Keisti idėjas apie vandenynų konvejerio įrenginį • Aleksejus Gilyarovas • Mokslo naujienos apie "Elementus" • Geografija, klimatas

Keisti idėjas apie vandenyno vamzdyno įrenginį

Pav. 1. Pagrindinės srauto kryptys gilioje (abyssalinėje) Pasaulio vandenyno dalyje, remiantis 1958 m. Pasiūlyta Stommel koncepcija. Vietos, kuriose vandens telkiniai pasiekia gylį Šiaurės Atlanto vandenyne ir pietuose (netoli Antarktidos), pažymėti drąsiais juodais taškais. Iš čia vandens eina gilumoje link pusiaujo, kur jis sąveikauja su vakarinės sienos srovėmis (storos linijos), iš kurio vidiniai srautai yra linkę link polių (baudos linijos) Iš darbo: Stommel, 1958. Remiantis S. Lozierio straipsniu //Mokslas. 2010. V. 328. P. 1507-1511

Dar neseniai buvo daroma prielaida, kad vandenynų sluoksnių maišymas atliekamas dėl "didelio okeaninio konvejerio" – srovių sistemos, kuri Šiaurės Atlanto dalyje atlieka daug vandens šalia paviršiaus dideliu gyliu, o keliose kitose pasaulio vandenyno vietose ją pakelia į paviršių. Naujausi tyrimai rodo, kad ši schema labai supaprastina tikrąją padėtį, o svarbiausia, ji neatskleidžia mechanizmų, užtikrinančių konvejerio veikimą.

Jau 18 a. Pabaigoje, remdamasis vienu dideliu vandens temperatūros matavimu, anglo amerikiečių fizikas Benjaminas Thompsonas, taip pat žinomas kaip Grafas Rumfordas (Grafas Rumfordas), pasiūlėkad yra didelio masto vertikalus maišymas vandenyne. Tai atsiranda dėl to, kad aukštose platumos vandenys "dėl šaltų vėjų praranda didelę dalį savo šilumos", nusileidžia dideliame gylyje ir juda link pusiaujo. Tačiau ant paviršiaus atsiranda kompensacinės srovės, nukreiptos į aukštus platumos lygius. Keista, kad Thompson idėja pasirodė esanti teisinga, nors žinoma, vėliau, XX a., Pasirodė daug duomenų, leidžiančių nufotografuoti daug išsamesnį vaizdą.

1950-aisiais Amerikos okeanografas Henris Stommelas labai prisidėjo prie idėjų plėtojimo, susijusių su didelio masto vandenynų sumaišymu. Pagrindinis "Stommel" nuopelnas yra tai, kad jis parodė, kaip didelės jūrų srovės, įskaitant giliavandenių srovių, gali būti tarpusavyje sujungtos. Pagal savo modelį (žr. 1 pav.) Didelėse platumose dviejose vietose – Šiaurės Atlante ir netoli Antarktidos – yra santykinai nedideli plotai, kur vanduo, kuris buvo ant paviršiaus ("vėdinamas"), nukrenta iki didelio gylio ir pradeda judėti link pusiaujo, susidurdamas su anksčiau aprašytomis "vakarų pasienio srovėmis".Šie šilumą duodantys vandenys užpildo giliai vandenyno dalį, tačiau ilgainiui daugelyje skirtingų vietų jie pakyla į paviršių. Tuo pačiu metu tarpinio gyliui atsiranda "vidaus srovių" kompensavimas, nukreiptas link polių (1 pav.). Tokiu būdu maišymas atliekamas visame vandens stulpelyje.

Praėjus ketvirčiai amžiaus Stommel modelis buvo sukurtas "Wallace Broker" (Wallace Smith Broecker) darbuose, kurie teigė, kad pokyčiai vandenynų maišymo režime gali būti glaudžiai susiję su staigiais klimato pokyčiais. Čia svarbiausias vaidmuo tenka Šiaurės Atlanto procesams, kur vandenys su gana dideliu druskingumu pereina nuo pietų tarpinio gylio (apie 800 m). Šis galingas srautas (per metus vežamas vanduo yra 100 kartų didesnis nei metinis Amazonės srautas), Islandijos platumos pakilimas į paviršių. Čia čia vėjai puola paviršinį vandenį ir atšaldo vandenį, kuris ateina iš pietų ir pakyla į paviršių (žiemą – nuo 10apie iki 2apie) Šių vandenų išmetama šiluma lemia žiemos nepaprastą švelnumą Šiaurės Europoje. Aušinamas ir, vadinasi, gerokai "sunkesnis" vanduo "nuskęsta" – dabar jis nusileidžia iki pat apačios, kur prasideda ilga kelionė per vandenyno gelmes.Šis vadinamasis "Šiaurės Atlanto giliai vanduo" (NADW – Šiaurės Atlanto gilus vanduo), judantis į pietus, kerta pusiaujį ir, pasiekdamas 30-40 pietų pusrutulio plotąapie, pasisuka į rytus, kur jis sujungiamas su gilia srovė, esančia aplink Antarktidą. Tada jis atidaro šiaurę į Indijos vandenyną ir toliau kelia plačiajuosčiu link Ramiojo vandenyno, kur jis pasisuka į šiaurę. Tokiu būdu formuojasi plačiai populiari "Brokerio kilpa" arba "didelis okeaninis konvejeris" (2 pav.). Pagrindinis konvejerio transporteris yra termohaline (t. Y. "Temperatūros-sūrus") mechanizmas (žr.: "Termoaginalio cirkuliacija"), veikiantis Šiaurės Atlanto vandenynuose.

