Исследование Южного океана

В курсовой работедетально рассмотрены природные условия Южного океана. Даётся характеристикагеографического положения, геологического строения, рельефа, климата, флоры ифауны. Рассмотрены методы и методики исследования Южного океана. Приведенкраткий обзор результатов его исследования.
У курсавой рабоцедэтальна разгледжаны прыродныя умовы Южнага акiяна.Дадзена характэрыстыка геаграфiчнагастановiшча, геалагiчнайбудовы, рэльефу, аледзянення, клiмату,флоры i фауны. Разгледжаныметады iметодыкідаследвання Паўднёвага акіяна. Прыведзены кароткi аглядвынiкау яго даследвання.
Incourse work an environment of the South Ocean in details are considered. Thecharacteristic of a geographical position, a geological structure, a relief, acongelation, a climate, flora and fauna is given. The methods and techniques ofresearch in the Southern Ocean are observed. A brief overview of the results ofhis study provided.
ВВЕДЕНИЕ
Насовременной карте мира осталось мало слабоизученных «белых пятен», однако ониещё существуют. Одним из таких уголков Земли является Южный океан.
Досегодняшнего дня, несмотря на его международное признание, остаются страны, гдеЮжный океан отсутствует на картах. И это не мелкие или слаборазвитыегосударства, а такие гиганты научной и технической мысли, как Россия.
Междутем, Южный океан является уникальным природным комплексом, который важен нетолько с точки зрения эндемичного органического мира, но и оказывает огромноевлияние на формирование циркуляции атмосферы, гидросферы и формирование климатанашей планеты.
Поэтомуне случайно мной была выбрана именно эта тема для написания курсовой работы.
Основнойцелью данной работы является раскрытие особенностей формирования и развитияЮжного океана как комплексного объекта природы.
Дляраскрытия этой цели, в курсовой работе решались следующие задачи:
— дать комплексную характеристику природным компонентам Южного океана;
— раскрыть особенности формирования данного океана в геологическом прошлом нашейпланеты;
— выявить особенности методов и методик изучения природных компонентов Южногоокеана;
— охарактеризовать основные результаты исследований этого природного объекта;
— обратить внимание на особый статус антарктической области Земли
Длярешения поставленных задач были использованы литературный, описательный,картографический, исторический, математический, аналитический и ряд другихметодов научного познания.
Глава 1.ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЮЖНОГО ОКЕАНА1.1 Палеогеографическая историяразвития океана
Главная задача палеогеографии— восстановление истории развития Земли. Первоочередная цель такого изучения —составление прогноза развития планеты Земля в целом, и Южного океана вчастности. [11]
В развитии платформенныхструктур, в том числе и Антарктической платформы, которая стала основой дляформирования Южного океана, выделяют ряд этапов: доплатформенный, доплитный,плитный. [2]
При палеогеографическойхарактеристики океанов описывают только плитный этап, т.к. в океанах нетотложений моложе юрских (мезозойских). В океанических условиях происходитнакопление осадочного чехла, что позволяет с высокой долей вероятности говоритьо морских условиях седиментации (осадконакопления).
Для Южного океана выделяют 2этапа формирования:
Мезозойский
Кайнозойский делиться наподэтапы (расписать особенно плиоценовый этап, эоценовый этап, олигоцен инеоген, образование ледникового щита средний миоцен) Показать тектоническиеусловия образования и физико-географические изменения, которые сформировалиЮжный океан.
Доплатформенный этап характеризуется формированием земной корыконтинентального типа на базе океанической коры. Эта трансформацияосуществлялась за счет складкообразования — на месте первичной коры океаническоготипа возникали складчатые горы. Складчатые структуры рассекались разломами,пронизывались интрузиями кислых и средних пород, и повсеместно подвергалисьрегиональному метаморфизму — возникали гранулитовый, амфиболитовый, гнейсовый,сланцевый комплексы. В пределах древних платформ характеризуемый этап занялбольшую часть архейского эона — завершился к концу мезоархея.
Доплитный этап характеризуется формированием кристаллическогофундамента на месте горно-складчатого пояса. Межгорные прогибы рассекалисьразломами. В пределах древних платформ доплитный этап завершился внеопротерозое.
Плитный этап характеризуется накоплением осадочного чехла. Возникшийна предыдущем этапе кристаллический фундамент мог испытывать толькоколебательные движения. Под действием отрицательных тектонических движенийсамые низкие участки поверхности фундамента подвергались морским трансгрессиям— там накапливались осадочные породы морского происхождения. Так формировалисьплитные участки платформ. [7]
На протяжениидогеологического этапа формировались первичные оболочки планеты: лито-, атмо- игидросфера. Первичная земная кора, возникшая из остывающего мантийногорасплава, имела океанический тип строения — состояла из базальтового слоя.Ведущее место занимали эндогенные геологические процессы, а среди них —вулканизм. Образовалась первичная атмосфера, по составу предположительноаналогичная вулканическим газам. Остывание Земли вызвало конденсацию паров ватмосфере, что привело к формированию первичной гидросферы. Химический составвод древнего Океана остается дискуссионным.
На протяжении археяструктурно разделилась литосфера — обособились участки с земной коройокеанического и континентального типа. Дно Южного океана сформировано обоимитипами земной коры, а так же здесь представлена узкая зона земной корыпереходного типа. [22]
Первые в истории Землиграниты образовали гранитоидные купола — овальные структуры диаметром до 100 км (эти купола позднее стали ядрами древних платформ). Поверхность куполов являла собой небольшиеи низкие участки суши, разделенные океанами — мелководными бассейнами с пологимибортами. В раннем архее на периферии гранитоидных куполов начались процессыскладкообразования, сопровождавшиеся региональным метаморфизмом. [12]
На протяжении венда всясуша располагалась в Западном полушарии (на месте современного Тихого океана).Восточное полушарие занимал океан Панталасса (рис. 1).
/>
Рис. 1. Океаны и суша позднегопротерозоя. [15]
На протяжении кембриясуществовало от трех до четырех крупных массивов суши и два океана. В Восточноеполушарие сместилась Гондвана (в ней находились платформы Китайская, Индостанская,Австралийская, Антарктическая, Африканская и Южно-Американская). Междуматериками Западного полушария простирался океан Япетус, а вокруг них — океанПанталасса.
В позднем кембрииматерики сохранились прежние, но почти все они лежали в Южном полушарии.
В ордовикском периодесуществовали четыре крупных массива суши и четыре океана. Большая часть сушипо-прежнему находилась в южном полушарии (рис. 2). От Гондваны откололись иудалились Авалония (восток Северо-Американской платформы) и Арморика (древняячасть Западной Европы) — между этими тремя массивами заложились пересекающиесякрестом рифты, давшие начало океану Рея. Океан Япетус, лежавший между Балтией иЛаврентией, наоборот, начал закрываться. [7]
/>
Рис. 2. Океаны и суша среднегоордовика. [15]
В конце ордовика огромныемассивы суши оказались близ Южного полюса — распространились покровные ледникиВеликого оледенения Гондваны. Тиллиты ордовика найдены в Южной Америке, Африке,на Аравийс
В силуре почти вся сушаразмещалась в южном полушарии, и оледенение по-прежнему захватывало крупныеучастки Гондваны. Существовали три крупных массива суши и четыре океана.Северное полушарие находилось под водами океана Панталасса. ЗатопленнаяЛаврентия и Балтика сближались – в южном полушарии исчезал океан Япетус. [7]
Суша представлена тремяматериками: Лаврентией, Балтикой и Гондваной. Гондвана включала Индостанскую,Австралийскую, Африканскую, Антарктическую и Южно-Американскую платформы. Междуэтими тремя континентами раскинулся океан Рея. На дне его лежали затопленныеАвалония (восток Северо-Американской платформы) и Арморика (древняя частьЗападной Европы). Авалония и Арморика постепенно смещались от Гондваны всторону Лаврентии и Балтики. Лаврентия, в свою очередь, двигалась к Балтике.После столкновения Лаврентии с Балтикой океан Япетус исчез, на его местевозникли складчатые массивы. [18]
Девон — периодотносительного тектонического покоя. Существовали четыре океана, три крупныхматерика и несколько мелких. Суша значительно раздроблена и почти целикомрасполагалась в Западном полушарии (рис. 3). На юге Западного полушарияразместилась Гондвана, на севере — Еврамерика, Сибирь и мелкие массивы.Континенты сближались, лежавшие между ними океаны (Рея, Уральский и Палеотетис)уменьшались в размерах.
В конце девона на югеЗападного полушария возвышалась монолитная Гондвана, объединявшая Индостанскую,Австралийскую, Антарктическую, Африканскую и Южно-Американскую платформы. ВВосточном полушарии раскинулся океан Панталасса, из-под вод которого островамиприподнимались фрагменты затопленной Китайской платформы.

/>
Рис. 3. Океаны и суша в конце девона.[15]
В карбоне вся суша лежала в Западном полушарии. В результатесближения материков началась герцинскаяскладчатость. Еврамерика вплотную приблизилась к Гондване, и океан Реяпрактически замкнулся, став одним из заливов Палеотетиса. С севера к Еврамерикепочти примкнули Сибирь и Казахстан, что привело к исчезновению Уральскогоокеана. Таким образом, в карбоне началось формирование грандиозногосуперконтинента Пангеи — в него пока не вошли только Сибирская и Китайскаяплатформы, которые были представлены разрозненными островами (рис. 4).

/>
Рис. 4. Океаны и суша позднегокарбона. [15]
После объединениядревних платформ остался по сути лишь один океан – Панталасса. От него внутрьПангеи гигантским заливом с востока внедрялся океан Палеотетис. [7]
Массивы почти всехдревних платформ соединились — завершилась герцинская складчатость, и напланете возник единый континент Пангея. Вокруг него раскинул воды океанПанталасса, а с востока внутрь Пангеи вклинивался океан Палеотетис (рис. 5).

/>
Рис. 5. Океаны и суша поздней перми.[15]
От Гондваны откололисьи двинулись на север центральные массивы современных Анатолийского, Иранского иТибетского нагорий. В пермском периоде уровень морских вод упал до минимальнойотметки за всю историю фанерозоя.
Триасовый периодхарактеризуется относительным тектоническим покоем и преобладаниемгеократических условий. Только в позднем триасе проявились первые фазыкиммерийской складчатости. В меридиональной плоскости Земля разделялась на двечасти: одна из них была занята океаном Панталасса, другая — Пангеей ирасширявшимся океаном Тетис.
Единый массивСеверного, Южного Китая и Индокитая примкнул к юго-восточной окраине Лавразии.Южнее, до границ Гондваны, простирался океан Тетис. Продолжались распадГондваны и излияния трапповых лав в Сибири. [22]
Далее в пределах океанаПанталасса формировалась котловина Палеотихого океана. Пангея разделиласькрестообразно пересекающимися разломами и затем распалась — начал формироватьсяцентр будущей Атлантики (рис. 6). Огромная Гондвана двинулась к югу.
/>
Рис. 6. Океаны и суша ранней юры.[15]
В середине юры возникразлом между Африканской и Южно-Американской платформами — заложилась впадинаЮжной Атлантики. Начал закрываться океан Тетис — на его месте формировалисьгорно-складчатые сооружения мезозойской (киммерийской) складчатости.
В начале меловогопериода большая часть суши находилась в Западном полушарии. Почти завершилосьразделение Южной Америки и Африки — продолжалось формирование Южной Атлантики.[11]
На восточной окраинеАфриканского разломы отделили платформы Австралийскую, Антарктическую,Индостанскую и Мадагаскар. В результате заложилась впадина Индийского океана, ивосточная окраина Тетиса начала сужаться. Северная Америка с Гренландиейобособились от Южной Америки и еще сильнее отодвинулись от Евразии — в итогеокеан Тетис проник в Северную Атлантику и соединил западную и восточную окраиныПалеотихого океана. Во второй половине мела суша распределилась между Северными Южным полушариями. В начале позднего мела возникло два новых массива суши:объединенные Антарктида и Австралия, а также Индостан с Мадагаскаром. Этимассивы окончательно распались в конце позднего мела, когда Австралия иАнтарктида двинулись на юго-восток.
