Гольфстрим - Gulf Stream

Для использования в других целях см. Гольфстрим (значения).

Температура поверхности в западной части Северной Атлантики. Североамериканский континент черный и темно-синий (холодный), а Гольфстрим красный (теплый). Источник: НАСА

В Гольфстрим, вместе с его северным продолжением Североатлантический дрейф, теплый и быстрый Атлантический океаническое течение что происходит в Мексиканский залив и тянется до кончика Флорида, и следует вдоль восточного побережья США и Ньюфаундленд перед пересечением Атлантического океана как Североатлантическое течение. Процесс западная интенсификация заставляет Гольфстрим быть ускоряющимся на север течением у восточного побережья Северной Америки. Примерно 40 ° 0′N 30 ° 0′з.д. / 40.000 ° с.ш. 30.000 ° з.д. / 40.000; -30.000, он разделяется на две части: северный поток, Североатлантический дрейф, пересекает Северную Европу и южный поток, Канарское течение, рециркулирующих из Западной Африки.

Гольфстрим влияет на климат восточного побережья Северной Америки от Флориды до Ньюфаундленда и западного побережья Европы. Хотя недавно были споры,[1] есть консенсус, что климат Западной Европы и Северной Европы теплее, чем в других областях аналогичной широты из-за Североатлантического течения. Это часть Североатлантический круговорот. Его присутствие привело к развитию сильных циклоны всех типов, как в пределах атмосфера и в океане. Гольфстрим также является значительным потенциальным источником возобновляемая энергия поколение.

История

Бенджамин Франклин карта Гольфстрима, напечатанная в Лондоне в 1769 г.

Европейское открытие Гольфстрима датируется экспедицией 1512 г. Хуан Понсе де Леон, после чего он стал широко использоваться испанскими кораблями, отплывающими из Карибский бассейн в Испанию.[2] В протоколе путешествия Понсе де Леона от 22 апреля 1513 г. отмечалось: «Течение такое, что, хотя у них был сильный ветер, они могли идти не вперед, а назад, и кажется, что они шли хорошо; в конце концов, это было известно, что течение было сильнее ветра ».[3]

Бенджамин Франклин заинтересовался моделями циркуляции в северной части Атлантического океана. В 1768 году, находясь в Англии, Франклин услышал любопытную жалобу от Колониального общества. Таможенный совет: Почему для доставки британских пакетов в Нью-Йорк из Англии потребовалось на несколько недель больше, чем у среднего американского торгового корабля? Ньюпорт, Род-Айленд, несмотря на то, что торговые суда уходят из Лондона и вынуждены плыть по река Темза а затем длина Английский канал перед тем, как они пересекли Атлантику, а пакеты ушли из Фалмут в Корнуолле.[4]

Франклин спросил Тимоти Фолджера, Остров Нантакет китобойный капитан, за ответ. Фолджер объяснил, что торговые суда обычно пересекали течение - что определялось по поведению китов, измерению температуры воды и изменениям цвета воды - в то время как капитаны почтовых пакетов сталкивались с этим.[4] Франклин попросил Фолджера наметить путь течения на карте Атлантического океана и добавить примечания о том, как избежать течения при плавании из Англии в Америку. Затем Франклин переслал диаграмму Энтони Тодду, секретарю почтового отделения Великобритании.[4] Карта Гольфстрима Франклина была напечатана в 1769 году в Лондоне, но британские морские капитаны почти не обращали на нее внимания.[5] Копия диаграммы была напечатана в Париже примерно в 1770–1773 годах, а третья версия была опубликована Франклином в Филадельфии в 1786 году.[6][7]

Характеристики

Собственно Гольфстрим - это западно-усиленный текущий, в основном за счет напряжение ветра.[8] Североатлантический дрейф, напротив, в значительной степени обусловлен термохалинная циркуляция. В 1958 году океанограф Генри Стоммел отметил, что «в ручье действительно очень мало воды из Мексиканского залива».[9] Перенося теплые воды на северо-восток через Атлантический океан, он делает Западную Европу и особенно Северную Европу теплее, чем в противном случае.[10]

Формирование и поведение

Эволюция Гольфстрима к западу от Ирландии продолжалась как Североатлантическое течение

Река с морской водой, называемая Атлантическое Северо-Экваториальное течение, течет на запад от побережья Центральной Африки. Когда это течение взаимодействует с северо-восточным побережьем Южной Америки, течение разделяется на две ветви. Один переходит в Карибское море, а секунду Антильское течение, течет к северу и востоку от Вест-Индии.[11] Эти две ветви соединяются к северу от Флоридский пролив.

