какая скорость течения гольфстрим
Гольфстрим: всё дело в вязкости воды
Не так давно моему ребенку в школе задали задание по дисциплине «окружающий мир». Это такой способ расширения кругозора у школьников начальных классов в нынешнее время. Оставим в стороне недовольство нынешними стандартами образования, где школьник почему-то должен изучить все дисциплины без участия преподавателя.
Задание состояло в том, чтобы выбрать одну из мировых катастроф последнего времени и разобраться, чем она чревата для жителей планеты и России в частности.
На злобу дня ему попался Гольфстрим. Все вы знаете, что было такое теплое течение, проходящее через атлантический океан. Его слезы со словами «Мы все замерзнем» и побудили меня подробнее разобраться с произошедшим.
Изображение Гольфстрима на тепловом снимке со спутника
Так что же произошло?
20 апреля 2010 года в Мексиканском заливе в 80 километрах от побережья на месторождении Макондо компании British Petroleum в результате взрыва нефтяной платформы Deepwater Horizon через повреждения труб скважины на глубине 1500 метров начала выливаться нефть. Изливалась она так 152 дня.
Нефтяное пятно 24 мая 2010 года, вид из космоса
За это время вылилось 5 миллионов баррелей (682 тысячи тонн). Пожар на платформе длился 36 часов, после чего платформа затонула. Нефтяное пятно достигло площади 75 тысяч квадратных километров. Часть нефти была вынесена течением в океан.
В США размер федерального штрафа зависит от размеров катастрофы. Администрация нынешнего президента США позволила использовать British Petroleum для уменьшения размеров штрафа диспергент корексит 9527, который в связи с токсичностью был позднее заменен на корексит 9500. Впервые он был использован в 1989 году для ликвидации последствий крушения танкера Exxon Valdez, ныне запрещен к применению в Англии и ряде стран Европы.
Танкер Exxon Valdez
Состав этого химиката держится в тайне, а мнения о его работе и токсичности расходятся от растворения до простого связывания и от нейтрального до жутко токсичного соответственно. В итоге смешивание осадило огромные количества нефти на глубину, создавая шельфы. Это частично решило проблему побережья США.
Собрать такое количество нефти работа трудоемкая, если не невыполнимая. В настоящее время нет эффективного метода очистки воды после разлива нефти.
Первым об остановке Гольфстрима сообщил доктор д-р Джанлуиджи Зангари, физик-теоретик из института Фраскати в Италии, в своей журнальной статье 12 июня 2010 г. (оригинал). Статья основывается на спутниковых данных колорадского центра аэродинамических исследований, согласованных с национальным управлением океанических и атмосферных исследований ВМС США. Автор указал на остановку вращения потоков воды в Мексиканском заливе и разбиение Гольфстрима на части. В последствии снимки были изменены на сервере колорадского центра аэродинамических исследований и теперь уже сложно сказать, кем и когда.
График изменения направления и скорости потока в Мексиканском заливе
Как шло течение
Холодное и более плотное Лабрадорское течение «подныривало» под теплое и более легкое течение Гольфстрим, не мешая ему обогревать Европу, достигая Мурманска. Затем Лабрадорское течение «выныривало» у берегов Испании под названием холодного Канарского течения, пересекало Атлантику, достигало Карибского моря, нагревалось и, проходя через петлю в Мексиканском заливе, уже под названием Гольфстрим беспрепятственно устремлялось обратно к Северу.
Гольфстрим был частью термохалинной системы циркуляции, ключевым элементом теплового регулирования планеты. Он отделял Англию и Ирландию от того, чтобы стать ледником. Сглаживал климат в скандинавских странах.
После сообщения д-ра Зангари канадский парламент создал комиссию для выяснения реального состояния дел с Гольфстримом вблизи берегов государства. Ее возглавил известный в США ученый-океанолог Рональд Раббит, технолог по переработке биомассы Мирового океана и улучшения окружающей среды. Специальный краситель, не причиняющий вреда флоре и фауне океана, заливали в контейнеры взрывающиеся на определенной глубине и, таким образом, отследили потоки перемещения масс воды. Гольфстрим как существующее течение обнаружен не был.