Oranžinė viršutinė (artėja prie paviršiaus) yra parodytos šilumos srovių šakos, parodytos apatinės (gilios) šaltos srovių šakos. Pagrindinė vieta, kurioje yra viso ciklo "termohalinis variklis", yra Šiaurės Atlantas. Grenlandijos gaiviųjų vandenų iš Grenlandijos tirpstančių ledynų grasinimas sustabdyti konvejerį ir, atitinkamai, labai stiprus aušinimas Europos šiaurėje. Pasak Brokerio (pateiktas straipsnyje S. Lozier / / Science, 2010. V. 328. P. 1507-1511). "Border = 0>Pav. 2. Pasaulinio vandenyno vamzdyno schema arba "Brokerio kilpa", atstovaujanti tam tikros supaprastinimo schemos Stommel. Oranžinė rodo viršutinę (artėja prie paviršiaus) šiltų srovių šakų, mėlynas – žemesnė (pasiekianti giliai) šaltą srovių šaką. Pagrindinė vieta, kurioje yra viso ciklo "termohalinis variklis", yra Šiaurės Atlantas. Grenlandijos gaiviųjų vandenų iš Grenlandijos tirpstančių ledynų grasinimas sustabdyti konvejerį ir, atitinkamai, labai stiprus aušinimas Europos šiaurėje. Pasak Brokerio (pateiktas straipsnyje S. Lozieris //Mokslas. 2010. V. 328. P. 1507-1511)

Konvejerio sustabdymas kietas Europoje. Ši galimybė iš esmės egzistuoja, ir inicijuoja tai, keista, šilimą. Faktas yra tai, kad šilumos ir jų sukelto ledynų tirpimo atveju, visų pirma Grenlandijai (kuri jau vyksta, žr.: Grenlandija vis dažniau praranda ledą), į vandenyną patenka lydalo vanduo, kuriame jis gali stipriai atgaivinti vandenyno paviršių. Ir taip atsitinka tose vietose, kur iš pietų sugrįžtantys vandenys nusileidžia. Jei vandens tankis mažėja (o tai atsitinka gesinimo metu), jis tiesiog nustoja "nuskęsti" ir taip įjungia visą konvejerį. Tokie įvykiai įvyko praeityje. Paskutinis laikas – 11 tūkstprieš keletą metų dėl galingų ledynų Šiaurės Šiaurės Amerikoje tirpdymo, išliejamo vandens masė perpildė labai didelį Agaszio ežerą (žr. Agassizo ežerą), nubėgęs per Didžiųjų ežerų regioną ir Šv. Lawrence upę į rytus, dėl to stipriausias Šiaurės Atlanto gausinimas . Brokerio konvejeris sustojo po tūkstančio metų, todėl Europoje buvo itin aušinamas.

Nors "Stommel-Broker" sistema įgijo didelę reputaciją ir dažnai laikoma pagrindine, o empiriniai duomenys kaupiami, pastaruoju metu rimtai kritikuojama keletas jos nuostatų. Susan Lozier (M. Susan Lozier), Aplinkos mokslų mokyklos Žemės ir vandenynų mokslų departamento profesorius. Neseniai apibendrino šios kritikos rezultatus ir apibūdino esamą problemos būklę P. ir D. Nikolajus (Nikolos aplinkos mokykla) Duke universitete (Duke universitetas, Durhamas, Šiaurės Karolina, JAV). Tuo pačiu metu ji pabrėžė, kad ekspertai paprastai sutinka su okeaninio konvejerio apibrėžimu kaip srautais, kuris apatine ranka atlieka "vėdinimą" (neseniai paviršiaus) iš polarinių sričių į ekvatoriją esantį vandenį, o šiltas sūraus vandens vanduo tiekia jį viršuje.Tačiau, kaip pabrėžė Lozieris, nė vienas nenurodo, kad tai yra tęstinis, nenutrūkstamas srautas, į kurį galite išmesti gilią plūdę, ir tikėtis, kad jis aprašys uždarą trajektoriją, panašią į tą, kuri apibūdina konvejerio juostos tašką. Visi pripažįsta, kad realybė yra daug sudėtingesnė.

