Prąd Zatokowy - Gulf Stream
Gulf Stream , razem z jego północnej rozbudowie North Atlantic Drift , jest ciepły i szybki Atlantic ocean prąd , który pochodzi z Zatoki Meksykańskiej i rozciąga się do czubka Florydy i następuje wschodnie wybrzeża Stanów Zjednoczonych i Nowej Fundlandii przed przekroczeniem Ocean Atlantycki jako Prąd Północnoatlantycki . Proces zachodniej intensyfikacji powoduje, że Prąd Zatokowy jest prądem przyspieszającym w kierunku północnym u wschodnich wybrzeży Ameryki Północnej. Przy około 40°0′N i 30°′W / 40,000°N 30,000°W dzieli się na dwie części, z północnym prądem, Dryfem Północnoatlantyckim, przecinającym Europę Północną i południowym, Prądem Kanaryjskim , opływającym Afrykę Zachodnią.
Prąd Zatokowy wpływa na klimat wschodniego wybrzeża Ameryki Północnej od Florydy po Nową Fundlandię i zachodnie wybrzeże Europy. Chociaż ostatnio toczyła się debata, panuje zgoda, że klimat w Europie Zachodniej i Europie Północnej jest cieplejszy niż na innych obszarach o podobnej szerokości geograficznej z powodu Prądu Północnoatlantyckiego. Jest częścią Wiru Północnoatlantyckiego . Jego obecność doprowadziła do powstania silnych cyklonów wszystkich typów, zarówno w atmosferze, jak iw oceanie. Prąd Zatokowy jest również znaczącym potencjalnym źródłem wytwarzania energii odnawialnej .
Historia
Europejskie odkrycie Prądu Zatokowego datuje się na wyprawę Juana Ponce de León w 1512 r. , po której został on powszechnie wykorzystany przez hiszpańskie statki płynące z Karaibów do Hiszpanii. W podsumowaniu dziennika podróży Ponce de León z 22 kwietnia 1513 r. odnotowano: „Prąd taki, że chociaż mieli silny wiatr, nie mogli płynąć do przodu, ale do tyłu i wydaje się, że szli dobrze; wiadomo było, że prąd jest silniejszy niż wiatr”.
Benjamin Franklin zainteresował się wzorcami cyrkulacji Północnego Atlantyku. W 1768 roku, podczas pobytu w Anglii, Franklin usłyszał dziwną skargę od Colonial Board of Customs : Dlaczego brytyjskie paczki dotarły z Anglii do Nowego Jorku kilka tygodni dłużej niż przeciętny amerykański statek handlowy dotarł do Newport na Rhode Island , pomimo statki handlowe odpływające z Londynu i pływające po Tamizie, a potem wzdłuż kanału La Manche, zanim przepłyną przez Atlantyk, podczas gdy paczki odpływają z Falmouth w Kornwalii?
Franklin poprosił o odpowiedź Timothy'ego Folgera, kapitana wielorybników z wyspy Nantucket . Folger wyjaśnił, że statki handlowe rutynowo przekraczały prąd — który został zidentyfikowany na podstawie zachowania wielorybów, pomiaru temperatury wody i zmian koloru wody — podczas gdy kapitanowie paczek pocztowych biegli przeciwko niemu. Franklin kazał Folgerowi naszkicować ścieżkę prądu na mapie Atlantyku i dodać notatki, jak unikać prądu podczas żeglugi z Anglii do Ameryki. Franklin następnie przesłał wykres do Anthony'ego Todda, sekretarza brytyjskiego urzędu pocztowego. Mapa Prądu Zatokowego Franklina została wydrukowana w 1769 roku w Londynie, ale została w większości zignorowana przez brytyjskich kapitanów morskich. Kopia wykresu została wydrukowana w Paryżu około 1770-1773, a trzecia wersja została opublikowana przez Franklina w Filadelfii w 1786 roku.
Nieruchomości
Właściwy Prąd Zatokowy to prąd zintensyfikowany na Zachodzie , napędzany głównie przez napór wiatru . Natomiast Dryf Północnoatlantycki jest w dużej mierze napędzany przez cyrkulację termohalinową . W 1958 roku oceanograf Henry Stommel zauważył, że „w strumieniu znajduje się bardzo mało wody z Zatoki Meksykańskiej”. Przenosząc ciepłą wodę na północny wschód przez Atlantyk, sprawia, że Europa Zachodnia, a zwłaszcza Europa Północna, jest cieplejsza i łagodniejsza niż byłaby w innym przypadku.
Formacja i zachowanie
Rzeka wody morskiej, zwana Atlantyckim Prądem Równikowym , płynie na zachód u wybrzeży Afryki Środkowej. Kiedy ten prąd wchodzi w interakcję z północno-wschodnim wybrzeżem Ameryki Południowej, rozwidla się na dwie gałęzie. Jedna przechodzi do Morza Karaibskiego , a druga, Prąd Antyli , płynie na północ i wschód od Indii Zachodnich . Te dwie gałęzie łączą się ponownie na północ od Cieśniny Florydzkiej .