В позднем мелу соединились водно целое не только бассейны Северной и Южной Атлантики, но и все океаны — напланете установился талассократический режим. Атлантика на востоке сливались сТетисом, на севере — с Северным Ледовитым, а на западе — с Палеотихим океанами.Завершалась киммерийская (мезозойская) складчатость. [15]
В палеогеновом периодезавершилось разделение Австралии и Антарктиды. [18]
В результате горообразованиязападная часть Тетиса также распалась на Западный Паратетис (соединялАтлантический и Индийский океаны) и Восточный Паратетис (от предгорий Альп поАральское море). Индостан приближался к Евразии — продолжалось сужениевосточной окраины Тетиса, которая временами превращалась в изолированныйбассейн. [10]
В миоцене вознеслисьскладки Анд и Северо-Американских Кордильер, оформился Панамский перешеек. Врезультате прервалась связь центра Атлантики с Тихим океаном, обособилисьморские течения тропических широт, и возник Гольфстрим. Океан Тетис практическиисчез, от него сохранилась лишь единая котловина Восточного Паратетиса,объединявшая современные Средиземное, Черное и Каспийское моря. Примерно 20млн. лет назад возникли первые ледники в пределах Антарктиды.
К концу неогена глобальноепохолодание усилилось, и горное оледенение Антарктиды перешло в покровное.Сформировались горные ледники в Евразии и Северной Америке. Около 5 млн. летназад возникла Исландия, почти сразу покрывшаяся льдами. [15]
Глобальное похолодание,начавшееся в миоцене, в квартере привело к развитию гигантских покровныхледников Северного полушария. Вся история четвертичного периода слагается изчередований тепла и холода — климат стал главным фактором, определявшимспецифику природных геологических процессов. Соответственно климатическимусловиям накопления, все четвертичные отложения распределены между двумяразделами: плейстоценом и голоценом. [7]
Во время ледниковыхэтапов господствующими агентами становились ледники, которые занимали до 30%площади суши, а многолетняя мерзлота охватывала еще 20%. В океанах до 50%площади поверхности также покрывали шельфовые, припайные и плавучие льды. [3]
В голоцене продолжиласьальпийская складчатость, материки и океаны приобрели современные размеры иочертания (рис. 7).
/>
Рис. 7. Океаны и суша голоцена. [15]
Таким образом, замногомиллионную историю Земли произошло формирование котловины Южного океана.Из вышеизложенного можно сделать вывод, что окончательное формирование этогоокеана состоялось лишь 20 млн. лет назад, после окончательного отделенияантарктической плиты, и начала её оледенения. Это позволяет говорить о том, чтоЮжный океан — самый молодой океан на нашей планете. – этот вывод не имеет подсобой оснований, самый молодой океан, который образовался последним — этоАтлантический!!!!!1.2 Географическое положение
Впервые Южный океан былвыделен в 1650 голландским географом Б. Варениусом, и до 1-й четверти 20 в.название «Южный океан» помещалось на картах и атласах (при этом во многихстранах в него включалась и территории Антарктиды, т. к. ледяной материкпричислялся к области океана и его границей была принята широта Южногополярного круга). Со 2-й четверти 20 в. границу Южного океана стали проводитьот 35° ю. ш. (по признаку циркуляции воды и атмосферы) до 60° ю. ш. (похарактеру рельефа дна). В советском Атласе Антарктики (т. 2, 1969) границейЮжного океана принята северная граница зоны антарктической конвергенции,расположенной вблизи 55° ю. ш. [6]
Южный океан — четвёртыйпо размеру океан Земли, окружающий Антарктиду. Площадь 20,327 млн. км²(если принять северной границей океана 60-й градус южной широты). Наибольшаяглубина (Южно-Сандвичев жёлоб) — 8428 м [1], средняя глубина 3500 м.
У береговАнтарктиды выделяется 13 морей: Уэдделла, Скоша, Беллинсгаузена, Росса, Амундсена,Дейвиса, Лазарева, Рисер-Ларсена, Космонавтов, Содружества, Моусона, Дюрвиля, Сомова.Важнейшие острова Южного океана: Кергелен, Южные Шетландские, Южные Оркнейские.[2].Так же у Южного океана выделяются сектора, что обусловлено его циклическойформой [2]:
· Атлантический сектор — между северной оконечностью Антарктическогополуострова и меридианом мыса Доброй Надежды.
· Индийский сектор — между меридианом мыса Доброй Надежды и меридианоммыса Саут-Ист-Кейп на острове Тасмания.
· Тихоокеанский сектор — между меридианом мыса Саут-Ист-Кейп на островеТасмания и северной оконечностью Антарктического полуострова.
Существуютспоры относительно целесообразности выделения этих вод в отдельный океан.Многие не поддерживают его существования и делят южные воды между тремясоседними океанами. Этот океан очень редко отображается на географической картемира.
Однако своеобразиегидрологического режима антарктических вод между зоной конвергенции и севернымиберегами Антарктиды служит основанием для выделения этой части Мирового океанав особый регион, отличный от Тихого, Индийского и Атлантического океанов. [8]

/>
Рис. 8. Варианты границ Южногоокеана. [23]
В 1969 г. в Атласеокеанов, изданном в СССР, в указанных границах был выделен Южный океан, и егоописания появились в некоторых работах. Однако в мореходной практике Южный океанне выделяется, и во всех навигационных материалах антарктические водырассматриваются как южные части Тихого, Индийского и Атлантического океанов, ихюжной границей считается берег Антарктиды и на этом основании исчисляется ихплощадь. Площадь же Южного океана внутри зоны конвергенции составляет 36 млнкм2. [9]
Вопрос о границахЮжного океана остается открытым. На рисунке 8 представлены различные типыграниц, предлагаемых для его выделения.
Как видно из рисунка иприведенных в главе данных, границы океана проводятся совершенно по разнымпризнакам и критерием. Из-за этого его площадь может различаться более чем вдва раза. В свою очередь такая неопределенность создает ошибочное впечатление обесполезности выделения данной природной единицы.
Весной 2000 года Международнаягидрографическая организация приняла решение объявить водное пространство ксеверу от побережья Антарктиды до 60° южной широты отдельным океаном — Южным.Решение основано на последних океанографических данных, указывающих на уникальностьвод окружающих Антарктиду. [32]1.3 Рельеф дна
В настоящее время врельефе дна океана выделяют следующие части: шельф, или материковая отмель,материковый склон, ложе океана. [6]
На рисунке 9 детальнопросматриваются все выделенные выше части, так же из данного рисунка видно, чтоЮжный океан имеет в своем строении особенности котловины, которыесвидетельствуют о правомерности выделения его в отдельную природную акваториюМирового океана.
Исходя изсовременных исследований географической науки, материк Антарктида и окружающиеего воды лежат в основном на континентально-океанической Антарктическойлитосферной плите. [10]Некоторые участки дна северных пределов Южного океана расположены на другихплитах, прилегающих к тихоокеанской-южноамериканской, моря Скоша и др. [2] Именнос этим связаны особенности геологического строения и рельефа дна Южного океана.В рельефе дна отчетливо выражены все основные геоморфологические формы,шельфовая зона характеризуется незначительной шириной (в среднем 150 км). Лишьв морях Росса и Уэдделла его ширина достигает 1000–1100 км. Средняя глубинашельфовой зоны достигает 200 м. [27]
Материковаяотмель вокруг Антарктидыпогружена значительно глубже, чем в других частях земного шара (в среднем до500 м). Это глубокое погружение может быть объяснено молодыми опусканиямиокеанического дна, которые захватили также окраины материка. Поверхностьматериковой отмели несет на себе следы материкового оледенения в период егомаксимального развития. В пределах материковой отмели почти целиком расположеныокраинные антарктические моря. [17]
Материковыйсклон у Антарктиды, особенно его восточная часть, расчленен ступенями ипрорезан обилием подводных каньонов. В южной части Южной Америки материковыйсклон крутой у Тихоокеанского побережья и относительно пологий и слаборасчлененный у антарктического берега.

/>
Рис. 9. Рельеф дна Южного океана.[29]
Крутой склонматериковой отмели ведет к расположенным севернее океаническим котловинам сглубиной 4000–5000 м, отделенным друг от друга подводными хребтами и поднятиямидна. Наиболее крупные котловины — Африкано-Антарктическая,Австрало-Антарктическая, Беллинсгаузена. Их разделяют Африкано-Антарктическийхребет, Австрало-Антарктическое поднятие и Южно-Тихоокеанский хребет. Вершиныподводных хребтов выступают на поверхности в виде островов. Они представляютсобой вулканические сооружения разного возраста.
Ложе океанахарактеризуют ряд подводных хребтов, небольших поднятий и котловин. Наиболеекрупными хребтами является Западно-Индийский и Центрально-Индийский, в пределахкоторых четко прослеживаются рифтовые долины. Они, по существу, представляютсобой южные отроги срединно-океанических хребтов. [17]
В пределах Южногоокеана располагаются Австрало-Антарктическое, Южно-Тихоокеанское и частичноВосточно-Тихоокеанское поднятия. В районе 60° ю. ш. расположены крупныекотловины океана: Африкано-Антарктическая (6787 м), Австрало-Антарктическая(6098 м) и Беллинсгаузена (5399 м). [29]
Из всеговышесказанного, можно сделать вывод, что в целом рельеф дна Южного океана неоказывает влияния на обмен глубинными водами с соседними океанами.1.4 Полезные ископаемые
По мере истощенияполезных ископаемых на суше добыча их из океана будет приобретать все большее ибольшее значение, так как океанское дно представляет собой колоссальную, ещепочти не тронутую кладовую. Некоторые полезные ископаемые открыто лежат наповерхности морского дна, иногда почти у самого берега или на сравнительнонебольшой глубине.
Проявления ипризнаки полезных ископаемых обнаружены более чем в 170 пунктах на шельфеАнтарктики (рис.10). [26]
В Южном океане располагаетсявесь южный пояс железомарганцевых конкреций. Территории этого океана так жебогаты топливно-энергетическими ресурсами (каменный уголь, нефть и газ нашельфе), прибрежно-морскими россыпями рутила, ильменита, циркона,титано-магнетитовых песков, полиметаллических руд, меди, вольфрама, олова, железныхруд, бокситов, фосфоритов (в шельфовой зоне). [8]
В фундаментеВосточно-Антарктической платформы в зонах гидротермальной проработки, наиболеемощные из которых на побережье моря Космонавтов имеют мощность до 15–20 м ипротяжённость до 150 м, в кварцевых жилах развивается сульфидная минерализацияпрожилково-вкрапленного типа. Максимальный размер рудных вкрапленников, сложенныхпреимущественно халькозином, халькопиритом и молибденитом, составляет 1,5–2,0мм, а содержание рудных минералов на наиболее обогащенных участках достигает5–10%. В таких участках содержание меди возрастает до 2,0 и молибдена до 0,5%,но гораздо чаще встречается бедная вкрапленность со следами этих элементов(сотые доли процента). В других районах кратона известны менее протяжённые имощные зоны брекчий с минерализацией аналогичного типа, иногда сопровождающейсяпримесью свинца и цинка.
Горючие полезные ископаемыепредставлены каменным углём на материке и газопроявлениями в скважинах,пробуренных на шельфе моря Pocca. Наиболее значительные скопление каменногоугля, расцениваемое как месторождение, находится в Восточной Антарктиде врайоне моря Содружества. Оно включает 63 пласта каменного угля на участкеплощадью около 200 км2, сконцентрированных в интервале разреза пермских толщмощностью 800–900 м. Мощность отдельных угольных пластов 0,1–3,1 м, 17 пластов— свыше 0,7 м и 20 — менее 0,25 м. Выдержанность пластов хорошая, падениепологое (до 10–12°). По составу и степени метаморфизма угли относятся кдюреновым высоко- и среднезольным разновидностям, переходным от длиннопламенныхк газовым. По предварительным оценкам, общие запасы каменного угля вместорождении могут достигать нескольких млрд. т.