В пассаты дуть на запад в тропиках,[12] и западные ветры дуть на восток в средних широтах.[13] Этот образец ветра применяет стресс на поверхность субтропического океана с отрицательным завиток через северную часть Атлантического океана.[14] Результирующий Свердруп транспорт к экватору.[15]

Из-за сохранения потенциальная завихренность вызванный северным ветром на субтропический хребет На западной периферии и повышенной относительной завихренности воды, движущейся на север, транспорт уравновешивается узким ускоряющимся течением, направленным к полюсу. Это течет вдоль западной границы океанического бассейна, перевешивая эффекты трения с западным пограничным течением, и известно как Лабрадор Текущий.[16] Сохранение потенциальной завихренности также вызывает изгибы вдоль Гольфстрима, которые иногда обрываются по мере изменения положения Гольфстрима, образуя отдельные теплые и холодные водовороты.[17] Этот общий процесс, известный как западная интенсификация, заставляет течения на западной границе океанического бассейна, такого как Гольфстрим, быть сильнее, чем на восточной границе.[18]

Как следствие, образовавшийся Гольфстрим представляет собой сильное океанское течение. Он транспортирует воду со скоростью 30 миллионов кубических метров в секунду (30 сверхдрупы ) через Флоридский пролив. Когда он проходит к югу от Ньюфаундленда, этот показатель увеличивается до 150 сверхдрупов.[19] Объем Гольфстрима превосходит все реки, впадающие в Атлантический океан, вместе взятые, которые составляют 0,6 сверхдрупы. Однако он слабее, чем Антарктическое циркумполярное течение.[20] Учитывая силу и близость Гольфстрима, пляжи на восточном побережье Соединенных Штатов могут быть более уязвимы для крупных аномалий уровня моря, которые значительно влияют на скорость береговая эрозия.[21]

Гольфстрим обычно имеет ширину 100 километров (62 мили) и глубину от 800 метров (2600 футов) до 1200 метров (3900 футов). Скорость течения самая высокая у поверхности, максимальная скорость обычно составляет около 2,5 метров в секунду (5,6 миль в час).[22] По мере продвижения на север теплая вода, переносимая Гольфстримом, подвергается испарительному охлаждению. Охлаждение осуществляется ветром: ветер, движущийся над водой, вызывает испарение, охлаждая воду и увеличивая ее соленость и плотность. Когда образуется морской лед, соли остаются вне льда - процесс, известный как исключение рассола.[23] Эти два процесса производят более плотную и холодную воду (или, точнее, воду, которая остается жидкой при более низкой температуре). В северной части Атлантического океана вода становится настолько плотной, что начинает опускаться через менее соленую и менее плотную воду. (The конвективный действие похоже на лава лампа.) Этот нисходящий поток холодной плотной воды становится частью Глубоководье Северной Атлантики, южный ручей.[24] Очень мало водоросли находится внутри течения, хотя водоросли лежат группами к востоку от него.[25]

В апреле 2018 года два исследования были опубликованы в Природа [26][27] обнаружили, что Гольфстрим был самым слабым по крайней мере за 1600 лет.[28]

Локализованные эффекты

Гольфстрим оказывает влияние на климат полуострова Флорида. Участок у побережья Флориды, называемый Флоридское течение, поддерживает среднюю температуру воды не менее 24 ° C (75 ° F) зимой.[29] Восточные ветры, двигающиеся над этой теплой водой, переносят теплый воздух над Гольфстримом вглубь суши[30] помогает поддерживать более мягкую температуру по всему штату, чем в других местах на юго-востоке Соединенных Штатов зимой. Кроме того, близость Гольфстрима к Нантакет, Массачусетс добавляет к своему биоразнообразие, потому что это северный предел для южных разновидностей растений и южный предел для северных видов растений. Нантакет зимой теплее, чем на материке.[31]