Но, как оказалось, саморегулирующаяся система под названием Земля «сработала» и в этот раз. Течение по исследованиям «переползло» на 800 миль (1481 километр) восточнее зоны бывшего Гольфстрима. По снимкам со спутника температура этого течения увеличилась относительно Гольфстрима. Это значит, что увеличилась мощность испарения в теплой зоне над океаном.
Небольшое отступление: основная часть людей полагает, что влажный воздух тяжелее сухого, но это не так. Молекулы кислорода О2, углекислого газа СО2 и азота N2 тяжелее, чем молекулы воды Н2О.
Теперь приложим вышеуказанное к изменившейся ситуации
Из-за потепления нового течения, зона сильного испарения, серьезно влияющая на Россию, как и зона пониженного давления будет располагаться над океаном, западнее Европы, но гораздо ближе к Европе, чем ранее. Это приведет к движению в эту зону более сухого континентального воздуха из России. Ситуация будет усугубляться заменой не совсем сухого воздуха, холодным и сухим воздухом с северо-востока и востока страны. Это сформирует зону повышенного давления над европейской частью — антициклон.
Летом антициклон приносит жару, за ней влажность и, таким образом, становится неустойчивым. Зимой же ситуация будет обратной — ясные ночи, охлаждение воздуха, его осушение и увеличение плотности воздуха. Как следствие, увеличение давления.
Что несет нам такое изменение
Предположительно очень холодную до — 45 градусов и малоснежную зиму на территории европейской части России, западную Европу засыплет снегом, а на границе фронтов будут бушевать ураганные ветры. В середине февраля 2011 года в Канаде вместо морозов наступила весна с температурой +10. Америка, судя по всему, тоже не останется без «пряника». Подтверждением тому недавние холода в Монтане, Южной Дакоте, Техасе, Арканзасе и Теннесси.
Транзитный автобус в Чикаго
Кратко об истории
Люди знают о течении уже более 500 лет. Испанцы считают, что первым, кто сообщил миру об океаническом течении, был испанский исследователь Понсе де Леон, который обнаружил в 1513 году, что Гольфстрим ускорил его плавание из Мексики в Испанию.
Более известной миру стала официальная презентация открытия природного уникального явления в конце XVIII века, когда Бенджамин Франклин и Джеймс Пупардомтал в 1786 году впервые нанесли расположение Гольфстрима на географическую карту. Название появилось само собой, на русском языке оно означает «течение из залива».
В 1844 году было начато систематическое изучение океанического явления с помощью береговой и геодезической службы США. Более серьезные исследования стали проводить только в начале 1930- х годов учеными Океанографического института Вудс-Хоул в штате Массачусетс.
Сложность научного изучения Гольфстрима проявляется в связи с чрезвычайным хаотическим процессом перемещения водных слоев. Это не просто один поток движущейся воды, а сложная сеть течений, которые по ходу меняют курс, исчезают, а затем снова появляются, образуя вихри по своим границам.
Сегодня процесс изучения Гольфстрима стал более эффективным, поскольку на помощь человеку пришли орбитальные космические спутники, которые с высокой точностью помогли сделать описание траектории движения Гольфстрима. В этом исследователям помогли датчики, способные обнаруживать самые незначительные колебания температуры и фиксировать смену цветовой окраски, что позволило отслеживать многие изменения в толще течения.
Полученная информация помогла ученым увидеть полную картину того, что будет проходить в океане и вокруг него. Изменение температуры движения даже на один градус влияет на поведение рыб, вызывает обесцвечивание кораллов и изменение погоды вдоль побережья.
Причины возникновения океанического течения
Океан постоянно находится в движении, перемещая воду с помощью внутренних течений. Гольфстрим является самой большой системой его круговых течений, образующих мощные воздушные потоки, называемые океаническим круговоротом. На Земле есть пять таких источников.