Газопроявления в буровыхскважинах на шельфе м. Pocca встречены в интервале глубин от 45 до 265 метровниже поверхности дна и представлены следами метана, этана и этилена внеогеновых ледниково-морских отложениях. На шельфе моря Уэдделла следыприродного газа встречены в одной пробе донных отложений.

/>
Рис.10. Полезные ископаемыеАнтарктики. [30]
Мелкиепрозрачные кристаллы горного хрусталя отмечаются также в миндалинах и жеодахмезозойских и кайнозойских бальзатоидов в горном обрамлении моря Уэдделла.
Перспективы выявления иосвоения месторождений полезных ископаемых резко ограничены экстремальнымиприродными условиями региона. Характерной чертой Южного океана являетсяотсутствие экономической деятельности и особый статус Антарктики, что непозволяет вести широкое изучение и освоение морских ресурсов. [24]1.5 Климат
Климатическиеусловия Южного океана обусловлены целым рядом факторов: своеобразнымгеографическим положением, влиянием холодного, высокогорного, покрытого льдом,материка Антарктиды, постоянным наличием морских льдов, отсутствием теплыхтечений. [2]
Для открытыхпространств океана характерен морской полярный, а для прибрежных районов —антарктический климат. Вследствие постоянного выхолаживания атмосферы надледяным покровом Антарктиды над ней формируется область повышенного давления.Сам материк опоясан довольно широкой антарктической депрессией — зонойпониженного давления. Она почти повсюду между 60 и 68° ю. ш. Только вТихоокеанском секторе ее средняя часть поднимается от 67° ю. ш. в районе моряБеллинсгаузена до 75° ю. ш. в районе моря Росса.
В связи стаким распределением атмосферного давления возникают стоковые ветры с материка,дующие со скоростью 15 м/с. Под воздействием отклоняющей силы вращения Земли(силы Кориолиса) они принимают юго-восточное направление. [1]
Севернееантарктической депрессии, примерно от 40° ю. ш. до границы Южного океана, втечение всего года формируется кольцеобразная область повышенного давления.
Соответственнов области умеренных и субполярных широт примерно до 65° ю. ш. почти постояннонаблюдаются западные ветры. В зимнее время их скорость достигает до 11 м/с, а влетнее время — до 9,5 м/с. Летом наибольшей скорости эти ветры достигают на 55°ю. ш. В зимнее время максимальная скорость ветров достигает возле 53° ю. ш.Ветры с большими скоростями бывают очень часто. Это та область, где штилевоезатишье сменяется сильными штормами, особенно в зимний период.
Отличительнаяклиматическая особенность Южного океана — активная циклоническая деятельность.В летнее время она интенсивна южнее 45° ю. ш, а зимой в пределах от 35° ю.ш. доАнтарктического побережья. Циклоны перемещаются со средней за год скоростьюоколо 40 км/ч. [19]
Температуравоздуха над Южным океаном очень низка. Ее величины распределяются зонально иизменяются от зимы к лету. Зимой среднемесячная температура воздуха в июлеравна -24 °С в приматериковых районах, близка к 0 °С на 60° ю. ш. и 7–8 °С всеверных пределах океана. Летом (январь) ее среднемесячная величина уАнтарктиды равна 9 °С на 50° ю. ш., а севернее достигает 23–24 °С. [20]Температурные показатели отображены в таблице 1.
Таблица 1.Температурные показатели климата Южного океана [28]Широта Зима Весна Лето Осень Год 66° 2' -19,1° -12,4° -1,8° -12,6° -11,5° 70° 30' -16,8° -11,1° -1,5° -9,1° -9,6° 71° 18' -24,3° -17,1° -0,9° -13,4° -14,9° 77° 49' -25,6° -19,6° -5,9° -20,2° -17,8°
Погодапреимущественно пасмурная, холодная, ветреная. Снег выпадает в течение всегогода.
Главнаяособенность Южного океана — течение западных ветров, которое распространяетсяво всей толще вод и переносит их в восточном направлении. Южнее этого теченияформируется Западное прибрежное течение. Холодные и плотные водные массы отберегов Антарктиды стекают по дну океана далеко на север. [19]
Такимобразом, в климатическом отношении для Южного океана характерны два ветровыхпояса, полоса максимальных скоростей ветра, активная циклоническаядеятельность, зональное распределение температурного режима воздуха.1.6 Температура и свойства вод
Гидрологическиеусловия Южного океана формируются под влиянием его географического положения,своеобразных связей с прилегающими водами других океанов на севере,непрерывности кольца антарктических вод, особенностей атмосферной циркуляции,соседства покрытого мощным ледяным панцирем материка Антарктида. [20]
Для Южногоокеана характерны невысокие температуры поверхностных вод, их зональноераспределение и сравнительно небольшие изменения в зимнее и летнее время. [1]
Зимой в самыхюжных районах океана она равна — 1,8–1,9 °С, к северу ее значения повышаются.Нулевая изотерма проходит между 60 и 55° ю. ш. От 55 до 50° ю. ш. температураводы на поверхности достигает 1,5 °С, а у северных границ океана до 10–12 °С.
В летнеевремя у берегов Антарктиды температура поверхности вод имеет значение от -1 до0,5 °С, нулевая температура наблюдается в пределах 65–62° ю. ш.; около 60–55°ю. ш. она повышается до 10–15 °С соответственно. Температура воды изменяется сглубиной, но ее величина неодинакова на одних и тех же горизонтах и в разныхрайонах океана. У Антарктического побережья величины поверхностной температурыводы сохраняются до горизонтов 25–50 м, откуда до глубины 100 м они понижаютсядо -1,9 °С. Далее до глубины 600 м она изменяется незначительно, затем доглубины 1000–1200 м она медленно понижается, до самого дна температурапонижается до 1 °С. [19]
Соленостьповерхностных вод на преобладающей части океана меньше средней соленостиМирового океана и равна 34–34,2 ‰. Лишь в пределах самых северных окраин онаувеличивается до 34,8–35 ‰. В распределении величины солености на поверхностихорошо выражена зональность. Увеличение солености происходит с юга на север.Сравнительно незначительные сезонные измерения поверхностной соленостиотчетливо выражены в водах, близких к берегам, где происходит образование итаяние льда. Зимой здесь соленость несколько повышена и достигает 34,4 ‰, чтообъясняется осолонением воды при льдообразовании. Летом вследствие таяния льдав прикромочной зоне соленость уменьшается до 33,8 ‰. В этот сезон здесьобразуется тонкая пленка распресненных и прогретых вод. При отсутствии сильныхветров она удерживается долго, не смешиваясь с подстилающей ее соленой ихолодной водой. В этом самая характерная особенность ледовитых районов Южного океана.
Соленостьизменяется с глубиной. В зимнее время в шельфовых водах изменение соленостиповерхностных вод до глубины 100 м незаметное и достигает 34 ‰. Глубжесоленость увеличивается и у дна составляет 34,7 ‰. В центральных районахсоленость на поверхности 34,6 ‰. Такие величины солености наблюдаются доглубины 50 м, а ко дну они постепенно увеличиваются. На северных окраинахокеана поверхностная соленость близка к 35 ‰, а глубже происходит ее понижение,достигающее 34,2 ‰. Летом при таянии льдов соленость на поверхности уменьшаетсядо 33–33,5 ‰. Опреснение захватывает слой 25–50 м, отсюда соленость постепенноувеличивается с глубиной до самого дна, где она имеет такие же значения, как изимой. [1]
Течения наповерхности Южного океана создаются главным образом господствующими ветрами.Главным элементом поверхностной циркуляции является Антарктическоециркуляционное течение, имеющее восточное направление, оно имеет полосу ширинойот 40 до 50° ю. ш. и захватывает толщу вод от поверхности до 3000 м, а местамии более. Скорости течения различны в разных частях океана. В районе проливаДрейка они достигают 35–40 см/с. Между Антарктидой и Африкой скоростисоставляют 22–30 см/с, а между Австралией и Антарктидой скорости течений равны25–45 см/с.
Южнее 65° ю.ш. поверхностные воды перемещаются на запад, образуя вдоль континентаотносительно неширокий (до 150 км) пояс Западного прибрежного течения. Но этоне единый поток. Течение то близко подходит к берегу, то заметно удаляется отнего под воздействием стоковых ветров с материка. В этом течении скоростидостигают 15–30 см/с. [9]
Кромеперечисленных основных течений, на поверхности Южного океана образуютсялокальные разнонаправленные круговороты вод.
В общейциркуляции вод океана важное место занимает их вертикальное движение. МеждуВосточным и Западным течениями вследствие их расхождения (дивергенции)происходит подъем глубинных вод, обогащенных питательными веществами.
Надматериковым склоном в пределах моря Уэдделла зимой охлажденные и осолоненныеповерхностные воды, как более тяжелые, погружаются в глубинные слои. Врезультате такого явления образуются относительно холодные и соленые придонныеводы. Они распространяются на восток вокруг Антарктиды и на север вАтлантический, Тихий и Индийский океаны, где смешиваются с их водами.
На свободныхото льда пространствах Южного океана развивается ветровое волнение. Оно бываетнаиболее сильным зимой между 40 и 60° ю. ш. Здесь преобладают волны высотойоколо 2 м, а при шторме достигают высоты 8–9 м. У острова Кергелен (секторИндийского океана) зарегистрированы самые высокие ветровые волны в Мировомокеане — до 35 м. Значительное волнение с высотой волн 4–6 м отмечаетсязападнее пролива Дрейка и в районе к юго-западу Австралии. Летом сила волненияослабевает, высота волн уменьшается. Район 40–60° ю. ш. принято называть«ревущие сороковые» и «неистовые пятидесятые». [23]
Приливы вЮжном океане отмечаются повсеместно, их наибольшие величины (около 8 м)наблюдаются у южных берегов Аргентины. В других районах величина прилива 2–2,5м. [8]
Льды — однаиз наиболее характерных черт природы Южного океана. Они существуюткруглогодично. Во время максимального развития (сентябрь–октябрь) льды занимаютплощадь 18–19 млн км², а в летнее время (январь–февраль) — лишь 2–3 млнкм². [3]
Здесьвстречаются льды морские (припай и дрейфующие), шельфовые и айсберги. К северуот припая располагаются дрейфующие льды. Закономерности и направление ихдвижения определяются ветрами и течениями. [6]
Между кромкойприпая и дрейфующими льдами располагаются заприпайные полыньи — большиепространства чистой воды. Наличие шельфовых льдов связано с прибрежной полосойшельфа. Этот лед осадочного происхождения, материковый его край представляетсобой продолжение покрова суши. Он полностью лежит на грунте. Средняя высоташельфового льда 430 м, а над уровнем моря он повышается на 10, а иногда на 50м.
Наличиеайсбергов — самая значительная особенность Южного океана. Они образуются врезультате откалывания прибрежных частей материковых ледников и шельфовых льдовпод действием волн, зыби и цунами. По имеющимся данным, в водах Южного океанаежегодно находятся свыше 200 000 айсбергов. Их средняя длина около 500 м, авысота — 50 м над уровнем моря. Отдельные айсберги имеют длину до 5 км.Основная масса айсбергов тает в течение 3–5 лет. Наибольшее количествоайсбергов встречаются на расстоянии 100–150 км от берега. На удалении до 700 кмони встречаются довольно редко. Под влиянием ветра и течения айсберги дрейфуютв прибрежной зоне Антарктиды. Во время дрейфа со временем они разрушаются, приобретаютпричудливые формы. [3]1.7 Органический мир
Наличие вокеане Антарктического циркумполярного течения обусловливает состав ираспространение органической жизни.[21] Огромные массы льда ограничивают жизньв океане, но тем не менее антарктические моря по обилию и разнообразию живыхорганизмов могут соперничать с многими тропическими районами Мирового океана.Длительное существование флоры и фауны в мало изменяющейся среде (не менее 5млн лет) привело к тому, что организмы приспособились к суровым условиямобитания. Диатомовые водоросли сохраняют жизнеспособность до температуры -20°С. Рыбы выработали приспособления жизни в переохлажденной воде, а обитателинижней поверхности припая пользуются льдом, как укрытием, где формируются богатыепастбища ледовых водорослей — отрастателей.
