Апвеллинг

Апвеллинг (от англ. upwelling — «поднятие вверх») — это океанографическое явление, при котором глубинные, холодные и богатые питательными веществами воды поднимаются к поверхности океана. Процесс является противоположностью даунвеллингу (опусканию поверхностных вод) и играет ключевую роль в биологической продуктивности Мирового океана, а также в формировании климата прибрежных регионов.

Механизм возникновения

Апвеллинг возникает в результате действия ветра и силы Кориолиса, вызванной вращением Земли. Основной механизм — ветровой (или экмановский) апвеллинг. Когда ветер дует вдоль береговой линии, он под действием силы Кориолиса отклоняет поверхностный слой воды вправо в Северном полушарии и влево в Южном. Если ветер дует параллельно берегу таким образом, что отклонённое течение уносит воду от берега, её место занимают холодные воды из глубины. Этот процесс называется прибрежным апвеллингом.

Существуют и другие типы апвеллинга:

• Экваториальный апвеллинг: возникает вдоль экватора, где пассаты (постоянные ветры) сдувают поверхностные воды в разные стороны, вызывая подъём холодных вод на поверхность.
• Циклонический апвеллинг: образуется в центрах циклонов (областей низкого атмосферного давления), где расходящиеся поверхностные течения вызывают подъём вод из глубины.
• Топографический апвеллинг: возникает, когда океанические течения встречают на своём пути подводные возвышенности, хребты или крутые склоны континентального шельфа, вынуждая глубинные воды подниматься вверх.

Классификация

Апвеллинг классифицируют по продолжительности и масштабу:

• Прибрежный апвеллинг: наиболее распространённый тип. Характеризуется сезонной или круглогодичной активностью в зависимости от режима ветров. Крупнейшие зоны прибрежного апвеллинга расположены у западных побережий континентов (Калифорнийское, Перуанское, Канарское, Бенгельское течения).
• Экваториальный апвеллинг: постоянное явление в узкой полосе вдоль экватора, особенно в Тихом и Атлантическом океанах.
• Сезонный апвеллинг: возникает в определённые сезоны года, когда направление ветра меняется. Пример — апвеллинг в Аравийском море, вызванный муссонами.
• Ветровой апвеллинг: кратковременный, вызывается сильными ветрами, может длиться от нескольких часов до нескольких дней.

География и крупнейшие зоны апвеллинга

Наиболее продуктивные районы Мирового океана связаны с зонами апвеллинга. Они занимают менее 1% площади океана, но обеспечивают до 50% мирового вылова рыбы. Основные зоны:

• Перуанское течение (Гумбольдта): крупнейшая зона апвеллинга у побережья Перу и Чили. Обеспечивает до 15-20% мирового вылова рыбы (прежде всего анчоусов). Является источником богатейших запасов гуано (птичьего помёта), используемого как удобрение.
• Калифорнийское течение: зона апвеллинга у побережья Калифорнии (США) и Нижней Калифорнии (Мексика). Поддерживает разнообразную морскую экосистему, включая популяции сардин, анчоусов и морских млекопитающих.
• Канарское течение: зона апвеллинга у побережья Северо-Западной Африки (Марокко, Мавритания, Сенегал). Одна из важнейших рыбопромысловых зон Атлантики.
• Бенгельское течение: зона апвеллинга у побережья Намибии и ЮАР. Известна высоким биоразнообразием, включая популяции морских котиков, пингвинов и крупных стай сардин.
• Сомалийское течение: сезонный апвеллинг в Индийском океане у побережья Сомали и Омана, вызванный летним муссоном.

Значение для экосистем и климата

Биологическая продуктивность

Глубинные воды, поднимающиеся на поверхность, богаты биогенными элементами — нитратами, фосфатами, силикатами. Эти вещества являются удобрениями для фитопланктона — микроскопических водорослей, составляющих основу морской пищевой цепи. В зонах апвеллинга наблюдается бурный рост фитопланктона (цветение воды), что привлекает зоопланктон, рыб, птиц, морских млекопитающих и хищников. Таким образом, апвеллинг создаёт оазисы жизни в океане.

Влияние на климат

Холодные воды апвеллинга охлаждают прибрежные воздушные массы, что приводит к образованию туманов и низкой облачности, а также снижает количество осадков. Именно поэтому многие прибрежные пустыни (например, Атакама в Чили, Намиб в Намибии) расположены в зонах влияния холодных апвеллинговых течений. Кроме того, апвеллинг играет роль в глобальном углеродном цикле: холодные воды поглощают больше углекислого газа из атмосферы, а фитопланктон, активно фотосинтезируя, также связывает углерод.

Экономическое значение

Зоны апвеллинга — основные районы промышленного рыболовства. Высокая концентрация рыбы (анчоусы, сардины, скумбрия, хек) делает их экономически важными для многих стран. Однако чрезмерный вылов может нарушить хрупкий баланс экосистемы. Кроме того, апвеллинг влияет на судоходство (туманы) и рекреационное использование побережья (холодная вода).

Апвеллинг и явление Эль-Ниньо

Крупномасштабные климатические колебания, такие как Эль-Ниньо — Южное колебание (ЭНСО), могут нарушать нормальный режим апвеллинга. В годы Эль-Ниньо ослабление пассатов в Тихом океане приводит к прекращению или значительному ослаблению апвеллинга у побережья Перу и Эквадора. Это вызывает резкое потепление поверхностных вод, гибель фитопланктона и массовую миграцию или гибель рыбы, что наносит серьёзный экономический ущерб рыболовству и приводит к климатическим аномалиям по всему миру (наводнения, засухи).

Искусственный апвеллинг

Существуют проекты по созданию искусственного апвеллинга с помощью инженерных сооружений (труб, насосов, волновых устройств). Цель — повысить биологическую продуктивность бедных питательными веществами акваторий, стимулировать рост фитопланктона и, как следствие, увеличить уловы рыбы или поглощение углекислого газа. Однако такие проекты остаются экспериментальными и могут иметь непредсказуемые экологические последствия, включая изменение состава морских сообществ и эвтрофикацию.

Интересные факты

• В зонах апвеллинга вода может быть на 10-15 °C холоднее, чем в окружающих районах на той же широте.
• Перуанский апвеллинг является одним из самых мощных в мире: скорость подъёма воды может достигать 10-20 метров в сутки.
• Цветение фитопланктона в зонах апвеллинга часто видно из космоса в виде ярких зелёных и сине-зелёных полос вдоль побережий.
• Апвеллинг играет ключевую роль в формировании «мёртвых зон» — участков с низким содержанием кислорода, которые могут возникать при чрезмерном разложении органических остатков после массового цветения фитопланктона.

Источники

• Большая российская энциклопедия. Статья «Апвеллинг».
• Океанология. Учебник для вузов / Под ред. В. Н. Степанова. — М.: Высшая школа, 1983.
• Физическая океанография. — М.: Мир, 1980.
• Данные Всемирной метеорологической организации (WMO) и Межправительственной океанографической комиссии (МОК ЮНЕСКО).
• Научные публикации в журналах «Nature», «Science», «Journal of Geophysical Research: Oceans».