Es ist seit langem bekannt, dass Ozeanwasser den größten Teil der Oberfläche unseres Planeten bedecken. Sie bilden eine kontinuierliche Wasserschale, die mehr als 70 % der gesamten geografischen Ebene ausmacht. Aber nur wenige Menschen dachten, dass die Eigenschaften des Ozeanwassers einzigartig sind. Sie rendern eine enorme Wirkung auf klimatische Bedingungen u Wirtschaftstätigkeit von Leuten.

Eigenschaft 1. Temperatur

Ozeanwasser kann Wärme speichern. (ca. 10 cm tief) speichern eine enorme Menge an Wärme. Abkühlung, der Ozean erwärmt die unteren Schichten der Atmosphäre, wodurch die Durchschnittstemperatur sinkt Erde Luft beträgt +15 °С. Wenn es auf unserem Planeten keine Ozeane gäbe, würde die Durchschnittstemperatur kaum -21 ° C erreichen. Es stellt sich heraus, dass wir dank der Fähigkeit der Ozeane, Wärme zu speichern, einen komfortablen und gemütlichen Planeten haben.

Die Temperatureigenschaften ozeanischer Gewässer ändern sich abrupt. Die erhitzte Oberflächenschicht vermischt sich allmählich mit tieferem Wasser, wodurch in einer Tiefe von mehreren Metern ein starker Temperaturabfall und dann ein allmählicher Rückgang bis zum Grund auftritt. Das tiefe Wasser der Ozeane hat ungefähr die gleiche Temperatur, Messungen unterhalb von dreitausend Metern zeigen normalerweise +2 bis 0 ° C.

Bei Oberflächengewässern hängt ihre Temperatur davon ab geografische Breite. Die Kugelform des Planeten bestimmt den Einfallswinkel der Sonnenstrahlen auf der Oberfläche. Näher am Äquator gibt die Sonne nach mehr Hitze als an den Polen. So hängen beispielsweise die Eigenschaften des Ozeanwassers des Pazifischen Ozeans direkt von Duab. Die Oberflächenschicht hat die höchste Durchschnittstemperatur, die mehr als +19 °C beträgt. Dies kann sich nur auf das umgebende Klima und die Unterwasserflora und -fauna auswirken. Es folgen die Oberflächengewässer, die im Durchschnitt auf 17,3 ° C erwärmt werden. Dann der Atlantik, wo dieser Wert 16,6 ° C beträgt. Und die niedrigsten Durchschnittstemperaturen sind im Arktischen Ozean - etwa +1 °С.

Eigenschaft 2. Salzgehalt

Welche anderen Eigenschaften des Ozeanwassers werden von modernen Wissenschaftlern untersucht? Sie interessieren sich für die Zusammensetzung des Meerwassers. Wasser im Ozean - ein Cocktail aus Dutzenden chemische Elemente, und Salze spielen dabei eine wichtige Rolle. Der Salzgehalt von Meerwasser wird in ppm gemessen. Kennzeichnen Sie es mit dem Symbol „‰“. Promille bedeutet Tausendstel einer Zahl. Es wird geschätzt, dass ein Liter Meereswasser hat einen durchschnittlichen Salzgehalt von 35‰.

Bei der Erforschung der Ozeane haben sich Wissenschaftler wiederholt gefragt, welche Eigenschaften das Ozeanwasser hat. Sind sie überall im Ozean gleich? Es stellt sich heraus, dass der Salzgehalt ebenso wie die Durchschnittstemperatur nicht einheitlich ist. Der Index ist betroffen ganze Linie Faktoren:

• die Niederschlagsmenge - Regen und Schnee verringern den Gesamtsalzgehalt des Ozeans erheblich;
• Abflüsse großer und kleiner Flüsse - der Salzgehalt der Ozeane, mit dem die Kontinente umspült werden große Menge voll fließende Flüsse, unten;
• Eisbildung - dieser Prozess erhöht den Salzgehalt;
• Eis schmelzen - dieser Prozess senkt den Salzgehalt des Wassers;
• Verdunstung von Wasser von der Meeresoberfläche - Salze verdunsten nicht mit dem Wasser und der Salzgehalt steigt.

Es stellt sich heraus, dass der unterschiedliche Salzgehalt der Ozeane durch die Temperatur der Oberflächengewässer und die klimatischen Bedingungen erklärt wird. Der höchste durchschnittliche Salzgehalt liegt in der Nähe des Atlantiks. Der salzigste Punkt - das Rote Meer - gehört jedoch den Indianern. Der Arktische Ozean zeichnet sich durch den geringsten Indikator aus. Diese Eigenschaften der ozeanischen Gewässer des Nordens arktischer Ozean sind am stärksten in der Nähe des Zusammenflusses der voll fließenden Flüsse Sibiriens zu spüren. Hier übersteigt der Salzgehalt 10 ‰ nicht.

Interessante Tatsache. Die Gesamtmenge an Salz in den Weltmeeren

Die Wissenschaftler waren sich nicht einig, wie viele chemische Elemente im Wasser der Ozeane gelöst sind. Vermutlich 44 bis 75 Elemente. Aber sie haben berechnet, dass gerade eine astronomische Menge Salz in den Ozeanen gelöst ist, etwa 49 Billiarden Tonnen. Wenn all dieses Salz verdunstet und getrocknet ist, bedeckt es die Erdoberfläche mit einer Schicht von mehr als 150 m.

Eigenschaft 3. Dichte

Das Konzept der "Dichte" wird seit langem untersucht. Dies ist das Verhältnis der Masse der Materie, in unserem Fall der Ozeane, zum eingenommenen Volumen. Die Kenntnis des Dichtewertes ist beispielsweise notwendig, um den Auftrieb von Schiffen aufrechtzuerhalten.

Sowohl Temperatur als auch Dichte sind heterogene Eigenschaften von Ozeanwasser. Letzterer liegt im Mittel bei 1,024 g/cm³. Dieser Indikator wurde bei Durchschnittswerten von Temperatur und Salzgehalt gemessen. In verschiedenen Teilen des Weltozeans variiert die Dichte jedoch je nach Messtiefe, Temperatur des Standorts und Salzgehalt.

Betrachten Sie zum Beispiel die Eigenschaften der ozeanischen Gewässer des Indischen Ozeans und insbesondere die Änderung ihrer Dichte. Diese Zahl wird im Suez und am Persischen Golf am höchsten sein. Hier erreicht er 1,03 g/cm³. In den warmen und salzigen Gewässern des nordwestlichen Indischen Ozeans sinkt der Wert auf 1,024 g/cm³. Und im aufgefrischten nordöstlichen Teil des Ozeans und im Golf von Bengalen, wo es viel Niederschlag gibt, ist der Indikator am niedrigsten - etwa 1,018 g / cm³.

Dichte frisches Wasser niedriger, weshalb es in Flüssen und anderen Süßgewässern etwas schwieriger ist, sich auf dem Wasser zu halten.

Eigenschaften 4 und 5. Transparenz und Farbe

Wenn Sie Meerwasser in einem Glas sammeln, erscheint es transparent. Mit zunehmender Dicke der Wasserschicht nimmt sie jedoch eine bläuliche oder grünliche Färbung an. Die Farbveränderung ist auf die Absorption und Streuung von Licht zurückzuführen. Darüber hinaus beeinflussen Suspensionen verschiedener Zusammensetzungen die Farbe von Ozeanwasser.

bläuliche Farbe sauberes Wasser- das Ergebnis einer schwachen Absorption des roten Teils sichtbares Spektrum. Bei einer hohen Konzentration von Phytoplankton im Meerwasser wird es blaugrün oder grüne Farbe. Dies liegt daran, dass Phytoplankton den roten Teil des Spektrums absorbiert und den grünen Teil reflektiert.

