- •Isbn 978-5-06-005815-4 © фгуп «Издательство «Высшая школа», 2007
- •Предисловие
- •Введение
- •Вода в природе и жизни человека
- •Водные объекты. Понятие о гидросфере
- •Гидрологический режим и гидрологические процессы
- •Науки о природных водах
- •Методы гидрологических исследований
- •Использование природных вод и практическое значение гидрологии
- •2. В числителе приведено полное, в знаменателе — безвозвратное водопотребление.
- •Глава 1 химические и физические свойства природных вод
- •Вода как вещество, ее молекулярная структура и изотопный состав
- •1.2. Химические свойства воды. Вода как растворитель
- •1.3. Физические свойства воды 1.3.1. Агрегатные состояния воды и фазовые переходы
- •Плотность воды
- •Тепловые свойства воды
- •Некоторые другие физические свойства воды
- •Глава 2 физические основы гидрологических процессов
- •Фундаментальные законы физики и их использование при изучении водных объектов
- •Водный баланс
- •Баланс содержащихся в воде веществ
- •Тепловой баланс
- •Основные закономерности движения природных вод
- •Классификация видов движения воды
- •Расход, энергия, работа и мощность водных потоков
- •Силы, действующие в водных объектах
- •Уравнение движения водного потока
- •Вертикальная устойчивость вод
- •Глава 3 круговорот воды в природе и водные ресурсы земли
- •Вода на земном шаре
- •Современные и ожидаемые изменения климата и гидросферы земли
- •Круговорот теплоты на земном шаре и роль в нем природных вод
- •Круговорот воды на земном шаре
- •И водные ресурсы Земли», 1974)
- •Вод в грунтах
- •Круговорот содержащихся в воде веществ
- •Влияние гидрологических процессов на природные условия
- •Водные ресурсы земного шара, частей света и россии
- •Та блица 3.6. Средние многолетние (1930—2000) водные ресурсы России*
- •Глава 4 гидрология ледников
- •Происхождение ледников и их распространение на земном шаре
- •Типы ледников
- •Образование и строение ледников
- •Питание и абляция ледников, баланс льда и воды в ледниках
- •Режим и движение ледников
- •Роль ледников в питании и режиме рек. Практическое значение горных ледников
- •Глава 5 гидрология подземных вод
- •Происхождение подземных вод и их распространение на земном шаре
- •Физические и водные свойства грунтов. Виды воды в порах грунтов
- •Физические свойства грунтов
- •Виды воды в порах грунта
- •5.2.3. Водные свойства грунтов
- •Классификация подземных вод. Типы подземных вод по характеру залегания
- •Воды зоны аэрации. Почвенные воды, верховодка, капиллярная зона
- •Воды зоны насыщения. Грунтовые воды
- •5.3.5. Другие типы подземных вод
- •Движение подземных вод
- •Водный баланс и режим подземных вод
- •Водный баланс подземных вод
- •5.5.2. Водный режим зоны аэрации
- •Режим грунтовых вод
- •Провинции: а — кратковременного питания, б— сезонного питания, в — круглогодичного питания (I—XII — месяцы)
- •Взаимодействие поверхностных и подземных вод. Роль подземных вод в питании рек.
- •Практическое значение и охрана подземных вод
- •Глава 6 гидрология рек
- •Реки и их распространение на земном шаре
- •Водосбор и бассейн реки
- •По линии а — б:
- •Сток; 8 — русла рек
- •Морфометрические характеристики бассейна реки
- •Физико-географические и геологические характеристики бассейна реки
- •Река и речная сеть
- •Долина и русло реки
- •Продольный профиль реки
- •Плес; Пр — перекат
- •Питание рек
- •Виды питания рек
- •Классификация рек по видам питания
- •Расходование воды в бассейне реки
- •Водный баланс бассейна реки
- •Уравнение водного баланса бассейна реки
- •Структура водного баланса бассейна реки
- •Водный режим рек
- •Виды колебаний водности рек
- •1 Числитель — данные за 1942—1955 гг., знаменатель — за 1956—1969 гг. 2 Данные за 1941— 1967 гг. 3 Данные за 1968—1987 гг. Прочерк означает отсутствие данных.