Te wiatry wiać w kierunku zachodnim w tropikach, a westerlies dmuchać w kierunku wschodnim na średnich szerokościach geograficznych. Ten wzór wiatru powoduje naprężenia na subtropikalnej powierzchni oceanu z ujemnym zwijaniem się na północnym Atlantyku. Powstały transport Sverdrup jest w kierunku równika.
Ze względu na zachowanie potencjalnej wirowości powodowanej przez wiatry poruszające się w kierunku północnym na zachodnim obrzeżu podzwrotnikowego grzbietu oraz zwiększoną względną wirowość wody poruszającej się w kierunku północnym, transport jest równoważony przez wąski, przyspieszający prąd biegunowy. Płynie wzdłuż zachodniej granicy basenu oceanicznego, przewyższając skutki tarcia z prądem zachodnim i jest znany jako Prąd Labradorski . Ochrona potencjalnej wirowości powoduje również zakola wzdłuż Prądu Zatokowego, które czasami urywają się, gdy zmienia się pozycja Prądu Zatokowego, tworząc oddzielne wiry ciepłe i zimne. Ten ogólny proces, znany jako intensyfikacja zachodnia, powoduje, że prądy na zachodniej granicy basenu oceanicznego, takiego jak Prąd Zatokowy, są silniejsze niż prądy na granicy wschodniej.
W konsekwencji powstały Prąd Zatokowy to silny prąd oceaniczny. Transportuje wodę z szybkością 30 milionów metrów sześciennych na sekundę (30 sverdrups ) przez Cieśninę Florydzką. Gdy przechodzi na południe od Nowej Fundlandii, wskaźnik ten wzrasta do 150 sverdrups. Objętość Prądu Zatokowego przyćmiewa wszystkie rzeki wpadające do Atlantyku łącznie, co łącznie daje 0,6 sverdrupów. Jest jednak słabszy od Antarktycznego Prądu Okołobiegunowego . Biorąc pod uwagę siłę i bliskość Prądu Zatokowego, plaże wzdłuż wschodniego wybrzeża Stanów Zjednoczonych mogą być bardziej podatne na duże anomalie na poziomie morza, które znacząco wpływają na tempo erozji wybrzeży .
Prąd Zatokowy ma zazwyczaj szerokość 100 km (62 mil) i głębokość od 800 metrów (2600 stóp) do 1200 metrów (3900 stóp). Obecna prędkość jest największa w pobliżu powierzchni, a maksymalna prędkość wynosi zwykle około 2,5 metra na sekundę (5,6 mil na godzinę). Wędrując na północ, ciepła woda transportowana przez Prąd Zatokowy ulega chłodzeniu przez parowanie. Chłodzenie jest napędzane wiatrem: wiatr poruszający się po wodzie powoduje parowanie , ochładzanie wody oraz zwiększanie jej zasolenia i gęstości. Kiedy tworzy się lód morski, sole pozostają poza lodem, proces znany jako wykluczenie solanki. Te dwa procesy wytwarzają wodę, która jest gęstsza i zimniejsza (a dokładniej, woda, która nadal jest ciekła w niższej temperaturze). W Północnym Oceanie Atlantyckim woda staje się tak gęsta, że zaczyna opadać w mniej zasolonej i mniej gęstej wodzie. (Działanie konwekcyjne jest podobne do działania lampy lawowej .) Ten prąd zstępujący zimnej, gęstej wody staje się częścią Głębokiej Wody Północnoatlantyckiej, strumienia płynącego na południe. W prądzie występuje bardzo mało wodorostów , chociaż wodorosty gromadzą się w kępach na wschód od niego.
W kwietniu 2018 r. dwa badania opublikowane w Nature wykazały, że Prąd Zatokowy jest najsłabszy od co najmniej 1600 lat.
Zlokalizowane efekty
Prąd Zatokowy ma wpływ na klimat półwyspu Florydy . Część u wybrzeży Florydy, zwana Prądem Florydzkim , utrzymuje średnią temperaturę wody na poziomie co najmniej 24°C (75°F) w okresie zimowym. Wiatry wschodnie poruszające się nad tą ciepłą wodą przenoszą ciepłe powietrze znad Prądu Zatokowego w głąb lądu, pomagając w utrzymaniu temperatur niższych w całym stanie niż gdzie indziej w południowo-wschodnich Stanach Zjednoczonych w okresie zimowym. Również bliskość Prądu Zatokowego do Nantucket w stanie Massachusetts przyczynia się do jego bioróżnorodności , ponieważ jest to północna granica dla południowych odmian życia roślinnego i południowa granica dla północnych gatunków roślin, Nantucket jest cieplejszy zimą niż na kontynencie.