Die Transparenz von Meerwasser hängt indirekt von der Menge der darin enthaltenen Schwebeteilchen ab. Im Feld wird die Transparenz mit einer Secchi-Scheibe bestimmt. Eine flache Scheibe, deren Durchmesser 40 cm nicht überschreitet, wird ins Wasser abgesenkt. Die Tiefe, in der es unsichtbar wird, wird als Indikator für die Transparenz des Bereichs angesehen.

Eigenschaften 6 und 7. Schallausbreitung und elektrische Leitfähigkeit

Schallwellen können Tausende von Kilometern unter Wasser zurücklegen. Die durchschnittliche Ausbreitungsgeschwindigkeit beträgt 1500 m/s. Dieser Indikator für Meerwasser ist höher als für Süßwasser. Der Ton weicht immer etwas von der Geraden ab.

Es hat eine höhere elektrische Leitfähigkeit als Süßwasser. Der Unterschied beträgt das 4000-fache. Sie hängt von der Anzahl der Ionen pro Wasservolumeneinheit ab.

Die Hydrosphäre ist die Hülle der Erde, die aus Ozeanen, Meeren, Oberflächengewässern, Schnee, Eis, Flüssen, temporären Wasserströmen, Wasserdampf und Wolken besteht. Die Muschel, bestehend aus Stauseen und Flüssen, Ozeane hat einen diskontinuierlichen Charakter. unterirdische Hydrosphäre bilden unterirdische Strömungen, Grundwasser, artesische Becken.

Die Hydrosphäre hat ein Volumen von 1.533.000.000 Kubikkilometern. Wasser bedeckt drei Viertel der Erdoberfläche. 71 Prozent der Erdoberfläche sind von Meeren und Ozeanen bedeckt.

Enorm Wasserbereich bestimmt weitgehend die Wasser- und Wärmeregime auf dem Planeten, da Wasser eine hohe Wärmekapazität hat, hat es ein großes Energiepotential. Wasser spielt eine wichtige Rolle bei der Bildung des Bodens, dem Erscheinungsbild der Landschaft. Das Wasser der Ozeane ist anders chemische Zusammensetzung Wasser wird fast nie in destillierter Form gefunden.

Ozeane und Meere

Der Weltozean ist Gewässer, der die Kontinente umspült, macht er mehr als 96 Prozent des Gesamtvolumens der Hydrosphäre der Erde aus. Die zwei Schichten der Weltmeere haben unterschiedliche Temperatur, was letztlich dazu führt Temperaturregime Erde. Die Weltmeere speichern die Energie der Sonne, und beim Abkühlen wird ein Teil der Wärme an die Atmosphäre abgegeben. Das heißt, die Thermoregulation der Erde ist weitgehend auf die Natur der Hydrosphäre zurückzuführen. Der Weltozean umfasst vier Ozeane: Indisch, Pazifik, Arktis, Atlantik. Einige Wissenschaftler heben den Südlichen Ozean hervor, der die Antarktis umgibt.

Die Ozeane sind nicht einheitlich Wassermassen, die sich an einem bestimmten Ort befinden, erwerben charakteristische Merkmale. Die Boden-, Zwischen-, Oberflächen- und Untergrundschichten werden im Ozean vertikal unterschieden. Die Bodenmasse hat das größte Volumen, sie ist auch am kältesten.

Meer - Teil des Ozeans, der sich in das Festland erstreckt oder daran angrenzt. Das Meer unterscheidet sich in seinen Eigenschaften vom Rest des Ozeans. Die Becken der Meere entwickeln ihren eigenen Wasserhaushalt.

Die Meere werden in Binnenmeere (z. B. Schwarzmeer, Ostsee), Inselmeere (im Indo-Malaiischen Archipel) und Randmeere (Meere der Arktis) unterteilt. Unter den Meeren werden Binnen (Weißes Meer) und Interkontinental (Mittelmeer) unterschieden.

Flüsse, Seen und Sümpfe

Ein wichtiger Bestandteil der Hydrosphäre der Erde sind Flüsse, sie enthalten 0,0002 Prozent aller Wasserreserven, 0,005 Prozent Süßwasser. Flüsse sind ein wichtiges natürliches Wasserreservoir, das zum Trinken, für Industrie und Landwirtschaft genutzt wird. Flüsse sind eine Quelle der Bewässerung, Wasserversorgung, Bewässerung. Flüsse werden durch Schneedecke, Grundwasser und Regenwasser gespeist.

Seen entstehen bei übermäßiger Feuchtigkeit und in Gegenwart von Becken. Becken können tektonischen, glazial-tektonischen, vulkanischen, karischen Ursprungs sein. Thermokarstseen sind in Gebieten weit verbreitet Dauerfrost, Auenseen sind oft in Auen zu finden. Das Regime von Seen wird dadurch bestimmt, ob der Fluss Wasser aus dem See führt oder nicht. Seen können endorheisch, fließend sein, ein gemeinsames See-Fluss-System mit einem Fluss darstellen.

Sümpfe sind in den Ebenen bei Staunässe üblich. Das Tiefland wird von Böden gespeist, das Hochland von Niederschlägen, die Übergangsgebiete von Böden und Niederschlägen.

Das Grundwasser

Grundwasser befindet sich in unterschiedlichen Tiefen in Form von Grundwasserleitern in Gesteinen. Erdkruste. Grundwasser näher an der Erdoberfläche liegen, Das Grundwasser befindet sich in mehr tiefe Schichten. Von größtem Interesse sind Mineral- und Thermalwasser.

Wolken und Wasserdampf

Wasserdampfkondensat bildet Wolken. Wenn die Wolke eine gemischte Zusammensetzung hat, dh Eis- und Wasserkristalle enthält, werden sie zu einer Niederschlagsquelle.

Gletscher

Alle Bestandteile der Hydrosphäre haben ihre eigene besondere Rolle in globalen Prozessen. Energiestoffwechsel, globale Feuchtigkeitszirkulation, beeinflussen viele lebensbildende Prozesse auf der Erde.

Schichtkuchen im Ozean

1965 testeten der amerikanische Wissenschaftler Henry Stommel und der sowjetische Wissenschaftler Konstantin Fedorov gemeinsam ein neues amerikanisches Instrument zur Messung der Temperatur und des Salzgehalts von Ozeanwasser. Die Arbeiten wurden im Pazifischen Ozean zwischen den Inseln Mindanao (Philippinen) und Timor durchgeführt. Das Gerät wurde an einem Kabel in die Tiefe des Wassers abgesenkt.

Eines Tages fanden die Forscher eine ungewöhnliche Aufzeichnung von Messungen auf dem Rekorder des Instruments. In einer Tiefe von 135 m, wo die Mischschicht des Ozeans aufhört, sollte die Temperatur nach bestehenden Vorstellungen gleichmäßig mit der Tiefe abzunehmen beginnen. Und das Gerät registrierte seinen Anstieg um 0,5 °C. Eine Wasserschicht mit einer so erhöhten Temperatur hatte eine Dicke von etwa 10 m. Dann begann die Temperatur zu sinken.