Гольфстрим является частью североатлантического субтропического круговорота. Он переносит теплую воду из Мексиканского залива практически до Норвежского моря. Когда поступает теплая вода, холодная, более плотная, опускается и начинает двигаться на юг по дну океана практически до Антарктиды. Экваториальные источники Гольфстрима:
Теплые течения вместе с водами Мексиканского залива образуют Гольфстрим, имеющий огромное влияние на климат планеты. Этот процесс легко объяснить. Количество тепловой энергии, переносимой движущейся водой, пропорционально ее плотности. Учитывая, что вода в 1 тыс. раз плотнее воздуха, она несет во столько же раз больше тепла, чем тот же объем воздуха.
Перепады температур между морем и нижним слоем атмосферы являются одной из основных причин высоких или низких давлений, которые определяют климат.
Глобальный перенос тепла через океан
Земля получает больше тепла от Солнца на экваторе, чем на полюсах. Этот дисбаланс компенсируется теплом, непрерывно переносимым в более высокие широты посредством глобального круговорота тепла между океаном и атмосферой.
В Северной Атлантике Гольфстрим и горизонтальная циркуляция тепловых потоков и ветров играют ключевую роль в создании мягкого климата. В этом помогают постоянные западные ветры, переносящие тепло из океана в значительную часть континентальной Европы. Характеристики североатлантического субтропического круговорота:
На мысе Хаттерас (Северная Каролина) холодный NEC встречает теплый SEC, что помогает образоваться самым большим и сильным штормам в мире. Подобное влияние Гольфстрим оказывает на климат полуострова Флорида. Его участок у побережья называют Флоридским течением, которое зимой поддерживает среднюю температуру воды не менее 24 °C.
География движения и рециркуляция вод
Гольфстрим берет свое начало в Мексиканском заливе, где собирает тепло, двигаясь через северную часть Атлантического океана в Норвежское море. Так он отдает большую часть тепла атмосфере. Теплый поток уравновешивается более холодным обратным течением в южном направлении в глубоких слоях Атлантического океана, а также рециркулирующим течением в южном направлении в восточной части бассейна. Краткую схему движения течения Гольфстрим на карте мира можно представить следующим образом:
У побережья Соединенных Штатов система Гольфстрим разделяет относительно теплые и соленые воды Саргассового моря в Средней Атлантике от холодных вод на западе и севере. За мысом Хаттерас Гольфстрим расширяется и уходит в более глубокие воды. Там он пересекает холодный подводный поток на западе, протекающий на юг и опускающийся на значительные глубины в окрестностях Гренландии.
На расстоянии 2400 км к северо-востоку от мыса Хаттерас в районе Гранд-Бэнкс теплые воды Гольфстрима приближаются к Лабрадорскому течению. Контакт холодного влажного воздуха, движущегося здесь, с теплыми поверхностными водами Гольфстрима вызывает широко известное явление — конденсацию водяных паров. Это климатическое явление приводит к тому, что в регионе наблюдается один из самых высоких уровней тумана в мире.
Смещаясь в Северную Атлантику, течение сужается и начинает распадаться на извилистую структуру разобщенных потоков, текущих в одном направлении. К этому времени большая часть его первоначальной силы рассеивается. Часть воды направляется на юг в район Саргассового моря, где разделяет Североатлантическое течение.
Одна ветвь движется на юго-восток и юг как относительно прохладное Канарское течение. Оно протекает через Пиренейский полуостров и Северо-Западную Африку. Другая ветвь Североатлантического течения движется в направлении Северо-Западной Европы.
Погода и климат
Гольфстрим является главным компонентом в сдерживании разницы температур между экваториальными районами, вокруг северного и южного полюсов. Он передает свое тепло атмосфере в более холодных северных широтах. В процессе, называемом термохалинной циркуляцией, это нисходящее движение способствует попаданию более теплых тропических вод в холодные, тем самым изменяя европейский климат.
Для примера можно сравнить погоду двух островов, расположенных на одной широте 54°. В Северной Ирландии, которая находится под влиянием Гольфстрима, существует уникальный теплый климат, где могут расти даже пальмы. На другом небольшом вулканическом острове, расположенном в южной части Атлантического океана в 1600 км от Антарктического континента и в 2000 км к югу и юго-западу от мыса Доброй Надежды, всегда холодно, он заморожен и необитаем.