С приполярнымположением Южного океана связана резкая сезонная динамика основного условияфотосинтеза — солнечной радиации. В таких условиях в течение года наблюдаетсябольшая амплитуда количественных изменений фитопланктона и смещение зоныцветения с севера, где весна начинается раньше, на юг, где она запаздывает. Внизких широтах успевают развиться два пика цветения, а в высоких только один. Вповерхностных водах ярко выражена биологическая широтная зональность. Уобитателей дна подобной зональности нет, так как в их развитии важную рольиграет рельеф дна и барьеры, препятствующие обмену флоры и фауны. В Южномокеане в фитопланктоне преобладают диатомовые водоросли (около 180 видов). Синезеленыеводоросли составляют малое число. В количественном отношении также преобладаютдиатомовые водоросли, особенно в высоких широтах, где их почти 100 %. В периодмаксимума цветения численность диатомовых водорослей достигает своего самогобольшого скопления. [27]
Существуетчеткая зависимость между распределением водорослей и вертикальной устойчивостьювод. В летнее время значительная масса водорослей находится в поверхностном25-метровом слое.
В направлениис юга на север происходит изменение состава фитопланктона: постепенно выпадаютиз флоры высокоширотные холодноводные виды, замещаясь тепловодными. [4]
Зоопланктон вводах Южного океана представлен копеподами (около 120 видов), амфиподами (около80 видов) и др., меньшее значение имеют хетогнаты, полихеты, остракоды, аппендикуляриии моллюски. В количественном отношении на первом месте веслоногие, на долюкоторых приходится почти 75 % биомассы зоопланктона тихоокеанского и индийскогосектора океана. В атлантическом секторе океана копеподов мало, так как широкоераспространение получили эуфаузииды (криль).
Для Южногоокеана, особенно для его антарктических областей, характерно массовое скоплениекриля (антарктических рачков). Биомасса криля в этих районах достигает 2200млн. т, что дает возможность ежегодно вылавливать до 50–70 млн. т криля. Здеськриль — это основное питание усатых китов, тюленей, рыб, головоногих моллюсков,пингвинов и трубконосых птиц. Рачки питаются фитопланктоном.
Численностьзоопланктона в течение года имеет два пика. Первый связан с подъемомперезимовавших видов и отмечается в поверхностных водах. Второй пикхарактеризуется обилием зоопланктона во всей толще и обусловлен появлениемнового поколения. Оба пика проявляются в виде двух широтных полос сгущениязоопланктона. Это период цветения зоопланктона летом, когда большая частьзоопланктона переходит в верхние слои и перемещается на север, где заметноенакопление происходит в зоне антарктической конвергенции.
Зимойсгущение наблюдается в области дивергенции, где собираются особи из глубиннойводной массы. Зимой максимальная видовая численность отмечена на глубинах250–1000 м.
Вопрос овертикальном распределении зоопланктона осложняется способностью многихорганизмов совершать регулярные (суточные, сезонные) миграции из одной зоны вдругую. [24]
Фитобентос изообентос в водах Южного океана поражает своим богатством и разнообразием.Численность фитобентоса уменьшается от Южной Америки к Антарктиде. Если наОгненной Земле известно 300 видов, в Кергелене — 138, то у побережья Антарктидыот 20 до 40 видов. В основном преобладают различные виды красных водорослей.Бурые водоросли достигают гигантских размеров (маркоцистис — 80, а иногда 90 мдлины) при ограниченной биомассе.
Изпредставителей зообентоса преобладают фильтраторы, преимущественно губки (300видов), полихеты (300), мшанки (320), брахиоподы (15), моллюски (300),иглокожие (320 видов).
Биомассазообентоса в прибрежных районах составляет в среднем до 0,5 кг/м², аместами доходит до 3 кг/м² на глубинах 20–50 м в поверхностной зоне нетпостоянных обитателей. Вдоль побережья фауна распределяется неравномерно.Уменьшение биомассы начинается с глубины 500 м. Следует отметить, что если вдругих областях Мирового океана нижняя граница сублиторали находится на глубине200 м, то вблизи Антарктиды сублиторальные животные обитают на глубинах 500–700м. Наибольшее видовое разнообразие характерно до глубины 200–300 м, рыб — наглубинах 200–500 м.
ВАнтарктической области Южного океана фауна богата, уникальна и насчитываетмного эндемиков. Для фауны присущ гигантизм многих представителей (например,среди губок).
Вблизиострова Кергелен фауна в 5 раз беднее приматериковых районов. Рыбы Южногоокеана насчитывают около 100 видов. Среди них лишь 12 придонных, относящихся ксемейству нототеневых, имеющих промысловое значение. В антарктическом секторешироко представлены белокровные щуки, макрурусы, серая и мраморная нототении,южная путассу. В индийском секторе океана число промысловых рыб невелико. Здесьобитает полосатая белокровная щука (ледяная рыба), серая и мраморная нототении.В тихоокеанском секторе, самом большом по площади, встречается южная путассу иновозеландская макрорунос.
Общаячисленность китов в Южном океане оценивается приблизительно свыше 500 тыс.голов. Из ластоногих встречаются тюлень-крабоед, морской леопард, южный морскойслон, тюлень Росса, тюлень Уэдделла и ряд других. Антарктические тюленисоставляют до 56 % общемировой численности ластоногих. [23]
Орнитофаунапредставлена 44 видами птиц общей численностью 200 млн особей. Среди них 7видов пингвинов составляют 90 % общей биомассы. [1]1.8 Хозяйственное освоение
сушаокеан антарктика
В предыдущихглавах говорилось о суровых условиях, формирующихся над Южным океаном. Так жеследует отметить, что с одной стороны он граничит с малонаселенным, имеющимособый статус материком — Антарктида, а с другой со слабозаселенными островамиТихого, Индийского и Атлантического океана.
Экономическаядеятельность в Южном океане в основном осуществляется в сфере рыболовства и туризма.Ранее значительное место занимал китобойный промысел. Более 20 лет, с 1930-х по1950-е годы, китобойные суда добывали в Антарктике 1,5–2 млн. т китового мяса.Добыча китов заметно сократилась в конце 1960-х годов. С 1985 года добыча китовуменьшилась примерно до 330 малых полосатиков в год. [23]
Ранее, восновном на островах Южного океана, также происходила охота на тюленей, врезультате чего некоторые их виды были почти полностью уничтожены. В настоящеевремя охота на тюленей не ведётся, и численность отдельных видов достиглапервоначального уровня или даже превысила его. [16]
Рыболовство вэтом океане стало интенсивно развиваться в конце 1960-х годов, уловы быстродостигли 400 тыс. т. в год, но вскоре рыбные ресурсы сократилась и улов упалпримерно до 100 тыс. т. в год. В начале 1990-х годов промысел криля сталнаиболее значимой хозяйственной отраслью в Антарктике, он стабилизировался науровне около 300 тыс. т. в год.
Антарктикуежегодно посещают свыше 30 тыс. туристов. Большинство из них направляется на Антарктическийполуостров, где существуют туристическая база и аэродром. Большинство туристовсовершают антарктические круизы на кораблях. [24]
Такимобразом, Южный океан менее всех остальных подвергнут хозяйственному воздействиючеловека. Здесь некому ловить рыбу, а улов многих из обитающих здесь видовпреследуется по закону. В этом океане не проходят крупные морские пути. Добычиполезных ископаемых не ведется.1.9 История открытия иисследования океана
Первое судно,пересекшее южный полярный круг, принадлежало голландцам; им командовал ДиркГееритц, плававший в эскадре Якова Магю. В 1559 г. в Магеллановом проливе судноГееритца, после шторма, потеряло из виду эскадру и пошло на юг. Спустившись до64° ю. ш., оно увидело высокую землю. В 1671 г. Ла Рош открыл Южную Георгию; в1739 г. был открыт остров Бувэ; в 1772 г. в Индийском океане Кергелен,французский морской офицер, открыл остров, названный его именем. [16]
Почтиодновременно с плаванием Кергелена из Англии отправился в первое своепутешествие в южное полушарие знаменитый Кук, и уже в янв. 1773 г. его суда«Adventure» и «Resolution» пересекли южный полярный круг на меридиане 37°33' в.д. После тяжелой борьбы со льдами он достиг 67°15' ю. ш., где был вынужденповернуть к северу.
В декабретого же года Кук снова отправился в Южный океан, 8-го числа пересек южныйполярный круг и на параллели 67°5' ю. ш. был затерт льдами, высвободившись изкоторых, пошел далее на юг и в конце января 1774 г. достиг 71°15' ю. ш., вдолг. 109°14' з., к юго-запалу от Огненной Земли. Здесь непроницаемая стенальдов помешала ему идти далее. При втором плавании своем Кук дважды перешелюжный полярный круг. Во время обоих плаваний он убедился, что обилие ледяных горуказывает на существование значительного антарктического континента. Трудностиполярных плаваний были описаны им так, что только китоловы продолжали посещатьэти широты и южные полярные научные экспедиции надолго прекратились. [13]
В 1819 г.русский мореплаватель Беллинсгаузен, командуя военными шлюпами «Восток» и«Мирный», посетил Южную Георгию и пробовал проникнуть вглубь Южного Ледовитогоокеана; в первый раз, в январе 1820 г., почти на меридиане Гринвича, он достиг69°21' ю. ш.; затем, выйдя за пределы южного полярного круга, Беллинсгаузенпрошел вдоль него на восток до 19° в. д., где снова его пересек и достиг вфеврале месяце опять почти той же широты (69°6'). Далее на восток он поднялсятолько до 62° параллели и продолжал свой путь вдоль окраины плавучих льдов,потом, на меридиане островов Баллени, дошел до 64°55', в декабре 1820 г., на161° з. д., прошел южный полярный круг и достиг 67°15' ю. ш., а в январе 1821г., между меридианами 99° и 92° з. д., достиг 69°53' ю. ш.; затем, почти намеридиане 81°, открыл в 68°40' ю. ш., высокий берег острова Петра I, а пройдяеще на восток, внутри южного полярного круга — берег Земли Александра I. Такимобразом, Беллинсгаузен первый совершил полное плавание вокруг Антарктиды, почтивсе время между ш. 60°–70°, на небольших парусных судах. [14]
ЮжныеОркнейские острова были открыты в 1821 г. китобоем Повель; в том же годукитобой Пальмер увидел берега земли, лежащей к югу от мыса Горн и носящей досих пор его имя. В 1823 г. китобой Веддель, на меридиане 34° 17' з. д., достиг74° 15' ю. ш.; пройдя первую полосу густых, плавающих льдов, он нашел за нимипочти совершенно открытое и свободное море. Спустя 7 лет китобой Биско посетилФольклендские острова, направился к востоку и, постепенно склоняясь к югу почтина Гринвичском меридиане пересёк южный полярный круг и дошел до 69° ю. ш., но,встретив льды, он повернул на северо-восток и в феврале 1831 г. увидел, в 50 кмк югу берег, который он назвал Землей Эндерби.