Hier ist, was Dr. technische Wissenschaften N. V. Vershinsky, Leiter des Labors für Meeresmessgeräte des Instituts für Ozeanologie der Akademie der Wissenschaften der UdSSR: „Um die Überraschung der Forscher zu verstehen, muss gesagt werden, dass man in jedem Ozeanographiekurs dieser Jahre Folgendes lesen konnte über die vertikale Temperaturverteilung im Ozean. Die obere Mischschicht erstreckt sich zunächst von der Oberfläche bis in die Tiefe. In dieser Schicht bleibt die Wassertemperatur praktisch unverändert. Die Dicke der Mischschicht beträgt normalerweise 60 - 100 m. Wind, Wellen, Turbulenzen und Strömungen mischen ständig das Wasser in der Oberflächenschicht, wodurch seine Temperatur ungefähr gleich wird. Aber die Möglichkeiten der Mischkräfte sind begrenzt, in einer gewissen Tiefe hört ihre Wirkung auf. Bei weiterem Eintauchen nimmt die Temperatur des Wassers stark ab. Sprung!

Diese zweite Schicht wird Sprungschicht genannt. Normalerweise ist es klein und beträgt nur 10–20 m. Auf diesen wenigen Metern sinkt die Wassertemperatur um mehrere Grad. Der Temperaturgradient in der Schockschicht beträgt in der Regel wenige Zehntel Grad pro Meter. Diese Schicht ist ein erstaunliches Phänomen, das kein Analogon in der Atmosphäre hat. Er spielt große Rolle in Physik und Biologie des Meeres, sowie in Menschliche Aktivität mit dem Meer verbunden. Aufgrund des großen Dichtegradienten in der Sprungschicht werden verschiedene Schwebeteilchen, planktonische Organismen und Fischbrut gesammelt. Das U-Boot kann darin wie auf dem Boden liegen. Daher wird es manchmal als Schicht aus "flüssigem Boden" bezeichnet.

Die Sprungschicht ist eine Art Sichtschutz: Die Signale von Echoloten und Sonaren passieren sie nicht gut. Übrigens bleibt er nicht immer an einem Ort. Die Schicht bewegt sich nach oben oder unten und manchmal mit ganz schnelle Geschwindigkeit. Unterhalb der Schockschicht befindet sich eine Schicht der Hauptthermokline. In dieser dritten Schicht nimmt die Wassertemperatur weiter ab, aber nicht so schnell wie in der Sprungschicht, der Temperaturgradient beträgt hier einige hundertstel Grad pro Meter ...

Innerhalb von zwei Tagen wiederholten die Forscher ihre Messungen mehrmals. Die Ergebnisse waren ähnlich. Die Aufzeichnungen bezeugen unwiderlegbar das Vorhandensein dünner Wasserschichten im Ozean mit einer Länge von 2 bis 20 km, deren Temperatur und Salzgehalt sich stark von den benachbarten unterscheiden. Die Dicke der Schichten beträgt 2 bis 40 m. Der Ozean in diesem Bereich ähnelte einer Schichttorte.“

1969 fand der englische Wissenschaftler Woods Mikrostrukturelemente im Mittelmeer in der Nähe der Insel Malta. Zunächst nutzte er für Messungen eine zwei Meter lange Schiene, auf der er ein Dutzend Halbleiter-Temperatursensoren befestigte. Woods entwarf dann eine in sich geschlossene Fallsonde, die dazu beitrug, die Schichtstruktur von Wassertemperatur- und Salzgehaltsfeldern klar zu erfassen.

Und 1971 wurde die Schichtstruktur erstmals in der Timorsee von sowjetischen Wissenschaftlern auf dem R/V Dmitry Mendeleev entdeckt. Dann, während der Reise des Schiffes im Indischen Ozean, fanden Wissenschaftler an vielen Stellen Elemente einer solchen Mikrostruktur.

So hat, wie so oft in der Wissenschaft, der Einsatz neuer Instrumente zur Messung zuvor wiederholt gemessener physikalischer Parameter zu neuen sensationellen Entdeckungen geführt.

Frühere Temperatur tiefe Schichten Ozean wurde mit Quecksilberthermometern an verschiedenen Punkten in verschiedenen Tiefen gemessen. An denselben Stellen wurden mit Hilfe von Flaschenzählern Wasserproben aus der Tiefe entnommen, um anschließend im Schiffslabor den Salzgehalt zu bestimmen. Dann erstellten die Ozeanologen auf der Grundlage der Messergebnisse an einzelnen Punkten glatte Kurven für Diagramme der Änderungen der Wasserparameter mit der Tiefe unterhalb der Schockschicht.

Mit neuen Instrumenten – Low-Inertia-Sonden mit Halbleitersensoren – ist es nun möglich, die kontinuierliche Abhängigkeit von Wassertemperatur und Salzgehalt von der Eintauchtiefe der Sonde zu messen. Ihre Verwendung ermöglichte eine vollständige Erfassung leichte Veränderungen Parameter von Wassermassen bei vertikaler Bewegung der Sonde innerhalb von zehn Zentimetern und fixieren deren zeitliche Änderungen in Sekundenbruchteilen.

Es stellte sich heraus, dass überall im Ozean die gesamte Wassermasse von der Oberfläche bis in große Tiefen in dünne homogene Schichten aufgeteilt ist. Der Temperaturunterschied zwischen benachbarten horizontalen Schichten betrug mehrere Zehntel Grad. Die Schichten selbst haben eine Dicke von mehreren zehn Zentimetern bis zu mehreren zehn Metern. Das Auffälligste war, dass sich beim Übergang von Schicht zu Schicht die Temperatur des Wassers, sein Salzgehalt und seine Dichte abrupt änderten und die Schichten selbst manchmal für mehrere Minuten, manchmal für mehrere Stunden und sogar Tage stabil bestehen. Und in horizontaler Richtung erstrecken sich solche Schichten mit einheitlichen Parametern über eine Entfernung von bis zu zehn Kilometern.

Die ersten Meldungen über die Entdeckung der Feinstruktur des Ozeans wurden nicht von allen Ozeanologen gelassen und wohlwollend aufgenommen. Viele Wissenschaftler hielten die Messergebnisse für einen Zufall und ein Missverständnis.

Tatsächlich gab es etwas zu überraschen. Schließlich war Wasser zu allen Zeiten ein Symbol für Mobilität, Variabilität, Fluidität. Besonders das Wasser im Ozean, wo seine Struktur äußerst variabel ist, Wellen, Oberflächen- und Unterwasserströmungen vermischen die Wassermassen ständig.

Warum bleibt eine so stabile Schichtung erhalten? Auf diese Frage gibt es noch keine einheitliche Antwort. Eines ist klar: All diese Messungen sind kein Glücksspiel, keine Chimäre – etwas Wichtiges ist das offene Spiel essentielle Rolle in der Ozeandynamik. Laut Arzt Geographische Wissenschaften A. A. Aksenova, die Gründe für dieses Phänomen sind nicht ganz klar. Bisher erklären sie es so: Aus dem einen oder anderen Grund erscheinen zahlreiche ziemlich klare Grenzen in der Wassersäule, die Schichten mit unterschiedlicher Dichte trennen. An der Grenze zweier Schichten unterschiedliche Dichte Sehr leicht gibt es interne Wellen, die das Wasser mischen. Mit der Zerstörung interner Wellen entstehen neue homogene Schichten und die Grenzen der Schichten werden in anderen Tiefen gebildet. Dieser Vorgang wird viele Male wiederholt, die Tiefe und Dicke von Schichten mit scharfen Grenzen ändern sich, aber die allgemeine Natur der Wassersäule bleibt unverändert.

Die Freilegung der Dünnschichtstruktur ging weiter. Die sowjetischen Wissenschaftler A. S. Monin, K. N. Fedorov und V. P. Shvetsov entdeckten, dass tiefe Strömungen in Offener Ozean haben auch einen Schichtaufbau. Innerhalb einer Schicht mit einer Dicke von 10 cm bis 10 m bleibt die Strömung konstant, dann ändert sich ihre Geschwindigkeit beim Übergang zur nächsten Schicht abrupt usw. Und dann entdeckten Wissenschaftler einen „Schichtkuchen“.