Проблемы глобального потепления
Постоянное повышение средней температуры Земли, которое называют глобальным потеплением, может повлиять на Гольфстрим. Ученые, изучающие эту проблему, предполагают, что оно может уменьшить циркуляцию Североатлантического дрейфа, если тенденция сохранится на протяжении следующих нескольких десятилетий.
Результаты нового исследования ученых уже подтвердили огромное воздействие глобального потепления на Гольфстримское течение. Потоки, которые приносят теплую атлантическую воду на север к полюсу, где они охлаждаются, опускаются и возвращаются на юг, являются наиболее существенным фактором контроля климата Северного полушария.
Система, формально называемая Атлантическим меридиональным обращением (Amoc), сегодня ослабла на 15% по отношению к уровню 1950 года. Это происходит из-за таяния гренландского льда и потепления океана, что делает морскую воду менее плотной, при этом скорость ее движения существенно падает.
Для сравнения: подобное замедление равносильно снижению скорости движения всех мировых рек в три раза или Амазонки, самой большой реки, в 15 раз. Такого снижения параметров движения Гольфстрима человечество не наблюдало за последние 1600 лет, но это еще не предел. Новейшее подробное исследование ученых демонстрирует, что ослабление Гольфстрима ускоряется.
Последствия остановки Гольфстрима
Сообщения о возможной остановке часто появляются на страницах мировых СМИ. Первым об этом поведал в своей статье летом 2010 г. физик-теоретик из института Фраскати в Италии Джанлуиджи Зангарь.
Если это произойдет, Северный Атлантический океан может стать холоднее, что вызовет холодный климат вдоль прибрежных районов Европы. Западная ее часть погрузится в глубокие зимы вместе с Северной Америкой. Средняя температура в Европе снизится до 10 °C, а ледяные бури станут свирепствовать в Испании, Франции, Португалии и Великобритании. Лондон будет покрыт снегом в течение всего зимнего периода.
У восточного побережья США возникнет еще одна проблема — повышение уровня вод. Обычно уровень моря на побережье США ниже, чем у берегов Европы, поскольку Гольфстрим теплее и поднимает уровень воды, приближаясь к европейским странам. Если он остановится, вода океана уйдет к берегам США, что повлияет на изменение классов и видов морских обитателей.
В долгосрочной перспективе это уничтожит сельское хозяйство, затопив территорию, которая зависит от выращивания и распределения сельскохозяйственных культур. И хотя на восточном побережье Америки и в Западной Европе будет становиться холодно, температура на остальных территориях планеты станет расти.
Изменение климата вызовет одновременно пожары, цунами и ураганы. Картинка для человека не радужная. Это будет другой мир — то, чего люди раньше не знали. Скорее всего, цивилизация будет разрушена, если океанское течение Гольфстрим остановится.
Но об этом еще говорить рано, положение пока не настолько угрожающее. Современное климатическое моделирование показывает, что ослабление Гольфстрима может начинаться в текущем столетии максимум на 10—30% и только в том случае, если глобальное потепление будет продолжаться нынешними темпами.
Это уменьшит перенос тепла из тропиков в высокие северные широты через Атлантический океан. Но поскольку атмосферные температуры также растут из-за увеличения парниковых газов, местное охлаждение из-за уменьшения переноса тепла океаном в какой-то степени будет компенсировано, по крайней мере, так считают некоторые ученые.
Ученые зафиксировали рекордное снижение скорости Гольфстрима
Ученые обнаружили значительные изменения в системе атлантического течения Гольфстрим, которое в том числе несет тепло в Европу. Об этом сообщает Financial Times со ссылкой на два опубликованных исследования.
Речь идет не только о самом течении вдоль восточного побережья Северной Америки, но и обо всей связанной с ним системе атлантических течений, затрагивающей северо-западное побережье Африки, Западную Европу, Скандинавию, Баренцево море, Северный Ледовитый океан. Исследование в журнале Nature Geoscience показывает, что Гольфстрим замедлился до рекордных за последнее тысячелетие значений.
