Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

Анализ современных исследований Тихого океана

Оглавление

Введение

Глава 1. Историко-географический обзор исследований тихого океана второй половины XX - начала XXI вв.

1.1 Биографические справки

1.2 Результаты работы научно-исследовательских судов

Глава 2. Ход исследования Тихого океана

2.1 Этапы: предпосылки, уровень технологий, география исследования и хронология исследования

2.2 Ключевые направления, цели исследования регионов Тихого океана различными государствами

2.3 Региональное деление и районирование Тихого океана

Глава 3. Достижения исследований и международных проектов 1990-2010 годов

3.1 Международный проект «Арго»

3.2 Спутниковые исследования

3.3 Прочие исследования

Заключение

Список использованных источников

Введение

Раскрыть все стороны изучения Тихого океана необходимо для освоения его богатств - огромных, но не безграничных. Использование энергетических, минеральных и биологических ресурсов сопряжено с решением экологических проблем, управлением погодой и транспортными морскими перевозками.

Для Беларуси исследования Тихого океана носят прикладное значение. Прежде всего, это организация рыбного промысла на акватории, развитие торговых отношений и рекреации. Создание белорусского морского торгового флота - одно из направлений реализации Программы развития внутреннего водного и морского транспорта на 2011-2015 гг. С морским транспортом ежегодно перевозится до 20 млн. т белорусских экспортных грузов: минеральные удобрения, нефтепродукты, металл, колесная техника, шины, сахар, в страны Латинской Америки и Азии. Также важными являются исследования Эль-Ниньо и Ла-Нинья, последствия которых косвенно влияют на агроклиматические условия Беларуси.

Целью курсовой работы стал анализ современных исследований Тихого океана. Были поставлены следующие задачи:

- охарактеризовать персональный вклад современных ученых в исследования Тихого океана;

- проанализировать научно-исследовательскую деятельность трех кругосветных экспедиций и сравнить направления советских и зарубежных изысканий;

- представить историю исследований и систематизировать данные о направлениях исследований.

Подготовка курсовой работы включала несколько этапов. На первом этапе были сформулированы цель и задачи курсового исследования и выбраны аналитические методики выполнения работы. Второй этап - сбор фактических данных, обработка источниковой базы. Были изучены научные публикации, карты, монографии, электронные и сетевые ресурсы. Третий этап - обработка данных: материалы были систематизированы по времени и направлениям исследований, уточнены отдельные детали. Далее анализ данных позволил создать четкую структуру работы; обработка графического материала включила поиск фотографий и векторизацию карт. Четвертый этап - интерпретация данных и формулирование выводов. Были подведены итоги работы, оценены результаты и перспективы дальнейшего изучения темы. Также этап включил оформление курсовой работы: компоновку и написание основных текстовых компонентов; составление списка литературы, оформление оглавления и титульного листа; схематическое моделирование логического содержания всей работы.

Глава 1. Историко-географический обзор исследований тихого океана второй половины XX - начала XXI вв.

Мореплавание в Тихом океане началось задолго до начала письменной истории человечества. Однако имеются сведения, что первым европейцем, увидевшим Тихий океан, был Васко Бальбоа; в 1513 г. океан открылся перед ним с гор Дарьен в Панаме. В истории исследований Тихого океана встречаются такие известные имена, как Фернан Магеллан, Абель Тасман, Фрэнсис Дрейк, Чарльз Дарвин, Витус Беринг, Джеймс Кук, Джордж Ванкувер и другие.

К востоку от Новой Зеландии Г. Менард открыл и описал в 1964 году длинную (1100 км) гряду вулканов высотой 4,2-4,5 км. Исследования, проведенные им в 1964 году севернее Гавайев, изменили старые взгляды на рельеф дна этой части Тихого океана. Вместо единого хребта он выявил несколько изолированных вершин и серии коротких цепей. Все сооружение Г. Менард назвал горами Музыкантов.

С 1949 года в бассейне Тихого океана начало работать советское экспедиционное судно «Витязь». Экспедиции на «Витязе» изучили и описали три основных типа поднятий ложа океана: сводовые поднятия, включающие в основном сооружения, выходящие на поверхность в виде островов Маршалловых, Лайн, Туамоту и ряда других; глыбовые хребты и массивы (возвышенность Шатского, хребет Наска); краевые валы, приуроченные в основном к внешним сторонам ряда глубоководных желобов - Алеутского, Курило-Камчатского, Филиппинского.

Кроме «Витязя», в Тихом океане работали советские исследовательские суда: «Обь» в 1957-1958 гг., обследовала восточную окраину Восточно-Тихоокеанского поднятия до широты о. Пасхи; «Дмитрий Менделеев» в 1974-1975 гг. провел подробное изучение западной окраины той же подводной структуры.

В 1986 году НИС «Академик Мстислав Келдыш», на борту которого находились ГОА «Пайсис», совершило специальный рейс с целью изучения вулканически активных участков северо-восточной части Тихого океана [5].

Актуальным направлением исследований оставалось изучение островов Океании. В начале 1990-х годов была впервые открыта группа островов Раджаампат, превратившаяся к настоящему времени в важную рекреационную зону [5].

Команда австралийских ученых в 2006 году исследовала желоб в зоне разлома Тасмании, в котором ученые смогли найти виды, не изученные современной наукой - мягкие кораллы.

В мае 2009 года при помощи дистанционно управляемого подводного аппарата «Дженсон» океанографы смогли обнаружить и записать первое видео и сделать фотографии самого глубокого подводного вулкана, извергающего расплавленную лаву на дно океана [29].

1.1 Биографические справки

Тур Хейердал

Важную роль в изучении новых, не открытых районов Земли, играют исследователи-первопроходцы. Их личность привлекает внимание. Они прокладывают пути, которые формируют передовые направления в науке. О некоторых из них стоит упомянуть отдельно.

Тур Хейердал (6 октября 1914 года, Ларвик, Норвегия - 18 апреля 2002 года, Алассио, Италия) - знаменитый норвежский путешественник и ученый-антрополог [16].

В 1946 г. он выдвинул теорию, согласно которой Полинезия была заселена переселенцами из Южной Америки, обитавшими в доинкское время на территории Перу. Перед экспедицией Т. Хейердал и еще пятеро путешественников - Кнут Хаугланд, Бенгт Даниельссон, Эрик Хессельберг, Турстейн Робю и Герман Ватцингер - прибыли в Перу, где из бальсового дерева и других природных материалов построили плот паэ-паэ, который они назвали «Кон-Тики». 7 августа 1947 г., по прошествии 101 дня мореплавания, «Кон-Тики», преодолевший в Тихом океане 4300 морских миль (8000 км), прибил к рифам атолла Рароиа островов Туамоту.

Рис 1.1 Тур Хейердал [16].

Рис. 1.2 Тур Хейердал и Ра-II [16].

Рис. 1.3 Течения океана и маршрут «Кон-Тики» [сост. автором по 6].

«Кон-Тики» продемонстрировал, что примитивный плот, используя течение Гумбольдта и попутный ветер, действительно мог относительно просто и безопасно переплыть Тихий океан в западном направлении: благодаря системе килей и парусу.

В 1955-1956 гг. Т. Хейердал организовал Норвежскую археологическую экспедицию на остров Пасхи.

Его теории редко получали научное признание, тогда как сам Т. Хейердал отвергал научную критику и сосредоточивался на опубликовании своих теорий в популярной литературе, предназначенной для самых широких масс. Т. Хейердал являлся активистом зелёной политики. Он был награждён многочисленными медалями и премиями, а также удостоен одиннадцати почётных степеней университетов Америки и Европы.

Т. Хейердал умер в возрасте 87 лет от опухоли головного мозга в итальянском городе Алассио в окружении своей семьи. На родине ему ещё при жизни был установлен памятник, а в его доме открыт музей.

Несмотря на то, что большинство работ Т. Хейердала вызывали полемику в научных кругах, он поднял общественный интерес к древней истории и достижениям различных культур и народов во всём мире. Он также показал, что дальние путешествия через океан были технически возможными для человека эпохи мезолита.

Рис. 1.4 Плот экспедиции «Тангароа» 2006 г. [17].

В 2006 г. путь «Кон-Тики» повторил экипаж из 6 человек, в составе которого был внук Т. Хейердала Улав Хейердал. Экспедиция называлась «Тангароа» и была организована в честь Т. Хейердала с целью проведения наблюдений за состоянием окружающей среды в Тихом океане [17].

Жак-Ив Кусто

Говоря о Тихом океане, следует упомянуть Жака-Ива Кусто (11 июня 1910 г., Сен-Андре-де-Кюбзак, Франция - 25 июня 1997 г., Париж, Франция) - знаменитый французский исследователь Мирового океана, фотограф, режиссер, изобретатель, автор множества книг и фильмов.

Кусто родился в Сен-Андре-де-Кюбзак, в семье адвоката Даниэля и Элизабет Кусто. В 1930 г. он поступил на службу на флот в качестве руководителя группы подводных исследований. Увлекшись подводным плаванием, Ж.-И. Кусто в 1938 г. создал группу ныряльщиков и начал исследования физиологии подводного плавания. В 1943 г. он испытал первый прототип акваланга, разработанный им совместно с Эмилем Ганьяном. Это позволило проводить длительные погружения. Ж.-И. Кусто стал создателем водонепроницаемых камер и осветительных приборов, а также изобрёл первую подводную телевизионную систему [18].

Рис 1.5 Жак-Ив Кусто [6].



Рис. 1.6 «Калипсо» [16].

В процессе подводных исследований Ж.-И. Кусто сконструировал аппараты погружения на различные морские глубины («Дипстар», «Дениз»), приспособил кинокамеру для подводных съемок. Важным направлением научно-исследовательской деятельности Ж.-И. Кусто стало изучение подводной жизни на различных широтах Мирового океана и взаимоотношений человека с морскими животными в естественной для них среде. Для этого, в ноябре 1951 г., была организована многолетняя океанографическая экспедиция на судне «Калипсо». В 1957 г. он приступил к осуществлению программы «Konshelf» - обширных подводных исследований на континентальной шельфе. Программа включала создание подводных станций и обитаемых блоков на различных глубинах, а также опыты, в ходе которых люди жили и работали в подводном мире. В том же 1957 г. Ж.-И. Кусто был назначен директором Океанографического музея в Монако [8].

К началу 1967 г. «Калипсо» была приспособлена для подводных киносъемок. В ходе продолжительных плаваний Ж.-И. Кусто исследовал морскую жизнь и провел съемки в Тихом океане. Объектом его изучения стали киты, дельфины, акулы, разнообразные рыбы и другие животные морских глубин и подводных пещер океанических островов. Экспедиции Ж.-И. Кусто обнаружили и тщательно изучили многие затонувшие корабли различных веков и цивилизаций, создали научное направление современной подводной археологии.

В 1973 г. он основал в Хэмптоне (Виргиния, США) некоммерческое «Общество Кусто» по охране морской среды. С 1985 г. судно «Калипсо» сменило новое турбопарусное судно «Алкиона». В 1997 г Ж.-И. Кусто умер в возрасте 87 лет от инфаркта миокарда в результате осложнения респираторного заболевания [14].

Уже с детства Жака-Ива Кусто отличали высокая работоспособность, воля к достижению поставленной цели. Кусто был очень мужественным, умел держать удар. Этот факт подтверждается тем, что в 1936 г. он попал в автомобильную аварию, получив множество переломанных ребер, смещение позвонков, пробитое легкое, парализованные руки...

Вся научно-исследовательская деятельность Ж.-И. Кусто была тесно связана с борьбой за сохранение чистоты океанской среды, ее животного мира и равновесия биологических систем в океане. Его лозунгом стала известная всему миру фраза: «Если вы любите море - вы его спасаете». Его работа также позволила создать новый тип научной коммуникации, критикуемой в то время некоторыми академиками. Общество Кусто и его французский партнер «Команда Кусто», основанный Ж.-И. Кусто, действуют и сегодня [15].

1.2 Результаты работы научно-исследовательских судов

Среди первых следует упомянуть «Витязь» - научно-исследовательское судно (НИС) Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН (Москва). Судно совершило 65 научных рейсов, прошло около 1 481 600 км, выполнило 7942 научные станции. С его борта измерена максимальная глубина (11022 м) в Марианской впадине. На «Витязе» сформировалась школа советской океанологии, в экспедициях работали ученые 50 научных институтов СССР и 20 стран мира. Гостями «Витязя» Т. Хейердал и Ж.-И. Кусто [21].

В 1939 г. был спущен на воду в Бремерхафене (Германия) грузопассажирский теплоход «Марс». Во время Второй мировой войны «Марс» стал военным транспортом. В 1945 г. по репарации судно было передано Великобритании, где его переименовали в «Empire forth» («Вперёд, империя»), однако уже в мае 1946 г. оно вошло в состав торгового флота СССР.

Между 1947-1949 гг. по инициативе сотрудников Института океанологии, «Экватор», переименованный в «Адмирал Макаров», переоборудовался в научно-исследовательское судно Академии наук СССР. В 1949 г. судно в последний раз сменило название, став «Витязем» в память о двух российских корветах XIX века. «Витязь» -

1) парусно-винтовой корвет (1862-1895 гг.), совершивший 2 кругосветных плавания под командованием капитана П.Н. Назимова и доставивший в 1871 г. Н. Миклухо-Маклая на Новую Гвинею;

2) парусно-винтовой корвет (1883-1893 гг.), совершивший кругосветное плавание под командованием капитана С.О. Макарова.

Уникальность судна была обеспечена научным оборудованием. Прежде всего, это глубоководная якорная лебедка, позволившая становиться на якорь на глубинах до 11 км. Не менее уникальной была и глубоководная траловая лебедка, с которой можно вести траления на глубинах до 11 км. На судне имелось 14 лабораторий, научная библиотека, хранилища проб. Первые исследования «Витязя» - всестороннее изучение Берингова, Охотского, Японского морей, работы по программам Международного геофизического года (МГГ).

Геофизические работы, проводившиеся на «Витязе», позволили высказать обоснованные гипотезы о строении земной коры вообще, а впоследствии - выработать новые представления о глобальной эволюции Земли (Новая глобальная тектоника). В результате исследований НИС «Витязь» водной толщи по физике, химии и геологии океана. За 30 лет плавания экспедициями НИС «Витязь» собраны огромные зоологические коллекции, в результате обработки которых описано более 1100 новых видов живых организмов, ранее не известных науке; установлен 171 новый род и подрод, а также 26 новых таксонов ранга семейства, отряда и более высоких категорий, включая новый тип живых организмов Brachiata. Имя этого корабля, закрепленное в названиях одного рода (Vitiaziella Rass) и восьми видов рыб.

Благодаря опыту исследований 65 научных экспедиций, на «Витязе» родилась и завоевала право на существование новая наука - морская метеорология, наука об атмосферных процессах над океаном, с особой измерительной аппаратурой, специальными методами измерений и визуальных наблюдений; получила углубленное развитие теория взаимодействия океана и атмосферы [25].

Рис. 1.7 НИС «Витязь» на ходовых испытаниях, 1948 г. [14].

Вторым по значению следует считать НИС «Дмитрий Менделеев». Научно-исследовательское судно Института океанологии им. П.П. Ширшова Российской Академии Наук «Дмитрий Менделеев» было построено в 1968 г. и вышло в свой первый научный рейс в феврале 1969 г. Экспедиционные плавания продолжались в течение 24-х лет и завершились в 1993 г. Всего за указанный период было выполнено 50 рейсов, из которых 30 приходятся на Тихий океан с его морями. Научными отрядами собран огромный материал по всем направлениям океанологической науки, приведший к ряду научных открытий и обобщениям теоретического порядка.

На акватории Тихого океана можно выделить четыре тематических направления рейсов:

· Гидрофизическое направление (10);

· Геолого-геофизическое (один геохимический рейс) направление (12);

· Гидробиологическое направление (5);

· Комплексное (географическое) направление (1) (см. табл. 1.1).

Рис.1.8 НИС «Дмитрий Менделеев» в Тихом океане, 1978 г. [6].

Как видно из вышеприведенной таблицы, НИС «Витязь» и «Дмитрий Менделеев» провели комплексное исследование вод Тихого океана. В ходе этого исследования было сделано ряд открытий, которые позволили людям больше узнать о Тихом океане - его строении, физических и химических свойствах, структуре дна, биологическом разнообразии. Также, благодаря этим исследованиям, были расширены знания о механизме тектонических движений в земной коре.

Западноевропейские кругосветные экспедиции 1950-2010 гг. могут занять третье место в картине исследования Тихого океана. Если сравнить три известные кругосветные экспедиции - шведскую на судне «Альбатрос» (1947-1948 гг.), датскую на судне «Галатея» (1950-1952 гг.) и британскую на судне «Челленджер-II» (1950-1952 гг.), с работами НИС «Витязь» и «Дмитрий Менделеев», то можно обнаружить существенные различия, как в длительности экспедиций, так и в характере выполняемых исследований. Прежде всего, экспедиции проходили на судах небольшого тоннажа, длились они менее двух лет, небольшой состав научного персонала занимался только отдельными проблемами физической океанографии.