Einen bedeutenden Beitrag zur Untersuchung der Feinstruktur des Ozeans leisteten unsere Ozeanologen, indem sie die wissenschaftliche Ausrüstung neuer, in Finnland gebauter Spezial-R/Vs mittlerer Tonnage mit einer Verdrängung von 2600 Tonnen verwendeten.

Dies ist die R/V Akademik Boris Petrov, im Besitz des Instituts für Geochemie und analytische Chemie Sie. V. I. Vernadsky von der Akademie der Wissenschaften der UdSSR, „Akademiker Nikolai Strakhov“, der nach den Plänen des Geologischen Instituts der Akademie der Wissenschaften der UdSSR arbeitet und der fernöstlichen Abteilung der Akademie der Wissenschaften der UdSSR angehört „Akademiker M. A. Lavrentiev“, „Akademiker Oparin“.

Diese Schiffe wurden nach prominenten sowjetischen Wissenschaftlern benannt. Held der sozialistischen Arbeit Der Akademiker Boris Nikolaevich Petrov (1913-1980) war ein herausragender Wissenschaftler auf dem Gebiet der Kontrollprobleme, ein talentierter Organisator der Weltraumwissenschaft und der internationalen Zusammenarbeit auf diesem Gebiet.

Natürlich erscheint auch der Name des Akademikers Nikolai Mikhailovich Strakhov (1900 - .1978) an Bord des Wissenschaftsschiffs. Der herausragende sowjetische Geologe leistete einen wichtigen Beitrag zur Erforschung von Sedimentgesteinen am Grund der Ozeane und Meere.

Der sowjetische Mathematiker und Mechaniker Akademiker Mikhail Alekseevich Lavrentiev (1900–1979) wurde als bedeutender Organisator der Wissenschaft in Sibirien und im Osten der UdSSR weithin bekannt. Er stand an den Ursprüngen der Gründung des berühmten Akademgorodok in Nowosibirsk. In den letzten Jahrzehnten hat die Forschung an den Instituten der sibirischen Abteilung der Akademie der Wissenschaften der UdSSR ein solches Ausmaß angenommen, dass es heute unmöglich ist, sich das Gesamtbild in fast allen Wissenschaftsbereichen vorzustellen, ohne die Arbeit sibirischer Wissenschaftler zu berücksichtigen.

Von den vier R/Vs dieser Serie wurden drei (mit Ausnahme des R/V Akademik Oparin) für hydrophysikalische Untersuchungen der Wassermassen der Ozeane und Meere gebaut, Meeresgrund und Schichten der Atmosphäre neben der Meeresoberfläche. Basierend auf diesen Aufgaben wurde der auf den Schiffen installierte Forschungskomplex entworfen.

wichtig Bestandteil dieses Komplexes sind Tauchsonden. Hydrologische und hydrochemische Labore sowie das sogenannte „Nasslabor“ befinden sich im vorderen Teil des Hauptdecks der Schiffe dieser Baureihe. Die darin untergebrachten wissenschaftlichen Geräte umfassen Aufzeichnungseinheiten von Tauchsonden mit elektrischen Leitfähigkeits-, Temperatur- und Dichtesensoren. Darüber hinaus sieht das Design der Hydrosonde das Vorhandensein einer Reihe von Flaschen vor, um Wasserproben aus verschiedenen Horizonten zu entnehmen.

Diese Schiffe sind nicht nur mit Tiefsee-Schmalstrahl-Forschungsecholoten, sondern auch mit Vielstrahl-Echoloten ausgestattet.

Wie der bekannte Forscher des Weltozeans, Doktor der Geowissenschaften Gleb Borisovich Udintsev, sagte, sollte das Erscheinen dieser Geräte - Fächerecholote - als Revolution in der Erforschung des Meeresbodens gewertet werden. Schließlich waren unsere Schiffe viele Jahre lang mit Echoloten ausgestattet, die Tiefen mit einem einzigen Strahl maßen, der vom Schiff senkrecht nach unten gerichtet wurde. Dadurch war es möglich, ein zweidimensionales Bild des Reliefs des Meeresbodens und seines Profils entlang der Schiffsroute zu erhalten. Bisher wurden aus einer Vielzahl von Daten, die mit Hilfe von Einstrahl-Echoloten gesammelt wurden, Karten des Reliefs der Meeresböden und Ozeane erstellt.

Die Erstellung von Karten nach Bodenprofilen, zwischen denen Linien gleicher Tiefe gezogen werden mussten - Isobathen -, hing jedoch von der Fähigkeit eines Kartographen, Geomorphologen oder Hydrographen ab, ein räumliches dreidimensionales Bild zu erstellen, das auf der Synthese aller basiert verfügbare geologische und geophysikalische Informationen. Es ist klar, dass gleichzeitig Karten des Reliefs des Meeresbodens, die dann als Grundlage für alle anderen geologischen und geophysikalischen Karten dienten, viel Subjektivität enthielten, was besonders deutlich wurde, wenn sie verwendet wurden, um Hypothesen zu entwickeln der Ursprung des Grundes der Meere und Ozeane.

Mit dem Aufkommen der Fächerecholote hat sich die Situation deutlich geändert. Sie ermöglichen es Ihnen, vom Boden reflektierte Schallsignale zu empfangen, die vom Echolot in Form eines Strahlenfächers gesendet werden. Abdeckung eines Streifens der Bodenoberfläche mit einer Breite von zwei Meerestiefen am Messpunkt (bis zu mehreren Kilometern). Dies erhöht nicht nur die Forschungsproduktivität erheblich, sondern vor allem z Meeresgeologie ist es mit Hilfe elektronischer Rechentechnik möglich, ein dreidimensionales Bild des Reliefs sofort auf dem Display sowie grafisch darzustellen. So ermöglichen Fächerecholote durch instrumentelle Vermessung detaillierte bathymetrische Karten mit einer flächendeckenden Erfassung der Sohle, wodurch der Anteil subjektiver Vorstellungen auf ein Minimum reduziert wird.

Schon die ersten Fahrten mit Fächerecholot ausgerüsteter sowjetischer R/Vs zeigten sofort die Vorteile der neuen Instrumente. Ihre Bedeutung wurde nicht nur für grundlegende Arbeiten zur Kartierung des Meeresbodens deutlich, sondern auch für die aktive Steuerung von Forschungsarbeiten als Instrumente einer Art akustischer Navigation. Dies ermöglichte es, aktiv zu werden minimale Kosten Zeit, um Standorte für geologische und geophysikalische Stationen auszuwählen, die Bewegung von Instrumenten zu kontrollieren, die über oder entlang des Meeresbodens gezogen werden, nach morphologischen Merkmalen des Bodens zu suchen, wie z.

Besonders effektiv bei der Realisierung der Fähigkeiten eines Fächerecholots war die Kreuzfahrt der R/V Akademik Nikolai Strakhov, die vom 1. April bis 5. August 1988 im äquatorialen Atlantik durchgeführt wurde.

Die Studien wurden an einer ganzen Reihe von geologischen und geophysikalischen Arbeiten durchgeführt, aber die Hauptsache war das Fächerecholot. Für die Forschung wurde der äquatoriale Abschnitt des Mittelatlantischen Rückens im Bereich von ca. Sao Paulo. Dieses wenig untersuchte Gebiet zeichnete sich im Vergleich zu anderen Teilen des Rückens durch seine Besonderheit aus: Die hier entdeckten Eruptiv- und Sedimentgesteine ​​erwiesen sich unerwartet als ungewöhnlich alt. Es galt herauszufinden, ob sich dieser Abschnitt des Kamms in anderen Merkmalen und vor allem im Relief von anderen unterscheidet. Um dieses Problem zu lösen, war jedoch ein äußerst detailliertes Bild des Unterwasserreliefs erforderlich.

