Северный тихоокеанский круговорот - North Pacific Gyre

Значительные океанские течения, участвующие в циркуляции субтропических и субполярных круговоротов в северной части Тихого океана.

В Северный тихоокеанский круговорот (NPG) или Субтропический круговорот северной части Тихого океана (NPSG), расположенный в северной Тихий океан, является одним из пяти основных океанические круговороты. Этот круговорот покрывает большую часть северных Тихий океан. Это самая большая экосистема на Земле, расположенная между экватор и 50 ° с.ш., и составляет 20 миллионов квадратных километров.[1]Круговорот имеет круговой узор по часовой стрелке и образован четырьмя преобладающими Океанские течения: the Северо-Тихоокеанское течение на север, Калифорнийское течение на восток, Северное экваториальное течение на юг, а Куросио Текущий на запад. Это место необычайно интенсивной коллекции рукотворных морской мусор, известный как Большой тихоокеанский мусорный полигон.

Субтропический круговорот северной части Тихого океана и гораздо меньший Северо-Тихоокеанский субполярный круговорот образуют две основные системы круговоротов в средних широтах северной части Тихого океана. Эта циркуляция с двумя круговыми движениями в северной части Тихого океана вызвана торговля и западные ветры.[2] Это один из лучших примеров всех океанов Земли, где эти ветры приводят в движение двухвирусную циркуляцию. Физические характеристики вроде слабые термохалинная циркуляция в северной части Тихого океана и тот факт, что он в основном заблокирован сушей на севере, также способствует облегчению этой циркуляции. По мере увеличения глубины эти круговороты в северной части Тихого океана становятся все меньше и слабее, и высокое давление в центре субтропического круговорота будет мигрировать к полюсу и на запад.[2]

Физическая океанография

Субтропическая циркуляция в северной части Тихого океана

Как и все системы субтропических круговоротов, субтропический круговорот в северной части Тихого океана является антициклон это означает, что циркуляция идет по часовой стрелке вокруг высокого давления в центре из-за его расположения в Северное полушарие. Эта циркуляция также связана с направлением к экватору. Свердруп транспорт и Экман даунвеллинг.[2] Транспорт Экмана заставляет воду течь к центру круговорота, создавая наклонную морскую поверхность и инициируя геострофический поток. Харальд Свердруп применил перенос Экмана с учетом сил градиента давления для разработки теории переноса Свердрупа.[3]

В Куросио Текущий узкое сильное западное пограничное течение субтропической циркуляции. Этот ток воздействует на толщу воды до самого дна. Течение Куросио течет в северном направлении, затем в конечном итоге течет дальше от западной границы, где затем принимает восточное направление в северную часть Тихого океана. Это течение, текущее на восток, затем называется расширением Куросио. В Северо-Тихоокеанское течение расположен к северу от Субтропического круговорота и течет в восточном направлении. Также, известное как западный ветровой дрейф или субарктическое течение, северотихоокеанское течение также включает западное течение южной границы субполярного круговорота северной части Тихого океана.[4] В Северное экваториальное течение граничит с субтропическим круговоротом северной части Тихого океана на юге и течет в западном направлении. Западный поток в удлиненной тропической циклонический циркуляция также включена в Северное Экваториальное течение. В Калифорнийская текущая система охватывает восточную границу субтропического круговорота северной части Тихого океана и течет на юг вдоль побережья Калифорнии. Здесь прибрежный апвеллинг движет восточное пограничное течение и подводное течение, текущее к полюсу.

В западной части северной части Тихого океана поверхность субтропического круговорота обычно имеет «С-образную форму».[5][6] Течение Куросио и расширение Куросио примерно с внешней стороны этой «С-образной формы», где оно затем поворачивает на запад в рециркуляцию, где затем течет на юг параллельно течению Куросио. Отсюда "C-образная форма" течет на восток, образуя Субтропическое противотечение примерно на 20–25 ⁰ с.ш., затем, наконец, буква «C» сворачивает обратно к западу, образуя Северное экваториальное течение к югу от 20⁰ с. Для субтропических круговоротов характерно иметь этот «C-образный» поверхностный поток. Субтропическое противотечение - это неглубокая область этой «С»; всего около 250 дбар под поверхностью, циркуляция представляет собой более простой замкнутый антициклонический круговорот.

Узкие фронтальные зоны с востока на запад, пересекающие Тихий океан, имеют ширину менее 100 км. Субарктическая фронтальная зона или субарктическая граница, около 42⁰ с.ш., закреплена в Северо-Тихоокеанском течении.[2] Субарктическая фронтальная зона, немного южнее максимальных скоростей западного ветра, отделяет Северо-Тихоокеанский субполярный круговорот от субтропического круговорота. В центральной и восточной частях Тихого океана примерно на 32⁰ с.ш. находится субтропическая фронтальная зона. Эта фронтальная зона, которую иногда называют зоной субтропической конвергенции, служит границей между западным течением Северного экваториального течения от Северного Тихоокеанского течения.[2] По мере увеличения глубины в субтропическом круговороте северной части Тихого океана он становится меньше в западном регионе около Японии, а также теряет силу. Субтропический круговорот не существует ниже 1500 м под поверхностью, за исключением областей течения Куросио и протяженности.

