Trochę teorii
Prądy morskie
Prądy morskie to poziome ruchy wody w morzach i oceanach, związane z przenoszeniem znacznych ilości wód na duże odległości. Warstwa wody objęta tymi ruchami ma stosunkowo niewielką szerokość i miąższość w porównaniu z jej długością, która może wynosić nawet kilka tysięcy km. Prądy morskie powstają pod wpływem:
różnic gęstości wody wywołanych zmianami temperatury i zasolenia,
ciśnienia powietrza i tarcia wiatru o powierzchnię oceanu,
różnic w wysokości poziomu zwierciadła wody w sąsiadujących częściach oceanu,
siły przyciągania Księżyca i Słońca.
Wpływ na prądy ma również siła Coriolisa, powodująca odchylenie kierunku prądów w prawo na półkuli północnej i w lewo na półkuli południowej. Na charakter powstającego ruchu wody oddziałuje również rzeźba dna oceanicznego, zarys kontynentów oraz rozkład lądów i mórz.
Cechy prądów morskich - opisy do rozwinięcia
Podział prądów morskich
Ze względu na przyczyny powstawania wyróżniamy:
prądy morskie wiatrowe – powstają wskutek tarcia powietrza o powierzchnię oceanów i mórz oraz parcia wiatru na dowietrzne zbocza fal. Prąd morski wywołany wiatrami stałymi (np. pasatami), wiatrami sezonowymi (monsunami) lub wiatrami zdecydowanie przeważającymi (np. wiatrami zachodnimi w strefie umiarkowanej) jest nazywany prądem dryftowym. Prąd morski wywoływany wiatrami krótkotrwałymi nazywamy prądem wiatrowym;
prądy morskie grawitacyjno‑gradientowe, które obejmują:
prądy morskie barogradientowe, wywołane zmianami ciśnienia atmosferycznego nad morzami i oceanami;
prądy morskie spływowe, powstające wskutek dopływu wód rzecznych, opadu atmosferycznego, parowania, dopływu wód z innego akwenu lub odpływu wód;
prądy morskie gęstościowe, powstające na skutek różnic gęstości wody morskiej, o czym decydują różnice temperatury i zasolenia wody (są to głównie prądy podpowierzchniowe i głębinowe);
prądy morskie kompensacyjne, o charakterze wtórnym, dążące do wyrównania poziomu morza bez względu na przyczynę, która wywołała zakłócenie równowagi hydrostatycznej;
prądy pływowe – powstające w związku z przesuwaniem się fal pływowych (pływy). Szczególnie silne prądy pływowe są obserwowane w akwenach przybrzeżnych, gdzie obejmują całą masę wody (do dna); im dalej od brzegów, tym są słabsze.
Ze względu na stałość i czas trwania wyróżniamy:
prądy stałe – mają zawsze ten sam kierunek i tę samą prędkość;
prądy zmienne – zmieniające kierunek i prędkość w regularnych odstępach czasu;
czasowe – krótkotrwałe, powstające np. pod wpływem krótkotrwałych, silnych wiatrów.
Wyróżnić można również:
prąd przybrzeżny – prąd, który płynie równolegle do brzegu na wysokości linii przyboju; wywołują go fale zbliżające się do brzegu pod kątem ostrym;
prąd strumieniowy – prąd wody tworzący się wtedy, gdy woda w linii przyboju przepływa przez wąski przesmyk – tworzy się wówczas silny prąd, który płynie prostopadle do linii brzegowej w kierunku od lądu;
prąd wsteczny – ruch wody w kierunku od plaży do morza; powstaje w wyniku ruchu falowego wody.
Ze względu na cechy termiczne wyróżniamy:
prądy ciepłe – temperatura wód niesionych prądem jest wyższa od temperatury wód otaczających;
prądy zimne – temperatura wód niesionych prądem jest niższa od temperatury wód otaczających.
Przeczytaj, aby lepiej zrozumieć!