Eine solche Aufgabe wurde vor der Expedition gestellt. Vier Monate lang wurden Studien mit Intervallen zwischen Wenden von nicht mehr als 5 Meilen durchgeführt. Sie bedeckten ein riesiges Gebiet des Ozeans mit einer Breite von bis zu 700 Meilen von Ost nach West und bis zu 200 Meilen von Nord nach Süd. Als Ergebnis der durchgeführten Studien wurde deutlich, dass der äquatoriale Abschnitt des Mittelatlantischen Rückens zwischen den 4°-Verwerfungen im Norden und etwa eingeschlossen ist. Sao Paulo im Süden hat wirklich eine anomale Struktur. Typisch für den Rest des Kamms (nördlich und südlich des untersuchten Gebiets) sind die Struktur des Reliefs, das Fehlen einer dicken Sedimentdecke und Merkmale Magnetfeld Es stellte sich heraus, dass die Felsen hier nur für den schmalen axialen Teil des Abschnitts mit einer Breite von nicht mehr als 60–80 Meilen charakteristisch waren, der als Peter-und-Paul-Kette bezeichnet wurde.

Und was früher als die Hänge des Kamms galt, entpuppte sich als riesige Plateaus mit einer völlig anderen Art des Reliefs und des Magnetfelds mit einer mächtigen Sedimentbedeckung. Also anscheinend der Ursprung des Reliefs und geologische Struktur Plateaus sind völlig anders als die der Peter-und-Paul-Range.

Die Aussagekraft der gewonnenen Ergebnisse kann für die Entwicklung sehr wichtig sein allgemeine Ideenüber die Geologie des Grundes des Atlantischen Ozeans. Es gibt jedoch viel zu überlegen und zu testen. Und das erfordert neue Expeditionen, neue Forschungen.

Besonders hervorzuheben ist die Ausrüstung zur Untersuchung von Wassermassen auf dem 2140 Tonnen verdrängenden R/V „Arnold Veimer“, das 1984 und 1984 von finnischen Schiffbauern für die Akademie der Wissenschaften der ESSR gebaut wurde benannt nach dem prominenten Staatsmann und Wissenschaftler der ESSR, Präsident der Akademie der Wissenschaften der ESSR 1959–1973 gg. Arnold Weimer.

Unter den Schiffslabors befinden sich drei Meeresphysik (Hydrochemie, Hydrobiologie, Meeresoptik), ein Rechenzentrum und eine Reihe anderer. Zur Durchführung hydrophysikalischer Untersuchungen verfügt das Schiff über eine Reihe von Strömungsmessgeräten. Die Signale von ihnen werden von dem auf dem Schiff installierten Hydrophonempfänger empfangen und an das Datenaufzeichnungs- und -verarbeitungssystem übertragen sowie auf Magnetband aufgezeichnet.

Zum gleichen Zweck werden frei schwebende Stromdetektoren von Bentos verwendet, um die Werte der Strömungsparameter zu erfassen, deren Signale auch vom Schiffsempfänger empfangen werden.

Auf dem Schiff installiert automatisiertes System Probenahme aus verschiedenen Horizonten und Messung hydrophysikalischer und hydrochemischer Parameter mittels Forschungssonden mit akustischen Strommessern, Sensoren für gelösten Sauerstoffgehalt, Wasserstoffionenkonzentration (pH) und elektrische Leitfähigkeit.

Das hydrochemische Labor ist mit hochpräzisen Geräten ausgestattet, die es ermöglichen, Proben von Meerwasser und Bodensedimenten auf den Gehalt an Spurenelementen zu analysieren. Zu diesem Zweck werden komplexe und präzise Geräte entwickelt: Spektralphotometer verschiedene Systeme(einschließlich Atomabsorption), fluoreszierender Flüssigkeitschromatograph, polarographischer Analysator, zwei automatische chemische Analysatoren usw.

Im hydrochemischen Labor befindet sich eine durchgehende Welle in einem Gehäuse mit den Abmessungen 600 x 600 mm. Daraus ist es möglich, Meerwasser unter dem Schiff zu entnehmen und die Instrumente bei ungünstigen Wetterbedingungen, die die Verwendung von Decksgeräten für diese Zwecke nicht zulassen, ins Wasser zu senken.

Das optische Labor verfügt über zwei Fluorometer, ein Zweistrahl-Spektrophotometer, einen optischen Mehrkanalanalysator und einen programmierbaren Mehrkanalanalysator. Mit solchen Geräten können Wissenschaftler leiten große Auswahl Forschung im Zusammenhang mit dem Studium Optische Eigenschaften Meerwasser.

Im hydrobiologischen Labor gibt es neben Standardmikroskopen ein Olympus-Planktonmikroskop, eine spezielle Ausrüstung für die Durchführung von Forschungszwecken radioaktive Isotope: Szintillationszähler und Partikelanalysator.

Von besonderem Interesse ist das automatisierte System des Schiffes zur Aufzeichnung und Verarbeitung der gesammelten wissenschaftlichen Daten. Das Rechenzentrum beherbergt einen in Ungarn hergestellten Mini-Computer. Dieser Computer ist ein Dual-Prozessor-System, dh die Lösung von Problemen und die Verarbeitung von experimentellen Daten wird im Computer parallel unter Verwendung von zwei Programmen durchgeführt.

Zur automatisierten Aufzeichnung der gesammelten experimentellen Daten zahlreicher Instrumente und Geräte sind auf dem Schiff zwei Kabelsysteme installiert. Das erste ist ein radiales Kabelnetz zur Übertragung von Daten von Labors und Messstellen zur Hauptschalttafel.

An der Konsole können Sie die Messleitungen an beliebige Kontakte anschließen und die eingehenden Signale an beliebige Schiffsrechner ausgeben. Verteilerboxen dieser Linie sind in allen Labors und auf Baustellen in der Nähe der Winden installiert. Das zweite Kabelnetz ist ein Backup für den Anschluss neuer Instrumente und Geräte, die in Zukunft auf dem Schiff installiert werden.

Ein ausgezeichnetes System, aber dieses relativ leistungsstarke und umfangreiche System zum Sammeln und Verarbeiten von Daten mit Hilfe eines Computers wird so erfolgreich auf einem kleinen R/V mittlerer Tonnage platziert.

R/V „Arnold Veimer“ ist beispielhaft für ein Mitteltonnage-R/V in Bezug auf die Zusammensetzung der wissenschaftlichen Ausrüstung und die Möglichkeiten, vielfältige Studien durchzuführen. Während des Baus und der Ausstattung wurde die Zusammensetzung der wissenschaftlichen Ausrüstung von Wissenschaftlern der Akademie der Wissenschaften der Estnischen SSR sorgfältig durchdacht, was die Effizienz erheblich steigerte Forschungsarbeit nachdem das Schiff in Dienst gestellt wurde.

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Die einzige Quelle von praktischer Bedeutung, die das Licht- und Wärmeregime von Gewässern steuert, ist die Sonne.

Wenn ein Sonnenstrahlen auf die Wasseroberfläche fallen, teilweise reflektiert, teilweise für die Verdunstung des Wassers und die Beleuchtung der Schicht, in die sie eindringen, verbraucht und teilweise absorbiert werden, ist es offensichtlich, dass die Erwärmung der Oberflächenwasserschicht nur aufgrund des absorbierten Teils erfolgt Solarenergie.