Североатлантическое течение Гольфстрима, наряду с аналогичными течениями теплого воздуха, помогает держать Ирландию и западное побережье Великобритании на пару градусов теплее, чем на востоке.[32] Однако разница наиболее заметна на западных прибрежных островах Шотландии.[33] Заметное влияние Гольфстрима и сильных западных ветров (подгоняемых теплой водой Гольфстрима) на Европу происходит вдоль норвежского побережья.[10] Северные части Норвегии лежат недалеко от Арктический зона, большая часть которой зимой покрыта льдом и снегом. Однако почти все побережье Норвегии остается свободным ото льда и снега в течение всего года.[34] Эффект потепления, обеспечиваемый Гольфстримом, позволил построить и сохранить довольно крупные поселения на побережье Северная Норвегия, включая Тромсё, третий по величине город к северу от полярного круга. Погодные системы, нагретые течением Гольфстрима, перемещаются в Северную Европу, также нагревая климат за Скандинавские горы.

Влияние на формирование циклона

ураган Сэнди усиление вдоль оси Гольфстрима в 2012 г.

Теплая вода и контраст температур вдоль берега Гольфстрима часто увеличивают интенсивность циклонов, тропический или иным образом. Генерация тропических циклонов обычно требуется температура воды выше 26,5 ° C (79,7 ° F).[35] Образование тропических циклонов распространено над Гольфстримом, особенно в июле. Штормы распространяются на запад через Карибский бассейн, а затем либо движутся в северном направлении и изгибаются к восточному побережью Соединенных Штатов, либо остаются на северо-западном пути и входят в Мексиканский залив.[36] Такие штормы могут вызвать сильный ветер и причинить серьезный ущерб Юго-восточные прибрежные районы США. ураган Сэнди в 2012 году был недавним примером урагана, который прошел над Гольфстримом и набирал силу.[37]

Сильный внетропические циклоны было показано, что они значительно углубляются на мелководье лобная зона, нагнетаемого Гольфстримом, в холодное время года.[38] Субтропические циклоны также имеют тенденцию образовываться около Гольфстрима. 75 процентов таких систем, задокументированных между 1951 и 2000 годами, сформировались около этого течения теплой воды, причем два годовых пика активности приходятся на май и октябрь.[39] Циклоны в океане образуются под Гольфстримом, простираясь на глубину до 3500 метров (11500 футов) под поверхностью океана.[40]