- •Фазы водного режима рек. Половодье, паводки, межень
- •Расчленение гидрографа по видам питания
- •Классификация рек по водному режиму
- •Типы: а — дальневосточный (р. Витим, г. Бодайбо, 1937 г.); 6 — тянь-шанский (р. Терек, с. Казбеги,
- •1937 Г.) (I—XII — месяцы)
- •Речной сток
- •Составляющие речного стока
- •Факторы и количественные характеристики стока воды
- •Пространственное распределение стока воды на территории снг
- •Движение воды в реках
- •Распределение скоростей течения в речном потоке
- •Динамика речного потока
- •Закономерности трансформации паводков
- •Движение речных наносов
- •Происхождение, характеристики и классификация речных наносов
- •Частиц, мм 1,0 0,5 0,2 0,1 0,05 0,01 0,005 0,001
- •Движение влекомых наносов
- •Движение взвешенных наносов
- •Сток наносов
- •И связи между ними (б):
- •Русловые процессы
- •Физические причины и типизация русловых процессов
- •Микроформы речного русла и их изменения
- •Мезоформы речного русла и их изменения
- •Макроформы речного русла и их изменения
- •Деформации продольного профиля русла
- •Устойчивость речного русла
- •Термический и ледовый режим рек 6.12.1. Тепловой баланс участка реки
- •Ледовые явления
- •Основные черты гидрохимического и гидробиологического режима рек
- •Гидрохимический режим рек
- •Гидробиологические особенности рек
- •Устья рек
- •Факторы формирования, классификация и районирование устьев рек
- •С блокирующей косой
- •Особенности гидрологического режима устьевого участка реки
- •Особенности гидрологического режима устьевого взморья
- •Практическое значение рек. Влияние хозяйственной деятельности на режим рек
- •Практическое значение рек и типизация хозяйственных мероприятий, влияющих на речной сток
- •Влияние на речной сток хозяйственной деятельности на поверхности речных бассейнов
- •Влияние на речной сток хозяйственной деятельности, связанной с непосредственным использованием речных вод
- •2 4 6 8 1012141618202224 Часы
- •6.15.4. Гидролого-экологические последствия антропогенных изменений стока рек
- •Глава 7 гидрология озер
- •7.1. Озера и их распространение на земном шаре
- •Профиль берега
- •Водный баланс озер
- •Уравнение водного баланса озера
- •Структура водного баланса озера
- •Водообмен в озере
- •Колебания уровня воды в озерах
- •Термический и ледовый режим озер
- •Тепловой баланс озер
- •Термическая классификация озер
- •Термический режим озер в условиях умеренного климата
- •Ледовые явления на озерах
- •Основные особенности гидрохимических и гидробиологических условий. Донные отложения озер
- •Гидрохимические характеристики озер
- •Гидробиологические характеристики озер
- •Наносы и донные отложения в озерах
- •Водные массы озер
- •Изменения гидрологического режима каспийского и аральского морей
- •Проблемы, связанные с судьбой Каспийского и Аральского морей
- •Каспийское море
- •Влияние озер на речной сток. Хозяйственное использование озер
- •Глава 8 гидрология водохранилищ
- •Назначение водохранилищ и их размещение на земном шаре
- •Типы водохранилищ
- •Основные характеристики водохранилищ
- •Водный режим водохранилищ
- •Термический и ледовый режим водохранилищ
- •Гидрохимический и гидробиологический режим водохранилищ
- •Заиление водохранилищ и переформирование их берегов
- •Водные массы водохранилищ
- •Влияние водохранилищ на речной сток и окружающую природную среду
- •Глава 9 гидрология болот
- •Происхождение болот и их распространение на земном шаре
- •Типы болот
- •Строение, морфология и гидрография торфяных болот
- •Развитие торфяного болота
- •Фазы: 7 —низинная; 2—переходная; 3— 6— верховая;