В январе 1832г. Биско, пройдя вдоль южного полярного круга до меридиана 70° з. д., открыл в67°1' ю. ш. и 73°20' з. д. остров, близ Земли Грагама, названный Аделаида, накотором ему удалось высадиться. Немного севернее расположена целая группаостровов имени Биско. В 1833 г. Кемп открыл берег, названный его именем. В 1838г. арматоры Эндерби снова снарядили три парусных судна под командой Д. Баллени.В феврале 1839 г., в 66°30' ю. ш. и 162°40' в. д., он открыл группу острововБаллени, очень высоких и обрывистых. Продолжая свой путь далее на запад, онпрошел вдоль границы льдов и на 120° меридиане в. д., немного к северу отполярного круга, открыл берег, названный Землей Сабрина. [17]
В конце 1837г. французская экспедиция, под начальством Дюмон-Дюрвиля, в составе двухпаровых судов — «L'Astrolabe» и «La Z élé e», отправились в путьдля исследования Океании, для проверки сведений Ведделя. В январе 1838 т. Д.-Дюрвильпошел по пути Ведделя, но льды преградили ему путь на. параллели 63° ю. ш. Кюгу от Шетландских островов он увидел высокий берег, названный Землей Людовика-Филиппа;впоследствии оказалось, что эта земля — остров, западные берега которогоназываются Земля Тринити и Земля Пальмер. После зимовки в Тасмании на пути кюгу Д.-Дюрвиль встретил первые льды и после трудного плавания между ними, 9января 1840 г., в ш. 66°–67°, почти на полярном круге, и в. д. 141° усмотрелвысокий гористый берег. Эту землю, названную Землей Адели, Д. Дюрвиль проследилпо полярному кругу до меридиана 134° в. д. 17 января, в 65° ю. ш. и 131° в. д.,открыт был другой берег, названный Землей Клара, вероятно продолжение ЗемлиАдели. Американская экспедиция, в составе трех судов: «Vincennes», «Peacock» и«Porpoise», под начальством лейтенанта Вильиса, в феврале 1839 г. выступила изархипелага Огненной Земли с целью попытаться пройти путем Ведделя на юг, но еевстретили такие же неодолимые препятствия, как и Д.-Дюрвиля, и она принужденабыла возвратиться без особых результатов в Чили (на меридиане 103° з. д. онадостигла почти до 70° ю. ш. и тут, будто бы, видела землю). [13]
В январе 1840г. Вилькс пошел почти прямо на юг вдоль 160° в. д. Уже на параллели 64° 11' ю.ш. льды преградили ему дальнейший путь. Повернув на запад и дойдя до меридиана153°6' в. д., в ш. 66 ю. ш., он увидел в 120 км гору, которую назвал РингольдКноль. Росс, посетивший эти места немного позже, оспаривал открытие Вилькса, нобез основания. Честь открытия различных частей Земли Вилькса принадлежит вдействительности каждому из трех мореплавателей — Вильксу, Д.-Дюрвилю и Дж,Россу — в отдельности. В течение января и февраля 1840 г. Вилькс прошелзначительное пространство вдоль окраин антарктического континента и достигмеридиана 96° в. д. Во все время плавания ему не удалось где-либо пристать кберегу. Третья английская экспедиция, под командой с. Дж. Кларка Росса, напаровых судах «Erebus» и «Terror» (командиром «Erebus» был Крозье), быласнаряжена для исследования южных полярных стран вообще.
В августе1840 г. Росс был в Тасмании, где узнал, что Д.-Дюрвиль только что открыл берегЗемли Адели; это заставило его начать свои исследования далее к востоку, намеридиане островов Баллени. В декабре 1840 г. экспедиция пересекла южныйполярный круг на мер. 169° 40' в. д. и вскоре начала борьбу со льдами. Через 10дней полоса льдов была пройдена, и 31 декабря увидели высокий берег ЗемлиВиктория, одну из высочайших горных вершин которой Джемс Росс назвал именеминициатора экспедиции — Сабина (2900 м), а всю цепь гор высотой от 2000–3000 м— хребтом Адмиралтейства. Все долины этой цепи были завалены снегом игромадными ледниками, спускавшимися к морю. За мысом Адар берег повернул к югу,оставаясь гористым и неприступным. Росс высадился на один из островов Поссессион,в ш. 71° 56' и долготы 171°7', совершенно лишенном растительности и заселенноммассой пингвинов, покрывших его берега толстым слоем гуано. Продолжая своеплавание далее на юг, Росс открыл острова Кульман и Франклин и увидел прямо кюгу берег и высокую гору (вулкан Эребус) высотой в 3700 м, а немного восточнеебыл замечен другой вулкан, уже потухший, названный Террор, высотой в 3800 м.Дальнейший путь к югу был прегражден берегом, заворачивавшим на восток иокаймленным непрерывной вертикальной ледяной стеной, высотой до 60 м над водой,опускающейся, по определению Росса, на глубину около 300 м. Этот ледяной барьеротличался отсутствием всяких значительных углублений, заливов или мысов; егопочти ровная, вертикальная стена тянулась на громадное расстояние. За пределамиледяного берега виднелись вершины высокой горной цепи, уходившей вглубьматерика; она названа именем Парри. Росс прошел от Земли Виктории на востококоло 840 км, и на всем этом протяжении характер ледяного берега оставался безперемены. Наконец, позднее время года заставило Росса возвратиться в Тасманию.В это плавание он достиг 78°4' ю. ш., между мер. 173° — 174° з. долготы. Вовторое его плавание его суда 20 декабря 1841 г. снова пересекли южный полярныйкруг и пошли к югу. В начале февраля 1842 г., на меридиане 165° з. долготы, онидостигли более открытого моря и направились прямо на юг, подойдя к ледяномуберегу немного восточнее, нежели в 1841 г., они достигли 78°9' ю. ш., т. е.подошли к южному полюсу ближе, нежели кто-либо до сих пор. Дальнейшее плаваниебыло преграждено сплошными льдами (пак), и экспедиция повернула на север.
В декабре1842 г. Росс сделал третью попытку проникнуть на юг; на этот раз он избрал путьВедделя и направился к Земле Людовика-Филиппа. Идя на восток, Росс, намеридиане 8° з. долготы, пересек полярный круг и 21 февраля достиг 71°30' ю.ш., з д. 14°51. [16]
Почти 30 летспустя экспедиция на корвете «Челленджер» побывавл на острове Кергелен. Оттуда«Челленджер» направился на юг и дошел до 65°42' ю. ш. 64°18' ю. и 94°47' в.д.он определил глубину в 2380 м, и хотя, по карте Вилькса, берег должен был бынаходиться на расстоянии всего 30 км, его видно не было.
В сентябре1894 г. китобойное судно «Antarctic» посетило берега Земли Виктория;находившийся на нем для научных наблюдений Борхгревинк привез интересныесведения. Судно подошло к полярному кругу около островов Баллени, оттудаповернуло на восток, а, пройдя вдоль полярного круга до 174° в. д. — к югу Вянваре 1895 г. «Antarctic» был у мыса Адер, круто вздымающегося до высоты в1000 м. Отсюда виднелись берега Земли Виктория, с высокими горами (до 3500 м),покрытыми снегом и ледниками; одна из вершин была свободна от снега; это,вместе с присутствием лавы на поверхности ледников, заставляет предполагать,что тут недавно происходило извержение. [13]
Такимобразом, подробные исследования Южного океана начались ещё с первой половины 19века. О новейших исследованиях данного участка Земли будет написано в следующихглавах.
Глава 2. ИЗУЧЕНИЕ РЕЛЬЕФА ДНА ЮЖНОГО ОКЕАНА
Исследования дна морейи океанов начались сравнительно недавно. В конце XIXи в начале XX столетия ониограничивались измерениями глубин и сбором проб донных грунтов. Делали этовесьма примитивно: с корабля на дно моря спускался груз на веревке или тросе, ипо его длине определялась глубина, а прилипшая к грузу или захваченнаяприкрепленными к нему ковшами или трубкой проба позволяла судить о характере данногогрунта. [10]
В 1920-х годах, аособенно после второй мировой войны в практику морских геологических работначали внедряться геофизические методы исследований. Глубины океана и рельефего дна стали изучать с помощью эхолотов, основанных на принципе измерениявремени, затраченного на прохождение звукового сигнала с корабля до дна иобратно. Этот же принцип, но с применением особенно мощных сигналов позволилизучать внутреннее строение толщи рыхлых осадков, покрывающих дно. Сквозь этиосадки легко проникает звук, который отражается частично поверхностью дна,частично плотными породами земной коры, подстилающими рыхлые осадки. Мощныезвуковые сигналы позволяют зондировать и наиболее глубокие слои земной коры —твердые магматические породы и даже подстилающие кору породы — верхнюю мантиюЗемли.
С помощьюмагнитометров, буксируемых кораблями, измеряется напряженность магнитного поляЗемли и выявляются аномалии, причина которых — неоднородности структуры земнойкоры. Эти неоднородности изучают и с помощью судовых гравиметров, измеряющихвеличину силы тяжести, которая зависит от плотности пород. Все эти измерения нетребуют остановки судов, что позволяет изучать большие пространства за короткоевремя. [6]
Однако геофизическиеметоды дают возможность получать лишь физическую характеристику горных пород ирыхлых осадков со дна океана, а не сами их пробы. Эти методы не позволяютнаблюдать и процессы, изменяющие дно океана. В прибрежной зоне на небольшихглубинах вести наблюдения и брать пробы можно, пользуясь водолазнымснаряжением, на мелководье особенно удобен акваланг.
На больших глубинахиспользуются исследовательские глубоководные подводные лодки, которые позволяютлюдям выполнять широкий круг наблюдений на глубинах до 2–3 км.
И все же дляповседневных геологических исследований больших океанских глубин наиболеешироко применяются сейчас автоматические приборы.
Микрорельеф дна, осадкии выходы коренных пород успешно изучают с помощью подводных фотокамер ителевизоров. Грунтовые трубки и дночерпатели приносят пробы, а тралы и драгисоскребают с поверхности дна обломки твердых пород. Еще глубже проникают втолщу дна буровые скважины. Бурением удается получать образцы из слоев,залегающих на 200 м. ниже поверхности дна океана. Число таких скважин поканевелико, но с каждым годом оно будет расти, потому что буровые скважины — этосамый верный путь к изучению недр океанского дна. [33]
При созданиикарт рельефа дна океанов используют следующую методику. Для проведения на картелиний равных глубин пользуются следующим приемом. Решив, через какиевертикальные отстояния (ступени) будут их проводить, и предположив, что междукаждыми двумя цифрами глубин на карте последние изменяются пропорциональногоризонтальному расстоянию между ними, отыскивают между точками глубин места,где должны были бы приходиться глубины, выражаемые целыми числами метров илисажен (500, 1000, 1500, 2000, 3000 и т. д.), и уже через найденные таким путемточки на карте и проводят линии равных глубин. [1]
Однако после Бюашапрошло более 100 лет, прежде нежели собралось столько измерений глубин, чтоМори мог издать в 1855 г. свою первую карту рельефа дна северногоАтлантического океана.
С первого взгляда,казалось бы, не представляет особенного затруднения на основании нанесенных накарте глубин провести через них согласные кривые одинаковых пониженийокеанского ложа. На самом деле это работа очень сложная и трудная, и степень еетрудности могут хорошо себе уяснить только картографы и гидрографы, практическис такими работами знакомые.
Когда на карте имеетсястолько точек высот, что в данном масштабе и поместить, больше нельзя, то итогда проведение горизонталей очень трудное дело, потому что их можно бываетпровести различно и случается, что трудно решить, какое решение наиболее хорошопередает рельеф местности.
При решении такойзадачи для наземной поверхности необходимо пользоваться картой более крупногомасштаба, но и тогда могут возникнуть недоразумения.
Только топограф,снимающий местность (непременно мензулой), может нарисовать на планшетеположение горизонталей по точкам высот, нанесенным на планшете, достаточноправильно. Действительно, топограф при этом видит перед собой рельеф местностии проводит горизонтали по точкам высот, руководясь картиной природы, раскинутойперед его глазами. Но даже и при подобных условиях работы нередко, при сложномрельефе, делаются ошибки.
