Северо-Атлантическая глубинная вода

Северо-Атлантическая глубинная вода (САГВ, англ. North Atlantic Deep Water, NADW) — это крупная водная масса, формирующаяся в Северной Атлантике и распространяющаяся на больших глубинах (от 1000 до 4000 метров) по всему Мировому океану. Она является ключевым компонентом глобальной термохалинной циркуляции, играя важную роль в переносе тепла, кислорода и углерода, а также в регулировании климата Земли. САГВ отличается относительно высокой солёностью (около 34,9–35,0 ‰) и низкой температурой (от 2 до 4 °C), что делает её плотной и способной опускаться на глубину.

Формирование

Источники и механизмы образования

САГВ образуется в результате смешения нескольких водных масс в субполярных районах Северной Атлантики. Основными районами формирования являются:

• Море Ирмингера (к югу от Гренландии);
• Лабрадорское море (между Гренландией и полуостровом Лабрадор);
• Гренландское море и Норвежское море (к северу от Исландии).

Процесс начинается с охлаждения поверхностных вод, поступающих в высокие широты с тёплым Северо-Атлантическим течением (продолжением Гольфстрима). В зимний период, при сильном выхолаживании и образовании морского льда, из воды выделяется соль (процесс рассоления), что повышает плотность поверхностного слоя. Охлаждённая и осолонённая вода становится тяжелее окружающих вод и начинает опускаться — этот процесс называется конвекцией. В результате образуются плотные водные массы, которые затем распространяются на юг.

Основные компоненты САГВ

САГВ не является однородной массой, а состоит из нескольких составляющих, различающихся по плотности и происхождению:

• Верхняя Северо-Атлантическая глубинная вода (Upper NADW) — формируется в Лабрадорском море и имеет относительно низкую плотность.
• Нижняя Северо-Атлантическая глубинная вода (Lower NADW) — образуется в Гренландском и Норвежском морях, перетекая через Гренландско-Исландский порог (подводный хребет между Гренландией и Исландией). Она более плотная и холодная.
• Промежуточная Северо-Атлантическая глубинная вода (Middle NADW) — смесь верхней и нижней составляющих, а также вод, поступающих из Средиземного моря (через Гибралтарский пролив).

Распространение и циркуляция

Путь в Атлантическом океане

После формирования САГВ движется на юг вдоль континентального склона Северной Америки, затем пересекает экватор и распространяется в Южную Атлантику. Этот поток является частью глобального «океанского конвейера» — термохалинной циркуляции, которая переносит тепло из тропиков в высокие широты и возвращает холодные глубинные воды обратно.

Основные пути распространения:

• Западная пограничная зона — вдоль восточного побережья Северной и Южной Америки, где САГВ течёт в виде глубоководного потока.
• Восточная часть Атлантики — часть вод отклоняется на восток и распространяется в Европейский бассейн.

Роль в глобальной циркуляции

САГВ является одним из главных двигателей термохалинной циркуляции (ТХЦ). Она опускается в Северной Атлантике, затем движется на юг, огибает Антарктиду и поднимается в Индийском и Тихом океанах. Этот процесс занимает сотни и тысячи лет. Время оборота САГВ оценивается в 200–500 лет для полного цикла.

Характеристики

Физические свойства

• Температура: от 2 до 4 °C (в зависимости от глубины и района).
• Солёность: 34,9–35,0 ‰ (выше, чем у поверхностных вод в тех же широтах).
• Плотность: около 1027,5–1028,0 кг/м³ (потенциальная плотность).
• Содержание кислорода: высокое (около 6–7 мл/л), так как САГВ формируется из хорошо аэрированных поверхностных вод.
• Содержание питательных веществ: низкое (фосфаты, нитраты) по сравнению с глубинными водами Тихого океана.

Химический состав

САГВ отличается повышенным содержанием растворённого неорганического углерода (DIC), что связано с поглощением CO₂ из атмосферы в районах формирования. Это делает её важным резервуаром углерода в океане.