Возможный возобновляемый источник энергии

Теоретически максимальное рассеивание энергии из Гольфстрима турбинами находится в диапазоне 20–60 ГВт.[41][42] Одно из предложений, которое теоретически могло бы обеспечивать мощность, сопоставимую с несколькими атомными электростанциями, могло бы развернуть область подводных турбин, расположенных в 300 метрах (980 футов) под центром ядра Гольфстрима.[43] Тепловая энергия океана также можно использовать для производства электроэнергии, используя разницу температур между холодной глубокой водой и теплой поверхностной водой.[44]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Климатическая мифология: Гольфстрим, европейский климат и резкие изменения
  2. ^ Фернандес-Арместо, Фелипе (2006). Следопыты: глобальная история исследований. W. W. Norton & Company. п.194. ISBN  978-0-393-06259-5.
  3. ^ Уилкинсон, Джерри. «История Гольфстрима». Ключи Historeum. Общество сохранения исторического наследия Верхних ключей. Получено 15 июля 2010.
  4. ^ а б c Tuchman, Барбара В. Первое приветствие: взгляд на американскую революцию Нью-Йорк: Ballantine Books, 1988. pp.221–222.
  5. ^ Иссерман, Морис (2002). «Бен Франклин и Гольфстрим» (PDF). Исследование места. TERC. Архивировано из оригинал (PDF) 21 июля 2011 г.. Получено 15 июля 2010.
  6. ^ Анон. 1785: «Разные морские наблюдения Бенджамина Франклина»'". Ocean Explorer: Чтения для исследователей океана. Управление океанских исследований и исследований NOAA. Архивировано из оригинал 18 декабря 2005 г.. Получено 15 июля 2010.
  7. ^ Ричардсон, Филип Л .; Адамс, Натан Т. (весна 2018 г.). «Неизведанные воды: китобои Нантакета и карта Франклина-Фолджера Гольфстрима». Исторический Нантакет. 68 (1): 17–24.
  8. ^ Вунш, Карл (8 ноября 2002 г.). "Что такое термохалинная циркуляция?". Наука. 298 (5596): 1179–1181. Дои:10.1126 / science.1079329. PMID  12424356. S2CID  129518576. (смотрите также Рамсторф.)
  9. ^ Генри Стоммел. (1958). Гольфстрим: физическое и динамическое описание. Беркли: Калифорнийский университет Press. стр.22
  10. ^ а б Барби Бишоф; Артур Дж. Мариано; Эдвард Х. Райан (2003). "Североатлантическое дрейфующее течение". В Национальная программа океанографического партнерства. Получено 2008-09-10.
  11. ^ Элизабет Роу; Артур Дж. Мариано; Эдвард Х. Райан. «Антильское течение». Кооперативный институт морских и атмосферных исследований. Получено 2009-01-06.
  12. ^ Глоссарий по метеорологии (2009 г.). "пассаты". Глоссарий по метеорологии. Американское метеорологическое общество. Архивировано из оригинал на 2008-12-11. Получено 2008-09-08.
  13. ^ Глоссарий по метеорологии (2009 г.). Вестерлис. В архиве 2010-06-22 на Wayback Machine Американское метеорологическое общество. Проверено 15 апреля 2009.
  14. ^ Матиас Томчак и Дж. Стюарт Годфри (2001). Региональная океанография: введение. В архиве 2009-09-14 на Wayback Machine Маттиас Томчак, стр.42. ISBN  81-7035-306-8. Проверено 6 мая 2009.
  15. ^ Earthguide (2007). Урок 6: Разгадывать загадку Гольфстрима - По теплому течению, бегущему на север. Калифорнийский университет в Сан-Диего. Проверено 6 мая 2009.
  16. ^ Анджела Коллинг (2001). Циркуляция океана. Баттерворт-Хайнеманн. п. 96. ISBN  978-0-08-053794-8.
  17. ^ Морис Л. Шварц (2006). Энциклопедия прибрежной науки. Springer Science & Business Media. п. 1037. Bibcode:2006ecs..book ..... S. ISBN  978-1-4020-3880-8.
  18. ^ Национальная служба спутников, данных и информации по окружающей среде (2009 г.). Исследование Гольфстрима В архиве 2010-05-03 на Wayback Machine. Университет штата Северная Каролина. Проверено 6 мая 2009.
  19. ^ Джоанна Дьори; Артур Дж. Мариано; Эдвард Х. Райан. «Гольфстрим». Кооперативный институт морских и атмосферных исследований. Получено 2009-01-06.
  20. ^ Райан Смит; Мелиси Десфлотс; Шон Уайт; Артур Дж. Мариано; Эдвард Х. Райан. «Антарктическое течение CP». Кооперативный институт морских и атмосферных исследований. Получено 2009-01-06.
