V, (5.17) trong đó và tuần tự là những tổng trữ lượng nước trong Đạ
a) Mùa đông (tháng 12); b) mùa hè (tháng 78)
6.1. Các đới cấu trúc của Đại dương Thế giớ
Khái niệm các đới cấu trúc do V.N. Stepanov đưa ra để chỉ sự phân bố theo phương thẳng đứng của nước với những tính chất vật lý, hóa học khác nhau. Việc nghiên cứu những đới cấu trúc trước hết liên quan tới xác định các ranh giới của chúng. Một trong những khó khăn giải quyết vấn đề này là ở chỗ trong đại dương những ranh giới như vậy không phải bao giờ cũng thể hiện rõ. Sự xáo trộn hai khối nước diễn ra càng mạnh mẽ thì ranh giới giữa
chúng sẽ càng mờ nhạt.
Khó khăn thứ hai xác lập ranh giới của các đới cấu trúc liên quan tới chỗ những ranh giới đó thể hiện không phải bằng một mặt phân cách, mà bằng những lớp chuyển tiếp nhất định trong đó không phải bao giờ cũng có thể theo dõi được xem građien của các tính chất vật lý, hóa học có tăng hay không. Ngoài ra, với độ sâu tăng lên thì những ranh giới như vậy càng trở nên mờ nhạt hơn. Để tìm hiểu những qui luật cấu trúc nước tổng quát người ta phải dùng tới dữ liệu về nhiệt độ, độ muối, mật độ, độ ổn định thẳng đứng và građien của chúng.
Người ta phân chia trong Đại dương Thế giới bốn đới cấu trúc: đới mặt, đới trung gian, đới sâu và đới sát đáy.
Đới mặt. Các tính chất nước đới mặt được hình thành trong quá trình trao đổi trực tiếp năng lượng và vật chất giữa đại dương và khí quyển. Với nước đới mặt, nét đặc trưng là sự hiện diện của biến thiên mùa và biến thiên giữa các vĩ độ biểu hiện khá rõ nét. Ranh giới dưới của đới mặt chủ yếu nằm ở độ sâu 200-300 m (bảng 6.1). Trong đó ở nam bán cầu sự khác biệt về độ sâu phân bố ranh giới đới mặt giữa các đại dương không lớn, trong khi đó ở bắc bán cầu sự khác biệt đó rõ rệt hơn. Sự khác biệt cực đại quan sát thấy trong dải 10-20oN, ở đây khác biệt đạt tới 200 m (350 m ở Ấn Độ Dương và 150 m ở Đại Tây Dương), tức về thực chất sự khác biệt xấp xỉ bằng độ sâu trung bình của đới mặt (khoảng 220m).
Về những đặc điểm phân bố địa lí của biên dưới đới mặt có thể nhận thấy rằng ở những vùng hoạt động của các hệ thống hoàn lưu xoáy thuận vĩ mô và các vùng phân kì dòng chảy thì biên dưới của đới mặt nâng lên đến 150-200 m, còn ở những vùng nước chuyển động xoáy nghịch và hội tụ nó hạ thấp xuống đến 300-400 m.
Trong phạm vi đới mặt thường người ta còn phân ra một lớp tựa đồng nhất bên trên trong đó các đặc trưng vật lý và hóa học cơ bản không đổi theo phương thẳng đứng. Độ dày của lớp này phụ thuộc vào nhiều nhân tố: xáo trộn gió và xáo trộn đối lưu, hoàn lưu nước v.v...
Bảng 6.1. Độ sâu biên dưới của các đới cấu trúc, m (theo V.N. Stepanov)
Đới vĩđộ Đại dương Thế giới Đại Tây Dương Ấn Độ Dương Thái Bình Dương Đới mặt 5060 oN 200 150 250 4050 250 250 250 3040 220 250 200 2030 190 250 150 1020 210 250 350 150 010 170 150 250 150 010 oS 190 150 200 200 1020 200 150 250 200 2030 200 200 200 200 3040 200 200 200 200 4050 250 250 250 250 5060 230 250 200 250 6070 200 200 200 200 7080 200 200 200 Đới trung gian 5060 oN 1600 1300 1800 4050 1800 1800 1800 3040 2000 2300 1800 2030 1900 2100 1800 1020 1600 1700 1800 1600 010 1200 1100 1400 1200 010 oS 1300 1100 1600 1300 1020 1500 1300 1400 1600 2030 1600 1400 1600 1700 3040 1800 1700 1800 1800 4050 1600 1400 1600 1800 5060 1100 1100 800 1400 6070 1200 1300 1400 1100 7080 1500 1500 1500
Bảng 6.1 (tiếp) Đới vĩđộ Đại dương Thế giới Đại Tây Dương Ấn Độ Dương Thái Bình Dương Đới sâu 5060 oN 4000 3700 3700 4050 4100 3900 3500 3040 4400 4700 4200 2030 4100 4300 4100 1020 4100 4700 3900 010 4000 4600 3800 3900 010 oS 3800 3900 3800 3800 1020 4000 3800 3800 4200 2030 4000 3700 3900 4200 3040 3700 3500 3900 3700 4050 3800 3700 4200 3400 5060 4000 4500 3400 4200 6070 3100 3700 3200 2800 7080 2700 3400 2400
Đới trung gian. Nước của đới trung gian được tạo thành chủ yếu từ nước mặt chìm xuống ở những nơi có chuyển động giáng mạnh; chuyển động giáng này là do hoàn lưu phương ngang trong các lớp bên trên của đại dương gây nên. Khi bị chìm xuống những độ sâu khác nhau, nước bị lạnh dần và nặng hơn do hòa trộn với các loại nước khác. Sau đó các khối nước trung gian bắt đầu di chuyển trong phương ngang tới những mực khác nhau. Sự xuất hiện vận chuyển trong phương ngang là do hiệu ứng bù trừ, bởi vì ở một số vùng nước liên tục chìm xuống, còn những vùng khác - liên tục nâng lên.
