сергей писарев
Южный Океан
Самый влиятельный из всех океанов Земли
Южный (Антарктический) океан – самый недавно признанный, самый бескрайний, самый энергичный и самый влиятельный из всех океанов Земли.
Рассказывает Сергей ПИСАРЕВ – ведущий научный сотрудник Института океанологии Российской академии наук, кандидат физико-математических наук, почетный полярник, неоднократный участник наших экспедиций.

Если взглянуть на фотоснимки нашей планеты из космоса, то в голову приходит мысль, что имя ей не Земля, а Океан, ведь более 70% нашей планеты покрыто водой. Каждый человек представляет себе океан по-своему. Для кого-то это бескрайняя водная гладь, уходящая за горизонт. Для других это могут быть образы из прочитанных книг об отважных капитанах и опасных путешествиях, воспоминания о приступах морской болезни или восхитительном закате солнца на морском курорте. Но есть небольшая часть людей, океанологов, профессиональных исследователей океана, которые вспоминают одно из привычных утвержденных определений:

Океан (греч. Ωκεανός, от имени древнегреческого божества Океана) – крупнейший водный объект, входящий в состав мирового океана, расположенный среди материков и обладающий системой циркуляции вод и другими специфическими особенностями.

В этом определении имеется в виду так называемая глобальная меридиональная циркуляция (ГМЦ) океана, когда под действием перепадов плотности самой воды и преобладающих ветров на поверхности гигантские объемы вод пересекают океаны за годы или десятилетия.

Чтобы понять этот процесс, представим хорошо известный Гольфстрим в Атлантике. Охлаждаясь в северных и южных высокоширотных районах мирового океана, «ветви» ГМЦ верхнего слоя погружаются в глубины и начинают там распространяться. Именно инертный мировой океан, а не быстро реагирующая атмосфера, определяет климат нашей планеты, так как именно он, взаимодействуя своим верхним слоем с атмосферой, сглаживает ее колебания. Это происходит благодаря высокой теплоемкости и вязкости воды (по сравнению с воздухом).
Получается, что сколько бы мы ни говорили о том, что, мол, раньше зимы были холоднее, климат планеты должен считаться неизменным, пока не зафиксированы изменения температуры глубоких, глубже 200 м, вод мирового океана, а также скоростей и объемов глобальной меридиональной циркуляции.
Другое дело, что мы, люди, живем именно в тонкой «поверхностной пленке», и нас поневоле больше интересует динамика нашей «атмосферной» среды обитания, а не собственно планетарный климат.

