Апвеллинг

Зона экваториального апвеллинга в Тихом океане

Апвеллинг (англ. upwelling) — подъём глубинных вод океана к поверхности. Наиболее часто наблюдается у западных границ материков, где перемещает более холодные и богатые биогенами воды из глубин океана к поверхности, замещая более тёплые, бедные биогенами поверхностные воды. Также может встречаться практически в любом районе Мирового океана.

Различают как минимум четыре типа апвеллинга: прибрежный апвеллинг; крупномасштабный ветровой апвеллинг в открытом океане; апвеллинг, связанный с вихрями; апвеллинг, связанный с топографией.

Процессом, обратным апвеллингу, является даунвеллинг.

Прибрежный апвеллинг

Красным показаны районы, где наиболее распространён прибрежный апвеллинг

Прибрежный апвеллинг — наиболее известный тип апвеллинга, который непосредственно влияет на человеческую деятельность, поскольку поддерживает наиболее продуктивные рыболовные районы Мирового океана. Глубинные воды богаты биогенными элементами, такими как азот и фосфор, которые являются результатом разрушения погружающегося на глубину органического материала (в основном отмершего планктона). Когда глубинные воды попадают на поверхность, фитопланктон начинает активно потреблять биогены, вместе с диоксидом углерода и солнечной энергией, производя органические вещества в процессе фотосинтеза. Таким образом, по сравнению с другими зонами океана в районах апвеллинга наблюдается высокая первичная продукция (количество углерода, зафиксированное фитопланктоном). Продукция велика и на более высоких трофических уровнях, поскольку фитопланктон является основой океанской пищевой цепи. Прибрежный апвеллинг часто наблюдается в следующих районах: побережье Перу, Чили, Аравийское море, западное побережье Южной Африки, восток Новой Зеландии, юго-восток Бразилии и побережье Калифорнии.

Пищевая цепь в океане выглядит так:

• фитопланктон → зоопланктон → планктоядные рыбы → крупные хищные рыбы

Некоторые рыбы — например, перуанский анчоус — в районах апвеллинга питаются непосредственно фитопланктоном и дают очень высокую продукцию.

Механизм формирования прибрежного апвеллинга в результате экмановского транспорта в Южном полушарии. Ветер дует вдоль берега на север; течение на поверхности благодаря экмановскому транспорту отклоняется влево (поскольку мы в Южном полушарии), и на место поверхностных вод приходят глубинные

Физический механизм, приводящий к прибрежному апвеллингу, связан с силой Кориолиса, в результате действия которой ветровые течения имеют тенденцию отклоняться вправо в Северном полушарии и влево в Южном полушарии. Например, когда в Северном полушарии ветры дуют по направлению к экватору вдоль восточной окраины океанского бассейна или по направлению к полюсу вдоль западной окраины океанского бассейна, поверхностные воды перемещаются от берега (экмановский транспорт, или экмановская спираль) и заменяются более плотными водами с нижележащих глубин.

Экваториальный апвеллинг

Похожий феномен наблюдается в экваториальной зоне. Восточные ветры (направленные на запад), дующие вдоль экваториальной зоны в Атлантическом и Тихом океанах, за счёт экмановского транспорта перемещают воду вправо (к северу) в Северном полушарии и влево (к югу) в Южном полушарии. Это приводит к дивергенции, в результате которой более плотные и богатые биогенами глубинные воды поднимаются к поверхности. За счёт этого продуктивность становится настолько высокой, что экваториальные районы Тихого океана можно определить из космоса по широкой линии высокой концентрации фитопланктона.

См. также: Эль-Ниньо

Апвеллинг в Южном океане

Апвеллинг в Южном океане

Крупномасштабный апвеллинг наблюдается также в Южном океане. Здесь сильные западные (направленные на восток) ветра дуют вдоль побережья Антарктиды, вызывая значительный поток поверхностной воды, направленный на север. Развивается сильный апвеллинг, который поднимает воды с больших глубин. Во многих численных моделях и согласно данным наблюдений апвеллинг в Южном океане является ключевым механизмом термохалинной циркуляции, при помощи которого плотные глубинные воды поднимаются к поверхности.

Апвеллинг, вызываемый тропическими циклонами

Апвеллинг также может происходить в результате прохождения над океаном тропического циклона, обычно идущего со скоростью меньше 8 км/ч. Завихрение циклона разводит воду в стороны и вытягивает к поверхности более холодную воду из нижележащих слоёв океана. Это вызывает затухание циклона.

Искусственный апвеллинг

Искусственным называют апвеллинг, вызываемый устройствами, которые используют энергию волн или преобразование термальной энергии океана, чтобы перекачивать воду к поверхности. Было показано, что такие устройства могут вызывать цветение воды.

Неокеанический апвеллинг

Апвеллинг также происходит в других жидких средах, в частности в водах озёр (например, в Каспийском море), в земной магме или в плазме звёзд. Там он зачастую является результатом конвекции.

Литература

• Маршия Бьорнеруд. Осознание времени. Прошлое и будущее Земли глазами геолога = Marcia Bjornerud. Timefulness: How Thinking Like a Geologist Can Help Save the World. — М.: Альпина нон-фикшн, 2021. — 284 с. — ISBN 978-5-00139-328-3.

Ссылки

• Апвеллинг на сайте Oceanographers.ru