13.3. СВІТОВИЙ ОКЕАН
Світовий океан містить основну частку води на Землі і вкриває понад 70% її поверхні. Єдність і безперервність Світового океану з відносно вільним обміном між її частинами має принципове значення для біосфери. Його акваторію умовно поділяють на 5 океанів - Арктичний, Тихий, Атлантичний, Індійський та Південний (це традиційна "західна" система). Завдяки вільному обміну водними масами, хімічний склад океанічної води є доволі сталою і на даний час солоність складає 35 г/л. Середня глибина океану становить близько 4000 м. Тому більша його частина є недоступною для сонячного світла (див. докладніше евфотична зона). Більша частина дна океану являє собою рівну поверхню - абісальні рівнини - слабо заселену "океанічну пустелю", вкриту дрібнозернистим глинистим або карбонатним мулом. Бентосні екосистеми океанічного дна існують завдяки неперервному потоку речовини відмерлих організмів з освітленої зони. Діапазон глибин океану важко осягнути звичними наземними масштабами. Наприклад, найвищою горою на Землі є не Джомолунгма у Гімалаях (висота 8848 м над рівнем моря), а Мау́на Кеа на Гавайях (висота від підніжжя 10 203 м). Глибина Марианського жолоба сягає 11 км, що відповідає висоті тропосфери.
Схематичне порівняння масштабів основних форм рельєфу океанічного дна
Велика теплоємкість води разом з незначною теплопровідністю забезпечує теплозапас океанів, що є визначає особливості регіонального та глобального клімату. Але ця маса води є неоднорідною за фізичними властивостями та хімічним складом. Океанська вода утворює два шари: верхній – теплий, і основний – холодний з температурою <4 оС. Температура швидко знижується з 20 оС – до 10 оС на межі 100-200 м. Такий різкий перехід отримав назву термокліни. Глибина розташування термокліни може змінюватися в залежності від географічного положення та сезону року. Холодні океанічні води характеризуються збільшенням солоності та вмісту деяких біогенних речовин. Термокліна відокремлює верхній шари води, що беруть участь у біосферному кругообігу, від нижніх, які до обміну практично не залучені (понад 95% всієї океанської води!). В наслідок цього, повний водообмін океану відбувається за період близько 2 млн. років.
Зміна температури води Тихого океану з глибиною вздовж екватора
Передача тепла від нагрітої водної поверхні до атмосфери завдяки конвекції та головним чином – випаровування, формує потужні атмосферні потоки, які транспортують величезну кількість теплової енергії у тропосфері. Причому температура повітря при випаровуванні знижується, а при випадінні атмосферних опадів – підвищується! Такі теплові потоки визначають глобальний клімат на Землі. Причому сучасні моделі глобальних змін клімату переважно оперують величинами запасів тепла в Світовому океані, а не в атмосфері, з якою найчастіше асоціюється поняття «клімат» (зокрема див. https://www.skepticalscience.com/translation.php?a=67&l=16).
Динаміка загальних запасів теплової енергії на Землі за останні 50 років
Градієнт температури води створює як глибинні течії, які здійснюють винос поживних речовин з глибин (апвелінг), так і поверхневі течії, які транспортують тепло з тропічних широт до полюсів. В районах апвелінгу розташовані найпродуктивніші екосистеми. Саме там здійснюється основний світовий вилов риби.
Розташування основних поверхневих океанічних течій та зон вертикального апвелінгу
Перенос тепла поверхневими океанськими течіями має більш визначальний вплив на клімат окремих регіонів, ніж перенос тепла повітряними масами. Відомо, що завдяки теплій течії Гольфстрім клімат Північної півкулі є значно м’якішим та теплим. Найбільш відомим океанським явищем теплопереносу є явище Ель-Ніньйо.
Феномен Ель-Ніньйо полягає в аномальному підвищенні температури (на 5-10 °C) поверхневого шару води (до 200 м) на сході Тихого океану біля узбережжя Еквадору, Перу та Чилі на площі близько 10 мільйонів км². У звичайні роки уздовж тихоокеанського узбережжя Південної Америки завдяки холодної Перуанської течії та глибинного апвелінгу температура поверхні океану коливається у вузьких межах — від 15 °C до 19 °C. Східні вітри — пасати — створюють потужну екваторіальну течію від берегів Перу до західної частини Тихого океану, де формується велика зона теплої води з температурою поверхневого шару до 24-30°. В атмосфері над цією зоною утворюється хмари, які пасатні вітри переносять на південь Азії де ідуть потужні мусонні дощі.
Механізм виникнення кліматичного явища Ель-Ніньйо
У період Ель-Ніньйо температура поверхні океану в східній частині Тихого океану з грудня по лютий підвищується до 24-29 °С. Крім того, аномально теплі поверхневі води охоплюють й центральну зони Тихого океану у вигляді витягнутого язика нагрітої води, створюючи екваторіальну течію у східному напрямку. Нагріта маса води біля узбережжя Південної Америки припиняє пасатні вітри. В результаті на Центральну і Південну Америку звалюються потужні дощі й урагани. Апвелінг припиняється, що призводить до пригнічення морських екосистем шельфу, масової загибелі риби та інших гідробіонтів. Ель-Ніньйо має глобальний вплив на клімат планети. В роки Ель-Ніньйо зими у Північній Америці стають м’якішими та сніжними. Західна частина Антарктики вкривається великою кількістю криги та снігу. Східна Африка та Південна Азія навпаки страждають від посухи та холоду. В Атлантичному океані практично синхронно з тихоокеанським Ель-Ніньйо розвивається подібна тепла аномалія біля узбережжя Північно-західної Африки (Азорські острови).
За останні 30 років відзначено дев’ять активних циклів Ель-Ніньйо: 1982-83, 1986-87, 1991—1993, 1994-95 і 1997-98, 2002–03, 2004–05, 2006–07 та 2009–10 рр. Найпотужнішим циклом вважається Ель-Ніньйо 1997-98 рр. Зміни клімату під дією Ель-Ніньйо визначають широке коло природних явищ, що відбиваються на функціонуванні природних систем та господарській діяльності людини. Зокрема, внаслідок Ель-Ніньйо 2009–10 рр. в Індії зафіксована найхолодніша зима за останні 50 років, коли у Делі температура повітря знижувалася до –8 °С. В літній період протягом 2009-2011 рр. території Близького Сходу щорічно страждали на посуху, що призвело до занепаду сільського господарства та переселенню людей до міст. Цю причину вважають однією з рушійних сил початку громадянської війни у Сирії.