Из-за своего расположения между разными материками Мировой oкеан условно поделен на четыре океана, хорошо знакомые из школьного курса географии: Тихий, Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый. А где же на карте искать Южный океан? Южный океан впервые был выделен в 1650 году голландским географом Бернхардусом Варениусом, и вплоть до конца XX века название «Южный океан» эпизодически помещалось на картах и атласах многих стран. Южная граница этого океана всегда совпадала с побережьем Антарктиды, описываемой со временем все более точно, а положение северной разнилось на тысячи километров в зависимости от научных воззрений авторов атласов. С развитием знаний о водах, примыкающих к Антарктиде, число сторонников выделения Южного океана как отдельного специфического района Земли возрастало. Но только весной 2000 года международная гидрографическая организация, которая отвечает за определение морских природных границ Земли, приняла решение объявить водное пространство к северу от побережья Антарктиды до 60° южной широты отдельным океаном – Южным. Именно поэтому Южный океан – самый «недавно признанный». Его площадь составляет 86 млн км² (меньше только Северный Ледовитый океан), средняя глубина 3500 м, максимальная – 8428 м. У берегов Антарктиды Южный океан включает в себя 13 морей: Уэдделла, Скоша, Беллинсгаузена, Росса, а также Амундсена, Дейвиса, Лазарева, Рисер-Ларсена, Космонавтов, Содружества, Моусона, Дюрвиля, Сомова. Важнейшие острова Южного океана: Фолклендские (Мальвинские), Кергелен, Южная Георгия, Южные Шетлендские, Южные Оркнейские, Южные Сандвичевы. Антарктический шельф погружен до глубины 500 м. Простого взгляда на карту Земли достаточно, чтобы заметить, что южнее 60° южной широты нет «перемычек» материковой суши, разделяющих другие океаны. И в этом смысле Южный океан – самый «бескрайний», поскольку имеет только южную сухопутную границу. Антарктическое циркумполярное течение* (АЦТ), не встречая никаких препятствий в Южном океане, движется «стеной» практически от поверхности до дна, достигая при этом очень высоких скоростей. Его еще называют течением «западных ветров» или «великим восточным дрейфом». Кроме того, из-за отсутствия на его пути препятствий направление и скорость движения АЦТ определяется только плотностью самих вод океана. Например, Гольфстрим в северном полушарии, встречая донное препятствие, просто «вынужден» повернуть и переносить тепло на север. Что и куда переносить в Южном океане – «решает» сам океан... Неограниченное пространство для движения воды, высокоширотное положение вблизи самого холодного земного материка, образование льдов и их таяние, большой контраст в свойствах воды и воздуха – все это обуславливает интенсивный обмен в системе «океан – атмосфера» и возникновение сильных океанских потоков тепла и соли в Южном океане. И в этом смысле он самый «энергичный» из океанов Земли.
Схема глобальной меридиональной циркуляции мирового океана (ГМЦ). Красным цветом обозначены поверхностные «ветви» движения вод, синим и фиолетовым – придонные потоки, желтым и зеленым – движения на промежуточных глубинах. Стрелки показывают направление движений, а толщина линий – «расходы» течений, т.е. объемы переносимой воды за единицу времени.
Известно, что межокеанский обмен и глобальная меридиональная циркуляция океана являются важнейшими факторами, определяющими современный климат нашей планеты. Район Антарктического циркумполярного течения – единственное место на Земле, где прямой обмен между океанами не затруднен расположением суши. Здесь крупномасштабные процессы, действующие в одном районе океана, легко передают свое влияние вдоль широты в системе АЦТ и воздействуют на климат других районов, значительно удаленных от места образования аномалии. В окрестности этих течений происходит образование новых плотных вод и процесс вентиляции глубокого океана. Глубинные воды, не имея в высоких широтах над собой теплых и легких поверхностных вод, поднимаются вверх. Здесь и происходит теплоотдача из воды в более холодную атмосферу, а также воды насыщаются различными газами, включая основной парниковый газ – двуокись углерода. Затем охлажденные, а иногда и осолоненные в результате льдообразования, ставшие тяжелыми и насыщенными газами воды поставляются в глубину океана и распространяются в северном направлении в виде промежуточных, глубинных и донных вод. Они распространяются на север в Атлантическом и Тихом океанах вплоть до 50° северной широты. Поэтому дистанция, которую преодолевают антарктические донные и глубинные воды в северном направлении, в разы превышает распространение на юг вод, образующихся похожим образом в северных высоких широтах.
Гольфстрим в северном полушарии, встречая донное препятствие, просто «вынужден» повернуть и переносить тепло на север. Что и куда переносить в Южном океане – «решает» сам океан...
Интенсивность вентиляции океана может меняться в результате двух основных процессов. Первый – это когда из-за потепления атмосферы и (или) увеличения осадков в высоких широтах будет производиться меньше плотных вод. Второй – это если по каким-то причинам уменьшится интенсивность Антарктического циркумполярного течения. Таким образом, АЦТ относят к крупнейшему активному звену в системе «климат Земли – крупномасштабная циркуляция океана», и именно этим объясняется интерес к нему океанологов. Поднимающиеся на антарктический шельф воды переносят самое большое в мире количество питательных веществ на единицу площади и контролируют в существенной мере продуктивность всего мирового океана. Кроме того, в Южном океане существует и крупнейший в мире потенциальный источник роста уровня океана за счет таяния антарктического материкового льда. Считается, что в случае общего потепления и подъема вод океана к подошве материкового льда начнется его интенсивное таяние. Так что океанские процессы, происходящие в локальных областях не самого большого Южного океана, оказывают влияние на свойства океанских вод на расстояниях вплоть до десятка тысяч километров. Именно в этом смысле Южный океан – самый «влиятельный». Современные исследования Южного океана нельзя признать такими уж интенсивными – по сравнению с некоторыми другими районами мирового океана. Это объясняется прежде всего тем, что здесь пока не существует таких мощных мотиваций для расширения общенаучных и климатических исследований, как, например, в Арктике. Действительно, в Антарктике о скором начале освоения донных природных ресурсов, интенсивном коммерческом судоходстве и геополитических притязаниях экономически развитых стран речь пока не идет. С другой стороны, относительно мягкий разрешительный режим морских исследований в исключительных экономических зонах ряда стран, близких к Южному океану, и традиционная международная кооперация в изучении Антарктиды создают благоприятные условия для координации интернациональных усилий. Новый шаг в изучении Южного океана произошел в рамках завершившегося в 2009 году Международного полярного года.
На фото внизу: комплекс приборов, состоящий из 24 пластиковых батометров, для отбора проб воды, двух зондов для измерений температуры, солености и растворенного кислорода морской воды и двух акустических доплеровских измерителей течений, в работе в районе пролива Дрейка.
На фото вверху справа: судно «Академик Сергей Вавилов» пересекло в проливе Дрейка кромку дрейфующих льдов для выполнения океанографических
работ.
Со времен открытия Антарктиды суда России были частыми и опытными гостями белого континента. Географические открытия на побережьях Антарктиды и последующие грандиозные транспортные операции по строительству и снабжению советских и российских антарктических станций всегда происходили с использованием судов и обычно сопровождались, в той или иной мере, океанологическими работами. Большой вклад в понимание свойств вод Южного океана был внесен экспедициями судов рыболовецкого флота СССР.