Es ist nicht weniger offensichtlich, dass die Gesetze der Wärmeverteilung auf der Oberfläche des Weltozeans die gleichen sind wie die Gesetze der Wärmeverteilung auf der Oberfläche von Kontinenten. Besondere Unterschiede erklären sich durch die hohe Wärmekapazität von Wasser und die größere Homogenität von Wasser im Vergleich zu Land.

Die Ozeane sind auf der Nordhalbkugel wärmer als auf der Südhalbkugel, weil südlichen Hemisphäre weniger Land, das die Atmosphäre stark aufheizt, und breiter Zugang zur kalten Antarktisregion; Auf der Nordhalbkugel gibt es mehr Land und die Polarmeere sind mehr oder weniger isoliert. Der thermische Äquator des Wassers liegt auf der Nordhalbkugel. Die Temperaturen nehmen natürlich vom Äquator zu den Polen ab.

Die durchschnittliche Oberflächentemperatur des gesamten Weltozeans liegt bei 17°,4, also 3° höher als die durchschnittliche Lufttemperatur auf der Erde. Die hohe Wärmekapazität des Wassers und die turbulente Vermischung erklären das Vorhandensein großer Wärmereserven in den Ozeanen. Bei Süßwasser ist er gleich I, bei Meerwasser (mit einem Salzgehalt von 35 ‰) ist er etwas kleiner, nämlich 0,932. Im Jahresdurchschnitt ist der Pazifik der wärmste Ozean (19°,1), gefolgt vom Indischen (17°) und dem Atlantik (16°,9).

Temperaturschwankungen auf der Oberfläche des Weltozeans sind unermesslich kleiner als Lufttemperaturschwankungen über den Kontinenten. Die niedrigste zuverlässige Temperatur, die auf der Meeresoberfläche beobachtet wird, beträgt -2°, die höchste +36°. Somit beträgt die absolute Amplitude nicht mehr als 38°. Die Amplituden der Durchschnittstemperaturen sind sogar noch schmaler. Die Tagesamplituden gehen nicht über 1° hinaus, und die Jahresamplituden, die den Unterschied zwischen den Durchschnittstemperaturen der kältesten und wärmsten Monate charakterisieren, reichen von 1 bis 15°. Auf der Nordhalbkugel für das Meer ist der August der wärmste Monat, der Februar der kälteste; umgekehrt auf der Südhalbkugel.

Je nach thermischen Bedingungen in den Oberflächenschichten des Weltozeans werden tropische Gewässer, Gewässer der Polarregionen und Gewässer der gemäßigten Regionen unterschieden.

Tropische Gewässer befinden sich auf beiden Seiten des Äquators. Hier in den oberen Schichten sinkt die Temperatur nie unter 15-17 ° und weiter große Räume Wasser hat eine Temperatur von 20-25° und sogar 28°. Die jährlichen Temperaturschwankungen überschreiten im Durchschnitt nicht 2°.

Die Gewässer der Polarregionen (auf der Nordhalbkugel heißen sie Arktis, auf der Südantarktis) unterscheiden sich niedrige Temperaturen, normalerweise unter 4-5°. Auch hier sind die Jahresamplituden klein, wie in den Tropen - nur 2-3°.

Die Gewässer der gemäßigten Regionen nehmen eine Zwischenstellung ein – sowohl territorial als auch in einigen ihrer Merkmale. Ein Teil von ihnen, der sich auf der Nordhalbkugel befand, wurde als boreale Region bezeichnet, im Süden als notale Region. In borealen Gewässern erreichen die Jahresamplituden 10°, in der Notalregion sind sie halb so groß.

Der Wärmetransport von der Meeresoberfläche in die Meerestiefe erfolgt praktisch nur durch Konvektion, d.h. vertikale Bewegung Wasser, was darauf zurückzuführen ist, dass die oberen Schichten dichter waren als die unteren.

Die vertikale Temperaturverteilung hat ihre eigenen Charakteristika für die Polarregionen und für die heißen und gemäßigten Regionen des Weltozeans. Diese Merkmale können in Form eines Diagramms zusammengefasst werden. Die obere Linie repräsentiert die vertikale Temperaturverteilung bei 3°S. Sch. und 31°W d. ein Atlantischer Ozean, dient also als Beispiel für eine vertikale Verteilung in tropischen Meeren. Auffallend ist der langsame Temperaturabfall in der obersten Schicht, der starke Temperaturabfall von 50 m Tiefe auf 800 m Tiefe und dann wieder ein sehr langsamer Temperaturabfall ab einer Tiefe von 800 m und darunter: die Die Temperatur ändert sich hier fast nicht, und außerdem ist sie sehr niedrig (weniger als 4 °C). ). Diese Temperaturkonstanz in großen Tiefen erklärt sich durch den vollständigen Rest des Wassers.

Die untere Linie repräsentiert die vertikale Temperaturverteilung bei 84°N. Sch. und 80° Zoll. etc., dient also als Beispiel für eine vertikale Verteilung in den Polarmeeren. Es ist durch das Vorhandensein einer warmen Schicht in einer Tiefe von 200 bis 800 m gekennzeichnet, die von Schichten über- und unterlagert wird kaltes Wasser bei Minustemperaturen. Die warmen Schichten, die sowohl in der Arktis als auch in der Antarktis zu finden sind, entstanden durch das Absinken des eingebrachten Wassers polare Länder warme Strömungen, denn diese Gewässer erwiesen sich aufgrund ihres höheren Salzgehalts im Vergleich zu den entsalzten Oberflächenschichten der Polarmeere als dichter und damit schwerer als die lokalen Polargewässer.

Kurz gesagt, in gemäßigten und tropischen Breiten nimmt die Temperatur mit der Tiefe stetig ab, nur die Raten dieser Abnahme sind in verschiedenen Intervallen unterschiedlich: die kleinste in der Nähe der Oberfläche selbst und tiefer als 800-1000 m, die größte im Intervall zwischen diesen Schichten. Für die Polarmeere, also für den Arktischen Ozean und den südlichen Polarraum der anderen drei Ozeane, ist das Muster anders: Die obere Schicht hat niedrige Temperaturen; mit zunehmender Tiefe bilden diese Temperaturen ansteigend eine warme Schicht mit positiven Temperaturen, und unter dieser Schicht nehmen die Temperaturen mit ihrem Übergang zu negativen Werten wieder ab.

Dies ist das Bild vertikaler Temperaturänderungen in den Ozeanen. Was einzelne Meere betrifft, weicht die vertikale Temperaturverteilung in ihnen oft stark von den Mustern ab, die wir gerade für den Weltozean festgestellt haben.

Die oberste Schicht des Ozeans (UML + saisonale Sprungschicht) erfordert viel mehr detaillierte Beschreibung. Diesem Thema widmet sich der nächste Absatz.[ ...]

In einer wichtigeren dynamischen Formulierung mit der Väissälä-Brunt-Frequenz N ist die Dichtesprungschicht deutlich stabiler geschichtet (L3-10 2 s-1) als die Troposphäre insgesamt, in der 10-2 s"1, wenn auch weniger stabiler als starke atmosphärische Inversionen (TP"1,7-10-1 s-1). Mit der ubiquitären Verbreitung der Dichtesprungschicht im Ozean und der Seltenheit starker Inversionen in der Atmosphäre erklärt dies die viel breitere Ausbreitung interner Wellen im Ozean im Vergleich zur Atmosphäre.[ ...]

