Взаимодействие океана и атмосферы

Уравнение не вполне корректно, поскольку Vп и V0 содержат соли, а  О и И не содержат. Разность О-И  компенсируется только пресной частью Vп и V0 и результирующий водообмен Vп - V0 не равен О - И. В испарении  и осадках участвует только пресная  вода, поэтому разность О - И называют пресным балансом.

Для океана или моря в целом, так же как и для отдельного столба, в среднем соблюдается  постоянство массы воды, поэтому  уравнение водного баланса справедливо  и для них. Только в этом случае члены водообмена выражают водообмен  с соседними водоемами, и, кроме  того, в уравнение следует ввести сток с суши Vс. Пресный баланс для  моря в целом выразится так: O + Vс - И = П.

Основными составляющими  водного баланса являются осадки и испарение. Речной сток дает всего 10% притока. В Тихом и Северном Ледовитом океанах приток пресных  вод за счет осадков и речного  стока превышает испарение, вследствие чего в них образуется излишек  вод, стекающих в Атлантический  и Индийский океаны. Поступление  пресной воды в океаны происходит в основном в экваториальной зоне и в умеренных широтах южного полушария. В тропических широтах  обоих полушарий испаряется влаги  больше, чем выпадает осадков. В экваториальной зоне конвергенция пассатов вызывает восходящие потоки воздуха и обильные осадки. В субтропических районах  высокого атмосферного давления количество осадков убывает и дефицит  воды компенсируется морскими течениями. В умеренных широтах частые циклоны  приводят к превышению осадков над  испарением.

Определение испарения с  поверхности океана является трудным  делом. Измерение осадков хотя в  принципе и проще, однако на пространстве океана оно систематически выполняется  только метеостанциями на островах и  берегах. Поэтому в настоящее  время данные по пресному балансу  океанов весьма схематичны.

4. Явления Эль Ниньо  и Ла Нинья

В Мировом океане наблюдаются  особые явления (процессы), которые  можно рассматривать как аномальные. Эти явления распространяются на громадные акватории и имеют  большое эколого-географическое значение. Такими аномальными явлениями, охватывающими  океан и атмосферу, являются Эль  Ниньо и Ла Нинья. Однако следует  различать течение Эль Ниньо  и явление Эль Ниньо.

Течение Эль Ниньо - постоянное, небольшое по океаническим масштабам  течение у северо-западных берегов  Южной Америки. Оно прослеживается от района Панамского залива и следует  на юг вдоль берегов Колумбии, Эквадора, Перу примерно до 50 ю.ш. Однако приблизительно один раз в 6 - 7 лет (но бывает чаще или  реже) течение Эль Ниньо распространяется далеко на юг иногда до северного и  даже среднего Чили (до 35-400 ю.ш.). Теплые воды Эль Ниньо оттесняют холодные воды Перуанско-Чилийского течения и берегового апвеллинга в открытый океан. Температура поверхности океана в прибрежной зоне Эквадора и Перу повышается до 21-230С, а иногда до 25-290С. Аномальное развитие этого теплого течения, продолжающегося почти полгода - с декабря по май и которое обычно появляется к католическому Рождеству, получило название «Эль Ниньо» - от испанского «El Niсo - младенец (Христос)». Впервые оно было замечено в 1726 г.

Этот чисто океанологический процесс имеет ощутимые, а часто  и катастрофические экологические  последствия на суше. Из-за резкого  потепления воды в береговой зоне (на 8-140С) существенно уменьшается  количество кислорода и, соответственно, биомасса холодолюбивых видов фито- и зоопланктона, основной пищи анчоусовых и других промысловых рыб Перуанского  региона. Огромное количество рыб или  погибает, или исчезает из этой акватории. Уловы перуанского анчоуса падают в такие годы в 10 раз. Вслед за рыбой исчезают и птицы, которые  ею питаются. В результате этого  природного катаклизма разоряются южноамериканские рыбаки. В прежние годы аномальное развитие Эль Ниньо приводило  к голоду сразу в нескольких странах  тихоокеанского побережья Южной  Америки. К тому же при прохождении  Эль Ниньо резко ухудшаются погодные условия в Эквадоре, Перу и северном Чили, где случаются мощные ливни, приводящие к катастрофическим наводнениям, селям и эрозии почв на западных склонах Анд.

Однако последствия аномального  развития течения Эль Ниньо ощущаются  только на тихоокеанском побережье  Южной Америки.

Главным виновником участившихся в последние годы погодных аномалий, которые охватили практически все  континенты, называют явление Эль  Ниньо/Ла Нинья, проявляющееся в  значительном изменении температуры  верхнего слоя воды в восточной тропической  части Тихого океана, что вызывает интенсивный турбулентный тепло- и  влагообмен между океаном и атмосферой.

В настоящее время термин «Эль Ниньо» используют применительно  к ситуациям, когда аномально  теплые поверхностные воды занимают не только прибрежную область возле  Южной Америки, но и большую часть  тропической зоны Тихого океана вплоть до 180 меридиана.