  21. ^ Theuerkauf, Ethan J., et al. «Аномалии уровня моря усугубляют эрозию пляжа». Письма о геофизических исследованиях 41.14 (2014): 5139–5147.
  22. ^ Филлипс, Памела. «Гольфстрим». USNA / Johns Hopkins. Получено 2007-08-02.
  23. ^ Рассел, Рэнди. «Термохалинная циркуляция океана». Университетская корпорация атмосферных исследований. Архивировано из оригинал на 2009-03-25. Получено 2009-01-06.
  24. ^ Бел, Р. «Водные массы Атлантического океана». Калифорнийский государственный университет Длинный пляж. Архивировано из оригинал 23 мая 2008 г.. Получено 2009-01-06.
  25. ^ Эдвард и Джордж Уильям Блант (1857 г.). Пилот американского побережья. Эдвард и Джордж Уильям Блант. Получено 2009-01-06.
  26. ^ Thornalley, David J. R .; Оппо, Делия В .; Ортега, Пабло; Робсон, Джон I .; Бриерли, Крис М .; Дэвис, Рене; Холл, Ян Р .; Моффа-Санчес, Паола; Роуз, Нил Л .; Spooner, Питер Т .; Яшаяев Игорь; Кейгвин, Ллойд Д. (11 апреля 2018 г.). «Аномально слабая конвекция в Лабрадорском море и опрокидывание Атлантики за последние 150 лет». Природа. 556 (7700): 227–230. Bibcode:2018Натура.556..227Т. Дои:10.1038 / с41586-018-0007-4. PMID  29643484. S2CID  4771341.
  27. ^ Цезарь, L .; Rahmstorf, S .; Робинсон, А .; Feulner, G .; Саба, В. (11 апреля 2018 г.). «Наблюдаемый отпечаток ослабевающего Атлантического океана, опрокидывающий кровообращение» (PDF). Природа. 556 (7700): 191–196. Bibcode:2018Натура.556..191C. Дои:10.1038 / с41586-018-0006-5. PMID  29643485. S2CID  4781781.
  28. ^ «Течение Гольфстрима - самое слабое за 1600 лет, как показывают исследования». Хранитель. 12 апреля 2018 г.. Получено 12 апреля 2018.
  29. ^ Джефф Сэмюэлс (2008). «Карибские средние ТПМ и ветры». Кооперативный институт морских и атмосферных исследований. Получено 2009-01-16.
  30. ^ Национальный центр климатических данных. Климатические данные о ветре для США. Проверено 2 июня 2007. В архиве 13 июня 2007 г. Wayback Machine
  31. ^ Сара Октай. "Описание острова Нантакет". Массачусетский университет в Бостоне. Получено 2009-01-06.
  32. ^ Профессор Хеннесси (1858 г.). Отчет годового собрания: О влиянии Гольфстрима на климат Ирландии. Ричард Тейлор и Уильям Фрэнсис. Получено 2009-01-06.
  33. ^ «Спутники фиксируют ослабление воздействия течения в Северной Атлантике». НАСА. Получено 2008-09-10.
  34. ^ Эрик А. Расмуссен; Джон Тернер (2003). Полярные минимумы. Издательство Кембриджского университета. п.68.
  35. ^ Атлантическая океанографическая и метеорологическая лаборатория, Отдел исследования ураганов. «Часто задаваемые вопросы: как образуются тропические циклоны?». NOAA. Получено 2006-07-26.
  36. ^ "Лучший трек Атлантического урагана (HURDAT версия 2)" (База данных). Национальный центр ураганов США. 25 мая 2020.
  37. ^ Создание супершторма
  38. ^ С. Бусинджер, Т. М. Грациано, М. Л. Каплан и Р. А. Розумальский. Циклогенез холодного воздуха вдоль фронта Гольфстрима: исследование диабатических воздействий на развитие циклона, фронтальную структуру и колею. Проверено 21 сентября 2008.
  39. ^ Дэвид М. Рот. P 1.43 ПЯТЬДЕСЯТ ЛЕТ ИСТОРИИ СУБТРОПИЧЕСКИХ ЦИКЛОНОВ. Американское метеорологическое общество. Проверено 21 сентября 2008.
  40. ^ Д. К. Сэвидж и Дж. М. Бэйн. Циклогенез в глубоком океане под Гольфстримом. 1. Описание. Проверено 21 сентября 2008.
  41. ^ Ян, Сюфэн; Haas, Kevin A .; Фриц, Герман М. (1 июля 2013 г.). «Теоретическая оценка энергетического потенциала океанических течений для системы Гольфстрим» (PDF). Журнал Общества морских технологий. 47 (4): 101–112. Дои:10.4031 / MTSJ.47.4.3. Архивировано из оригинал на 2019-02-03.
  42. ^ Оценка энергии течения океана для Гольфстрима Сюфэн Ян *, Кевин А. Хаас, Герман М. Фриц [1] В архиве 2014-05-26 в Wayback Machine Проверено 26 мая 2014 г.
  43. ^ Институт экологических исследований и образования. Tidal.pdf В архиве 2010-10-11 на Wayback Machine Проверено 28 июля 2010.
  44. ^ Джереми Элтон Жако. Приливная энергия Гольфстрима может обеспечить до трети энергии Флориды. Проверено 21 сентября 2008.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка