التيارات البحرية: كيف يتم إنتاجها ، أنواعها ، عواقبها ، أهميتها - بيئة - 2026

و التيارات هي نزوح جماعي من كل من المياه السطحية والعميقة، التي تسببها الرياح، والأرض الصورة التناوب، والاختلافات في درجات الحرارة والملوحة. يمكن أن تكون ضحلة وعميقة ، مع ظهور ضحلة في أول عمق 200 إلى 400 متر. من جانبها ، التيارات العميقة في أعماق أكبر.

تنتج التيارات البحرية السطحية نتيجة دفع الرياح للمياه والعميقة نتيجة اختلاف درجات الحرارة والملوحة.

التيارات البحرية الرئيسية في العالم. المصدر: د. مايكل بيدويرني (انظر http://www.physicalgeography.net) / المجال العام

كل من التيارات الضحلة والعميقة تكمل بعضها البعض وتشكل حزام ناقل محيطي كبير. وهكذا ، تتحرك الكتل المائية في التيارات السطحية التي تنتقل من خط الاستواء إلى الدائرة القطبية وتعود في التيارات العميقة.

في حالة التيارات العميقة ، فإنها تعود إلى خط الاستواء وتستمر إلى القارة القطبية الجنوبية عبر جميع المحيطات. في القارة القطبية الجنوبية يتجهون شرقاً ، عابرين المحيط الهندي ومن هناك إلى المحيط الهادئ ، حيث تتحرك التيارات السطحية الدافئة شمالاً وتعود إلى المحيط الأطلسي.

تشكل أنظمة التيارات البحرية ما يسمى بالدوامات المحيطية ، والتي من خلالها تدور المياه في محيطات الكوكب. هناك 5 دوارات رئيسية ، اثنان في المحيط الأطلسي ، واثنان في المحيط الهادئ وواحد في المحيط الهندي.

ومن أبرز التيارات التيارات خليج المكسيك ، ولاس أجوجاس ، وشرق أستراليا ، وهومبولت ، والتيارات المتوسطية. تؤدي جميع التيارات المحيطية وظائف مهمة في نظام الكواكب من خلال تنظيم المناخ ، وتوزيع المغذيات والتنوع البيولوجي ، فضلاً عن تسهيل الملاحة.

كيف يتم إنتاج تيارات المحيطات؟

- الظروف العامة للمحيطات

يوجد في المحيطات تدرج في درجة حرارة السطح ، حيث تقع أقصى درجة حرارة في البحر الأحمر بدرجة 36 درجة مئوية وأدنى درجة حرارة في بحر ويديل (أنتاركتيكا) تبلغ -2 درجة مئوية. وبالمثل ، يوجد تدرج عمودي في درجة الحرارة ، حيث توجد مياه دافئة في أول 400 متر ومنطقة شديدة البرودة تقل عن 1800 متر.

يوجد أيضًا تدرج ملوحة ، مع وجود مياه أكثر ملوحة في المناطق التي يقل فيها هطول الأمطار مثل المحيط الأطلسي وأقل ملوحة حيث تمطر أكثر (المحيط الهادئ). من ناحية أخرى ، هناك نسبة ملوحة أقل على السواحل حيث تتدفق الأنهار التي توفر المياه العذبة فيما يتعلق بالبحر.

تؤثر درجة الحرارة والملوحة بدورهما على كثافة الماء ؛ كلما ارتفعت درجة الحرارة ، كلما انخفضت الكثافة وزادت الملوحة ، زادت الكثافة. ومع ذلك ، عندما تتجمد مياه البحر وتشكل جليدًا ، تكون كثافتها أكبر من كثافة الماء السائل.

- تأثير كوريوليس

تدور الأرض حول محورها باتجاه الشرق ، مما يتسبب في انحراف واضح في أي جسم يتحرك عبر سطحه. على سبيل المثال ، المقذوف الذي يتم إطلاقه من خط الاستواء باتجاه موقع في ألاسكا (شمال) سوف يهبط قليلاً على يمين الهدف.

تؤثر هذه الظاهرة نفسها على الرياح والتيارات البحرية وتُعرف باسم تأثير كوريوليس.

- تطور التيارات

التيارات السطحية

بسبب التسخين التفاضلي للأرض ، هناك درجات حرارة دافئة بالقرب من خط الاستواء وباردة عند القطبين. ترتفع كتل الهواء الساخن مما يخلق فراغًا ، أي منطقة ضغط منخفض.

وهكذا ، فإن المساحة التي يتركها الهواء الساخن مملوءة بهواء من منطقة باردة (منطقة ضغط مرتفع) ، والتي تتحرك هناك بسبب تأثير الرياح. بالإضافة إلى ذلك ، تسبب الأرض في حركتها الدورانية قوة طرد مركزي عند خط الاستواء ، مما يتسبب في تحرك الماء شمالًا وجنوبًا في هذه المنطقة.

وبالمثل ، فإن المياه القريبة من خط الاستواء أقل ملوحة نظرًا لوجود المزيد من الأمطار التي توفر المياه العذبة وتخفف الأملاح. بينما في اتجاه القطبين ، تمطر أقل وتتجمد نسبة كبيرة من الماء ، وبالتالي يكون تركيز الأملاح في الماء السائل أعلى.

من ناحية أخرى ، تكون المياه عند خط الاستواء أكثر دفئًا بسبب ارتفاع معدل الإشعاع الشمسي. يؤدي هذا إلى تمدد المياه في هذه المنطقة ورفع مستواها أو ارتفاعها.

التيارات السطحية لمدور شمال الأطلسي

عند تحليل تأثير هذه العوامل في شمال المحيط الأطلسي ، لوحظ أنه يتم إنشاء نظام كبير من الدوران المغلق للتيارات البحرية. يبدأ بالرياح القادمة من الشمال الشرقي (الرياح التجارية) مسببة تيارات بحرية سطحية.

هذه التيارات الشمالية الشرقية ، عند وصولها إلى خط الاستواء ، تتحرك غربًا بسبب الدوران ، بدءًا من الساحل الغربي لإفريقيا. ثم عند وصوله إلى أمريكا ، يواجه التيار الاستوائي عقبات أرضية مستمرة في الشمال.

تيار شمال الأطلسي. المصدر: مركز جودارد لرحلات الفضاء العمل المشتق MagentaGreen (إصدار SVG) / المجال العام

يؤدي وجود العوائق ، بالإضافة إلى قوة الطرد المركزي لخط الاستواء والفرق في درجة الحرارة بين المياه الاستوائية والقطبية ، إلى توجيه التيار إلى الشمال الشرقي. يزيد التيار سرعته عندما يدور في القنوات الضيقة بين جزر الكاريبي وقناة يوكاتان.

ثم ، من خليج المكسيك ، تستمر عبر مضيق فلوريدا ، وتعزز من خلال الانضمام إلى تيار جزر الأنتيل. من هنا يواصل مساره شمالًا على طول الساحل الشرقي لأمريكا الشمالية ثم الشمال الشرقي.

التيارات العميقة في شمال المحيط الأطلسي

في رحلته شمالًا ، يفقد تيار الخليج الحرارة ويتبخر الماء ، ويصبح أكثر ملوحة وكثافة ، ويغرق ليصبح تيارًا عميقًا. في وقت لاحق ، عند وصوله إلى عقبة أرض شمال غرب أوروبا ، ينقسم ويواصل أحد الفروع شمالًا ، ثم يتجه غربًا ، بينما يستمر الآخر جنوبًا ويعود إلى خط الاستواء.

إغلاق دائري شمال الأطلسي

فرع التيارات من شمال الأطلسي جيرو الذي يصطدم بأوروبا الغربية يتجه جنوبًا ويشكل تيار الكناري. في هذه العملية يتم دمج تيارات البحر الأبيض المتوسط ​​في اتجاه الغرب ، والتي تساهم بكمية كبيرة من الأملاح في المحيط الأطلسي.

وبالمثل ، تدفع الرياح التجارية مياه الساحل الأفريقي إلى الغرب ، لتكمل منعطف شمال الأطلسي.

شمال الأطلسي Subpolar Gyre

يشكل الاتجاه الشمالي الحالي دوار شمال الأطلسي الفرعي ، متجهًا غربًا مع أمريكا الشمالية. هنا يتكون تيار لابرادور البارد والعميق الذي يتجه جنوبا.