Die aktivste obere Schicht des Ozeans, in der die lebende Materie Plankton dominiert, beträgt bis zu 150-200 m. Die Verschmutzung ist hier der Einwirkung lebender Organismen ausgesetzt. Letztere binden eine große Menge an gelösten und suspendierten Stoffen. Ein so leistungsfähiges Biofiltrationssystem gibt es an Land nicht.[ ...]

Eine besondere Zone des Weltozeans, die sich durch eine hohe Fischproduktivität auszeichnet, ist der Auftrieb, d.h. der Aufstieg von Wasser aus der Tiefe in die oberen Schichten des Ozeans, in der Regel an den Westküsten von Kontingenten.[ ...]

Heizung - warmes Wasser aus den oberen Meeresschichten. Die meisten hohes Fieber Wasser wird im Persischen Golf im August beobachtet - mehr als 33 ° C (und die höchste im Roten Meer gemessene Wassertemperatur - plus 36 ° C). Auf die maximale Temperatur kann sich der Konverter jedoch nicht verlassen: Er kommt in begrenzten Bereichen des Weltozeans vor, und weite Gebiete haben eine Oberflächentemperatur von etwa 25 ° C. Dies ist eine ausreichend hohe Temperatur, bei der viele Flüssigkeiten sieden. D'Arsonval schlug vor, Ammoniak als Arbeitsflüssigkeit zu verwenden - eine Flüssigkeit mit einer Temperatur; Siedepunkt minus 33,4 °C, was bei 25 °C ■ gut kocht. Bei Normaltemperatur (20 °C) ist Ammoniak ein farbloses Gas mit stechendem Geruch. Bei steigendem Druck wird gasförmiges Ammoniak wieder flüssig. Bei 20 °C muss dazu der Druck auf 8,46 atü erhöht werden, bei 5 °C ist er deutlich geringer.[ ...]

Energieaktive Bereiche des Weltozeans sind die minimalen strukturellen Komponenten, die an der Bildung eines großräumigen Wärmeaustauschs zwischen dem Ozean und der Atmosphäre beteiligt sind. Sie nehmen „¿20 % der Fläche des Weltozeans ein und sind für „40 % des gesamten Wärmeaustauschs im Ozean-Atmosphäre-Land-System verantwortlich. Dies sind Bereiche mit maximaler Diskrepanz zwischen den thermischen und feuchten Feldern der oberen Ozeanschicht und der planetaren Grenzschicht der Atmosphäre: Hier ist die Intensität der Arbeit zur Anpassung dieser Felder am größten. Und obwohl wir behaupten, dass die EAO - charakteristische Strukturen bei großflächigen Feldern bedeutet dies nicht, dass ihre räumliche Anordnung starr festgelegt und die Intensität konstant ist. Dieselben Gebiete sind durch die maximalen Schwankungen des Wärmestroms gekennzeichnet, was darauf hinweist, dass sie als die informativsten Wassergebiete für die Überwachung des Zustands des Klimasystems dienen. Das heißt, sie befinden sich möglicherweise nicht alle gleichzeitig in einem aktiven Zustand, aber in diesen Bereichen wird die aktivste lokale Wärmeübertragung in einer bestimmten polyzyklischen Abfolge gebildet und angeregt.[ ...]

Infolge dieser Faktoren ist die oberste Schicht des Ozeans normalerweise gut durchmischt. Es heißt so - gemischt. Seine Dicke hängt von der Jahreszeit, Windstärke und geographisches Gebiet. Beispielsweise beträgt im Sommer bei ruhigem Wetter die Dicke der Mischschicht im Schwarzen Meer nur 20-30 m. Und im Pazifischen Ozean in der Nähe des Äquators wurde eine Mischschicht mit einer Dicke von etwa 700 m entdeckt ( von einer Expedition auf dem Forschungsschiff "Dmitry Mendeleev"). Von der Oberfläche bis zu einer Tiefe von 700 m befand sich eine Schicht aus warmem und klarem Wasser mit einer Temperatur von etwa 27 ° C. Diese Region des Pazifischen Ozeans ähnelt in ihren hydrophysikalischen Eigenschaften der Sargassosee im Atlantischen Ozean. Im Winter ist die Mischschicht am Schwarzen Meer 3-4 mal dicker als im Sommer, ihre Tiefe erreicht 100-120 m. großer Unterschied durch intensive Durchmischung im Winter: als stärkerer Wind, desto größer die Aufregung an der Oberfläche und desto stärker die Durchmischung. Eine solche Sprungschicht wird auch saisonal genannt, da die Tiefe der Schicht von der Jahreszeit abhängt.[ ...]

Auftrieb Auftrieb] - der Aufstieg von Wasser aus der Tiefe in die oberen Schichten des Ozeans (Meer). Sie ist an den Westküsten von Kontinenten verbreitet, wo Winde Oberflächenwasser von der Küste vertreiben und kalte, nährstoffreiche Wassermassen an ihre Stelle treten.[ ...]

Der Austausch von Kohlendioxid findet auch zwischen der Atmosphäre und dem Ozean statt. Aufgelöst in den oberen Schichten des Ozeans große Menge Kohlendioxid im Gleichgewicht mit der Atmosphäre. Insgesamt enthält die Hydrosphäre etwa 13-1013 Tonnen gelöstes Kohlendioxid, und die Atmosphäre enthält 60-mal weniger. Das Leben auf der Erde und das gasförmige Gleichgewicht der Atmosphäre werden durch relativ geringe Mengen an Kohlenstoff aufrechterhalten, die an der kleinen Zirkulation beteiligt sind und in Pflanzengewebe (5-1011 Tonnen), in tierischem Gewebe (5-109 Tonnen) enthalten sind. Der Kohlenstoffkreislauf in biosphärischen Prozessen ist in Abb. 1 dargestellt. 2.[ ...]

Im Allgemeinen ist zu beachten, dass die Amplitude der jährlichen Temperaturschwankungen in den oberen Schichten des Ozeans nicht mehr als 10-15 ° C beträgt kontinentale Gewässer-30-35°С.[ ...]

Kisloe A. V., Semenchenko B. A., Tuzhilkin V. S. Über die Faktoren der Variabilität in der Struktur der oberen Ozeanschicht in den Tropen//Meteorologie und Hydrologie, Nr. 4, 1983, p. 84-89.[ ...]

Die Biosphäre konzentriert sich hauptsächlich in Form eines relativ dünnen Films auf der Landoberfläche und hauptsächlich (aber nicht ausschließlich) in den oberen Schichten des Ozeans. Sie kann ohne enge Interaktion mit Atmosphäre, Hydrosphäre und Lithosphäre nicht funktionieren, und die Pedosphäre würde ohne lebende Organismen einfach nicht existieren.[ ...]

Andere integrierte Anzeigen sind ebenfalls möglich. Um die Verbreitung von Saury im Pazifischen Ozean zu modellieren, stellte sich die Temperatur in der oberen Schicht des Ozeans als solch ein integrales Merkmal heraus, da die Verteilung von Strömungen, Wassermassen, Salzgehalt und anderen hydrologischen und hydrochemischen Indikatoren im nordwestlichen Teil des Pazifischen Ozeans korreliert eng mit der Verteilung der Wassertemperatur in der oberen Schicht (Kashkin, 1986).[ ...]

Erwärmung von oben (durch Kontakt und aufgrund der starken Absorption von Licht, das in das Wasser eindringt) und Entsalzung (durch Niederschlag, Flussabfluss, Eisschmelze) können nur eine sehr dünne obere Schicht des Ozeans betreffen, da nur einige Dutzend Meter Aufgrund der hydrostatischen Stabilität einer erhitzten oder entsalzten Schicht kann sie sich nicht unabhängig mit dem darunter liegenden Wasser vermischen, und es entsteht eine erzwungene Vermischung durch Kollabieren Oberflächenwellen, dringt flach ein (das Mischen in turbulenten Flecken, die an Orten hydrodynamischer Instabilität von internen Wellen gebildet werden, ist im Durchschnitt sehr schwach und wirkt anscheinend extrem langsam).[ ...]