В случаегидрографической работы условия получаются много более трудные. Гидрограф имеетв своем распоряжении только некоторое число точек глубин и по ним долженпровести линии равных глубин. Действительный рельеф дна для него сокрыт и передего глазами ничего нет, кроме отдельных точек глубин. Очевидно, в таком видезадача становится очень трудной, и ошибки в выражении подводного рельефа должныслучаться много чаще и быть серьезнее по своему, значению.
Положение океанографапри решении такой задачи подобно гидрографу, но только еще труднее. Океанографимеет в своем распоряжении малое число глубин, места их недостаточно точноизвестны, да и точность их различная. Он, как и гидрограф, не видит перед собойрельефа дна, который он изображает.
Потому-то набатиметрических картах океана, несмотря на их относительно мелкий масштаб,очень многие места Мирового океана имеют совершенно неточное выражениеподводного рельефа, совершенно независимо от желания строивших карту ученых.
Способы построениябатиметрических карт океана могут быть различны. Например, в одном случаесоставитель руководится исключительно данными одних промеров, тщательнопроверенными. В другом случае автор будущей батиметрической карты принимает вовнимание и другие океанографические сведения, например распределение впридонном слое температуры (потенциальной), и в случае недостаточности указанийрельефа непосредственно одними глубинами проводит изобаты, руководствуясьсвоими соображениями, основанными на косвенных данных.
Картина обследованиярельефа дна океана имеет большое значение, потому что она рисует в значительнойстепени и вообще современное состояние наших сведений о физической природеМирового океана.
Современная океанологияуже располагает хорошими картами рельефа дна Южного океана, отражающимихарактер донных осадков, физические поля и глубинное строение земной коры. [33]
ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕКЛИМАТИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ И ГИДРОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА
Для изучения климатическихособенностей и гидрологического режима существует два типа методовисследования: контактные и бесконтактные. К контактным методам относятсятрадиционные способы получения данных при непосредственном проведении измеренийчеловеком в Южном океане. [6] Однако, из-затяжелых условий для нахождения человека в акватории данного океана, насегодняшний момент для сбора данных в основном используются неконтактные методыисследования.
С помощьютаких исследований производится сбор данных по следующим направлениям:
· Рельеф дна
· Температураповерхности океана
· Соленость наповерхности океана
· Морские течения идинамика водных масс
· Уровень моря
· Состояниеповерхности моря, волнение
· Приводный ветер
· Цвет воды,
· Биопродуктивность
· Морские льды [25]
Информативностьспутниковых систем исследования Земли намного выше традиционных контактныхметодов. Определение, например, температуры поверхности Мирового океана сиспользованием только одного океанологического ИСЗ эквивалентно синхроннымизмерениям на 20 000 научно-исследовательских станциях.
Методикавизуальных исследований Южного океана из космоса проста и не отличаетсясущественно от методики обычных аэровизуальных наблюдений. Цветовые оттенкисуши, облаков и акваторий приблизительно те же, что и при наблюдениях Земли свысоты 10 км. Хорошо различимы оттенки различных цветов, однако тестовыеизмерения зрения космонавтов показали, что контрастная чувствительность зрениякосмонавтов во время полета снижается, как правило, на 10–20 %. В условиях космического полета на 20−25 % такжеснижается по сравнению с земными условиями восприятие яркости цветов. [5]
Дистанционноезондирование в видимом диапазоне основано на наблюдении яркости рассеянного иотраженного океаном солнечного света. Такую съемку ведут с помощью оптическихкамер и сканеров: из российских – это многозональные сканеры МСУ-М, МСУ-СК и МСУ-Эна спутниках «Ресурс-О» и «Метеор», «Океан»; из зарубежных – сканеры спутников NOAA,Landsat, Spot,IRS и многих других, а такжеспециально созданные для изучения цвета океана системы CZCS(Coastal ZoneColor Scaner)спутников Nimbus и SeaWiFS(Sea viewingWide FieldSensor — сканер цвета моря)спутника SeaStar.
Зондирование в тепловоминфракрасном диапазоне для определения температуры поверхности океана основанона измерении собственного теплового излучения поверхности океана. Наиболееизвестен сканирующий радиометр AVHRR(Advanced VeryHigh ResolutionRadiometer) на спутниках серии NOAA— его данные получили повсеместное признание и используются во всем мире;другой известный аналог — радиометр серии ATSR(Along TrackScanning Radiometer)на европейских спутниках ERSи Envisat.
Пассивное зондированиев микроволновом радиодиапазоне, который в отечественной литературе называютСВЧ-диапазоном, основано на регистрации собственного СВЧ и радиотепловогоизлучения океана (системы океан-атмосфера); активное (радиолокация)зондирование — на излучении со спутника и приеме отраженного/рассеянногоморской поверхностью радиосигнала. Среди данных пассивных СВЧ-радиометровнакоплены значительные массивы данных радиометров SSMRспутников Nimbus и SSM/I,спутников DMSP. С помощью пассивныхрадиометров можно получить информацию о температуре поверхности океана,сплоченности и толщине морских льдов и даже солености, а также влагозапасеоблаков, интенсивности осадков, скорости ветра. Основным средством активногозондирования стали радиолокаторы бокового обзора с реальной антенной (РЛСБО) иантенной с синтезированной апертурой (РСА или SAR).Наибольший вклад в исследование океана внесли SARна спутниках Seasat, ERS-1,ERS-2, Radarsatи Envisat, среди российских – РЛСБОна спутниках серии «Океан» и РСА на спутнике «Алмаз». На принципе активнойлокации работают также радиоальтиметры (для измерения уровня океана и высотыволн) спутников Topex/Poseidon,Jason и др., и скаттерометры(для измерения поля приповерхностного ветра) NSCAT,QuikScat и др. Большинствоперечисленных датчиков позволяют вести глобальный мониторинг Мирового океана иих данные доступны через Интернет практически в реальном времени.[25]Для измерениятемпературы водной поверхности из космоса применяют инфракрасные радиометры,работающие на метеорологических и океанологических спутниках, по данным которыхрегулярно создаются глобальные и региональные карты температур морскойповерхности. [5]
Съемка с помощьютепловых инфракрасных радиометров, которыми оснащены все функционирующиеметеорологические спутники, открыла возможность единовременной глобальнойфиксации температур поверхности океана, что невозможно судовыми или самолетнымиметодами. Глобальные спутниковые фотокарты температур морской поверхности SST(Sea SurfaceTemperature) составляются поснимкам AVHRR/NOAAс 1981 г. с разным временным и пространственным осреднением, а с 2001 г. онисоздаются в реальном масштабе времени на основе многоканального алгоритмаопределения температур и используются в оперативных целях. На рисунке 11 представленакарта, полученная с применением данной аппаратуры.[25]

/>
Рис.11. Температура поверхностиМирового океана в Антарктике 9 октября 2005 г. [25]
Распределениетемператур воды представляет основной диагностический признак для прогнозаучастков с наиболее вероятными рыбными скоплениями. До разработки системглобального картографирования в Центре «Океан» ВНИРО карты температурповерхности океана составлялись регулярно на основные рыбопромысловые районы.Для обеспечения такими картами районов северо-западной Атлантики в Канаде быларазработана автоматизированная система Галифакс, выполнявшая по данным спутникаNOAA (с учетом поправок на основесудовых наблюдений) с дискретностью 3–4дня карты в изолиниях температур, передаваемые на рыболовные суда.
Установленный поспутниковым снимкам характер распределения температур воды в океане существенноотличается от прежних представлений о нем. В противоположность отображаемомукартами изданных атласов океанов плавному изменению температур на поверхностиокеана наблюдается весьма сложная и контрастная картина, обусловленнаяструйными течениями и вихревыми образованиями. В прибрежных районахсубтропических и тропических широт фиксируются фронты между теплымиокеаническими водами и более холодными прибрежными. [5]Помимоизучения собственно температур воды, тепловая инфракрасная съемка дает материалдля исследования динамических процессов в океане, течений, океанических вихрейи фронтов, апвеллингов и других явлений, при изучении которых привлекают такжематериалы об уровне океанической поверхности.
Морскиетечения — этоперемещение водных масс, характеризующееся направлением и скоростью.
Основные силы(причины), вызывающие морские течения, подразделяются на внешние и внутренние.К внешним силам относятся ветер, атмосферное давление, приливообразующие силыЛуны и Солнца; к внутренним — силы, возникающие вследствие неравномерногораспределения по горизонтали плотности водных масс.
Кроме внешних ивнутренних сил, вызывающих морские течения, сразу же после возникновениядвижения вод проявляются вторичные силы, к которым относятся отклоняющая силавращения Земли (сила Кориолиса) и сила трения, замедляющая всякое движение.
На направление теченияоказывают влияние также конфигурация берегов и рельеф дна. Под полем теченийпонимается распределение суммарного вектора скорости течения на акваторииМирового океана.
«Увидеть» течения накосмических снимках оказалось возможным благодаря регистрации температурповерхности инфракрасными радиометрами — по таким снимкам определяют ширинуструи, меандры, сопровождающие течение вихри (ринги), грибовидные течения. Дляколичественных измерений поля течений из космоса, определения направления искорости движения воды в настоящее время применяются интерферометрическиесистемы на основе радиолокаторов с синтезированной апертурой.
Под полемволнения понимают распределение элементов поверхностных волн (высоты и длиныволны). Преобладающими на поверхности океанов и морей являются ветровые иприливо-отливные волны. Вызывая шероховатость морской поверхности, волныотображаются на радиолокационных снимках. Радиоальтиметры позволяют определятьвысоту волн, а СВЧ-радиометры – силу волнения. [25]
Термин«волна-убийца» и его аналоги в других языках (англ. «rogue wave» —волна-разбойник, «freak-wave» — волна-придурок, отморозок; фр. «onde scelerate»— волна-злодейка, «galejade» — дурная шутка, розыгрыш) дают хорошеепредставление о существенных чертах этого природного явления, передают чувствоужаса и обреченности при встрече с такой волной в океане.
Волны-убийцычасто определяются как волны, высота которых более чем в два раза превышаетзначимую высоту волн (среднюю высоту одной трети самых высоких волн).Приведенное определение относится скорее к волнам аномально большой амплитуды(по сравнению со средней). [20]
Волны-убийцывыделяются на радиолокационных снимках по аномально высокой яркостиизображения, по которому при особых методах обработки может быть восстановленпрофиль волны. Форма данных по волнам представлена на рисунке 12.

/>
Рис. 12. Экстремальная волна(Hmax=29,8 м, Hmax/Hs=2,9) в Южной Атлантике, обнаруженная 20 августа 1996 г.на изображении спутника ERS-2 и восстановленный профиль волны по алгоритму,разработанному в Немецком аэрокосмическом центре. [25]
Настоящие«волны-убийцы», представляющие опасность для судов и морских сооружений, имеютбольшие абсолютные высоты. Эксперты выделяют «классические аномальные» волны,т.е. волны больших амплитуд, которые могут быть предсказаны в рамках теорииоднородных квазистационарных случайных процессов и собственно «волны-убийцы»,появление которых не описывается существующими теориями случайных процессов.Важное обстоятельство, которое позволяет выделить феномен волн-убийц вотдельную научную и практическую тему и, таким образом, отделить от другихявлений, связанных с волнами аномально большой амплитуды (например, цунами) —появление «волн-убийц» из ниоткуда. В отличие от цунами, возникающих врезультате подводных землетрясений и оползней, появление «волн-убийц» несвязано с катастрофическими геофизическими событиями (рис.13). Эти волны могутпоявляться при малых ветрах и относительно слабом волнении, что приводит к идеео том, что само явление «волн-убийц» связано с особенностями динамики самихморских волн и их трансформации при распространении в океане. [25]
/>
Рис. 13. Гигантская волна (высотойоколо 20 м) в проливе Дрейка; фотосъемка с борта НИС «Академик Иоффе». Фото А.В. Григорьева, ИО РАН. [25]
Морские льды образуются в высоких широтах ипредставляют серьезную проблему для судоходства. Их распространение фиксируетсясъемочными системами оптического диапазона, а для изучения типа и возрастальдов, их толщины, сплоченности, динамики используются активные (SAR) и пассивные системы радиодиапазона.