Sau khi chuyển động ngang bắt đầu thì ảnh hưởng của hệ thống hoàn lưu mặt vĩ mô suy giảm. Tại độ sâu gần độ sâu ngự trị của các loại nước sâu - thường là 600-1000 m, người ta nhận thấy hoàn lưu đới áp đảo. Thấp hơn lớp này thì vận chuyển kinh hướng mạnh hơn và quá trình trao đổi nước, năng
lượng và chất giữa các đới vĩ độ bắt đầu hoạt động. Vì vậy đới cấu trúc trung gian có vai trò đặc biệt, “liên kết” trong các quá trình trao đổi năng lượng và vật chất trong Đại dương Thế giới. Tuy nhiên, sự hình thành các khối nước trung gian ở các vĩ độ cực và các vĩ độ thấp khác nhau về căn bản. Ở các vùng cực chúng được tạo thành từ những khối nước ấm có độ muối cao từ mặt chìm xuống, còn ở các vùng chí tuyến sự hình thành những khối nước trung gian diễn ra do nước lạnh tương đối với độ muối thấp từ dưới nổi lên.
Biên dưới của đới trung gian nằm ở các độ sâu từ 800-1000 đến 1600- 1800 m (xem bảng 6.1), trung bình ở độ sâu 1500 m. Nếu so sánh với các đại dương khác thì ở Đại Tây Dương, nơi hoàn lưu nước mạnh mẽ hơn, người ta nhận thấy biên này hơi nâng lên cao hơn ở những vùng có chế độ nước chuyển động thăng áp đảo và hơi thấp xuống ở những nơi nước chuyển động giáng. Ở Thái Bình Dương và Ấn Độ Dương hoàn lưu nước yếu hơn, độ sâu biên dưới của đới trung gian tỏ ra đồng đều hơn. Độ dày đới trung gian trong Đại dương Thế giới biến đổi từ 600-800 đến 1000-1200 m.
Đới sâu. Các tính chất và động lực của những khối nước sâu được quyết định bởi sự vận chuyển và tái phân bố khối lượng trong quá trình trao đổi năng lượng và vật chất của hành tinh. Đối với các khối nước sâu thì quá trình trao đổi kinh hướng diễn ra ở phần lớn các vùng Đại Tây Dương, Ấn Độ Dương và Thái Bình Dương và trao đổi giữa các đại dương có vai trò to lớn. Quá trình trao đổi này được gây nên bởi sự khác biệt về các tính chất khối nước trong mỗi đại dương và dòng chảy vòng quanh cực Nam Cực bao quát toàn bộ bề dày đại dương. Các khối nước sâu có đặc trưng là tính đồng nhất cao và cường độ vận chuyển không lớn. Nhưng khối lượng năng lượng và vật chất được vận chuyển rất lớn vì thể tích của các khối nước này rất lớn.
Biên dưới của đới sâu nằm ở độ sâu 3500-4000 m, tức bề dày đới này bằng khoảng 2000 m. Biên dưới của đới sâu phụ thuộc mạnh vào địa hình đáy. Ở các trũng đại dương nó hạ xuống tới độ sâu gần 4500 m, còn trên cao nguyên nó nâng lên tới 2000-3000 m.
Đới sát đáy. Các tính chất nước của đới sát đáy chủ yếu hình thành do quá trình bình lưu nước có nguồn gốc từ cực, sự tương tác giữa nước và đáy
đại dương cũng như các quá trình đoạn nhiệt. Vị trí biên dưới của đới sát đáy ít liên quan tới những nhân tố quyết định biên của các đới cấu trúc khác. Ở đây địa hình đáy quyết định độ dày của đới sát đáy, vì vậy cần xác định độ dày đó căn cứ vào một độ sâu qui ước nào đó. Rõ ràng mặt qui chiếu thuận tiện nhất sẽ là độ sâu 5000 m - độ sâu đặc trưng của đáy đại dương. Vậy đó độ dày qui ước của đới sát đáy là hiệu giữa biên của nó và độ sâu 5000 m.
Độ dày đới sát đáy đạt giá trị cực đại ở vùng nước Nam Cực vì biên trên của nó ở vùng này cao. Ở Đại Tây Dương độ dày đới sát đáy nhỏ hơn so với ở Ấn Độ Dương và Thái Bình Dương.