§ 4. Плотность вод и ее распределение в океане

Плотность морской воды всегда больше плотности пресной воды (как известно пресная вода имеет плотность 1000 кг/м³ или 1 г/см³). С увеличением солености плотность возрастает. А повышение температуры уменьшает плотность воды. В практических расчетах употребляется условная плотность (т.е. – минус 1000), например, не 1026,3 кг/м³, а 26,3 кг/м³.

Распределение плотности воды на поверхности океана имеет общие закономерности, связанные с глобальной системой перемещения вод в Мировом океане, направленное от экватора к высоким широтам. В целом, плотность увеличивается от экватора (22-23 кг/м³) в сторону полюсов до 60-50° северной и южной широты, где она составляет 26-27 кг/м³. В основном это обусловлено понижением температуры поверхностных вод океана.

В более высоких северных широтах плотность несколько уменьшается вследствие уменьшения солености.

Распределение плотности вод океана по глубине неравномерно. С глубиной плотность воды увеличивается (прямая стратификация), обеспечивая вертикальное равновесие вод. Наблюдается также полная однородность слоев, нейтральное равновесие. В умеренных широтах распределение плотности по глубине относительно равномерное, а в высоких широтах и на экваторе имеется слой скачка (глубина 100-200 м) из-за существования поверхностного опресненного слоя в толще океана.

Перемешивание вод в океане - это непрерывно протекающие процессы вертикального и горизонтального обмена (водообмена, теплообмена и обмена солей и других веществ в океане), связанные обычно с турбулентными движениями. Различают два вида перемешивания воды в океане:

Фрикционное перемешивание вызывается силой трения, происходит в движущейся воде при течениях, приливах, волнении, вследствие различия скоростей в отдельных слоях и объемах движущихся вод. Фрикционное перемешивание не сопровождается изменением общего количества тепла, солей и т.д.

Плотностное перемешивание, происходящее при обратной плотностной стратификации в период осенне-зимнего выхолаживания, называется конвекцией. Развивается процесс зимней вертикальной циркуляции. Происходят изменения количества энергии и солей.

Толщина слоев воды, захваченных перемешиванием, бывает различной - десятки и сотни метров. Перемешивание имеет большое значение в формировании водных масс, в распределении океанических характеристик, в проникновении тепла и кислорода в глубины.

Устойчивость водных масс – это сопротивление, оказываемое слоями воды, процессам вертикального обмена. Под влиянием изменений температуры, солености, давления вышележащие (или поверхностные слои) вод становятся плотнее, тяжелее и погружаются, вызывая перемешивание и неустойчивое состояние водных масс. Оно характерно для верхнего водного слоя, (иногда в желобах на глубине), но в целом в океане господствует устойчивое равновесие.