Как да използвате диаграмата T,S - Картографиране на океана и смесване на водата
Изобразяване на реален воден стълб в координатното пространство (Т,S)
Разпределение на плътността във водния стълб
На фигура 9.2 кривата T, S за станция NH-105 е разделена на отделни секции (A-E). Нека ги разгледаме на свой ред.
A. Какво съответства на раздел А, общо взето е ясно. Тук, в интервала на дълбочина от повърхността до 30 m, солеността се променя изключително бързо - от под 30‰ до 32,5‰. Този интервал съответства на струята от водите на река Колумбия, която бавно се смесва с повърхностните води на океана.
D. Точка D не лежи на T, S-кривата за станция NH-105, но плътността, съответстваща на нея, е равна на средната стойност между стойностите на плътност на дълбочини от 100 и 500 m за станция NH-105; в този интервал графиката има забележимо огъване. По-важното е, че тази плътност е равна на тази, която съответства на върха на "гърбицата" в този извит участък на графиката, т.е. 26,3 единици. δt.
Нека се обърнем към теоремата за смесване на водата, която беше обсъдена в главата Два океанологични круиза. Възможно ли е определена маса вода с дадена плътност, образувана някъде другаде, да навлезе във водния стълб в района на станция NH-105 на съответното ниво на плътност (дълбочина)? Ако водата от "тип D" се образува достатъчно далеч от зоната на измерване, нейните първоначални характеристики - температура и соленост (описани от точка D) - ще трябва да се променят в резултат на смесване с над- и долната вода. С други думи, ако станцията NH-105 е достатъчно близо до мястото в океана, където се образува водата от D-тип, съответстваща на нея T, S-кривата трябва да минава почти точно през точка D. Обратно, ако станцията NH-105 е разположена много далеч от източника на вода от D-тип, характеристиките на водата от D-тип вв резултат на смесването ще бъде толкова променен в близост до станцията, че няма да бъде засечен. В този случай T, S-кривата за NH-105 няма да има съответна гърбица; вместо него ще има сегмент с права линия, показан на фигура 9.2 с пунктирана линия.
E. Тази зона, съответстваща на слоя от 500 до 2500 m, има "правилна" форма. Съдейки по промяната в плътността, този слой е слабо стратифициран. В целия диапазон от 2000 m дълбочина температурата и солеността се променят бавно и монотонно. Целият слой може да се разглежда като една водна маса.
Концепцията за водна маса е нова теорема. Анализирайки отделни участъци от T, S-кривата за станцията NH-105, ние всъщност се научихме да различаваме различните видове вода в колоната от повърхността до дъното. Ако, изхождайки от резултатите от такъв анализ за една станция, се опитаме да разширим получените резултати до целия океан, тогава ще стигнем до извода, че океаните се състоят от водни маси, разположени една над друга, разположени един върху друг. Точно така работят нещата в действителност. По-нататъшното обобщение води до формулирането на нова теорема за променливостта на океана. Във всяка хидроложка станция може да се открие стратификацията на водния стълб, която е характерна само за даден район на океана; формата на T, S-кривата просто отразява такова наслояване и може да се използва за разграничаване на водните маси в района на океана, където е извършена станцията.
Използване на T,S-диаграми за анализиране на движенията на водните маси. Формулираната по-горе теорема е мощен аналитичен инструмент в ръцете на океанолозите. T, S-кривата за една станция показва как различни водни маси са разположени на дадено място. Не може ли в този случай поредица от T, S-криви, съответстващи на редица станции в голяма водна площна океана, например, в целия Северен Атлантик, дават индикация за това как различни водни маси се движат през океански басейни, всяка по собственото си ниво на плътност?
Отговорът на този въпрос се оказва положителен. Фигура 9.3 илюстрира как водно тяло, наречено Средиземноморска междинна вода, се образува в Средиземно море, изтича през Гибралтарския проток и се движи надолу по шелфа и континенталния склон на Атлантическия океан, докато достигне дълбочина от 1500 м. Това е нивото, при което плътността на атлантическата вода е равна на тази на средиземноморската вода. На тази дълбочина средиземноморската вода започва да се разпръсква в хоризонтална посока, прониквайки в Северния Атлантик, както е показано на фигура 9.3b. Фигура 9.3c показва T, S-криви за две хидроложки станции на запад от Гибралтарския проток. Ясно е, че по завоите на кривите може да се "проследи" разпространението на средиземноморската вода от нейния източник.
Фигура 9.3. Разпределение на средиземноморската вода в Северния Атлантик.
(a) Напречно сечение, показващо потока от средиземноморска вода в Северния Атлантик.
(b) Средиземноморската вода се движи хоризонтално като леща, навлизайки в централната вода на Северния Атлантически океан на дълбочини от 1000–1500 m.
(c) T, S-криви за две станции, показани на фигура (b). T, S-крива за станция 1, разположена в близост до източника на средиземноморска вода, има характерен остър завой; на станция 2, разположена по-далеч от източника, средиземноморската вода вече е смесена до известна степен с околните водни маси, така че характерната чупка на T, S-кривата е изгладена.
Картографиране на океаните въз основа на разпределението на водатамаса. „Водна маса“ означава буквално маса вода. В същото време този термин се прилага за такава маса вода, в която температурата и солеността са приблизително еднакви (понякога се говори за T, S-характеристиките на водната маса). Съществуването на големи обеми морска вода с определени T, S-характеристики предполага, че цялата вода в този обем се е образувала на едно място и при едни и същи условия. Спомнете си, че характеристиките на морската вода могат да се променят само когато тя влезе в контакт с атмосферата, тъй като на границата вода-въздух има потоци топлина и влага.
Взети заедно, тези съображения водят до следните заключения: 1) водните маси ясно се различават по своите T, S-характеристики, тъй като се образуват на различни места по земното кълбо; 2) ако водната маса е напуснала повърхността, нейните характеристики се запазват; 3) самият той се движи в океана по протежение на дадено ниво на плътност; 4) наличието му във водния стълб, където са направени измерванията, се открива по формата на T, S-кривата на дадената станция. Тази концепция за картографиране на океаните според местоположението на водните маси е в основата на класификацията на водите на океаните.