Лекция № 5 Тема Морские течения
УДК: 656.62.052.4:551.5 (075) Кузнецов Ю.М. к.т.н., доцент,
кафедры «Судовождение»
План
1. Причины морских течений.
2. Классификация морских течений. Непериодические течения.
3. Методы и приборы для определения морских течений.
4.Навигационные пособия по течениям.
Причины морских течений
Морскими течениями называется поступательное движение масс воды в море под воздействием природных сил. Основными характеристиками течений являются скорость, направление и продолжительность действия.
Основные силы (причины), вызывающие морские течения, делятся на внешние и внутренние. К внешним относятся ветер, атмосферное давление, приливообразующие силы Луны и Солнца, к внутренним - силы возникающие вследствие неравномерного распределения по горизонтали плотности водных масс. Сразу же после возникновения движения водных масс появляются вторичные силы: сила Кориолиса и сила трения, замедляющая всякое движение. На направление течения оказывают влияние конфигурация берегов и рельеф дна.
Классификация морских течений
Морские течения классифицируются:
1. По факторам их вызывающим, т.е. по происхождению: ветровые, градиентные, приливо-отливные.
2. По устойчивости: постоянные, непериодические, периодические.
3. По глубине расположения: поверхностные, глубинные, придонные.
4. По характеру движения: прямолинейные, криволинейные.
5. По физико-химическим свойствам: теплые, холодные, соленые, пресные.
Ветровые течения возникают под действием силы трения о водную поверхность. После начала действия ветра скорость течения растет, а направление, под воздействием ускорения Кориолиса, отклоняется на определенный угол (в северном полушарии вправо, в южном – влево).
Продолжительность становления течения зависит от скорости ветра, предельной скорости установившегося течения и составляет около суток.
Экспериментальные исследования показали, что установившиеся течения в открытом море подчинены следующим закономерностям:
1. Скорость ветрового течения определяется зависимостью
V0 = 
,
где u - скорость ветра,
φ - широта места.
2. Направление ветрового течения на поверхности отклонено от направления дующего ветра на угол 45о вправо в северном полушарии и влево на тот же угол в южном.
3. В подповерхностных горизонтах z вектор течения по абсолютной величине уменьшается по экспоненте (е-az), а по направлению все больше и больше поворачивает вправо (Рис.1)
Рис. 1
Изменение вектора ветрового течения в подповерхностных горизонтах:
u - вектор ветра, v0 - вектор поверхностного течения, D - глубина трения.
4. На горизонте
z = D = 
,
который называется «глубиной трения», вектор течения направлен в сторону, обратную вектору поверхностного течения, а скорость его равна 1/23 поверхностной. Так, на широте φ = 50о при u = 5 м/с, D = 50м, а при
u = 20 м/с, D = 175 м.
5. Зависимость между скоростями ветра u и течения Vo определяется ветровым коэффициентом
Кu = Vo / u /
Для открытого глубокого моря значение ветрового коэффициента не зависит от скорости ветра и составляет 0,02.
6. Суммарный поток всей толщи воды, создаваемый ветровым течением, движется перпендикулярно ветру.
Градиентные течения также являются непериодическими и вызываются рядом природных сил. Они бывают:
- сточные, связанные с нагоном и сгоном вод. Примером сточного течения служит Флоридское течение, которое является результатом нагона вод в Мексиканский залив ветровым Карибским течением. Избыточные воды залива устремляются в Атлантический океан, давая начало мощному течению Гольфстрим.
- стоковые течения возникают в результате стока речных вод в море. Это Обь-Енисейское и Ленское течения, проникающие на сотни километров в Северный Ледовитый океан.
- бароградиентные течения, возникающие за счет неравномерного изменения атмосферного давления над соседними районами океана и связанного с ним повышения или понижения уровня воды.
Величина наклона уровня при этом определяется тангенсом угла наклона tgβx =∆h / ∆x,
где ∆h – разность уровня воды на расстоянии ∆x.
Векторной суммой ветрового и градиентного течений является дрейфовое течение. Примером дрейфовых течений являются пассатные течения в Атлантическом и Тихом океанах и муссонные в Индийском океане. Эти течения постоянны.
В Мировом океане по характеру и скоростям можно выделить следующие группы течений.
1. Мощные устойчивые течения со скоростями 2-5 уз. К таким течениям относятся Гольфстрим, Куросио, Бразильское и Карибское.
2. Постоянные течения со скоростями 1,2-2,9 уз. Это Северное и Южное пассатные течения и экваториальное противотечение.
3. Слабые постоянные течения со скоростями 0,5-0,8 уз. К ним относятся Лабрадорское, Северо-Атлантическое, Канарское, Камчатское и Калифорнийское течения.
4. Локальные течения со скоростями 0,3-0,5 уз. Такие течения для отдельных районов океанов, в которых отсутствуют четко выраженные течения.
Периодические течения – это такие течения, направление и скорость которых изменяются через равные промежутки времени и в определенной последовательности. Примером таких течений являются приливно- отливные течения.
Непериодические течения вызываются непериодическим воздействием внешних сил и в первую очередь рассмотренными выше воздействиями ветра и градиента давления.
Поверхностные течения наблюдаются в так называемом навигационном слое (0-15 м), т.е. слое, соответствующем осадке надводных судов.
Глубинные течения наблюдаются на глубине между поверхностным и придонным течениями.
Придонные течения имеют место в слое, прилегающем ко дну, где большое влияние на них оказывает трение о дно.
Криволинейные течения обусловлены циклонической циркуляцией ветра и представляют собой круговые течения против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой – в южном. При антициклонической циркуляции течения происходят в противоположном направлении.
Теплыми называются течения, у которых температура выше температуры окружающих вод, если она ниже течения называются холодными. Таким же образом определяются соленые и распресненные течения.