Taigi, jei iki neseniai mokslininkai tikėjo, kad didžioji dalis Šiaurės Atlanto giliųjų vandenų ištisinį srovę išilgai siauro koridoriaus išilgai Amerikos šlaito nuolydžio juda "Deep Western Frontier Current" (žr. "Border current"), dabar jie tai toli gražu nėra. Šio srauto vandens amžius, nustatytas pagal tam tikras fizikines ir chemines savybes, pasirodė esąs gerokai senesnis, nei galima tikėtis, remiantis įprasto sumaišymo (advection) lygtimis. Atrodo, kad ribos vandenys tekėjo kažkur sumaišyti su senesniais vidaus vandenimis. Dabar šie argumentai patvirtinami analizuojant giliųjų plūdų judėjimo trajektorijas, kurios, kaip paaiškėja, įtrau kiamos į srautą, tada jos atmetamos. Todėl vietoj nuolatinio srauto mes turime daugybę sūkurių, kuriuose dalyvauja didelė dalis vandens iš šiaurės.

Dešimtajame dešimtmetyje Labradoro jūroje gylyje, kur sienos kryptis buvo nukreipta į pietus, buvo paleidžiamos giliavandenės plūdės, veikiančios iki 2 metų, o po to plaukia į paviršių ir perduoda visą informaciją palydovui (žr. 3 pav.). . Pasirodo, šie plūdeliai buvo arba nutilo srovių atgal ir Labradoro jūroje, ar buvo rasta daug į rytus, jau Šiaurės Atlanto dabartinės (Šiaurės Atlanto dabartinės) regione. Vėliau buvo atliktas dar vienas eksperimentas su dideliais RAFOS plūdurų serijomis, kurios buvo dedamos į Deep Western Frontier Current sritį ir tiesiai į sluoksnį, kuriame buvo vanduo iš Labradoro jūros. Pasibaigus šiam eksperimentui paaiškėjo, kad tik 8% plūdžių išliko iki srauto ribų iki pat subtropijos. Likusi dalis judėjo sunkiais maršrutais, dažnai formuojant kilpelius ir patenkančius į kitas sroves, einančiu gana toli nuo "Deep Western". Sraigtai, kurie anksčiau buvo laikomi tiktaisiais, sunaikinant gerai išvystytą srovę, pradėjo būti laikomi giliavandenių vandenų judėjimu į kelią į pusiaujį.

Pav. 3. RAFOS giliųjų plūdurų prietaiso diagrama (pav. kairėje) naudojamas srovių tyrimui.RAFOS santrumpa – tai apversta SOFAR ("SOUND Fixing And Ranging" – "garso fiksavimas ir stebėjimas" – ankstesnio plūdės modelio pavadinimas). Kiekvienas plūduras yra uždaras stikliniame vamzdelyje, kurio ilgis yra 2 m. Jis sveria apie 10 kg. Kameros viršuje yra suslėgtas oras (plūduriuojantis), žemiau – apkrova. Viduje yra antena, baterija, temperatūros ir slėgio davikliai, taip pat įrenginys, kuris perduoda duomenis į palydovą. Iš laivo pusės plūduras nukrenta į apačią (1 pav.), O po užprogramuoto laiko nukrenta ir pakyla iki iš anksto nustatyto gylio. Arba kita versija (2 pav.) Iš karto iš laivo siunčiama į norimą gylį. Pasibaigus užprogramuotam laikotarpiui (tai gali trukti iki 2 metų), plūduras sumažina apkrovą, pakyla į paviršių ir perduoda visą operacijoje sukauptą informaciją į du palydovus. Iš palydovų informacija siunčiama į tyrėjų kompiuterius. Nuo www.whoi.edu

Kalbant apie konvejerio viršutinę dalį, t. Y. Srovę, einančią iš ekvatoriaus į aukštus platumos, taip pat atskleidžiama sudėtinga nuotrauka. Nuo 1990 m. Iki 2002 m. Į Golfo srovę (srovę, kuri laikoma vandenyno konvejerio srauto dalimi), buvo paleisti šimtai paviršiaus plūdės, tačiau tik vienas pasiekė cirkampolarinių gyres plotą.Kaip pažymėjo Lozieris, apskritai dvimatis vaizdas yra aiškus, bet ne trimatis (3D). Neaišku, ar konvejeris nuolat eina, ar periodiškai keičia greitį, o svarbiausia, kiek vandens judėjimo greitis yra susijęs su klimato kaita. Kol kas nėra įtikinamų tokių santykių egzistavimo įrodymų. Kyla ginčas dėl to, kas yra pagrindinė konvejerio varomoji jėga – padidėjęs vandens tankis, priverčiamas jį nuskęsti arba stiprūs vėjai, verčianti vandenį pakilti į paviršių. Kitaip tariant, svarbiausia: stumti konvejerį arba traukti. Naujausi darbai neparodė pagrindinių dujotiekio mechanizmų, tačiau iškėlė daug konkrečių klausimų.

Šaltinis: M. Susan Lozier konvejerio juostos dekonstrukcija // Mokslas. 2010. V. 328. P. 1507-1511

Taip pat žiūrėkite:
1) Norėdami sumaišyti vandenyną, jūs turite ne tik stumti, bet ir traukti, "elementai", 2007-06-05
2) Interviu su Susan Lozier "YouTube".

Aleksejus Gilyarovas


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: