Okeāna virpuļstrāvas (gires): definīcija, veidošanās un Koriolisa efekts

Uzzini par okeāna virpuļstrāvām (gires): definīcija, veidošanās cēloņi un Koriolisa efekta ietekme uz okeānu cirkulāciju un klimatu.

Gira ir liela okeāna straumju sistēma, kas pārvietojas pa apli. Giru veido Koriolisa efekts. Tā kā Zeme rotē, okeāna straumes ziemeļu puslodē pārvietojas pulksteņrādītāja kustības virzienā, bet dienvidu puslodē - pretēji pulksteņrādītāja kustības virzienam. Koriolisa spēks visspēcīgāk iedarbojas uz vēju, un tad vējš rada griezes momentu, kas virza okeāna straumes.

Zeme griežas no rietumiem uz austrumiem, un Koriolisa efekts kļūst spēcīgāks virzienā uz poliem. Tāpēc okeānu rietumu pusē veidojas spēcīgas virtenes, kas spiež kontinentus pret to austrumu krastiem. The vorticity (the strength of the torque force) is balanced out by frictional surface currents, which normally act against the spin of the water. Tomēr okeāna vidū berzes ietekme ir ļoti vāja.

Terminu "vēris" var lietot, lai apzīmētu jebkāda veida virpuļus gaisā vai jūrā, taču okeanogrāfijā to visbiežāk lieto attiecībā uz lielākajām okeāna straumju sistēmām.

Kā giras veidojas un kā tās darbojas

Giru galvenais veidotājs ir pastāvīgi pūstoši vēji (piemēram, pasaules ziemeļu un dienvidu puslodes tropiskie priekšvēji un rietumnieki), kas pārvieto virsmas ūdens mases. Koriolisa spēks nosaka, ka šīs virsmas straumes tiek novirzītas — uz labo pusi Ziemeļu puslodē un uz kreiso pusi Dienvidu puslodē — radot lielus, gredzenveida cirkulācijas mezglus okeānos.

Koriolisa efekts un Ekmana transports

Koriolisa efekts izriet no Zemes rotācijas un nosaka kustības novirzi. Vēja ietekmē virsējā ūdens kārta izveido Ekmana spirāli: katra zemāk esošā slāņa kustības tiek virzītas nedaudz citā virzienā, līdz ar to kopējais (neto) ūdens transports Ekman līmenī ir aptuveni 90° novirzīts attiecībā pret vēja virzienu. Šī novirze ir būtiska, lai saprastu, kā vējš var radīt centripetālus virzienus, kas uztur giru.

Subtropiskās un subpolarās giras, rietumu intensifikācija

Pastāv divi galvenie giru tipi: subtropiskās giras (plašas, stabilas un parasti saistītas ar klusāku, sausu laiku un centrālu augsta spiediena zonas) un subpolarās giras (aukstākas, ar augstāku barības vielu saturu un biežāku uzplūšanu). Subtropiskajās girās centrā bieži notiek ūdens noslinkošana (downwelling), kas samazina barības vielu pieejamību un padara reģionus mazāk produktīvus; subpolarajās girās biežāk ir upwelling (uzplūde), kas piegādā dziļākas, barības vielām bagātas ūdens masas uz virsmu un veicina bioloģisko produktivitāti.

Rietumu intensifikācija ir fenomens, kurā okeāna giru rietumu malās veidojas šaurākas, ātrākas un dziļākas robežstraumes (piemēram, Golfstraums Ziemeļatlantijā vai Kurošio Klusajā okeānā). Tas notiek, jo Koriolisa efekts stiprinās uz poli tuvojoties, un vorticity/balansa mehānismi piespiež cirkulāciju koncentrēties pie kontinenta rietumkrastiem.

Vorticity, berze un līdzsvara mehānismi

Rotācijas intensitāte (vorticity) un berze (friction) ir svarīgi faktori, kas ietekmē giru stabilitāti un struktūru. Virpuļainība tiek līdzsvarota ar berzes ietekmi pie virsmas un ar plašāka mēroga dinamikas mehānismiem, piemēram, Sverdrup līdzsvaru un geostrofu līdzsvaru dziļākos slāņos. Okeāna vidū, kur berzes ietekme ir maza, galvenā ir dinamika, kas izriet no vēju sadalījuma un Coriolis spēka; pie krastiem un virsmas slānī berze palēnina kustību un izkliedē rotāciju.

Nozīme klimatā un ekosistēmās

Giras spēlē būtisku lomu klimas sistēmā — tās transportē siltumu no tropiem uz poliem, ietekmē laikapstākļus piekrastes reģionos un vadā ogļskābes un barības vielu ciklus okeānā. Piemēram, spēcīgas rietumu robežstraumes var sildīt piekrastes zonas un ietekmēt ciklonu ceļus vai nokrišņu sadalījumu. Izmaiņas gireu stiprumā vai pozīcijā var radīt plašas klimatiskas un bioloģiskas sekas.

Norādes un piemēri

Tipiskas pasaules giras ir: Ziemeļatlantijas gira (ar Golfstraumu kā tās rietumu robežstraumi), Klusā okeāna subtropiskā gira (ieskaitot Kurošio) un Dienvidu okeāna lielās giras. Katru giru raksturo vērtības, piemēram, izmērs, strāvas ātrums, upwelling/downwelling raksturs un ietekme uz klimatu un bioloģiju.

Ja jūsu interese ir tehniskāka, var apskatīt jēdzienus kā Ekman transports, Sverdrup līdzsvars, geostrofā plūsma un rietumu intensifikācija — tie visi palīdz pilnīgāk izprast, kā un kāpēc giras darbojas tā, kā mēs tās novērojam.

Citas žiru zonas

Tropiskie žirānos

Tropiskie žirānos pārsvarā veidojas austrumu-rietumu virziens ar nelielu ziemeļu-dienvidu izplatību.

• Atlantijas ekvatoriālās strāvas sistēma
• Klusā okeāna ekvatoriālās strāvas sistēma
• Indijas musonu dzīres

Subtropiskie žirānos

Subtropu džīra centrs ir augsta spiediena apgabals, ap kuru okeāns pārvietojas. Augsto spiedienu centrā rada rietumu vēji žirāna ziemeļu pusē un austrumu vēji žirāna dienvidu pusē. Tie rada berzes virsplūsmas virszemes straumes uz platuma grādu, kas atrodas žirāna centrā.

Subpolārie žirānos

Subpolārie vērpji veidojas augstos platuma grādos (ap 60°). Okeāns pārvietojas ap zema spiediena apgabalu. Virszemes straumes parasti virzās uz āru no sistēmas centra.

Visas pasaules lielākās žīres

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir gira?

J: Kas izraisa vēras?

J: Kā okeāna straumes pārvietojas ziemeļu puslodē?

J: Kā okeāna straumes pārvietojas dienvidu puslodē?

J: Kas ir Koriolisa spēks?

J: Kāpēc virpuļviesuļi spiež pret kontinentu austrumu krastiem?

J: Kas līdzsvaro virpuļvirpuļviesuļu virpuļveidību?

Meklēt pēc burta