O prądach ciepłych mówimy wtedy, gdy przenoszą wody cieplejsze od wód obszaru, na jaki wkraczają. Zasadniczo do prądów ciepłych zaliczamy te, które płyną z szerokości niskich do wysokich. Ciepłe wody powierzchniowe z obszarów okołorównikowych przenoszone są w wyższe szerokości, niosąc energię cieplną i wywołując dodatnie anomalie termiczne. Zazwyczaj wody te są także nieco bardzie zasolone od wód, do których zmierzają. W równowadze do nich płyną zimne prądy z obszarów podbiegunowych, transportujące wody słodsze i chłodniejsze.
Należy podkreślić, że temperatura prądów nie pozostaje bez zmian na całej ich rozciągłości. Prądy ciepłe tracą ciepło na wiele sposobów, w tym m.in. przez oddanie go powietrzu, przez wypromieniowanie, przez mieszanie się z głębszymi i zimniejszymi warstwami wody, w następstwie topnienia lodów pływających, które trafią do prądu ciepłego, na skutek falowania i mieszania się z zimnymi wodami znajdującymi się na skraju prądu ciepłego. Zasadniczo im mniejszy i wolniejszy prąd, tym szybsza i większa utrata przez niego ciepła.
Najsilniejszym prądem morskim jest Dryf Wiatrów Zachodnich. Obiega on kulę ziemską na dalekim południu, ma ponad 3000 m głębokości i jest zaliczany do prądów zimnych. Stworzona przez niego strefa silnych wiatrów i sztormów sprawia, że opłynięcie przylądka Horn jest ogromnym wyzwaniem dla żeglarzy.
Rozkład prądów morskich
Za obszar powstawania prądów morskich uznaje się strefę równikową. Po obydwu stronach równika prądy tworzą zamknięte systemy cyrkulacji, które swym zasięgiem obejmują obszary oceanu.
Na półkuli północnej prądy tworzą wiry prawoskrętne, a na półkuli południowej lewoskrętne. Wiry te cechuje zmienna szybkość. Na półkuli północnej szybkie i silne prądy występują w zachodnich częściach basenów oceanicznych. Na półkuli południowej największą dynamicznością charakteryzują się prądy we wschodnich częściach oceanu.
Rozkład prądów morskich na Ziemi jest skutkiem ogólnej cyrkulacji atmosferycznej. Nawiązuje do układów wiatrów stałych, sezonowych lub przeważających na danym obszarze. Taka cyrkulacja obejmuje wody Oceanu Atlantyckiego i Oceanu Spokojnego. Natomiast w północnej części Oceanu Indyjskiego kierunek prądów morskich zmienia się wraz ze zmianą kierunku wiatrów monsunowych.
W okolicach równika wody oceanu nagrzewają się. Pasaty – wiatry stałe występujące w strefie międzyzwrotnikowej, wpływają na masy wody, która zaczyna płynąć na zachód. Masy tej wody tworzą Prąd Północnorównikowy i Południoworównikowy. Kiedy masy te dopływają do kontynentu, rozdzielają się. Część płynie ku północy, druga część w stronę południa. Masy przemieszczające się wzdłuż granic kontynentów dają początek innym ciepłym prądom. Prąd Południoworównikowy daje początek: Brazylijskiemu i Wschodnioaustralijskiemu, z kolei Prąd Północnorównikowy daje początek prądom: Gujańskiemu i Kuro Siwo. Prąd Północno- i Południoworównikowy dają początek Równikowemu Prądowi Wstecznemu, płynącemu na wschód.
Miedzy 40° a 50° szerokości geograficznej północnej i południowej wieją już stałe wiatry zachodnie. Na półkuli południowej prądy nie spotykają żadnej przeszkody w postaci lądu. Występuje więc tu zimny Dryf Wiatrów Zachodnich – opływa on Ziemię dookoła. Przy południowym wybrzeżu Ameryki Południowej, Afryki i Australii ten zimny prąd kieruje się na północ wzdłuż granic kontynentów, tworząc zimne prądy: Peruwiański, Benguelski oraz Zachodnioaustralijski. Prądy te kierują się na północ, ogrzewając się i w następstwie stając się prądami równikowymi. Na półkuli północnej wiatry zachodnie prowadzą prądy ciepłe wzdłuż wybrzeża Ameryki Północnej oraz Azji i kierują je na wschód. W ten sposób płynie Prąd Zatokowy i Północnopacyficzny. Prąd Zatokowy dociera do Europy, a Północnopacyficzny do Ameryki Północnej. Tam prądy te rozdzielają się. Część z tych wód pozostaje prądem ciepłym wpływającym w chłodniejsze wody, np. Prąd Norweski powstający z Prądu Zatokowego. Reszta wód, która skręca na południe, wpływa na obszar cieplejszych wód i staje się prądem zimnym, np. z Prądu Zatokowego powstaje zimny Prąd Kanaryjski.