يمر تيار لابرادور المحيط هذا تحت تيار الخليج في الاتجاه المعاكس. وتعزى حركة هذه التيارات إلى الاختلافات في درجة الحرارة وتركيز الملح (التيارات الحرارية الملحية).

حزام ناقل محيطي كبير

تشكل مجموعة التيارات الحرارية الملحية نظام التيارات التي تدور تحت التيارات السطحية ، وتشكل الحزام الناقل المحيطي العظيم. إنه نظام من التيارات الباردة والعميقة التي تمتد من شمال الأطلسي إلى القارة القطبية الجنوبية.

حزام ناقل المحيط. المصدر: Avsa / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

في القارة القطبية الجنوبية ، تتجه التيارات شرقًا وعندما تمر أستراليا تتجه نحو شمال المحيط الهادئ. في هذه العملية ، ترتفع درجة حرارة المياه ، لذلك ترتفع عندما تصل إلى شمال المحيط الهادئ. ثم يعودون إلى المحيط الأطلسي في شكل تيار سطحي دافئ ، يمر عبر المحيط الهندي ويتصل بالدوامات المحيطية.

أنواع التيارات المحيطية

هناك نوعان أساسيان من التيارات المحيطية تحددها العوامل التي تؤدي إلى ظهورها والمستوى المحيطي الذي تدور من خلاله.

التيارات البحرية الضحلة والعميقة. المصدر: Thomas Splettstoesser / Public domain

التيارات البحرية السطحية

تحدث هذه التيارات في أول 400-600 متر من عمق البحر وتنشأ من الرياح ودوران الأرض. تشكل 10٪ من كتلة المياه في المحيطات.

تيارات أعماق البحار

تحدث التيارات العميقة تحت عمق 600 متر وتؤدي إلى إزاحة 90٪ من كتلة مياه البحر. وتسمى هذه التيارات بالدورة الحرارية الملحية ، لأنها ناتجة عن الاختلافات في درجة حرارة الماء ("الحرارية") وتركيز الملح ("haline").

تيارات المحيط الرئيسية

التيارات البحرية الرئيسية في العالم. ماريانا QM / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

دوامات المحيط

وفقًا لنمط الرياح وبحركة دوران الأرض ، تشكل التيارات البحرية أنظمة دائرية من التيارات تسمى الدوامات المحيطية. هناك 6 أدوار رئيسية:

• دوران شمال الأطلسي
• جنوب المحيط الأطلسي
• شمال المحيط الهادئ دائري
• جنوب المحيط الهادئ جيرو
• منعطف المحيط الهندي
• تدور القارة القطبية الجنوبية

يتكون كل منعطف من التيارات المختلفة ، والتي يتم توجيه تيار الحد الغربي لكل منعطف فيها نحو القطب المقابل. وبعبارة أخرى ، فإن الدوامات الدوامية في شمال المحيط الأطلسي وشمال المحيط الهادئ تذهب إلى القطب الشمالي وجنوب المحيط الأطلسي ، ودوامات جنوب المحيط الهادئ والهندية تذهب إلى القطب الجنوبي.

دوامات المحيط. المصدر: NOAA / المجال العام

تعتبر تيارات الحد الغربي لكل دائرة هي الأقوى ، وبالتالي فإن تيار خليج المكسيك يتوافق مع شمال المحيط الأطلسي وتيار كوروشيو مع دوران شمال المحيط الهادئ.

في جنوب المحيط الأطلسي ، أقوى تيار هو في البرازيل وفي جنوب المحيط الهادئ شرق أستراليا. من جانبها ، يوجد في Giro del Indico تيار Las Agujas ، الذي يمتد على طول الساحل الشرقي لأفريقيا من الشمال إلى الجنوب.

بأخذ شمال الأطلسي Gyre كمثال ، نجد أن النظام بأكمله يتكون من أربعة تيارات. في هذا الجيرو ، بالإضافة إلى Gulf Stream في الغرب ، هناك تيار شمال الأطلسي المتجه إلى الشمال الشرقي.