В обычных погодных условиях, когда фаза Эль Ниньо еще не настала, теплые поверхностные воды океана удерживаются восточными ветрами - пассатами - в западной зоне тропической  части Тихого океана, где формируется  так называемый тропический теплый бассейн (ТТБ). Глубина этого теплого  слоя воды достигает 100-200 метров, и именно формирование такого большого резервуара тепла - главное и необходимое  условие перехода к режиму феномена Эль Ниньо. В это время температура  поверхности воды на западе океана в тропической зоне составляет 29-30°, тогда как на востоке - 22-24°С. Такое  различие в температуре объясняется  подъемом холодных глубинных вод  на поверхность океана у западного  побережья Южной Америки. При  этом в экваториальной части Тихого океана формируется акватория с  громадным запасом тепла и  наблюдается равновесие в системе  океан-атмосфера. Это ситуация нормального  баланса.

Примерно раз в 3-7 лет  баланс нарушается, и теплые воды западного  бассейна Тихого океана движутся на восток, и на огромной акватории в экваториальной восточной части океана происходит резкое повышение температуры поверхностного слоя воды. Наступает фаза Эль Ниньо, начало которой ознаменовывается внезапными шквальными западными ветрами (рис. 22). Они меняют обычные слабые пассаты  над теплой западной частью Тихого океана и препятствуют подъему на поверхность холодных глубинных  вод у западного побережья  Южной Америки. Сопутствующие Эль  Ниньо атмосферные явления были названы Южным колебанием (ЭНЮК - Эль Ниньо - Южное колебание), так как впервые наблюдались в Южном полушарии. Из-за теплой водной поверхности интенсивный конвективный подъем воздуха отмечается в восточной части Тихого океана, а не в западной, как обычно. В результате область сильных дождей смещается из западных районов Тихого океана в восточные. На Центральную и Южную Америку обрушиваются дожди и ураганы.

Рис. 22. Обычные условия  и фаза наступления Эль Ниньо

За последние 25 лет отмечены пять активных циклов Эль Ниньо: 1982-83, 1986-87, 1991-1993, 1994-95 и 1997-98 гг.

Механизм развития феномена Ла Нинья (по испански La Niсa - «девочка») - «антипода» Эль Ниньо несколько  другой. Явление Ла Нинья проявляется  как понижение поверхностной  температуры воды ниже климатической  нормы на востоке экваториальной зоны Тихого океана. Здесь устанавливается  непривычно холодная погода. Во время  формирования Ла Нинья восточные  ветры с западного побережья  обеих Америк значительно усиливаются. Ветры сдвигают зону теплой воды (ТТБ), и «язык» холодных вод растягивается  на 5000 километров именно в том месте (Эквадор - острова Самоа), где при  Эль Ниньо должен быть пояс теплых вод. Этот пояс теплых вод смещается  на запад Тихого океана, вызывая  мощные муссонные дожди в Индокитае, Индии и Австралии. Страны Карибского бассейна и США при этом страдают от засух, суховеев и смерчей.

Циклы Ла Нинья отмечались в 1984-85, 1988-89 и 1995-96 гг.

Хотя атмосферные процессы, развивающиеся при Эль Ниньо  или Ла Нинья, в большинстве своем  действуют в тропических широтах, однако их последствия ощутимы на всей планете и сопровождаются экологическими катастрофами: ураганами и ливнями, засухами и пожарами.

Эль Ниньо возникает в  среднем один раз в три-четыре года, Ла Нинья - раз в шесть-семь лет. Оба явления несут с собой  повышенное количество ураганов, но во время Ла Нинья их бывает в три-четыре раза больше, чем при Эль Ниньо.

Достоверность наступления  Эль Ниньо или Ла Нинья можно  предсказать, если:

1. В районе экватора  в восточной части Тихого океана  образуется акватория более теплой  воды, чем обычно (явление Эль  Ниньо) или более холодной (явление  Ла Нинья).

2. Сравнивается тенденция  атмосферного давления между  портом Дарвин (Австралия) и островом  Таити (Тихий океан). При Эль  Ниньо давление на Таити будет  низким, а в Дарвине высоким.  При Ла Нинья - наоборот.

Исследования позволили  установить, что явление Эль Ниньо  это не только простые согласованные  колебания приземного давления и  температуры воды океана. Эль Ниньо  и Ла Нинья - наиболее выраженные проявления межгодовой изменчивости климата в  глобальном масштабе. Эти явления  представляют собой крупномасштабные изменения океанской температуры, осадков, атмосферной циркуляции, вертикальных движений воздуха над тропической  частью Тихого океана и приводят к  аномальным погодным условиям на земном шаре.