Prąd Północnoatlantycki Prądu Zatokowego, wraz z podobnymi prądami ciepłego powietrza, pomaga utrzymać Irlandię i zachodnie wybrzeże Wielkiej Brytanii o kilka stopni cieplej niż na wschodzie. Jednak różnica jest najbardziej dramatyczna na zachodnich przybrzeżnych wyspach Szkocji . Zauważalny wpływ Prądu Zatokowego i silnych wiatrów zachodnich (napędzanych ciepłą wodą Prądu Zatokowego) na Europę występuje wzdłuż wybrzeża Norwegii . Północne części Norwegii leżą w pobliżu strefy arktycznej , której większość zimą jest pokryta lodem i śniegiem. Jednak prawie całe wybrzeże Norwegii pozostaje wolne od lodu i śniegu przez cały rok. Efekt ocieplenia spowodowany przez Prąd Zatokowy pozwolił na rozwój i utrzymanie dość dużych osiedli na wybrzeżu północnej Norwegii , w tym Tromsø , trzeciego co do wielkości miasta na północ od koła podbiegunowego. Systemy pogodowe ogrzane przez Prąd Zatokowy dryfują do Europy Północnej , powodując również ocieplenie klimatu za górami skandynawskimi .
Wpływ na powstawanie cyklonu
Ciepła woda i kontrast temperatury wzdłuż brzegu Prądu Zatokowego często zwiększają intensywność cyklonów, tropikalnych lub innych. Wytwarzanie cyklonów tropikalnych zwykle wymaga temperatury wody przekraczającej 26,5°C (79,7°F). Nad Prądem Zatokowym powszechna jest formacja cyklonu tropikalnego, zwłaszcza w lipcu. Burze przemieszczają się na zachód przez Karaiby, a następnie poruszają się w kierunku północnym i skręcają w kierunku wschodniego wybrzeża Stanów Zjednoczonych lub pozostają na trasie północno-zachodniej i wkraczają do Zatoki Meksykańskiej . Takie sztormy mogą potencjalnie powodować silne wiatry i rozległe szkody na południowo-wschodnich obszarach przybrzeżnych Stanów Zjednoczonych . Huragan Sandy w 2012 roku był ostatnim przykładem huraganu przechodzącego nad Prądem Zatokowym i zyskującego na sile.
Wykazano, że silne cyklony pozazwrotnikowe znacznie się pogłębiają wzdłuż płytkiej strefy czołowej , wymuszone przez Prąd Zatokowy, w zimnych porach roku . Cyklony podzwrotnikowe również mają tendencję do generowania się w pobliżu Prądu Zatokowego. 75% takich systemów udokumentowanych między 1951 a 2000 rokiem uformowało się w pobliżu tego ciepłego prądu wodnego, przy czym dwa roczne szczyty aktywności miały miejsce w maju i październiku. Cyklony w oceanie tworzą się pod Prądem Zatokowym, sięgając aż 3500 metrów (11500 stóp) pod powierzchnię oceanu.
Możliwe odnawialne źródło energii
Teoretyczne maksymalne rozpraszanie energii z Golfsztromu przez turbiny mieści się w zakresie 20–60 GW. Jedna z sugestii, która teoretycznie mogłaby dostarczać energię porównywalną do kilku elektrowni jądrowych, zakładałaby rozmieszczenie pola podwodnych turbin umieszczonych 300 metrów (980 stóp) pod środkiem jądra Prądu Zatokowego. Energię cieplną oceanów można by również wykorzystać do produkcji energii elektrycznej przy wykorzystaniu różnicy temperatur między zimną wodą głębinową a ciepłą wodą powierzchniową.
Pierścienie Prądu Zatokowego
Zobacz główny artykuł: Zimna rdzeń pierścieniowy , Ciepły rdzeń pierścieniowy
Prąd Zatokowy okresowo tworzy pierścienie powstałe w wyniku odcięcia meandra Prądu Zatokowego od alternatywnej trasy odróżniającej się od tego meandra, tworząc niezależny wir. Spośród tych wirów istnieją dwa rodzaje: pierścienie z zimnym rdzeniem, które obracają się cyklonicznie, oraz pierścienie z rdzeniem ciepłym, które obracają się antycyklonicznie. Pierścienie te mają zdolność przenoszenia różnych biologicznych, chemicznych i fizycznych właściwości wód, z których pochodzą, do nowych wód, do których wędrują.
Zobacz też
Bibliografia
Dalsza lektura
- Corona Magazine Issue 124: Science (niemiecki, transportowana ilość mocy)
- Hatun; Sandø, AB; Drange, H; Hansena, B; Valdimarsson, H; i in. (16 września 2005). „Wpływ atlantyckiego podbiegunowego wiru na cyrkulację termohalinową” . Nauka . 309 (5742): 1841-1844. Kod Bib : 2005Sci...309.1841H . doi : 10.1126/science.1114777 . PMID 16166513 . S2CID 38690976 . Zarchiwizowane od oryginału w dniu 2007-08-06 . Pobrano 2007-08-02 . (Podwyższona temperatura i zasolenie Morza Nordyckiego.)