В начале 90-х годов исследования наших ученых в Южном океане практически прекратились. Российская антарктическая экспедиция (РАЭ), основной «оператор» РФ по работам в Антарктиде, едва справлялась с поддержанием жизнедеятельности лишь части наших материковых полярных научных станций. Несмотря на то что в 2007–2009 годах РАЭ, к счастью, стала получать бюджетное финансирование, превышающее «минимально необходимый уровень», говорить о том, что экспедиции удается помимо поддержания и развития береговых станций проводить сколько-нибудь значимые исследования в Южном океане, пока не приходится. Трудную миссию морских исследований и «демонстрации флага РФ» в Южном океане в условиях минимального бюджетного финансирования взял на себя Институт океанологии Российской академии наук. С 2003 года ежегодно суда института выполняют один или два комплексных глубоководных океанографических разреза через пролив Дрейка, между южной оконечностью Африки и кромкой антарктических льдов. Основное финансирование экспедиций осуществляется за счет туристической деятельности судов в Антарктиде, которую они проводят между научными рейсами.

Комплексные океанографические исследования включают в себя целый набор методов и подходов. Если уподобить современные экспедиции Института океанологии спортивному десятиборью, то получится, что в пяти-шести «дисциплинах» (высокоточные зондирования температуры и солености от поверхности до дна, измерения вертикальных глубоководных профилей течений при остановках судна, измерения течений в верхних 500 м на ходу судна, базовые химические определения и т.д.) работы ведутся на уровне самых высоких мировых стандартов. В другой части «дисциплин» – исследования планктона и биологической продуктивности, установка автономных дрейфующих измерительных устройств – результаты неплохие. Но в части работ, которые связаны с годичными измерениями с помощью так называемых буйковых станций, мы пока просто не «выступаем».

Нехватку приборов и судового времени испытывают и другие страны-участницы исследования Южного океана, за исключением, может быть, США и Германии. Эти проблемы отчасти удается решать за счет улучшения международной кооперации и координации.

Сегодня при комплексном анализе результатов, полученных учеными разных стран мира, стало очевидно, что в самом влиятельном океане Земли происходят изменения, которые, в целом, свидетельствуют о его потеплении на величины, никогда не фиксировавшиеся раньше. Насколько эти тенденции сохранятся, как они могут повлиять на атмосферу и другие районы океана, покажут будущие экспедиции.
Текст: Сергей Писарев. Изображения предоставлены автором.

Самые свежие новости об экспедициях центра "Полюс" - на странице Ирины Орловой в Facebook.
Made on
Tilda