- •Водный баланс и гидрологический режим болот
- •Влияние болот и их осушения на речной сток. Практическое значение болот
- •Глава 10 гидрология океанов и морей
- •Мировой океан и его части. Классификация морей
- •Происхождение, строение и рельеф дна мирового океана. Донные отложения
- •Происхождение ложа океана
- •Рельеф дна Мирового океана
- •Донные отложения
- •Водный баланс мирового океана
- •Солевой состав и соленость вод океана
- •Солевой состав вод океана
- •Распределение солености в Мировом океане
- •Термический режим мирового океана
- •Тепловой баланс Мирового океана
- •Распределение температуры в Мировом океане
- •2,7 3,8 5,5 4,4 2,9 2,2 Южное полушарие
- •Факторы, определяющие плотность морской воды
- •Распределение плотности в Мировом океане
- •Морские льды
- •Ледообразование в море
- •Физические свойства морского льда
- •Движение льдов
- •10.7.4. Ледовитость океанов и морей
- •Оптические свойства морской воды
- •Акустические свойства морской воды
- •Волны зыби
- •Деформация волн у берега
- •Волны цунами
- •Внутренние волны
- •Приливы
- •Основные элементы приливов
- •Приливообразующая сила
- •Статическая и динамическая теории приливов. Строение приливной волны и приливные течения
- •Разложение уравнения приливной волны. Гармонические постоянные. Таблицы приливов
- •Приливы в ограниченном водоеме. Сейши
- •Морские течения
- •10.12.1. Силы, формирующие течения. Классификация морских течений
- •Теория ветровых течений
- •Течение
- •Плотностные течения
- •Циркуляция вод в Мировом океане
- •Уровень океанов и морей
- •Кратковременные колебания уровня
- •Сезонные колебания уровня
- •Водные массы океана
- •Основы учения о водных массах
- •Основы г, s-анализа водных масс
- •Водные массы Мирового океана
- •Взаимодействие океана и атмосферы. Океан и климат
- •Ресурсы мирового океана и его экологическое состояние
- •Ресурсы Мирового океана
- •Литература Основная
- •Богословский б. Б. И др. Общая гидрология,— ji.: Гидрометеоиздат, 1984,—356 с.
- •VI Всероссийский гидрологический съезд. 28 сентября — 1 октября 2004 г. Санкт- Петербург. Тезисы докладов. СПб.: Гидрометеоиздат, 2004.
- •Типы рек
Глава 10 гидрология океанов и морей
Согласно древнегреческому мифу, титан Океан, сын Неба- Урана и Земли-Гей,— это великая безбрежная река, обтекающая сушу. По мере развития цивилизации и географических знаний общая картина распределения суши и воды на поверхности Земли уточнялась, и сейчас Мировым океаном называется единая непрерывная водная оболочка Земли, окружающая все материки и острова и обладающая общностью солевого состава. Мировой океан, включающий четыре океана и множество морей, — главная часть гидросферы, он играет важнейшую роль в круговороте воды и тепловой энергии на Земле.
Мировой океан и его части. Классификация морей
Из общей площади планеты, равной 510 млн км2, 361 млн км2 занимают воды Мирового океана, что составляет около 71 % всей площади поверхности Земли. Такое преобладание воды определяет многие важнейшие особенности Земли как планеты — климат, формы жизни, характер обмена энергией и веществом между отдельными геосферами и др. Мировой океан содержит 96,4 % всего количества воды, находящейся на Земле (включая материковые льды Антарктиды и Гренландии — см. гл. 3), поэтому его воды можно рассматривать как самостоятельную оболочку — океаносферу. Несмотря на преобладание водной поверхности, общее количество воды по сравнению с размерами самой планеты невелико и составляет примерно 1/800 объема Земли. Следовательно, в планетарном масштабе Мировой океан представляет собой сравнительно тонкую пленку на поверхности Земли.