Wenn Gleichung (4.9.2) oder ihre äquivalente Form mit Primzahlen in den Variablen über den gesamten Ozean integriert wird, dann erhalten wir den gleichen offensichtlichen Widerspruch wie im Fall der Gleichung mechanische Energie. Auf großen Skalen gibt es einen Zufluss durch die Meeresoberfläche (weil der Oberflächensalzgehalt dort hoch ist, wo Salz in den Ozean fließt, siehe zum Beispiel), aber der Salzverlust durch Diffusion ist auf großen Skalen vernachlässigbar. Wie im Fall der Energie gibt es aufgrund des nichtlinearen Advektivterms in (4.3.8) eine Übertragung des Salzgehalts von einer Skala zur anderen, während sehr kleine Skalen einen signifikanten Beitrag zur rechten Seite von (4.9.2 ). Der Schätzung zufolge ist der RMS-Gradient des Salzgehalts in der oberen Schicht des Ozeans 1000-mal größer als der durchschnittliche Gradient.[ ...]

Stickstoffverbindungen (Nitrate, Nitrite) in Lösungen dringen in Pflanzenorganismen ein und beteiligen sich an der Bildung organischer Substanzen (Aminosäuren, komplexe Proteine). Ein Teil der Stickstoffverbindungen gelangt in Flüsse, Meere, dringt ins Grundwasser ein. Aus den im Meerwasser gelösten Verbindungen wird Stickstoff von Wasserorganismen aufgenommen und gelangt nach ihrem Tod in die Tiefen des Ozeans. Dadurch steigt die Stickstoffkonzentration in den oberen Meeresschichten deutlich an.[ ...]

Eine Analyse der Gründe für die bestehende Phasenbeziehung zwischen jährlichen Temperaturschwankungen in Luft und Wasser erfolgt anhand von Modellinterpretationen der jährlichen Schwankungen in . In der Regel gehen solche Modelle von der Wärmeübergangsgleichung aus, in der verschiedene Autoren mit unterschiedliche Grade Vollständigkeit berücksichtigt die Faktoren der Bildung von Zyklizität im Ozean und in der Atmosphäre. A. A. Pivovarov und Wo Wang Lan gebaut nichtlineares Modell für einen geschichteten Ozean und berücksichtigte die volumetrische Absorption von Strahlungsenergie durch die obere Schicht des Ozeans. Die tageszeitliche Variation der Wasser- und Luftoberflächentemperaturen wird analysiert. Es wurde eine Phasenverschiebung der Lufttemperatur von der Wassertemperatur erhalten, die nicht mit empirischen Daten übereinstimmt, wonach die Lufttemperatur der Wassertemperatur im Tagesverlauf vorauseilt.[ ...]

Natürlich vorkommende Humin- und Stearinsäuren, die häufige Verunreinigungen in vielen Abwässern sind, verzögerten die Calcitbildung ebenfalls stark. Diese Hemmung wird wahrscheinlich durch die Adsorption des Säureanions verursacht, da die ionischen Formen dieser Verbindungen unter den experimentellen Bedingungen überwiegen. Sewess und Myers und Quine fanden diese Stearinsäure und andere natürliche organische Materie kann bei Kontakt mit Calciumcarbonat stark adsorbiert werden Meerwasser. Offenbar erklärt diese Adsorption die Hemmung der Bildung von Calciumcarbonat in den oberen Meeresschichten. In Gegenwart von Stearinsäure (1-1O-4 M) tritt eine leichte, aber messbare Kristallisationsreaktion auf (siehe Abb. 3.4), was zeigt, dass diese Säure die Kristallisationsreaktion nicht so vollständig hemmt wie Metaphosphat.[ ... ]

Das zweite spezielle Experiment zur Untersuchung der synoptischen Variabilität von Meeresströmungen ("Polygon-70") wurde von sowjetischen Ozeanologen unter der Leitung des Instituts für Ozeanologie der Akademie der Wissenschaften der UdSSR im Februar-September 1970 in der nördlichen Passatwindzone der durchgeführt Atlantik, wo sechs Monate lang kontinuierliche Strömungsmessungen in 10 Tiefen von 25 bis 1500 m an 17 festgemachten Bojenstationen durchgeführt wurden, die ein 200 x 200 km großes Kreuz bildeten, das auf dem Punkt 16 ° W 14, 33 ° 30 N und a zentriert war Es wurden auch eine Reihe von hydrologischen Untersuchungen durchgeführt.[ ...]

Der großräumige Kontrast des Wärmeinhalts im Ozean übersteigt bei weitem sowohl die potentielle Energie der Niveausteigung als auch die Energie der Dichtedifferenzierung von Gewässern. Die Thermalwasserunterschiede selbst bilden sich in der Regel großflächig aus und werden von gleichmäßigen räumlich ausgedehnten Bewegungen konvektiver Art begleitet. In ungleichmäßig erwärmten Gewässern mit räumlich unterschiedlicher Dichte gibt es horizontale Gradienten, die auch Quellen lokaler Bewegungen sein können. In solchen Fällen geht ein Teil der verfügbaren potentiellen Energie in sie über. Wenn wir bei der Berechnung von der Differenz der Reserven ausgehen potenzielle Energien zwei benachbarte gleiche Volumen mit unterschiedliche Dichten in Oberteile, dann kommen wir für den gesamten Ozean auf die Abschätzung, die wir zuvor als Energie der Dichtedifferenzierung bestimmt haben, also auf 1018-1019 J. Das Alter der Gewässer der oberen Ozeanschicht (> 1000 m) wird auf geschätzt 10-20 Jahre. Aus einem Vergleich der Energie des thermischen Kontrasts von Ozeanwasser und des Kontrasts des Sonnenenergiezuflusses zu warmem und kaltem Ozeanwasser [(1-3) -1023 J/Jahr] folgt, dass es etwa 10-15 Jahre dauert, bis es sich ansammelt dieser Kontrast. Dann können wir versuchsweise davon ausgehen, dass die Hauptmerkmale der Dichtedifferenzierung der oberen Schicht in 10 Jahren gebildet werden. Ein Zehntel dieser Energie wird jährlich übertragen mechanische Bewegungen Ozean. Daher sollte der jährliche Energieeintrag infolge barokliner Instabilität grob auf etwa 1018 J geschätzt werden.[ ...]

1905 schuf der schwedische Wissenschaftler V. Ekman die Theorie der Windströmung, die einen mathematischen und grafischen Ausdruck erhielt, der als Ekman-Spirale bekannt ist. Ihrer Meinung nach sollte die Wasserströmung rechtwinklig zur Windrichtung gerichtet sein, bei Tiefe wird sie durch die Coriolis-Kraft so abgelenkt, dass sie entgegen der Windrichtung zu fließen beginnt. Eine der Auswirkungen des Wassertransports ist nach Ekmens Theorie, dass die Passatwinde dazu führen, dass sich die Strömung nördlich und südlich des Äquators verlagert. Um den Abfluss auszugleichen, entspringt hier kaltes Tiefenwasser. Deshalb ist die Temperatur des Oberflächenwassers am Äquator um 2-3°C niedriger als in den benachbarten tropischen Regionen. Das langsame Aufsteigen tiefer Gewässer in die oberen Schichten des Ozeans wird als Auftrieb bezeichnet, das Absinken als Abtrieb.