Замедление течения произошло вопреки прогнозам ученых — оно было более резким. Авторы исследований связывают это явление с глобальным изменением климата на планете. Стефан Рамсторф из Потсдамского института исследований воздействия климата считает, что причина в антропогенном влиянии на природу.
«Это, скорее всего, вызвано нашими выбросами парниковых газов, потому что другого правдоподобного объяснения такому замедлению нет. Именно это предсказывали климатические модели на протяжении десятилетий», — заявил ученый.
По словам Рамсторфа, за последние сто лет скорость течения Гольфстрима снизилась на 15%. Это уже повлияло на погоду, в частности привело к более частой жаре на юге Европы. Ученые обеспокоены таким замедлением, поскольку при продолжении процесса циркуляция масс воды, формирующих климат в обоих полушариях, может полностью дестабилизироваться.
Океанограф Британской антарктической службы Эндрю Мейерс отметил, что до начала антропогенного влияния на климат общая система Гольфстрима была более стабильной. Сейчас на нее оказывают значительное влияние таяние льда в Гренландии и увеличение количества осадков в Северной Америке.
«Это указывает на то, что замедление, скорее всего, не естественное изменение, а результат человеческого воздействия», — добавил Мейерс. Однако климатолог из Оксфордского университета Тим Палмер считает, что на изменения погоды в Европе влияют и другие факторы.
Другое исследование, в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, показало, что ускорение темпов глобального потепления может привести в итоге к полной остановке Гольфстрима.
Ведущий автор этого исследования Йоханнес Ломанн из Университета Копенгагена заявил, что в ближайшие сто лет остановки течения ожидать не стоит, если глобальное потепление резко не ускорится.
Ученые не впервые предупреждают о том, что Гольфстрим замедляется. В апреле 2018 года две группы исследователей пришли к выводу, что скорость теплого течения сейчас наиболее медленная за последние 1,6 тыс. лет. Это может привести к более суровым зимам в Западной Европе, более быстрому повышению уровня моря у Восточного побережья США и негативному влиянию на ситуацию с тропическими дождями. По их выводам, глобальное потепление, которое, в свою очередь, было вызвано антропогенной деятельностью, в значительной степени способствовало замедлению Гольфстрима.
Моря и Океаны
Гольфстрим течение
Терминология, используемая для системы Гольфстрима, довольно произвольна и неопределенна.
Так, название «Флоридское течение» — поток, выходящий из Карибского моря через Юкатанский пролив,— некоторые океанографы применяют лишь к потоку в пределах Флоридского пролива, другие — к потоку, распространяющемуся на север вплоть до мыса Хаттерас.
Вблизи мыса Хаттерас Гольфстрим отходит от материкового склона и его структура резко меняется. Гольфстрим уже больше не ограничен топографией плато Блэк, а направлен вдоль материкового подножия, достигая глубин 4000—5000 м. Горизонтальные градиенты температур, характерные для Гольфстрима, снова наблюдаются на всех глубинах вплоть до дна, но вызвано это уже, по-видимому, большим объемом вод, характеризующихся как более низкой температурой, так и более низкой соленостью по сравнению с придонными водами
района плато Блэк.
На протяжении всего пути Гольфстрим от мыса Хаттерас до Большой Ньюфаундлендской банки эта четко выраженная зона больших градиентов отделяет воды Саргассова моря от прибрежных вод и вод материкового склона.
К северу от основной зоны больших градиентов имеется другая резкая переходная зона — пограничный слой между прибрежными водами и водами материкового склона. В поверхностном слое Гольфстрима обычно обнаруживается ядро вод повышенной температуры, наиболее сильно выраженное у самой поверхности, и ядро вод высокой солености с центром на глубине 100—200 м под слоем поверхностных вод, более пресных, чем прилегающие воды Саргассова моря. Обе особенности могут быть прослежены от Флоридского пролива до района Большой Ньюфаундлендской банки. Они обусловлены интенсивной адвекцией вод из более низких широт посредством быстрого поверхностного течения. Таким образом, обычное представление о Гольфстриме как о теплом течении, проходящем через более холодные воды, справедливо лишь для поверхностного слоя, но даже в самом поверхностном слое температура в ядре теплых вод превышает температуру вод Саргассова моря лишь на несколько градусов.