ثم ، في الشرق ، يوجد تيار لاس كاناريا ، الذي يتجه إلى الجنوب الشرقي ، وتغلق الدائرة بتيار شمال الاستوائية في الغرب.

تيار خليج المكسيك

هذا التيار جزء من دوامة شمال الأطلسي وسمي بهذا الاسم لأنه ولد في خليج المكسيك. هنا ترتفع درجة حرارة المياه السطحية وتتوسع ، مما يرفع مستوى سطح البحر بالنسبة إلى المياه الشمالية الباردة.

لذلك ، يتم توليد التيار من الخليج إلى الشمال ، حيث تفقد المياه الحرارة وتشكل تيار شمال الأطلسي.

مناخ أوروبا الغربية

يساهم تيار الخليج بشكل كبير في تنظيم مناخ أوروبا الغربية ، وذلك بفضل الحرارة التي يحملها من خليج المكسيك. هذه الحرارة المنبعثة من جرينلاند تتجه نحو القارة بفعل الرياح الغربية ، مما يؤدي إلى درجات حرارة معتدلة في القارة.

تيار البحر الأبيض المتوسط

يعد البحر الأبيض المتوسط ​​حوضًا مغلقًا تقريبًا ، باستثناء الاتصال الذي يبلغ عرضه 14.24 كم بالمحيط الأطلسي عبر مضيق جبل طارق. يفقد هذا البحر حوالي متر واحد من الماء سنويًا عن طريق التبخر في فصول الصيف الدافئة.

يسمح الاتصال بالمحيط الأطلسي والتيارات المتولدة بتجديد المياه المفقودة وتزويدها بالأكسجين. التيارات التي تغادر البحر الأبيض المتوسط ​​تساعد في تشكيل تيار الخليج.

تدرج الملوحة

تعتبر الملوحة ودرجة الحرارة من العوامل الأساسية التي تعمل على إنتاج التيار بين البحر المتوسط ​​والمحيط الأطلسي. من خلال فقدان المياه من خلال التبخر في منطقة مغلقة ، تكون الملوحة في البحر الأبيض المتوسط ​​أعلى منها في المحيط الأطلسي خلف المضيق.

الماء الذي يحتوي على نسبة عالية من الملح يكون أكثر كثافة ويذهب إلى القاع ، مكونًا تيارًا عميقًا باتجاه المحيط الأطلسي بتركيز أقل من الأملاح. من ناحية أخرى ، تكون طبقة المياه السطحية للمحيط الأطلسي أكثر دفئًا من طبقة البحر المتوسط ​​وتولد تيارًا سطحيًا من المحيط الأطلسي إلى البحر الأبيض المتوسط.

تيار همبولت

إنه تيار سطحي من الماء البارد ينتقل من القارة القطبية الجنوبية إلى خط الاستواء على طول ساحل المحيط الهادئ في أمريكا الجنوبية. إنه ناتج عن ارتفاع أو ارتفاع جزء من المياه الباردة للتيار العميق لجنوب المحيط الهادئ عند الاصطدام بساحل أمريكا الجنوبية.

إنه جزء من Giro شبه الاستوائي في جنوب المحيط الهادئ وهو مسؤول عن توفير كمية كبيرة من العناصر الغذائية لسواحل شيلي وبيرو والإكوادور.

الآثار

توزيع الحرارة والملوحة

تتدفق التيارات المحيطية من الأماكن ذات المياه الأكثر دفئًا والملوحة إلى المناطق الباردة ذات تركيز أقل من الملوحة. في هذه العملية يساعدون على توزيع الحرارة المحيطة ومحتوى الملح في المحيطات.

التأثير على المناخ

عن طريق تحريك كتل من الماء الدافئ إلى المناطق الباردة ، تشارك التيارات في تنظيم مناخ الأرض. مثال على ذلك هو التأثير المعتدل لدرجة الحرارة المحيطة التي يمارسها تيار خليج المكسيك في أوروبا الغربية.

وبالتالي ، إذا توقف تيار الخليج عن التدفق ، فإن درجة حرارة أوروبا الغربية ستنخفض بمعدل 6 درجات مئوية.

الأعاصير

توفر التيارات البحرية ، عن طريق نقل الحرارة ، الرطوبة عن طريق التبخر وتولد حركة دائرية في علاقة وثيقة مع الرياح ، والتي هي سبب الأعاصير.

تبادل الغازات

تحافظ مياه البحر على تبادل غازي مستمر مع الغلاف الجوي ، بما في ذلك بخار الماء والأكسجين والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون _2. وقد أصبح هذا التبادل ممكنًا بسبب حركة المياه عن طريق التيارات البحرية التي تساهم في كسر التوتر السطحي.

النمذجة الساحلية

تمارس التيارات المحيطية قوة البلى والسحب (التآكل) على سطح قاع البحر والسواحل التي تمر من خلالها. هذا التأثير المدمر على مدى آلاف السنين يشكل قاع البحر والجبال البحرية والسواحل.

توزيع المغذيات والتنوع البيولوجي

من ناحية أخرى ، تحمل التيارات البحرية معها العناصر الغذائية وكذلك العوالق التي تتغذى عليها. هذا يحد من توزيع الحيوانات البحرية ، لأنها تتركز حيث يوجد المزيد من الغذاء المتاح.

يتم نقل العوالق بشكل سلبي عن طريق التيارات السطحية ، ويتسرب جزء من العناصر الغذائية إلى القاع ، حيث يتم إزاحتها بواسطة التيارات العميقة. في وقت لاحق ، تعود هذه العناصر الغذائية إلى السطح في ما يسمى بالمواسير أو النتوءات البحرية للمياه.

اندفاع أو بروز في المياه البحرية

تؤدي التيارات العميقة إلى ظهور ما يسمى بظلال أو نتوءات المياه البحرية. إنه صعود المياه العميقة الباردة إلى السطح ، والتي تحمل العناصر الغذائية المترسبة في أعماق المحيط.

ارتفاع التيارات البحرية. المصدر: ناسا / المجال العام

في المناطق التي يحدث فيها هذا ، هناك تطور أكبر في أعداد العوالق النباتية وبالتالي الأسماك. تصبح هذه المناطق مناطق صيد مهمة ، مثل ساحل المحيط الهادئ في بيرو.

تركيز الملوثات

تعاني المحيطات من مشاكل تلوث خطيرة بسبب تصرفات الإنسان ، والتي تحتوي على كميات كبيرة من النفايات ، وخاصة البلاستيك. تحمل التيارات البحرية هذا الحطام وبسبب النمط الدائري للسطح ، فإنها تتركز في مناطق محددة.

هذا هو المكان الذي تنشأ فيه ما يسمى بالجزر البلاستيكية ، والتي تتكون عن طريق تركيز شظايا بلاستيكية في مناطق واسعة في وسط دوامات المحيط.

وبنفس الطريقة ، فإن الجمع بين التيارات البحرية السطحية والأمواج وشكل الخط الساحلي ، يؤدي إلى تركيز النفايات في مناطق معينة.

أهمية للنظم البيئية والحياة على الأرض

الهجرات البحرية

تستخدم العديد من الأنواع البحرية ، مثل السلاحف والحيتانيات (الحيتان والدلافين) والأسماك ، التيارات البحرية في هجرات المحيطات لمسافات طويلة. تساعد هذه التيارات في تحديد المسار وتقليل طاقة السفر وتوفير الطعام.

توافر المغذيات

يعتمد توزيع العناصر الغذائية أفقياً وعمودياً في المحيطات على التيارات البحرية. وهذا بدوره يؤثر على مجموعات العوالق النباتية التي تعد المنتجين الأساسيين وقاعدة شبكات الغذاء.

حيث توجد مغذيات توجد العوالق والأسماك التي تتغذى عليها ، وكذلك الأنواع الأخرى التي تتغذى على الأسماك مثل الطيور البحرية.

صيد السمك

يؤثر توزيع المغذيات من خلال التيارات البحرية على توافر الصيد للبشر.

توافر الأكسجين

تساهم التيارات البحرية ، من خلال تعبئة المياه ، في أكسجينها ، وهو أمر ضروري لتنمية الحياة المائية.

النظم البيئية الأرضية

تتأثر النظم البيئية الساحلية والداخلية بالتيارات البحرية لدرجة أنها تنظم المناخ القاري.

التجويف

سمحت التيارات البحرية بتطوير الملاحة من قبل البشر ، مما سمح بالسفر البحري إلى وجهات بعيدة. وقد أتاح ذلك استكشاف الأرض ، وانتشار الجنس البشري ، والتجارة والتنمية الاقتصادية بشكل عام.

العوامل المؤثرة في اتجاه التيارات

يتم التعبير عن الاتجاه الذي تتخذه التيارات المحيطية بنمط منتظم في محيطات العالم. يتم تحديد هذا النمط من الاتجاهات من خلال عوامل متعددة تتمثل قوتها في الطاقة الشمسية وجاذبية الأرض والقمر.

الإشعاع الشمسي والضغط الجوي واتجاه الرياح

يؤثر الإشعاع الشمسي على اتجاه تيارات المحيط من خلال كونه سببًا للرياح. هذه هي السبب الرئيسي لتكوين التيارات السطحية التي تتبع اتجاه الرياح.

درجة الحرارة والجاذبية

يؤثر الإشعاع الشمسي أيضًا على اتجاه تيارات المحيط عن طريق تسخين المياه والتسبب في تمددها. ونتيجة لذلك ، يزداد حجم الماء ويرفع مستوى سطح البحر ؛ ذات مناطق أعلى من المحيط (ساخنة) من غيرها (باردة).

هذا يشكل اختلافًا في المستوى ، أي منحدرًا ، يحرك الماء نحو الجزء السفلي. على سبيل المثال ، تكون درجات الحرارة عند خط الاستواء مرتفعة وبالتالي يتمدد الماء ، مما يحدد مستوى سطح البحر أعلى بمقدار 8 سم عن المناطق الأخرى.

تدرج الملوحة

عامل آخر يؤثر على اتجاه التيارات المحيطية هو الاختلاف في الملوحة بين مناطق مختلفة من المحيط. عندما تكون المياه أكثر ملوحة ، تزداد كثافتها وتغرق ، وتتحرك التيارات العميقة كدالة في درجات الحرارة وتدرجات الملوحة.

الإغاثة البحرية والساحلية

يؤثر شكل الجرف القاري والساحل أيضًا على اتجاه التيارات البحرية. في حالة التيارات السطحية التي تجري على طول السواحل ، تؤثر التضاريس على اتجاهها.

من ناحية أخرى ، يمكن أن تعاني التيارات العميقة عند اصطدامها بالجرف القاري من الانحرافات الأفقية والرأسية.

دوران الأرض وتأثير كوريوليس

يؤثر دوران الأرض على اتجاه الرياح من خلال توليد قوة طرد مركزي عند خط الاستواء ، مما يدفع التيارات نحو القطبين. علاوة على ذلك ، فإن تأثير كوريوليس ينحرف التيارات إلى اليمين في نصف الكرة الشمالي وإلى اليسار في نصف الكرة الجنوبي.

المراجع

1. كامبل ، إن وريس ، ج. (2009). مادة الاحياء. الطبعة الثامنة بيرسون بنيامين / كامينغز.
2. كاسترو ، بي وهوبر ، مي (2007). علم الأحياء البحرية. الطبعة السادسة ماكجرو هيل.
3. كيلي ، كا ، ديكنسون ، إس ، مكفادين ، إم جي وجونسون ، جي سي (2001). تظهر تيارات المحيطات في بيانات الرياح الساتلية. خطاب البحث الجيوفيزيائي.
4. نيومان ، ج. (1968). تيارات المحيط. شركة Elsevier Publishing.
5. بينيدا ، ف. (2004). الفصل السابع: مورفولوجيا قاع المحيط وخصائص الساحل. في: ويرلينجر ، سي (محرر). علم الأحياء البحرية وعلم المحيطات: المفاهيم والعمليات. المجلد الأول.
6. Prager ، EJ And Earle ، SS (2001). المحيطات. ماكجرو هيل.
7. أولانسكي ، س. (2012). تيار الخليج. القصة المذهلة للنهر الذي يعبر البحر. منشورات تيرنر SL