Koła podbiegunowe cechują się wiatrami ukierunkowanymi na zewnątrz – wiejącymi z biegunów. Ciężkie i mroźne powietrze tworzy wyże baryczne skierowane na niższe szerokości geograficzne. Wzdłuż wybrzeży kontynentów na południe płyną zimne prądy powstałe przez te wiatry. Przykładem takiego prądu może być Prąd Kamczacki.
Przesmyk Panamski – część lądu łącząca Amerykę Północną oraz Południową. Powstały ok. 2 800 000 lat temu, dzielący obecnie wody Morza Karaibskiego oraz Oceanu Spokojnego. Powstanie Przesmyku Panamskiego odcięło ostatnią pozostałość tego, co kiedyś było Prądem Okołorównikowym, który istniał od kredy i wczesnego kenozoiku. Mogło to przyczynić się do dalszego ochłodzenia oceanów na całym świecie.
Wpływ prądów morskich
Prądy morskie mają bardzo duży wpływ na:
rolnictwo,
gęstość zaludnienia,
sieć osadniczą,
żeglugę,
warunki wodne,
rybołówstwo.
Ciepłe prądy morskie wpływają na ocieplenie klimatu, przez co oddziałują na wydłużenie okresu wegetacyjnego oraz na zwiększenie sum opadów atmosferycznych, co ma pozytywne skutki dla gospodarki rolnej. Przykładowo w Anglii (Prąd Zatokowy) rolnictwo przynosi wyższe plony, łagodny klimat pozwala na uprawę wymagających roślin (pszenica, kukurydza, rzepak), natomiast w Nowej Fundlandii położonej na podobnej szerokości geograficznej (Prąd Labradorski), rolnictwo nie przynosi obfitych plonów ze względu na bardziej surowy klimat, z mniejszymi opadami atmosferycznymi i niższymi temperaturami powietrza i ze znacznie krótszym okresem wegetacyjnym. W związku z tym w miejscach, gdzie docierają ciepłe prądy morskie, jest bardziej rozwinięta sieć osadnicza i występuje większa gęstość zaludnienia.
Obecność prądów morskich ma bardzo duży wpływ na żeglugę morską. Już Wikingowie w drodze do Ameryki omijali Prąd Zatokowy płynący na północ i wschód, a wykorzystywali zimne prądy płynące w kierunku południa. Także Krzysztof Kolumb korzystał z prądów morskich w swoich podróżach. Znajomość morskich prądów i wiatrów pomaga w planowaniu żeglugi.
Ciepłe prądy morskie zapobiegają zamarzaniu niektórych portów morskich położonych w chłodnych strefach poprzez zwiększanie temperatury wody. Dzięki temu procesowi Murmańsk – rosyjskie miasto leżące za kołem podbiegunowym – jest najdalej wysuniętym na północ niezamarzającym portem morskim Europy. Zimne prądy morskie natomiast (np. Prąd Labradorski) mogą stwarzać zagrożenie dla transportu morskiego, gdyż wody transportują fragmenty gór lodowych w kierunku równika. Prąd Zatokowy powoduje podwyższenie temperatury powietrza o ponad 4,4°C w stosunku do regionów na tych samych szerokościach geograficznych, dlatego w Norwegii zlodzenie portów morskich nie występuje w odróżnieniu do Kanady.