Величины скоростей Гольфстрима и масштаб их пространственно-временных изменений таковы, что это течение можно считать квазигеострофическим. Поток направлен приблизительно вдоль изобар, его скорость пропорциональна градиенту давления поперек потока, а большой горизонтальный градиент плотности, соответствующий вышеприведенным профилям температуры и солености, согласуется с хорошо выраженным разрывом по вертикали горизонтальных скоростей. Если предположить, что скорость глубинного течения весьма незначительна (десятые доли узла), то скорость в поверхностном слое может достигать 4—5 узлов. Скорость потока на глубине 2000 м равна нулю. Дальнейшие наблюдения показали, что для этого горизонта более характерны скорости порядка 10—20 см/с, но это расхождение не влияет сколько нибудь значительно на общую картину распределения скоростей. Ширина стрежня Гольфстрима около 50 миль. Для него характерны довольно сложная структура и высокие скорости для верхнего слоя в несколько сотен метров.
В пределах Флоридского пролива течение переносит 25—30*10^6 м3/с (почти в тысячу раз превышая расход реки Миссисипи, хотя, очевидно, средние значения переноса имеют порядок 10*10^6 м3/с). К северу от Флоридского пролива, в районе плато Блэк, расход Гольфстрима возможно, немного больше.
В этом районе Гольфстрима очень близко подходит к материковому склону — колебания его стрежня имеют здесь амплитуды лишь около 10 миль, с преобладающим периодом от нескольких дней до недели.
После мыса Хаттерас Гольфстрим можно описать как действительно весьма глубокое течение, возможно, достигающее дна, квазистационарное по направлению. В этом районе его перенос увеличивается во много раз из-за притока вод Саргассова моря и, возможно, вод склона.
Таким образом, если придонную скорость, предположить равной нулю, Траектория движения Гольфстрима, вероятно, в большей мере определяется рельефом материкового подножия. Гольфстрим стремится к меандрированию, в общем следуя рельефу дна, с амплитудой изгибов меандров приблизительно 40 миль и длиной волны 200 миль. Эти крупномасштабные меандры перемещаются и меняют форму довольно медленно, с периодом порядка месяца.
Вблизи 64° з. д. Гольфстрим отходит от материкового подножия в сторону абиссальной равнины, и амплитуды изгибов его меандров имеют тенденцию к увеличению в два раза и более. Это усиление меандрирования вызывается частично прекращением эффекта стеснения топографией склона и поведением течения в форме волн Россби и, возможно, также возмущающим эффектом многочисленных высоких подводных горных пиков в этом районе. В некоторых случаях вблизи подводных гор наблюдается отчленение меандров от Гольфстрима которые затем трансформируются в изолированные круговороты в Саргассоном море с характеристиками вод склона. Однако вполне возможно, что формирование круговоротов происходит и вследствие нестационарности отдельных систем течений.
В подповерхностном слое структура усложняется еще более из-за наличия большого числа потоков между мысом Хаттерас и Большой Ньюфаундлендской банкой. Резкая переходная зона между водами склона и прибрежными водами в районе к северу от Гольфстрима соответствует здесь вторичному, идущему на восток, течению — Течению вод склона. Глубина распространения последнею неизвестна; если оно распространяется до глубины 2000 м, то его расход будет порядка 10*10^6 м3/с. Между этим течением и самим Гольфстримом проходит противотечение, на что указывает обратный наклон изотерм слоя термоклина. Это противотечение уносит воды от Гольфстрима и поставляет их в Течение вод склона. «Слабые поверхностные противотечения иногда наблюдаются к востоку от Гольфстрима.
Некоторые немногочисленные данные непосредственных измерений течений в глубоководных районах материкового склона указывают на идущий на юго-запад поток с не большой скоростью и объемом переноса порядка 50*10^6 м3/с.