Сравнительно недавноединственным способом получения данных о ледовой обстановке были визуальныенаблюдения с самолетов, кораблей и экспедиционных судов. Помимо рядапреимуществ, визуальным наблюдениям свойственны недостаточная точностьопределения характеристик и привязки к месту наблюдений, субъективностьколичественных оценок, малая обзорность, высокая стоимость, ограниченность вовремени и пространстве. Поэтому с недавнего времени традиционные методы визуальныхоценок перестали удовлетворять запросы науки и практики, и для авиаразведокстали применяться космические съемки. [24]
С внедрением вкосмические исследования радиолокационной съемки наиболее перспективными сталикосмические радиолокационные системы наблюдения за ледовым покровом,позволяющие получать всепогодную, независимую от времени суток и года, точную иоперативную информацию.
Льды, встречающиеся вморе, классифицируются по происхождению, видам, формам, подвижности и др.признакам. По происхождению они делятся на морские, речные и материковые.
Различные по своимпараметрам льды имеют различные радиофизические характеристики, динамическийдиапазон рассеянных сигналов от морских льдов может составлять 20–40 дБ.Основными характеристиками морских льдов, которые необходимы для решенияпрактических задач, являются их сплоченность, положение кромки льдов(дрейфующих или припайных), дрейф (направление и скорость), возраст (толщинальдов) и ряд других второстепенных параметров (торосистость, наслоенность,разрушенность и т.п.). Ряд из них, такие как сплоченность, положение кромки идрейф льдов достаточно легко определить, используя данные съемок в видимом илирадио- диапазоне, в то время как определение возрастных характеристик ледяногопокрова является наиболее сложной задачей, успешно решаемой на основерегистрации собственного микроволнового излучения льдов, то есть при пассивноймикроволновой радиометрической съемке, которую, однако, пока удается выполнитьлишь в очень грубым разрешением (6 км)
Другой возможный методрешения этой задачи — космическая радиолокация. Для некоторых видов льдовсуществует однозначная зависимость яркости изображения/радиолокационныхконтрастов и их возраста. Современные спутники позволяют получать изображениявысокого и среднего разрешения в видимом, тепловом инфракрасном ирадиодиапазонах, по которым могут быть оперативно составлены достаточно точныекарты ледового покрова для большинства полярных районов. В настоящее время дляоперативных наблюдений за ледовым покровом арктических морей применяют спектрорадиометрывысокого и среднего разрешения (MODIS на спутниках Terra и Aqua), а такжерадиолокаторы с синтезированной апертурой SAR на спутниках ERS-2, Envisat и Radarsatи микроволновые радиометры (SSM/I на спутнике DMSP и AMRS-E на спутнике Aqua).К 2005 г. был создан специализированный спутник Cryosat, аппаратура которого,впервые соединяющая возможности альтиметрии и интерферометрии –интерферометрический радиометрии с синтезированной апертурой SIRAL (SARInterferometric Radar Altimeter) должна была обеспечивать определение толщиныльда на краях ледовых полей по разности высоты льда и воды. К сожалению, запускэтого спутника оказался неудачным. [25]
Большая частьспутниковых данных сосредоточена в США в NSIDC — Национальном Центре данных поснегу и льду (The National Snow and Ice Data Center) — эти данные доступны дляисследователей по каналам Интернета.
Созданы анимационныефильмы сезонных изменений распространения морских льдов, а по разновременнымизображениям — карты «индекса движения льда». Создан атлас дрейфа морских льдовв Антарктике с 1979 г. на основе сочетания данных микроволновой съемки инаблюдений буев. На рисунке 14 показаны кадры из такого фильма,характеризующего ледовую обстановку вблизи Антарктиды.
/>
Рис. 14. Помесячное изменениеконцентрации морских льдов в Антарктике за 1996 год. [25]
Несмотря на малоеразрешение снимков, по этим данным созданы глобальные карты распределения иконцентрации морских льдов («индекса морских льдов») — недельные,среднемесячные, среднегодовые, начиная с 1978 г. На рисунке 15 представленграфик, который характеризует динамику ледовой обстановки в Южном океане.
/>
Рис. 15. Динамика ледовой обстановки в Южномокеане. [15]
По этим данным четковыявляется тренд относительно стабильного состояния площади морских льдов вюжном полушарии.
Глава 4. ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЮЖНОГО ОКЕАНА
Соленость поверхностиокеана представляет собой важнейшую характеристику морской воды. Длядинамической океанографии важно знать распределение плотности, определяющейдвижение водных масс, а плотность морской воды есть функция ее температуры исолености. [8]
Для измерениясолености в настоящее время разрабатывается аппаратура на базе микроволновыхрадиометров.
Имеющиесяданные позволяют рассмотреть основные закономерности полей температуры,солености и плотности вод Мирового океана, содержания растворенного кислорода иконцентрации фосфатов. Упомянутые химические элементы представляютисключительно большой интерес не только потому, что они определяютбиологическую продуктивность океанических вод, но и как очень хорошиепоказатели динамических процессов.
Формированиеи изменение физико-химических свойств океанических вод находится в теснейшейвзаимозависимости с циркуляцией и структурой вод Мирового океана, его тепло ивлагообменом с атмосферой. Исходные материалы, необходимые для такого анализа,большей частью относящиеся к отдельным океанам, брались из работ А.М.Муромцева, Г. Бюста, А. Дефанта, Г. Шотта и монографии «Тихий океан»,подготовленной коллективом сотрудников Института океанологии АН СССР. Крометого, использовались осредненные величины, полученные в этом институте врезультате механизированнойобработки всех океанографических данных, накопленных к настоящему времени. Адругие страны ничего не дали???? А ничего, что карты и материалы предоставилиСША, Великобритания и др. [25]
Обобщениеимеющихся сведений позволило построить карты температуры, солености, плотности,содержания кислорода и фосфатов для наиболее характерных глубин по всей толщевод Мирового океана. При этом карты для поверхности, а также глубины 100 и 200м. дают представление о физико-химических полях поверхностного иподповерхностного слоев поверхностной структурной зоны. Карта для 500 м.характеризует условия, отмечающиеся при переходе от верхнего пограничного слояк промежуточной структурной зоне. На глубине 1000 м. можно проследитьэкстремальные свойства промежуточных водных масс. Карта для 2000 м.показательна для верхней части глубинной зоны. Поскольку ниже свойства водменяются в очень небольших пределах, карты для больших глубин помещаются тольков том случае, когда они представляют особый интерес. [29]
Широкоиспользуются средние широтные величины, которые хорошо отражают зональнуюизменчивость свойств вод в верхней толще Мирового океана и условия, создающиесяв нижней его части в связи с усилением меридионального переноса. Вертикальныепрофили, построенные по среднеширотным величинам, позволяют выявить основныезакономерности, характерные для физико-химических полей в меридиональномсечении океанов. В этом легко убедиться, сопоставляя такие профили с разрезами,полученными по непосредственным наблюдениям.
Большиеразличия в солености поверхностных вод отдельных океанов оказывают весьмасущественное влияние на стратификацию, перемешивание, свойства водных масс идругие природные особенности. [20]
Большиеположительные аномалии солености (отклонение от средней величины по всемуМировому океану) прослеживаются почти повсеместно, о чем можно судить посредним широтным их значениям.
Поле плотности водыМирового океана в основном подобно полю температуры. Только в полярных областяхи некоторых морях главную роль играет соленость. В соответствии с тем, чтотемпература воды в тропических и умеренных широтах уменьшается от поверхностико дну, а в полярных широтах в том же направлении увеличивается соленость,плотность вод повсеместно растет с увеличением глубины. [30]
Средняя плотность наповерхности Мирового океана в целом (включая моря и полярные районы) составляет1,02474. Если исключить полярные районы, то средняя ее величина (для всейакватории, которая лежит между 70° с.ш. и 60° ю.ш.) будет на 0,0002 меньше. Всеверном полушарии в целом за счет более высокой температуры и меньшейсолености поверхностных вод плотность примерно на 0,0012 меньше, чем в южномполушарии.
Таблица 2. Средниеширотные величины и аномалии условной плотности воды на поверхности Мировогоокеана и отдельных океанов (включая относящиеся к ним моря) по Вюсту, Брогмусуи Ноодту [30]Широты (южное полушарие) Южный океан Атлантический сектор Индийский сектор Тихоокеанский сектор плотность плотность аномалия плотность аномалия плотность аномалия 50–55 26,94 27,01 0,1 27,00 0,1 26,80 -0,1 55–60 27,18 27,19 27,18 27,11 -0,1 60–65 27,30 27,33 27,30 27,26 65–70 27,29 27,29 27,45 0,2 27,21 -0,1 70–75 27,30 27,30 27,30 27,30 75–80 27,30 27,30 - - 27,30 90–80 24,74 - - - - - -
Сопоставляя между собойсектора Южного океана, мы обнаруживаем, что самыми легкими оказываются водытихоокеанского сектора. Средняя плотность на его поверхности составляет1,02427. Это объясняется тем, что Тихий океан имеет наиболее теплые иопресненные воды. Почти по всей его акватории средние широтные аномалииплотности имеют отрицательные значения.
Средняя плотность наповерхности Индийского сектора океана выше, чем в Тихом. Она составляет1,02488.
Самой высокойплотностью воды на поверхности обладает Атлантический сектора Южного океана,благодаря тому, что температура его ниже, а соленость выше, чем в Тихом иИндийском. Средняя плотность воды на его поверхности равна 1,02543. Средниеширотные аномалии плотности почти повсеместно оказываются положительными,достигая наивысших абсолютных значений.
Самой общейзакономерностью является изменение плотности от минимальных значений вэкваториальной зоне до максимальных в полярных областях. Это вызываетсяуменьшением температуры от экватора к полюсам, что полностью перекрывает понижениесолености на всем пространстве от тропиков до высоких широт.
Увеличение плотности судалением от экватора к полюсам происходит так, что изопикны в основномповторяют ход изотерм, хотя в некоторых районах наблюдаются заметныеотклонения, связанные с конфигурацией изогалин. Последнее, в частности,отмечается в тропических областях, где изопикны местами приобретаюткольцеобразный вид. Большей же частью в тропических и субтропических широтахизопикны, подобно изотермам, удаляются от экватора в западных частях океанов иприближаются к нему в восточных частях.
В южном полушарии к 55–60°широты условная плотность достигает 27,0, увеличиваясь в более высоких широтахна 0,3–0,5условных единиц. На северо-западе Атлантического и Тихого секторов наблюдаетсяповышенная плотность, достигающая соответственно 27,0–27,5и 25,5–26,5.Это объясняется распространением холодных вод. На северо-востоке же этихокеанов плотность понижена, что связано с приносом сюда теплых вод. [29]
Изопикны намеридиональных разрезах, следуя за изотермами, приподняты в экваториальной зонев связи с восходящими потоками, приносящими к поверхности более плотныеглубинные воды. В результате этого здесь создаются наибольшие в Мировом океаневертикальные градиенты плотности. Преобладание нисходящих потоков в низкихширотах, вызывающееся антициклоническими круговоротами, приводит к опусканиюизопикн. Вертикальные градиенты плотности воды в тропической зоне меньше, чем вэкваториальной, однако больше, чем в умеренной и полярной зонах (рис.17).Атлантический сектор Тихоокеанский сектор Индийский сектор
/>
/>
/>
Рис.17. Условная плотность воды померидиональному сечению секторов Южного океана (по средним широтным величинам) [30]
Подъем изопикн ввысоких широтах объясняется наличием циклонических круговоротов поверхностныхвод. Вертикальные градиенты в умеренных зонах оказываются наименьшими в Мировомокеане. В полярных районах значительные вертикальные градиенты
Глава 5. ИЗУЧЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА ЮЖНОГО ОКЕАНА
Цвет водызависит от концентрации пигмента хлорофилла (фитопланктона) и взвесей, поэтомуопределение цвета используется для изучения биопродуктивности океана изагрязнения вод. Цветовые характеристики воды получают многозональнымисканерами с каналами в голубой и зеленой зонах спектра — CZCS, SeaWiFS.
Впервыеданные о цвете океана были получены при помощи сканера цвета моря CZCS (Coastal Zone Color Scanner), который был установлен на спутнике Nimbus-7. Съемка проводилась с 1978 по 1986 гг., сканер CZCS поставлял регулярные данные о цвете океана в 6каналах видимой и ближней инфракрасной частях спектра с разрешением около 1 км.Хотя эксперимент по съемке цвета океана при помощи сканера CZCS планировался всего на 1 год, успехработы аппаратуры и разработки алгоритмов обработки получаемой информациипозволили получить большой массив новых данных о распределении и первичнойпродуктивности океана за несколько лет. В Университете Майами и Годдардовскомцентре космических полетов НАСА были разработаны методы создания по даннымтакой съемки глобальных и региональных карт концентрации фитопланктона. Врезультате был создан атлас «Ocean Color from Space» (Цвет океана из космоса), где собраны глобальные ирегиональные разновременные карты цвета океана, характеризующие распределениеконцентрации хлорофилла в различных районах Мирового океана. Ниже на рисунке 18приведен пример изображения из атласа.

/>
Рис. 18. Цвет океана за периодоктябрь-декабрь 1979 г. по данным CZCSю [25]
На глобальнойкарте цветового индекса хорошо прослеживаются главные черты распределенияфитопланктона в Мировом океане — его концентрация в более холодных прибрежныхшельфовых водах (желто-оранжево-красные цвета) и в районах подъема холодныхглубинных вод (апвеллингов) при относительной бедности вод открытого океана иналичии «океанических пустынь» в тропических и субтропических широтах(сине-фиолетовые цвета). Увеличение концентрации фитопланктона в экваториальныхводах Атлантического и Тихого океанов в октябре–декабре (голубая полоса) обусловлено подъемом относительно холодных вод всвязи с ветровой деятельностью.
Спустя десятьлет данные о цвете океана вновь начали поступать благодаря запуску сенсоров MOS/IRS P3 (Индия), OCTS и POLDER/ADEOS (Япония) в 1996, а с 1997 г.регулярно начал давать такие снимки SeaWiFS на спутнике Seastar. [25]
В настоящеевремя наблюдения фитопланктона (точнее хлорофилла «а») и его пространственногораспределения из космоса ведутся также при помощи спектрорадиометров MERIS (MediumResolution Imaging Spectrometer) на спутнике Envisat и MODIS (ModerateResolution Imaging Spectrometer) — на спутниках Terra и Aqua. На Международной космической станции с участиемроссийских и американских экипажей проводится эксперимент «Диатомея», имеющийцелью получение данных, характеризующих устойчивость географического положенияи формы границ биопродуктивных районов Мирового океана, наблюдаемых из космоса(рис.19).
/>
Рис.19.Распределение хлорофилла вМировом океане в августе 1999 г. по данным сканера цвета моря SeaWiFS. [34]
Основноеприменение данных о цвете океана — рыболовство. Данные о цвете океана совместнос данными о температуре поверхностного слоя воды (SST) используются длянаправления рыбаков и рыбацких судов в акватории, где может быть обнаруженарыба. Это основано на принципе цепи питания — изобилие фитопланктона приводит кизобилию зоопланктона, питающегося им, что в свою очередь приводит к изобилиюрыбы, питающейся зоопланктоном. Так присутствие большого количествафитопланктона, измеряемое через изменения в цвете океана, выступает индикатором потенциальногоприсутствия рыбы. [25]
Южному океанусвойственны постоянно низкие температуры воды и развитие ледового покрова.Кроме того, условия существования жизни ограничены многочисленными айсбергами,которые, как бы перепахивая приливно-отливную полосу, уменьшают обилие жизни влиторали. Антарктические воды более благоприятны для живых организмов, чемсуша, и по этой причине их фауна несравненно разнообразнее. Морскиебеспозвоночные криль (планктонные ракообразные из семейства Euphausiidae) летомв поверхностных слоях воды образуют огромные скопления, служащие кормом дляряда видов рыб, птиц и млекопитающих. Из рыб распространено семейство белокровныхщук. Летом многочисленны буревестники и поморники, нередко встречаются крачки,альбатросы и качурки. Наиболее типичные представители области пингвины. Уберегов Антарктиды, близ островов и среди дрейфующих льдов обитают настоящиетюлени (Уэдделла, Росса, крабоед, морской леопард, морской слон). Довольномногочислен морской котик. Массовое скопление криля привлекает большие стадакитов (синего, финвала, горбача, сейвала, полосатика и др.). Встречаютсякашалоты, касатки и бутылконосы. Своеобразна донная фауна Антарктическойобласти. Обильны губки и иглокожие. Масса медуз достигает 156 кг. К сожалениюфлора и фауна Мирового океана в значительной мере испытали на себеразрушительное воздействие антропогенного фактора. Не только уменьшиласьчисленность их представителей, но и полностью уничтожены отдельные виды,загрязнены нефтью, нефтепродуктами, бытовыми стоками и разнообразными токсичнымивеществами промышленного происхождения воды. Жизнь в океане распространенадовольно неравномерно. [24]
Этотуникальный животный мир на сегодняшний день находится под охраной мировогосообщества, путем присвоения Антарктике особого международного статуса.
Вся территория, расположеннаярасположенный южнее 60-й параллели южной широты и включающая Антарктику ишельфовые ледники имеет особый правовой режим. Особый ее режим не затрагиваетправ любого государства в отношении вод открытого моря в пределах этого района.
Особое положение этогорайона объясняется, в частности, тем, что в начале XX в. ряд государств(Австралия, Аргентина, Великобритания, Новая Зеландия, Норвегия, Франция иЧили) провозгласили на тех или иных основаниях свой суверенитет над отдельнымирайонами этой территории, что привело к конфликтам и вооруженным столкновенияммежду государствами. Советский Союз, в свою очередь, заявил о непризнаниитерриториальных притязаний в Антарктике и о сохранении за ним всех прав,основанных на открытиях и исследованиях русских мореплавателей.
Бесперспективностьпродолжения такой ситуации и интенсивное развитие международного сотрудничествапо исследованию и использованию Антарктики в общих интересах человечествапотребовали установления особого правового статуса и режима ее территории. В1959 г. была созвана Международная конференция по Антарктике, в которой принялиучастие 12 государств (Аргентина, Австралия, Бельгия, Чили, Франция, Япония,Новая Зеландия, Норвегия, Южно-Африканский Союз, СССР, Великобритания и США) икоторая выработала Договор об Антарктике. Ныне участниками этого договораявляются более 40 государств. На основе этого договора в дальнейшем былизаключены другие договоры, регулирующие, в частности, использование ресурсовАнтарктики. [6]
Договор 1959 г. исходитиз двух основных положений: во-первых, он не признает суверенитета какого-либогосударства на ту или иную часть территории Антарктики, хотя и не отвергаетсуществующие территориальные притязания (он как бы «заморозил» их); во-вторых,он исходит из убеждения международного сообщества государств в том, чтоАнтарктика должна использоваться исключительно в мирных целях.
Соответственноустановлена полная демилитаризация и нейтрализация Антарктики. Запрещаются, вчастности, любые мероприятия военного характера, такие, как создание военныхбаз и укреплений, проведение военных маневров, а также испытания любых видоворужия. Запрещены также любые ядерные взрывы и захоронения в этом районерадиоактивных материалов.
Персонал станций иэкспедиций, осуществляющих научную и иную исследовательскую деятельность вАнтарктике, находится под юрисдикцией направившего их государства, в том числеи в случае обмена таким персоналом между станциями и экспедициями.[31]
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Обобщая все вышеизложенное, можно сказать, что в курсовой работе были раскрытыособенностей формирования и развития Южного океана как комплексного объектаприроды. А так же решены следующие задачи: дана комплексная характеристикаприродным компонентам Южного океана, раскрыты особенности формирования данного океанав геологическом прошлом нашей планеты, выявлены особенности методов и методикизучения природных компонентов Южного океана, охарактеризованы основныерезультаты исследований этого природного объекта, заострено внимание на особомстатусе антарктической области Земли.
Все это позволилоприйти к таким выводам:
— Южный океан — самыймолодой океан на планете;
— этот океан в 2005проверь или ссылку!!! (2000) году был выделен в отдельную акваторию, в пределахкоторой выделяют три сектора: атлантический, Индийский и тихоокеанский. Данныесектора в свое время были южными окраинами одноименных океанов;
— выделение даннойакватории обосновано с учетом климатических, гидрологических и геологическиххарактеристик Южного океана;
— Южный океан оказываетвлияние на формирование климата планеты, в свою очередь климат океанаформируется под воздействием омываемого им материка Антарктиды;
— океан имеетнеповторимые гидрологические характеристики: у него понижена плотность исоленость вод, а так же повышено содержание кислорода;
— неповторимыйорганический мир Южного океана находится под защитой мировой правовой системы;
-на современном этапе,практически не ведется хозяйственная деятельность в приделах акватории;
— Южный океанпродолжает изучаться и исследоваться. Однако в связи с развитием науки итехники, а так же суровыми условиями сформированными в акватории океана, всебольше исследований проводится дистанционно с помощью спутникового космическогооборудования.
В будущем, я полагаю,изучение данного океана усилится, так как человечество нуждается в новыхприродных ресурсах, а это регион богат ими в той же мере что и другие океаны.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. АтласАнтарктики. − М.-Л., 1966.
2. Атласмира − М.: Картография, 2003
3. Атласснежно-ледовых ресурсов мира. − М.: РАН 1997.
4. Бобринский,Н.А. Животный мир. − М., 1951.
5. Большаков, Л.Л. Космические методы в океанологии. − М.: Знание, 1982.
6. БольшаяСоветская Энциклопедия. − М., 1987.
7. Бондарев,В.П. Геология. − М., 2002.
8. Власова,Т.В. Физическая география материков и океанов. − М., 2005.
9. Галай,И.П. Физическая география материков и океанов. − Минск, 1988.
10. Геология морей иокеанов: мат-лы XVIII Межд. научн. конф. по морской геологии. − М.: ГЕОС,2009.
11. Геология.− М., 2002.
12. Добровольский,В.В. Геология. − М., 2001.
13. ДубровинЛ.И., Преображенская М.А. О чём говорит карта Антарктики. − Л.:Гидрометеоиздат, 1987.
14. ДубровинЛ.И., Преображенская М.А. Русские и советские географические названия на картахАнтарктики. − Л.: Гидрометеоиздат, 1976.
15. Историческаягеология с основами палеонтологии / Е.В. Владимирская [идр.].− Л., 1985.
16. МагидовичИ.П., Магидович В.И. Очерки по истории географических открытий. − М.:Просвещение, 1967.
17. Марков,К.К. География Антарктиды. − М.: Мысль, 1968.
18. Палмер,Д. Атлас динозавров. − М., 2001.
19. Прик,З. М. Основные результаты метеорологического изучения Антарктики / в сб. ПроблемыАрктики и Антарктики. – М., 1960.
20. Савцова,Т.М. Общее землеведение. − М.: Академия, 2003.
21. Трешников,А.Ф. Антарктика: исследования, открытия. − Л. Гидрометеоиздат, 1980.
22. Якушова,А.Ф. Общая геология / А.Ф. Якушова, В.Ф. Хаин, В.И. Славин. − М., 1988.
23. www.antarctica.sc.ru
24. www.ecosystema.ru
25. www.geogr.msu.ru
26. www.geomasters.ru
27. www.kosmopark.com
28. www.newsru.com
29. www.oceanology.ru
30. www.seamedia.ru
31. www.uapravo.ru
32. www.vniio.ru
33. www.3planet.ru
34. www.nasa.gov