Зависимость циркуляции от глубины

Субтропический круговорот северной части Тихого океана пространственно ослабевает с увеличением глубины. Как и все системы субтропических круговоротов, субтропический круговорот в северной части Тихого океана сужается к своим наиболее мощным поверхностным потокам в северо-западном направлении между течением Куросио и расширением Куросио. Это резкая усадка с поверхности примерно на 200 м ниже.[7] На поверхности граница, которая разделяет потоки на запад и восток с юга от 20N до примерно 25–30 --N на 200 м. «C-образная форма» в западной части субтропического круговорота, включая субтропическое противотечение, обычно не существует ниже 200 м. На высоте примерно 1000-1500 м Субтропический круговорот полностью расположен в западной части северной части Тихого океана, недалеко от течения Куросио и расширения Куросио.[7] В субтропических регионах поток слабый, где влияние субтропического круговорота минимально. Различия в стерических высотах на расстояниях в 1000 км составляют порядка 1 см, а не различия в 10 см в зоне субтропического круговорота северной части Тихого океана.

Мусорный участок

Этот раздел представляет собой отрывок из Большой тихоокеанский мусорный участок[редактировать]
Карта, показывающая крупномасштабные круговые движения воды в Тихом океане. Один круг на запад в Австралию, затем на юг и обратно в Латинскую Америку. Дальше на север вода движется на восток в Центральную Америку, а затем присоединяется к большему движению дальше на север, которое петляет на юг, запад, север и восток между Северной Америкой и Японией. Две меньшие петли окружают восточную и центральную часть северной части Тихого океана.
Нашивка создана в круговороте зоны субтропической конвергенции северной части Тихого океана.

В Большой тихоокеанский мусорный участок, также описываемый как тихоокеанский мусорный вихрь, представляет собой круговорот из морской мусор частицы на центральном севере Тихий океан. Он расположен примерно от 135 ° з.д. к 155 ° з.д. и 35 ° с.ш. к 42 ° с.ш..[8] Сбор пластикового и плавающего мусора происходит из Тихоокеанский рубеж, включая страны в Азия, Северная Америка, и Южная Америка.[9] Круговорот разделен на две части: «Восточное мусорное поле» между Гавайи и Калифорния, и «Западное мусорное поле», простирающееся на восток от Япония на Гавайские острова.

An океаническое течение около 6000 миль в длину, называемая зоной субтропической конвергенции, соединяет два участка, которые простираются на неопределенной территории в широком диапазоне, в зависимости от степени концентрации пластика, используемой для определения пораженной области.[10] Вихрь характеризуется исключительно высокой относительной пелагический концентрации пластик, химический осадок, древесная масса, и другие обломки в ловушке течений Северо-Тихоокеанского круговорота.[11]По оценкам, от 1,15 до 2,41 миллиона тонн пластика ежегодно попадает в океан из рек. Более половины этого пластика менее плотное, чем вода, а это означает, что он не утонет, когда попадет в море.

Несмотря на распространенное общественное мнение о том, что участок представляет собой гигантские острова плавающего мусора, его низкая плотность (4 частицы на кубический метр) не позволяет обнаружить его. спутниковые снимки, или даже случайными яхтсменами или дайверами в этом районе. Это связано с тем, что пластырь представляет собой широко рассредоточенную область, состоящую в основном из взвешенных «кусочков пластика размером с ноготь или меньшего размера», часто микроскопических, частиц в верхней части. столб воды известный как микропластик.[12]

Исследователи из Очистка океана Проект утверждал, что заплатка покрывает 1,6 миллиона квадратных километров. Концентрация пластика оценивается до 100 килограммов на квадратный километр в центре и снижается до 10 килограммов на квадратный километр во внешних частях участка. По оценкам, на участке обитает 87 000 метрических тонн пластика, всего 1,8 триллиона штук.[13] 92% массы пятна приходится на объекты размером более 0,5 сантиметра, в то время как 94% всех объектов представлены микропластик.[14]Некоторому пластику в пластыре более 50 лет, и он включает в себя такие предметы (и фрагменты), как «пластиковые зажигалки, зубные щетки, бутылки с водой, ручки, детские бутылочки, сотовые телефоны, пластиковые пакеты и грудки."