Значение для климата

Термохалинная циркуляция и теплообмен

САГВ играет критическую роль в переносе тепла к полюсам. Опускание холодных вод в Северной Атлантике способствует притоку тёплых поверхностных вод из тропиков, что смягчает климат Западной Европы (например, Великобритании и Скандинавии). Без этого механизма средние температуры в этих регионах могли бы быть на 5–10 °C ниже.

Углеродный цикл

САГВ является важным поглотителем антропогенного углекислого газа. Холодные воды Северной Атлантики активно поглощают CO₂ из атмосферы, а затем опускаются на глубину, унося углерод в океанские недра. Этот процесс, известный как биологический насос и физический насос, помогает смягчать рост концентрации CO₂ в атмосфере.

Влияние на климатические изменения

Изменение климата может нарушить формирование САГВ. Потепление в Арктике и таяние гренландского ледникового щита приводят к увеличению поступления пресной воды в Северную Атлантику, что снижает солёность и плотность поверхностных вод. Это, в свою очередь, может ослабить или даже остановить конвекцию, что приведёт к замедлению термохалинной циркуляции. Некоторые климатические модели предсказывают, что к концу XXI века интенсивность САГВ может снизиться на 20–30 %.

Исследования и наблюдения

История изучения

Первые научные описания глубинных вод Северной Атлантики появились в конце XIX — начале XX века, в ходе экспедиций на судах «Челленджер» (1872–1876) и «Метеор» (1925–1927). Систематические измерения начались в 1950-х годах с развитием океанографических станций и буйковых систем.

Современные методы

• Гидрологические разрезы — измерения температуры, солёности и химических параметров с помощью CTD-зондов (Conductivity, Temperature, Depth).
• Изотопные метки — использование радиоуглерода (¹⁴C) и других изотопов для определения возраста и путей распространения САГВ.
• Автономные дрейфующие буи (Argo) — измеряют профили океана до глубины 2000 м, что позволяет отслеживать изменения в водных массах.
• Спутниковая альтиметрия — косвенно оценивает динамику океанских течений.

Ключевые проекты

• WOCE (World Ocean Circulation Experiment) — глобальный эксперимент 1990-х годов, который предоставил детальные данные о циркуляции САГВ.
• OSNAP (Overturning in the Subpolar North Atlantic Program) — международный проект, начатый в 2014 году, который измеряет перенос тепла и воды в субполярной Северной Атлантике.

Критика и неопределённости

Модельные расхождения

Разные климатические модели дают противоречивые прогнозы относительно будущего САГВ. Некоторые предсказывают значительное ослабление, другие — лишь незначительные изменения. Это связано с неполным пониманием механизмов обратной связи, таких как влияние пресной воды из Гренландии и изменений в атмосферной циркуляции.

Споры о терминологии

Существуют разногласия в классификации подтипов САГВ. Например, некоторые исследователи выделяют Лабрадорскую глубинную воду как отдельную водную массу, в то время как другие считают её частью САГВ. Это затрудняет сравнение данных из разных источников.

Интересные факты

• САГВ составляет около 20–25 % всей массы вод Мирового океана.
• Возраст САГВ в южной части Атлантики может достигать 500–800 лет.
• В районах формирования САГВ (например, в Лабрадорском море) зимой наблюдаются так называемые «конвективные ячейки» — вертикальные столбы воды, где происходит интенсивное перемешивание.
• Ослабление САГВ может привести к понижению уровня моря у побережья Северной Америки и повышению — у Европы.

Источники

• Talley, L. D., Pickard, G. L., Emery, W. J., & Swift, J. H. (2011). Descriptive Physical Oceanography: An Introduction (6th ed.). Academic Press.
• Rahmstorf, S. (2003). «Thermohaline circulation: The current climate». Nature, 421(6924), 699–702.
• Lozier, M. S., et al. (2019). «A sea change in our view of overturning in the subpolar North Atlantic». Science, 363(6426), 516–521.
• Dickson, R. R., & Brown, J. (1994). «The production of North Atlantic Deep Water: Sources, rates, and pathways». Journal of Geophysical Research, 99(C6), 12,319–12,341.
• IPCC (2021). Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press.