Проблемы международных исследований мирового океана. Вторая часть

Одной из существенных проблем следует назвать проблему всего спектра длинных волн. Волновые системы вызывают наибольший интерес. Их можно разделить на несколько групп: штормовые нагоны, цунами и взрывные волны. Эти системы очень схожи в том, что их влияния у береговой линии одинаковы. При этом колебания достигают наивысшего размера у источника возмущения и постепенно ослабевают с увеличением расстояния от источника возмущения. Как цунами, так и взрывные волны вызываются локальными кратковременными силами и отличаются только по частоте максимальной энергии волн. Проект плана предусматривает создание не менее трех далеко расположенных друг от друга пунктов регистрации данных о цунами на большой глубине. Кроме того, предлагается и другой способ регистрации, заключающийся в том, что создается сеть временных буев с регистрирующей аппаратурой. Эти буи могут ставиться судами погоды на дно океана.

В перспективе имеется в виду создание автономных глубоководных геофизических обсерваторий по типу космической солнечной обсерватории, которые могли бы посылать данные в течение многих лет на регистрирующие станции на побережье. Эти подводные обсерватории могли бы регистрировать как обычные гидрологические данные (температуру, соленость, течения), так и некоторые другие характеристики, например акустические и геомагнитные.

Особо рассматриваются вопросы экспериментального исследования термодинамики системы «океан — атмосфера». Здесь основное внимание должно быть обращено, указывается в проекте, на отыскание среди всех действующих факторов тех воздействий первого порядка, которые преобладают в явлениях, имеющих место в океане. Такие эксперименты можно провести и в лабораторных условиях. При этом в одних случаях надо рассматривать действие сил на вращающейся модели, в других предпочтение отдавать потокам, возникающим под действием подъемных сил. В последнем случае важные результаты могут быть получены с учетом формирования и поведения термоклина.

Весьма важны лабораторные эксперименты с подъемными силами при изучении динамической устойчивости в зависимости от вертикального градиента плотности, когда он определяется только вертикальным распределением температуры. Если вертикальный градиент плотности зависит от солености, то конвекционные движения становятся более сложными, со значительными горизонтальными компонентами. В этом случае вблизи поверхности океана образуется слой скачка, напоминающий термоклин, вертикальные движения замедляются, их характер непрерывно изменяется, а места подъема глубинных вод к поверхности меняют свое положение.

Проведенные в последнее время измерения показали, что в зонах слабых и изменчивых течений «мгновенные» (осредненные за десять минут) поверхностные течения имеют небольшое сходство со «средним» течением. В проекте плана указывается, что, в то время как составлялась общая картина очень простой поверхностной циркуляции, применение новой техники или осторожное использование старой дало неожиданное указание на то, что фактически картина горизонтальной циркуляции океана совершенно не та, какой ее полагали недавно. Непосредственные измерения па глубине с помощью буев, измерителей течений и поплавков нейтральной плавучести показали большие скорости и значительно большую изменчивость течений, чем предполагали ранее.

Современная техника измерений рассчитана на определенные размеры и частоты, которые не всегда отвечают реальным условиям. Так, классическая океанографическая станция недостаточна для наблюдения за явлениями с высокой частотой, с другой стороны, продолжительность и маршруты океанографических экспедиций недостаточны для сбора данных о явлениях с низкой частотой или большими масштабами.

Безусловно, важно замечание проекта плана о том, что сейчас все еще слишком мало известно о распределении энергии по различным масштабам и частотам в течениях, чтобы правильно выбрать интервалы для сбора данных. Поэтому усилия специалистов в области динамики вод должны быть направлены, в частности, и на решение этих задач.

Установка измерителей течений на заякоренных буях позволит осуществить непрерывное измерение течений одновременно во многих пунктах; наличие длинных непрерывных рядов даст возможность изучить распределение энергии в диапазоне высоких частот, а со временем перейти и к низким частотам. Но к сожалению, приходится ограничивать изучение временных изменений течений в океане до тех пор, пока не появятся в достаточном количестве автономные буйковые станции, оборудованные хорошей автоматической аппаратурой.

Явления, происходящие в океанах, изучаются теоретически и лабораторно. Но результаты этих исследований необходимо проверять путем прямых наблюдений в море.

По данным батитермографических и гидрологических станций, собранным в течение последних 20 лет, можно определить средний сезонный ход температуры в северной части Тихого океана в толще воды до 150 м. То же самое относится и к Атлантическому океану. Известна средняя величина сезонного хода солености воды выше этой глубины у берегов Японии, Калифорнии, Канады, в Южно-Китайском море.

Кое-что известно о сезонных колебаниях солености воды в поверхностных слоях у береговых станции, расположенных вдоль побережья Азии и Северной Америки, у Гавайских и Филиппинских островов, Индонезии, а также около одиннадцати островных станций, регистрирующих уровень моря со времени Международного геофизического года.

Известно кое-что о многолетних колебаниях температуры и солености в поверхностных слоях у береговых станций за последние 10—14 лет. Япония имеет данные для подповерхностного слоя и поверхности открытого океана. Однако эти сведения не уточнялись по многолетним изменениям и результаты не были опубликованы. Американские записи колебаний температуры в поверхностных слоях в открытом океане не анализировались с учетом многолетних колебаний.

К югу от острова Хонсю с 1960 г. ежемесячно проводится съемка меандров течения Куросио. В США в течение последних 15 лет с некоторыми перерывами проводятся ежемесячные съемки Калифорнийского течения. В других районах месячные и годовые изменения течений практически неизвестны.

В проекте приводятся карты районов Тихого океана, охваченных сезонными батитермографическими наблюдениями. За исключением Берингова и Охотского морей, прилегающих к ним районов северо-западной части Тихого океана и районов к юго-востоку от Гавайских островов вплоть до экватора, пункты наблюдений в северной части Тихого океана расположены довольно часто, в некоторых зонах охват можно считать удовлетворительным, в других — отличным. Южная часть . Тихого океана малоисследован а и хуже охвачена наблюдениями, особенно к востоку от 180° долготы.