Глубинное противотечение, идущее под Гольфстримом, наблюдалось также непосредственно вблизи мыса Хаттерас и южнее на восточной стороне Гольфстрима около 33° с.ш. Его расход однако в этом районе равен лишь 7*10^6 м3/с. Эти разрозненные наблюдения, таким образом, позволяют высказать предположение о существовании глубинного противотечения в районе гольфстрима, однако данных характеризующих его устойчивость, размеры, происхождение и связь гольфстримом фактически нет.
По мере приближения Гольфстрима к Большой Ньюфаундлендской банке его расход уменьшается примерно на 20—30% из-за стока вод в Саргассово море и отделения Течения вод склона. Дальнейший курс Гольфстрима остается неизученным. Обычно полагают, что Гольфстрим поворачивает на север, огибает Большую Ньюфаундлендскую банку и затем снова идет на восток по направлению к Европе в виде несколько растекающегося, возможно разветвляющегося, потока. Согласовать такую схему циркуляции с распределением растворенного кислорода оказалось весьма трудно. Анализ данных по содержанию кислорода позволяет предположить, что как Гольфстрим, так и Течение вод склона, возможно, поворачивают на юг около Большой Ньюфаундлендской банки и могут быть далее прослежены исключительно только в пределах Северо-Западной Атлантики.
В таком случае течения, наблюдаемые к северу от Большой Ньюфаундлендской банки должны бы образовывать часть вторичного круговорота, лишь слабо связанного с круговоротом Гольфстрима.
Для решения этой дилеммы, безусловно, нужны более детальные съемки. Североатлантическая система циркуляции, в которой Гольфстрим является наиболее ярко выраженной частью, повидимому, обусловливается как напряжением ветра, оказываемым на поверхность моря пассатами и западными ветрами, так и совместным эффектом высокоширотного охлаждения и экваториального нагрева. Здесь заслуживают внимания теории вызванной ветром циркуляции в идеализированных океанических моделях. Согласно этим теориям, асимметричные квазигеострофические круговороты имеют узкие интенсивные потоки вблизи западных границ моделей и относительно слабые растекающиеся потоки в восточных районах.
В течении с поперечным градиентом давления, сбалансированным силой Кориолиса, западная интенсификация обусловливается меридиональной вариацией параметра Кориолиса.
При этом сохранение массы требует, чтобы северный поток сопровождался увеличением градиента давления вниз по течению для компенсации увеличения параметра Кориолиса Аналогично уменьшение градиента давления должно сопровождать движение, направленное на юг. Такие эффекты могут быть достигнуты наклоном изобар в направлении от мёридиональных границ в сторону смежного потока с тем неизбежным следствием, что возникнут малые по величине дополнительные продольные компоненты градиента давления, параллельные потоку.
Безотносительно, является ли циркуляция циклонической или антициклонической, одна из дополнительных компонент градиента давления на западной стороне потока действует в направлении движения, а другая, на восточной стороне,— в направлении, противоположном движению потока.
Способ, с помощью которого другие силы уравнонешивают эти дополнительные компоненты, решителено влияет на картину циркуляции. Таким образом, в антициклонической циркуляции (возбуждаемой зональной ветровой системой, в которой движение воздуха на восток усиливается по направлению к полюсам) связанное с ней поле давления может быть искажено с тем, чтобы уравновесить ту из дополнительных компонент градиента давления, которая препятствует движению вод, вызванному зональным распределением напряжения ветра: горизонтальный масштаб этого потока должен соответствовать масштабу ветрового поля.
Другая дополнительная компонента, действующая в направлении движения, может быть уравновешена только ускорением течения, т. е. интенсификацией потока, или фрикционным (турбулентным) замедлением. Подходящие оценки параметра трения в свою очередь показывают, что последний баланс может выполняться только в сравнительно узком и быстром потоке.
Следовательно, оба вида баланса требуют усиления течений вдоль западных берегов океана и ослабления у восточных берегов. (Такая же асимметрия должна была бы характеризовать циклоническую циркуляцию, возбуждаемую ветровой системой с противоположным меридиональным сдвигом скорости.)
Хотя такие схемы циркуляции качественно аналогичны наблюдаемым, а рассматриваемые механизмы, безусловно, согласуются с природой Гольфстрима, теории для реальных океанических моделей или для изучения океанических систем реальной сложности еще не разработаны