Strategiczne strefy to te, gdzie mieszają się wody prądów zimnych z wodami prądów ciepłych, co gwarantuje obfite połowy. Warunki termiczne i tlenowe w tych strefach są bardzo korzystne dla rozwoju planktonu i odżywiających się nim organizmów, głównie ryb. Przykładem takiego łowiska jest północna cześć Atlantyku – ciepłe wody Prądu Zatokowego mieszają się z zimnymi wodami Prądu Labradorskiego i Prądu Wschodniogrenlandzkiego.
Prądy morskie posiadają także duży potencjał energetyczny. Najbardziej perspektywiczne są morskie obszary Wielkiej Brytanii, Irlandii, Włoch, Stanów Zjednoczonych, Filipin i Japonii. Prądy morskie przepływające w wymienionych lokalizacjach posiadają prędkość przekraczającą 2,5 m/s. Naukowcy zwracają jednak uwagę, iż prądy morskie mają istotne znaczenie dla klimatu naszej planety i niewykluczone, że uszczuplenie ich energii mogłoby doprowadzić do nieodwracalnych zmian klimatycznych.
Znaczenie klimatyczne prądów morskich
Prądy morskie mają zasadnicze znaczenie w tworzeniu się anomalii termicznych w poszczególnych regionach Ziemi. Zimne prądy opływające zachodnią Afrykę, Australię, Amerykę Południową i Kalifornię sprawiają, że wybrzeża są w tych regionach znacznie zimniejsze niż położone na tych samych szerokościach wewnętrzne obszary kontynentów. Odwrotna sytuacja występuje w przypadku prądów ciepłych, które mają łagodzący wpływ na klimat. Szczególnie dobrze widoczne jest to na obszarach, gdzie prądy ciepłe docierają do wysokich szerokości geograficznych. Wówczas obserwowany jest duży kontrast między klimatem miejscowym a cechami klimatu „przyniesionymi” przez prądy. Prąd Północnoatlantycki i analogiczny do niego Kuro Siwo są tego dobrym przykładem. Pierwszy z wymienionych dociera o 40° bardziej na północ niż drugi, przez co jego znaczenie i wpływ na klimat opływanych regionów są zdecydowanie większe.
Jeszcze większe różnice dostrzeżemy w przypadku porównania obszarów leżących na tej samej szerokości geograficznej, a pozostających pod wpływem różnych prądów morskich – zimnych i ciepłych. Najlepszym przykładem w tym zakresie są wschodnie wybrzeża Kanady i zachodnie wybrzeża Europy, w pasie między 55° a 70° szerokości geograficznej północnej. Wybrzeża kanadyjskie opływa zimny Prąd Labradorski, przez co roczne izotermy dla tego obszaru zawierają się w przedziale między 0° a -10°C. Dla wybrzeży europejskich, które są pod wpływem wspomnianego już ciepłego Prądu Północnoatlantyckiego, wartości izoterm wynoszą między +10° a 0°C. Liczba dni bez mrozu na wybrzeżu kanadyjskim to poniżej 60 dni, a u wybrzeży europejskich od 150 do 210 dni. W konsekwencji formacja roślinna na półwyspie Labrador i w Archipelagu Kanadyjskim to głównie tundra, a w Europie – lasy mieszane i iglaste.
Klimatogramy - galeria wykresów
Innym przykładem jest Grenlandia, która różną dostępność do swych brzegów zawdzięcza odmiennej specyfice opływających ją prądów morskich – Zachodniogrenlandzkiego i Wschodniogrenlandzkiego. Zachodnie wybrzeża pozostają pod wpływem ciepłego Prądu Zachodniogrenladzkiego i odznaczają się zdecydowanie korzystniejszymi warunkami. Dlatego też niemal wszystkie osiedla skupione są na zachodnim wybrzeżu wyspy.
Interesującym przykładem jest wpływ Prądu Benguelskiego na południowo‑zachodnie wybrzeża Afryki. Ponieważ jest to prąd zimny, powoduje on ochładzanie i wysuszanie tej części kontynentu. Efektem jego działalności jest m.in. rozwój pustyni Namib. Na podobnej szerokości geograficznej, lecz na południowo‑wschodnim wybrzeżu Afryki, występuje Prąd Mozambicki, który powoduje podwyższenie średniej temperatury powietrza i wpływa na zwiększenie się opadów na tym obszarze.