В годы Эль Ниньо в тропиках происходит увеличение осадков над  районами к востоку от центральной  части Тихого океана и уменьшение их на севере Австралии, в Индонезии  и на Филиппинах. В декабре-феврале  осадки больше нормы наблюдаются  по побережью Эквадора, на северо-западе Перу, над южной Бразилией, центральной Аргентиной и над экваториальной, восточной частью Африки, в течение июня-августа на западе США и над центральной частью Чили.

Явление Эль Ниньо также  ответственно за крупномасштабные аномалии температуры воздуха во всем мире.

В годы Эль Ниньо увеличивается  перенос энергии в тропосферу тропических и умеренных широт. Это проявляется в увеличении термических контрастов между тропическими и полярными широтами, активизацией циклонической и антициклонической  деятельности в умеренных широтах.

В годы Эль Ниньо:

1. Ослаблены Гонолульский  и Азиатский антициклоны;

2. Заполнена летняя депрессия  над югом Евразии, что является  главной причиной ослабления  муссона над Индией;

3. Больше, чем обычно развиты  зимние Алеутский и Исландский  минимумы.

В годы Ла Нинья усиливаются  осадки над западной экваториальной частью Тихого океана, Индонезией, Филиппинами  и почти полностью отсутствуют  в восточной части океана. Больше осадков выпадает на севере Южной  Америки, в Южной Африке и юго-восточной  Австралии. Более сухие, чем нормальные, условия наблюдаются на побережье  Эквадора, северо-западе Перу и экваториальной части восточной Африки. Во всем мире отмечаются крупномасштабные температурные  отклонения от нормы с наибольшим количеством областей, испытывающих аномально прохладные условия.

За последнее десятилетие  достигнуты большие успехи в комплексном  исследовании явления Эль Ниньо. Это явление не зависит от солнечной  активности, а связано с особенностями  в планетарном взаимодействии океана и атмосферы. Установлена связь  между Эль Ниньо и Южным  колебанием (Эль Ниньо-Южное колебание - ЭНЮК) приземного атмосферного давления в южных широтах. Эта смена  атмосферного давления приводит к существенным изменениям в системе пассатных  и муссонных ветров и, соответственно, поверхностных океанических течений.

Явление Эль Ниньо все  ощутимее влияет на мировую экономику. Так, этот феномен 1982-83 гг. спровоцировал  страшные ливни в странах Южной  Америки, нанес колоссальные убытки, экономика многих государств была парализована. Последствия Эль Ниньо ощутила  половина населения Земли.

Самым сильным за весь период наблюдений было Эль-Ниньо 1997-1998 годов. Оно вызвало самый мощный за всю  историю метеорологических наблюдений ураган, пронесшийся над странами Южной и Центральной Америки. Ураганный ветер и ливни смели  сотни домов, были затоплены целые  районы, уничтожена растительность. В  Перу в пустыне Атакама, где дожди  вообще случаются один раз в десять лет, образовалось огромное озеро площадью в десятки квадратных километров. Необычно теплая погода была зарегистрирована в Южной Африке, на юге Мозамбика, Мадагаскаре, а в Индонезии и  Филиппинах царила небывалая засуха, приведшая к лесным пожарам. В  Индии фактически не было обычных  муссонных дождей, тогда как в  засушливом Сомали количество осадков  значительно превышало норму. Общий  ущерб от стихии составил около 50 миллиардов долларов.

Эль Ниньо 1997-1998 годов существенным образом повлияло на среднюю глобальную температуру воздуха Земли: она  превысила обычную на 0.44°С. В том  же 1998 году на Земле была отмечена самая  высокая средняя годовая температура  воздуха за все годы инструментальных наблюдений.

Собранные данные свидетельствуют  о регулярности возникновения Эль  Ниньо с интервалом, колеблющимся от 4 до 12 лет. Продолжительность самого Эль Ниньо изменяется от 6-8 месяцев  до 3 лет, чаще всего она составляет 1-1.5 года. В этой большой изменчивости заключены трудности прогнозирования  феномена.

Влияние климатических явлений  Эль Ниньо и Ла Нинья, а значит, и количество неблагоприятных погодных условий на планете, по данным специалистов-климатологов, будет возрастать. Поэтому человечество должно внимательно следить за этими  климатическими феноменами и изучать  их.

5. Глобальное потепление: реальность и прогноз

Глобальное потепление - процесс  постепенного увеличения среднегодовой  температуры атмосферы Земли  и Мирового океана.

Последнее десятилетие XX века стало самым теплым за 100 лет наблюдений, а 1998 г. - самым теплым годом на Земле  за все годы наблюдений. Темпы повышения  температуры составляют примерно 0.15°C в десятилетие. Диапазон суточных температур уменьшается во многих точках земного  шара. В среднем минимальные температуры  возрастают примерно в два раза быстрее  максимальных (0.2 против 0.1°C в десятилетие). Изменение климата сопровождается не только потеплением, но и возрастанием (в некоторых регионах уменьшением) количества выпадающих осадков.