, знижену щільність і солоність - 34 - 34,5 ‰, малий вміст кисню - 3-4 г/м 3 , невеликий насиченістю життєвими формами. Переважає підйом водних мас. В атмосфері над ними розташовується пояс низького тиску та штилів.

Тропічні водні маси(5– 35 ° пн. ш. і 0-30 ° пд. ш.) поширені за екваторіальними периферіями субтропічних баричних максимумів; вони утворюють пасатні течії. Температура влітку досягає +26 ... +28 ° С, взимку опускається до +18 ... +20 ° С, причому вона відрізняється у західних і східних узбереж через течії і прибережних стаціонарних апвелінгів і даун-веллінгів. Апвеллінг(англ. upwelling- Спливання) - висхідний рух води з глибини 50-100 м, що породжується згінними вітрами біля західних узбереж материків у смузі 10-30 км. Маючи знижену температуру і у зв'язку з цим значною насиченістю киснем, глибинні води, багаті біогенними та мінеральними речовинами, входячи в поверхневу освітлену зону, збільшують продуктивність водної маси. Даунвеллінги- низхідні потоки біля східних узбереж материків за рахунок нагону води; вони заносять вниз тепло та кисень. Шар температурного стрибка виражений весь рік, солоність 35-35,5 ‰, вміст кисню 2-4 г/м 3 .

Субтропічні водні масимають найбільш характерні і стійкі властивості в «ядрі» – кругових акваторіях, обмежених великими кільцями течій. Температура протягом року змінюється від 28 до 15 ° С, є шар температурного стрибка. Солоність 36-37 ‰, вміст кисню 4-5 г/м 3 . У центрі кругообігів відбувається опускання вод. У теплих течіях субтропічні водні маси проникають у помірні широти до 50° пн. ш. і 40-45 ° пд. ш. Ці трансформовані субтропічні водні маси займають тут майже повністю акваторії Атлантичного, Тихого та Індійського океанів. Охолоджуючись, субтропічні води віддають величезну кількість тепла атмосфері, особливо взимку, граючи значну роль планетарному теплообміні між широтами. Кордони субтропічних і тропічних вод дуже умовні, тому деякі океанологи об'єднують в один тип тропічних вод.

Субполярні– субарктичні (50 – 70° пн. ш.) та субантарктичні (45–60° пд. ш.) водні маси. Для них типова різноманітність характеристик і по сезонах року, і півкулями. Температура влітку 12-15 ° С, взимку 5-7 ° С, зменшуючись у бік полюсів. Морських льодівпрактично не буває, але є айсберги. Шар температурного стрибка виражений лише влітку. Солоність зменшується від 35 до 33 ‰ у напрямку до полюсів. Вміст кисню 4 – 6 г/м 3 тому води багаті життєвими формами. Ці водні маси займають північ Атлантики та Тихого океану, проникаючи у холодних течіях вздовж східних берегів материків у помірні широти. У південній півкулі вони утворюють суцільну зону на південь від материків. Загалом це західна циркуляція повітряних та водних мас, смуга штормів.

Полярні водні масив Арктиці і навколо Антарктиди мають низьку температуру: влітку близько 0°С, взимку –1,5...–1,7°С. Тут постійні солонуваті морські та прісні материкові льоди та їх уламки. Шару температурного стрибка немає. Солоність 32-33 ‰. У холодних водах розчинено максимальна кількістькисню - 5-7 г/м 3 . На кордоні із субполярними водами спостерігається опускання щільних холодних вод, особливо взимку.

Кожна водна маса має своє вогнище формування. При зустрічах водних мас з різними властивостями утворюються океанологічні фронти, або зони конвергенції (Лат. converge- Схожу). Зазвичай вони формуються на стику теплих та холодних поверхневих течій та характеризуються опусканням водних мас. У Світовому океані кілька фронтальних зон, але основних – чотири, по дві у північній та південній півкулях. У помірних широтах вони виражені біля східних берегів материків на межах субполярного циклонічного і субтропічного антициклонічного кругообігу з їх відповідно холодними і теплими течіями: у Ньюфаундленду, Хоккайдо, Фолклендських островів та Новій Зеландії. У цих фронтальних зонах гідротермічні характеристики (температура, солоність, щільність, швидкість течії, сезонні коливання температури, розміри вітрових хвиль, кількість туманів, хмарність тощо) досягають екстремальних значень. На схід через перемішування вод передні контрасти розмиваються. Саме у цих зонах зароджуються фронтальні циклони позатропічних широт. Дві фронтальні зони існують і з обох боків від термічного екватора біля західних берегів материків між тропічними відносно холодними водами та теплими екваторіальними водами міжпасатних протитечій. Вони теж відрізняються високими значеннями гідрометеорологічних характеристик, великою динамічною та біологічною активністю, інтенсивною взаємодією океану та атмосфери. Це райони зародження тропічних циклонів.