По оценкам, «ежегодно [в мире] производится около 100 миллионов тонн пластика», и около 10% этого пластика попадает в океаны. В Программа ООН по окружающей среде По недавним оценкам, «на каждую квадратную милю океана» приходится около «46 000 кусков пластика».[10] Маленькие волокна древесной массы, обнаруженные по всему участку, «предположительно происходят из тысяч тонн туалетной бумаги, смываемой ежедневно в океаны».[12] Считается, что с 1945 года количество патчей увеличивалось «в 10 раз каждое десятилетие».[10]

Исследования показывают, что пластырь быстро накапливается.[15] Похожий участок плавающего пластикового мусора находится в Атлантическом океане и называется Мусорный участок в Северной Атлантике.[16][17]

Большой тихоокеанский мусорный массив также способствует возникновению многих факторов деградации морской среды (деградация морской среды относится к ущербу, причиненному морским экосистемам и видам, и рассматривается как прямое и косвенное воздействие различных видов деятельности человека. Некоторые факторы, которые способствуют, включают загрязнение и рост из микропластика

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Карл, Дэвид М. (1999). «Море перемен: биогеохимическая изменчивость в субтропическом круговороте северной части Тихого океана». Экосистемы. Springer. 2 (3): 181–214. Дои:10.1007 / с100219900068. JSTOR  3658829. S2CID  46309501.
  2. ^ а б c d е Talley, Lynne D .; Пикард, Джордж Л .; Эмери, Уильям Дж .; Свифт, Джеймс Х. (2011). Описательная физическая океанография: введение. Лондон: Academic Press. ISBN  978-0750645522.
  3. ^ Пруд, С .; Пикард, Г. Л. (1983). Вводная динамическая океанография. Pergamon Press. ISBN  978-0080287287.
  4. ^ Свердруп, Х. У .; Джонсон; Флеминг, Р. Х. (1942). Океаны: их физика, химия и общая биология. Нью-Йорк: Прентис-Холл. С. М. В.
  5. ^ Wyrki, К. (1975). «Колебания динамической топографии Тихого океана». Журнал физической океанографии. 5 (3): 450–459. Bibcode:1975JPO ..... 5..450 Вт. Дои:10.1175 / 1520-0485 (1975) 005 <0450: fotdti> 2.0.co; 2.
  6. ^ Hasunuma, K .; Йошида, К. (1978). «Расщепление субтропического круговорота в западной части северной части Тихого океана». Журнал океанографии. 34 (4): 160–172. Дои:10.1007 / bf02108654. S2CID  128611587.
  7. ^ а б Рид, Дж. Л. (1997). «Об общей геострофической циркуляции Тихого океана: модели течения, индикаторы и переносы». Прогресс в океанографии. 39 (4): 263–352. Bibcode:1997PrOce..39..263R. Дои:10.1016 / s0079-6611 (97) 00012-8.
  8. ^ См. Соответствующие разделы ниже для конкретных ссылок, касающихся открытия и истории патча. Общий обзор представлен в Dautel, Susan L. «Transoceanic Trash: International and United States Strategies for the Great Pacific Garbage Patch», 3 Golden Gate U. Envtl. L.J.181 (2007).
  9. ^ «Самая большая в мире коллекция океанического мусора в два раза больше Техаса». USA Today. Получено 29 апреля 2018.
  10. ^ а б c Мазер, Крис (2014). Взаимодействие Земли, океана и человека: глобальная перспектива. CRC Press. С. 147–48. ISBN  978-1482226393.
  11. ^ По поводу этого и того, что следует далее, см. Moore (2004) и Moore (2009), где есть фотографии, сделанные с патча.
  12. ^ а б Филп, Ричард Б. (2013). Экосистемы и здоровье человека: токсикология и опасности для окружающей среды, третье издание. CRC Press. п. 116. ISBN  978-1466567214.
  13. ^ Альбек-Рипка, Ливия (22 марта 2018 г.). «Огромное тихоокеанское мусорное пятно взлетает на воздух, 87 000 тонн пластика, количество растет». Нью-Йорк Таймс. ISSN  0362-4331. Получено 26 февраля 2020.
  14. ^ "Большой тихоокеанский помойный участок". Очистка океана. Получено 8 мая 2018.
  15. ^ Lebreton, L .; Планка, В .; Ferrari, F .; Sainte-Rose, B .; Aitken, J .; Marthouse, R .; Hajbane, S .; Cunsolo, S .; Шварц, А. (22 марта 2018 г.). «Доказательства того, что Большой Тихоокеанский мусорный полигон быстро накапливает пластик». Научные отчеты. 8 (1): 4666. Bibcode:2018НатСР ... 8.4666L. Дои:10.1038 / с41598-018-22939-в. ISSN  2045-2322. ЧВК  5864935. PMID  29568057.
  16. ^ Ловетт, Ричард А. (2 марта 2010 г.). "В Атлантике тоже найден огромный помойный участок". National Geographic News. Национальное географическое общество.
  17. ^ Виктория Гилл (24 февраля 2010 г.). «Пластиковый мусор поражает Атлантический океан». BBC. Получено 16 марта 2010.

внешняя ссылка