В соответствии с конфигурацией берегов, рельефом дна, динамикой вод и атмосферной циркуляцией, характером распределения гидрологических характеристик (температуры, солености) Мировой океан подразделяют на отдельные океаны. Океан — обширная часть Мирового океана, расположенная между материками, обладающая самостоятельной системой циркуляции вод и специфическими особенностями гидрологического режима. В процессе эволюции наших знаний об океанах появлялись различные варианты деления Мирового океана. Общепринято выделение четырех океанов: Атлантического, Тихого, Индийского и Северного Ледовитого. Их морфометрические характеристики приведены в табл. 10.1.
Таблица
10.1. Основные морфометрические
характеристики океанов*
Характеристики
Океаны
Атланти
ческий
Индийский
Тихий
Северный
Ледовитый
Мировой
Площадь
поверхности, млн км3
Объем,
млн км3
Средняя глубина, м Наибольшая
глубина, м (место измерения)
91,7
329,7
3597
8742
(желоб
Пуэрто-
Рико)
76,2
282,6
3711
7209
(Яванский
желоб)
178,7
710,3
3976
11
022 (Марианский
желоб)
14,7
18,1
1225
5527
(Грен
ландское
море)
361,3
1340,7 3711
11
022 (Марианский
желоб)
*
Атласы океанов. Термины. Понятия.
Справочные таблицы. ГУНИО МО СССР,
1980.
Как видно из таблицы, площадь Тихого океана составляет почти половину всей площади Мирового океана и превышает поверхность всех материков и островов Земли. Тихий океан имеет наибольшую среднюю глубину, здесь же расположен и самый глубокий в Мировом океане Марианский желоб. Его максимальная глубина — 11 022 м; она была измерена экспедицией на советском научно-исследовательском судне «Витязь» в 1957 г.
По своему географическому положению, морфометрическим характеристикам и особенностям природных условий Северный Ледовитый океан существенно отличается от остальных океанов. Площадь его в 12 раз меньше площади Тихого океана, в 6 раз— Атлантического и в 5 раз — Индийского. Средняя глубина Северного Ледовитого океана примерно втрое меньше, чем у других океанов. Отношение площади этого океана к площади бассейна его водосбора составляет 0,92, в то время как для Тихого океана это отношение равно 0,04, для Атлантического — 0,3, для Индийского — 0,09.
В последнее время часто выделяют и пятый океан — Южный, который в соответствии с данным выше определением океана действительно представляет собой самостоятельный объект со специфическим режимом. На юге он простирается до побережья Антарктиды, на севере же не имеет четко очерченной границы: ее проводят либо по северной границе Антарктического циркумполярного течения, либо по линии, соединяющей южные оконечности Южной Америки, Африки, Тасмании и Новой Зеландии. Общая площадь Южного океана составляет около 80 млн км2. Это означает, что при делении Мирового океана на пять основных частей к Южному океану отойдут южные сектора трех наиболее крупных океанов, и он окажется вторым по площади после Тихого.
Внутри океанов выделяют моря. Море — сравнительно небольшая часть океана, вдающаяся в сушу или обособленная от других его частей берегами материка, повышениями дна (порогами) или островами и обладающая специфическими чертами гидрологического режима. Площадь морей составляет около 10 % всей площади Мирового океана, а объем воды в морях не превышает 3 % объема вод Мирового океана. По степени обособленности и расположению относительно суши моря подразделяют на внутренние (средиземные), окраинные и межостровные.
Внутренние моря обычно глубоко вдаются в сушу и имеют затрудненную связь с океаном через сравнительно узкие проливы. В свою очередь, внутренние моря подразделяют на межматериковые (например, Средиземное, Красное) и внутриматериковые (находящиеся внутри одного материка, например, Балтийское, Белое, Черное, Азовское). Гидрологический режим этих морей обычно значительно отличается от режима прилегающей части океана.
Окраинные моря сравнительно неглубоко вдаются в сушу и отделены от океана полуостровами, грядами островов или порогами (например, моря Баренцево, Карское, Охотское, Японское). Водообмен этих морей с океаном больше, чем у внутреннних, а гидрологический режим ближе к режиму прилегающей части океана.
Границами межостровных морей являются острова и поднятия дна (например, моря Банда, Фиджи, Филиппинское).
Общее число морей в Мировом океане по подразделению, принятому Межправительственной океанографической комиссией ЮНЕСКО, около 60. Характеристики основных морей приведены в табл. 10.2. При этом еще ряд морей выделяется только государствами, выходящими на их побережья. Например, внутри Средиземного моря часто выделяют Тирренское, Ионическое моря, в восточной части Баренцева моря выделяют Печорское море и т. д. Самое большое по площади море Мирового океана и одновременно самое глубокое — Филиппинское (5,7 млн км2), одноименный желоб имеет глубину до 10 265 м. Объем этого моря на 30 % больше объема всего Северного Ледовитого океана. Крупнейшие по площади моря в Тихом океане, помимо Филиппинского,— Коралловое (4,1 млн км2), Южно-Китайское (3,5 млн км2), Тасманово (3,3 млн км2), в Атлантическом океане — Уэдделла (2,9 млн км2), Карибское (2,8 млн км2) и Средиземное (2,5 млн км2), в Индийском — Аравийское (4,8 млн км2), а в Северном Ледовитом — Баренцево (1,4 млн км2) и Норвежское (1,3 млн км2).
В океанах и морях выделяют также отдельные части, отличающиеся конфигурацией берегов, рельефом дна и гидрологическим режимом. Прежде всего, это проливы и заливы.
Таблица 10.2. Основные морфометрические характеристики некоторых морей мира*
Море |
Площадь, тыс. км2 |
Объем, тыс. км3 |
Средняя глубина, м |
Наибольшая глубина, м |
||
|
Тихий океан |
|
|
|||
Банда |
714 |
1954 |
2737 |
7440 |
||
Берингово |
2315 |
3796 |
1640 |
4097 |
||
Восточно-Китайское |
836 |
258 |
309 |
2719 |
||
Желтое |
416 |
16 |
38 |
106 |
||
Коралловое |
4068 |
10 038 |
2468 |
9174 |
||
Охотское |
1603 |
1316 |
821 |
3521 |
||
Тасманово |
3336 |
10 960 |
3285 |
5466 |
||
Филиппинское |
5726 |
23 522 |
4108 |
10 265 |
||
Южно-Китайское |
3537 |
3623 |
1024 |
5560 |
||
Японское |
1062 |
1631 |
1536 |
3699 |
||
|
Атлантический океан |
|
|
|||
Азовское |
39 |
0,29 |
7 |
13 |
||
Балтийское |
419 |
21 |
50 |
470 |
||
Карибское |
2777 |
6745 |
2429 |
7090 |
||
Лабрадор |
841 |
1596 |
1898 |
4316 |
||
Мексиканский залив |
1555 |
2366 |
1522 |
3822 |
||
Мраморное |
12 |
3 |
250 |
1389 |
||
Северное |
565 |
49 |
87 |
725 |
||
Средиземное |
2505 |
3603 |
1438 |
5121 |
||
Уэдделла |
2910 |
8375 |
2878 |
6820 |
||
Черное |
422 |
555 |
1315 |
2210 |
||
|
Индийский океан |
|
|
|||
Аравийское |
4832 |
14 523 |
3006 |
5803 |
||
Арафурское |
1017 |
189 |
186 |
3680 |
||
Красное |
460 |
201 |
437 |
3039 |
||
Тиморское |
432 |
188 |
435 |
3310 |
||
|
Северный Ледовитый океан |
|
||||
Баренцево |
1424 |
316 |
222 |
600 |
||
Баффина |
530 |
426 |
804 |
2414 |
||
Белое |
90 |
6 |
67 |
350 |
||
Восточно-Сибирское |
913 |
49 |
54 |
915 |
||
Гренландское |
1195 |
1961 |
1641 |
5527 |
||
Карское |
883 |
98 |
111 |
600 |
||
Лаптевых |
662 |
353 |
533 |
3385 |
||
Норвежское |
1340 |
2325 |
1735 |
3970 |
||
Чукотское |
595 |
42 |
71 |
1256 |
. * Атласы океанов. Термины. Понятия. Справочные таблицы. ГУНИО МО СССР, 1^80.
Пролив — водное пространство, которое разделяет два участка суши и соединяет отдельные океаны и моря или их части. Пример — Берингов пролив, соединяющий Тихий и Северный Ледовитый океаны (и разделяющий Азию и Северную Америку), Гибралтарский, соединяющий Средиземное море с Атлантическим океаном (и разделяющий Европу и Африку), Лаперуза между островами Сахалин и Хоккайдо, соединяющий Охотское и Японское моря. Шириной пролива считают расстояние между разделенными водой участками суши, длиной пролива — расстояние между основными водными объектами (между входным и выходным створами). Самый широкий — пролив Дрейка, разделяющий Южную Америку и Антарктиду (около 1000 км), а самый длинный пролив — Мозамбикский (почти 1800 км). Проливы бывают весьма разнообразными, они играют очень важную роль в формировании гидрологического режима в соединяемых ими водоемах и сами по себе представляют важный объект изучения.
Залив — часть океана или моря, вдающаяся в сушу и не отделенная от нее островами или поднятиями дна. Вследствие этого залив по режиму мало отличается от прилегающего района океана или моря. В виде примеров можно назвать заливы Бискайский и Гвинейский в Атлантическом океане, Калифорнийский в Тихом океане, Бенгальский (самый крупный по площади — 2,2 млн км2) и Большой Австралийский в Индийском океане.
Следует иметь в виду, что выделение отдельных морей и заливов, а также их границ — историческая традиция, иногда приводящая к противоречиям. Ряд районов Мирового океана, имеющих одинаковую обособленность и своеобразные черты гидрологических условий, в одних случаях называются морями, в других — заливами. Например, такие океанские заливы, как Мексиканский, Персидский, Гудзонов, правильнее было бы называть морями, моря Аравийское и Бофорта — скорее заливы, а не имеющее берегов Саргассово море — это по существу внутренняя часть субтропического круговорота Северной Атлантики.
В зависимости от происхождения, формы, строения берегов заливы имеют различные, зачастую местные названия: бухта, лиман, фиорд, губа, лагуна и др.
Бухта — небольшой залив, обособленный мысами или островами от основного водоема (т. е. океана или моря), обычно хорошо защищенный от ветров и часто используемый для устройства портов. Каждая бухта обладает особым гидрологическим режимом. Примерами таких водных объектов могут служить Севастопольская и Цемесская бухты на Черном море, Золотой Рог и Находка в Японском море.
Лиман — залив, отделенный от моря песчаной косой (пересыпью), в которой есть узкий пролив, соединяющий лиман с морем. Обычно лиман — это затопленная часть ближайшего к морю участка речной долины (например, Днепро-Бугский, Днестровский лиманы на побережье Черного моря). На характеристики вод в лимане может сильно влиять впадающая в него река. Эти водные объекты иногда относят к озерам, но правильнее считать их частями устьевых областей рек (см. разд. 6.14).
Губа — распространенное на севере России название залива, глубоко вдающегося в сушу, а также обширного залива, в который впадает река (Чёшская в Баренцевом море, Обская в Карском). Эти акватории также целесообразно относить к устьевым областям рек.
Узкий и глубокий морской залив с высокими берегами (обычно ложе древнего ледника) называется фиордом (например, Согне-фиорд в Норвежском море).