Є в океані та зони дивергенції (Лат. diuergento– відхиляюся) – зони розбіжності поверхневих течій та підйому глибинних вод: біля західних берегів материків помірних широт та над термічним екватором біля східних берегів материків. Такі зони багаті на фіто- і зоопланктон, відрізняються підвищеною біологічною продуктивністю і є районами ефективного рибного промислу.

Океанічну стратосферу по глибині ділять на три шари, що розрізняються за температурою, освітленістю та іншими властивостями: проміжні, глибинні та придонні води. Проміжні води розташовуються на глибинах від 300 - 500 до 1000-1200 м. Товщина їх максимальна в полярних широтах і центральних частинах антициклонічних кругообігів, де переважає опускання вод. Їхні властивості дещо різні залежно від широти поширення. Загальне перенесення цих вод спрямоване від високих широт до екватора.

Глибинні та особливо придонні води (товщина шару останніх – 1000–1500 м над дном) відрізняються великою однорідністю (низькими температурами, багатством кисню) та повільною швидкістю переміщення у меридіональному напрямку від полярних широт до екватора. Особливо поширені антарктичні води, «сповзають» з материкового схилу Антарктиди. Вони не тільки займають всю південну півкулю, а й доходять до 10-12 ° с. ш. у Тихому океані, до 40° пн. ш. в Атлантиці та до Аравійського моря в Індійському океані.

З характеристики водних мас, особливо поверхневих, та течій яскраво видно взаємодію океану та атмосфери. Океан дає атмосфері основну масу тепла, перетворюючи променисту енергію Сонця на теплову. Океан - величезний дистилятор, що забезпечує сушу за допомогою атмосфери прісною водою. Тепло, що надходить в атмосферу від океанів, зумовлює різне атмосферний тиск. Через різницю в тиску виникає вітер. Він викликає хвилювання та течії, які переносять тепло у високі широти чи холод у низькі тощо. буд. Процеси взаємодії двох оболонок Землі – атмосфери і океаносфери – складні і різноманітні.

В результаті динамічних процесів, що протікають в товщі океанічних вод, в ній встановлюється більш менш рухлива стратифікація вод. Ця стратифікація призводить до відокремлення про водних мас. Водні маси - це води, що відрізняються властивими їм консервативними властивостями. Причому ці властивості водні маси набувають у певних районах та зберігають у межах всього простору їх поширення.

За В.М. Степанову (1974), розрізняються: поверхневі, проміжні, глибинні та придонні водні маси. Основні типи водних мас можуть, своєю чергою, поділятися на різновиду.

Поверхневі водні маси характеризуються тим, що вони формуються за безпосередньої взаємодії з атмосферою. В результаті взаємодії з атмосферою ці водні маси найбільше схильні до: перемішування хвилюванням, змін властивостей океанічної води (температури, солоності та інших властивостей).

Товщина поверхневих мас у середньому становить 200-250 м. Вони виділяються також максимальною інтенсивністю перенесення - у середньому близько 15-20 см/с у горизонтальному напрямку та 10 10-4 - 2 10-4 см/с по вертикалі. Вони поділяються на екваторіальні (Е), тропічні (СТ та ЮТ), субарктичні (СбАр), субантарктичні (СбАн), антарктичні (Ан) та арктичні (Ар).

Проміжні водні маси виділяються в полярних областях з підвищеною температурою, в помірних та тропічних областях - зі зниженою або підвищеною солоністю. Верхня їхня межа - це межа з поверхневими водними масами. Нижня межа лежить на глибині від 1000 до 2000 м. Проміжні водні маси поділяються: на субантарктичні (ПСбАн), субарктичні (ПСбАр), північно-атлантичні (ПСАт), північно-індоокеанські (ПСІ), антарктичні (ПАн) та ар маси.

Основна частина проміжних субполярних водних мас формується за рахунок опускання поверхневих вод у зонах субполярної конвергенції. Перенесення цих водних мас направлене від субполярних областей до екватора. В Атлантичному океані субантарктичні проміжні водні маси проходять за екватор і поширені приблизно до 20 ° пн.ш., в Тихому - до екватора, в Індійському - приблизно до 10 ° пд.ш. Субарктичні проміжні води Тихому океані також досягають екватора. В Атлантичному океані вони швидко занурюються і губляться.

У північній частині Атлантичного та Індійського океанів проміжні маси мають інше походження. Вони формуються ще на поверхні в областях високого випаровування. Внаслідок чого утворюються надмірно солоні води. Ці солоні води відчувають внаслідок своєї великої густини повільне занурення. До них додаються щільні солоні води із Середземного моря (у північній Атлантиці) та з Червоного моря та Перської та Оманської заток (в Індійському океані). В Атлантичному океані проміжні води розтікаються під поверхневим шаром північ і на південь від широти Гібралтарської протоки. Вони поширюються між 20 і 60 ° пн.ш. В Індійському океані поширення цих вод йде на південь та південний схід до 5-10 ° пд.ш.

Картина циркуляції проміжних вод виявлено В.А. Бурковим та Р.П. Булатова. Вона відрізняється майже повним загасанням вітрових циркуляцій у тропічній та екваторіальній зонах та невеликим зрушенням субтропічних кругообігів у бік полюсів. У зв'язку з цим проміжні води від полярних фронтів поширюються на тропічні та субполярні райони. У цю систему циркуляції входять підповерхневі екваторіальні протитечі типу течії Ломоносова.

Глибинні водні маси утворюються переважно у високих широтах. Їх утворення пов'язане з перемішуванням поверхневих та проміжних водних мас. Вони зазвичай утворюються на шельфах. Охолоджуючись і відповідно набуваючи великої щільності, ці маси поступово сповзають материковим схилом і розтікаються у напрямку до екватора. Нижня межа глибинних вод розташована на глибині близько 4000 м. Інтенсивність циркуляції глибинних вод вивчена В.А. Бурковим, Р.П. Булатовим та А.Д. Щербініним. Вона слабшає із глибиною. У горизонтальному переміщенні цих водних мас головну роль грають: південні антициклональні круговороти; циркумполярна глибинна течія в Південній півкулі, яка забезпечує обмін глибинних вод між океанами. Швидкості горизонтального переміщення становлять приблизно 0,2-0,8 см/с, а вертикальні 110-4 до 7 10О4 см/с.

Глибинні водні маси поділяються на: циркумполярну глибинну водну масу Південної півкулі (ГЦП), північно-атлантичну (ГСАт), північно-тихоокеанську (ГСТ), північно-індоокеанську (ГСІ) та арктичну (ГАр). (до 34,95%) та температурою (до 3°) і дещо підвищеною швидкістю переміщення. У їх формуванні беруть участь: води високих широт, охолоджені на полярних шельфах і занурювані при перемішуванні поверхневих та проміжних вод, важкі солоні води Середземномор'я, досить солоні води Гольфстріму. Їх занурення посилюється у міру просування у вищі широти, де вони відчувають поступове охолодження.

Циркумполярні глибинні води формуються виключно за рахунок охолодження вод у приантарктичних районах Світового океану. Північні глибинні маси Індійського та Тихого океанів мають місцеве походження. В Індійському океані за рахунок стоку солоних вод із Червоного моря та Перської затоки. У Тихому океані головним чином за рахунок охолодження вод на шельфі Берінгового моря.

Придонні водні маси відрізняються найнижчими температурами та найбільшою щільністю. Вони займають решту океану глибше 4000 м. Ці водні маси характеризуються дуже повільним горизонтальним переміщенням, головним чином меридіональному напрямі. Придонні водні маси відрізняються дещо більшими величинами вертикального переміщення порівняно з глибинними водними масами. Ці величини обумовлені припливом геотермічного тепла від океанського дна. Дані водні маси утворюються за рахунок опускання вищих водних мас. Серед придонних водних мас найбільшим поширенням користуються придонні антарктичні води (ПрАн). Ці води добре простежуються за найнижчими температурами і щодо високого вмісту кисню. Центром формування є приантарктичні райони Світового океану і особливо шельф Антарктиди. Крім того, виділяються північно-атлантична та північно-тихоокеанська придонні водні маси (ПрСАт та ПрСТ).

Придонні водні маси також перебувають у стані циркуляції. Вони характеризуються переважно меридіональним перенесенням у північному напрямку. Крім того, у північно-західній частині Атлантики чітко виражено протягом південного напрямку, що отримує харчування за рахунок холодних вод Норвезько-Гренландського басейну. Швидкість руху придонних мас дещо зростає при наближенні до дна.

Хвилі та хвильові рухи світового океану

Хімічний складта солоність морської води

У морській воді присутні практично всі відомі хімічні елементи:

Хімічні елементи(за масою) ----

Елемент-відсотковий зміст

Кисень 85,7

Водень 10,8

Кальцій 0,04

Калій 0,0380

Натрій 1,05

Магній 0,1350 Вуглець 0,0026

Серед цих речовин виділяють групу елементів, що визначають солоність води. Солоність – найважливіша характеристика води, яка зумовлює багато фіз св-ва води: щільність, темп замерзання, швидкість звуку тощо. Її значення залежить від випаровування, потоку прісних вод, танення льоду, замерзання води,…

У тропіках солоність максимальна проти іншими широтами. Це з тим, що там випаровування набагато перевищує опади. Мінімальна солоність – у екватора.

У середньому солоність Світового океану становить близько 3,5%. Це означає, що у кожному літрі морської води розчинено 35 грам солей (переважно це хлорид натрію). Солоність води в океанах майже повсюдно близька до 3,5%, проте вода у морях має нерівномірно розподілену солоність. Найменш солоною є вода Фінської затоки та північної частини Ботнічної затоки, що входять до акваторії Балтійського моря. Найбільш солоною є вода Червоного моря. Солоні озера, такі як Мертве море, можуть мати значно більший рівень вмісту солей.

Хвилі на воді відрізняються важливим механізмом коливання (капілярний, гравітаційний і т. д.), що призводить до різних законів дисперсії і, як наслідок, до різної поведінки цих хвиль.

Нижня частина хвилі називається підошвою, верхня – гребенем. Під час руху хвилі гребінь йде вперед щодо підошви, нахиляючись вниз, після чого, внаслідок власних ваги та сили тяжіння, гребінь падає, хвиля розбивається, рівень висоти хвилі стає рівним нулю.

Основні елементи хвилі:

Довжина – найкоротша відстань між двома сусідніми вершинами (гребенями/лобинами)

Висота – різниця рівнів вершини та підошви

Крутизна - відношення висоти хвилі до її довжини

Хвильовий рівень – лінія, що ділить триоїди навпіл

Період – час, за який хвиля проходить відстань, що дорівнює своїй довжині

Частота – кількість коливань за секунду

Напрямок хвилі вимірюється як напрям вітру («в компас»)

Водні маси - обсяг води, який можна порівняти з площею і глибиною водойми і володіє відносною однорідністю фізико-хімічних характеристик, що формуються в конкретних фізико-географічних умовах. Основними факторами, що формують Водні маси, є тепловий та водний баланси даного району, температура та солоність.

Характеристики Водної маси не залишаються постійними, вони піддаються в певних межах сезонним та багаторічним коливанням та змінюються у просторі. У міру поширення з району формування Водні маси трансформуються під впливом змін умов теплового та водного балансів та перемішуються з навколишніми водами.

По вертикалі: поверхневі – до глибини 150-200 м;

Підповерхневі – на глибині від 150-200 м до 400-500 м;

Проміжні - на глибині від 400-500 м до 1000-1500 м,

Глибинні – на глибині від 1000-1500 м до 2500-3000 м;

Придонні (вторинні) – нижче 3000 м.

По горизонталі: екваторіальні, тропічні, субтропічні, субполярні та полярні.

Межами між Водними масами є зони фронтів Світового океану, зони розділу та зони трансформації, які простежуються за горизонтальними і вертикальними градієнтами основних показників, що збільшуються.