Первое крупное плавание после второй мировой войны совершила шведская океанографическая экспедиция на судне «Альбатрос» (водоизмещение 1450 т) под руководством Ганса Петтерсона. Целью исследователей было изучение истории Мирового океана. Основной задачей экспедиции было изучение осадкообразования на больших глубинах Тихого океана, установление характера грунтов, а также измерение радиоактивности их вод и грунтов. На «Альбатросе» впервые с успехом была применена длинная грунтовая поршневая трубка конструкции Кулленберга, служившая для отбора колонок донных отложений. Экспедиция провела несколько глубоководных тралений в Тихом океане на глубинах до 7600 м. Также был выполнен комплекс метеорологических и океанографических наблюдений в тропических и экваториальных широтах. В Панамском канале экспедиция установила, что по сравнению с Атлантикой рыхлые осадки в Тихом океане существенно моложе, причём нередко чередуются с прослоями вулканической лавы [2].

Рис.1.9 Исследовательское судно «Альбатрос III», 1948 г. [16].

Перед экспедицией на датском судне «Галатея» (водоизмещение 1630 т) стояли задачи по изучению жизни на больших глубинах. Этой экспедиции удалось в Тихом океане, в Филиппинской впадине, выловить тралом донных обитателей с больших глубин. В 1949 г. датское экспедиционное судно подняло драгу с глубины 10190 м. В ней обнаружились 25 морских анемонов, 75 голотурий, 5 двустворчатых раковин, другие живые существа. Это открытие доказало наличие жизни на больших глубинах [2].

Рис.1.10 Судно «Галатея», изображение в музее Мирового океана, 1986 г.[16].

Британская экспедиция на судне «Челленджер II» (водоизмещение 1140 т) выполнила океанографические и гидробиологические исследования, имея в своем составе всего лишь 5 научных работников. Маршрут «Челленджера» в основном повторял путь «Альбатроса», но задачи экспедиции были другие. Ученые во главе с Т.Ф. Гескеллом впервые применили сейсмозондирование. По результатам исследований были построены десятки разрезов толщи земной коры. Полученные данные позволили объяснить, как образовались основные формы рельефа морского дна. В 1951 г. Марианская впадина была исследована судном, в честь которого самая глубокая часть впадины получила название «Разлом Челленджера». Экспедиция подтвердила предположение, что все океаны имеют центральные хребты, связанные с неустойчивостью обширного и ровного дна океана [18].



Рис.1.11 Судно «Челленджер II» [16].

В целом за рубежом в послевоенные годы усиливаются океанологические исследования Тихого океана. Кругосветные плавания приносят чрезвычайно много новых сведений о рельефе дна океана, о донных отложениях, о жизни в океане, о физических характеристиках его вод [18].

Крупнейшая в мире зона кислородного минимума находится в восточной части Тихого океана у берегов Перу и Эквадора. Именно она стала целью четырехмесячной экспедиции немецких океанологов из института Лейбница г. Киль на НИС «Метеор» [31].

Рис. 1.12 НИС «Метеор» [28]

Одним из основных вопросов, стоящих перед исследователями - как изменяются подобные зоны в результате изменения климата?

Океанологи рабочей группы "Климат - биогеохимические взаимодействия в тропических океанов" (SFB 754) исследовали это явление и провели четырехмесячную экспедицию в крупнейшую в мире зону кислородного минимума в восточной части Тихого океана.

С середины октября 2008 по февраль 2009 года в общей сложности четыре группы геологов, геохимиков, океанографов, биологов и метеорологов из SFB 754 работали на немецком исследовательском судне METEOR и провели массу физических, химических и биологических измерений, которые способны дать ответ о состоянии Тихоокеанской зоны кислородного минимума.

Первое сравнение текущих данных с результатами измерений, сделанных в 1993 году в открытой части Тихого океана показало, что в экваториальной области содержание кислорода в воде уменьшилось. В то же время измерения, проведенные южнее, показали увеличение объемов кислорода. Этого, однако, не достаточно, чтобы отрицать общее снижение уровня кислорода в Тихом океане, так как общая тенденция допускает краткосрочные пространственные и временные отклонения.

Ближе к перуанскому побережью зона кислородного минимума находится в районе, в котором богатые питательными веществами водные массы поднимаются с глубины более 150 метров на поверхность и являются там причиной очень высокой биологической продуктивности. После смерти организмов бактерии создают большое количество органического материала, потребляя при этом кислород, который необходим морской флоре и фауне, чтобы выжить.

Еще одна неожиданность ждала микробиологов: наряду с обычным высоким уровнем хлорофилла, наблюдаемым у поверхности - здесь живет растительный планктон - был зафиксирован второй максимум на глубине 100 метров, то есть в центре кислородного минимума. Предположительно, там существует сообщество фотосинтезирующих водорослей (цианобактерий и сине-зеленых водорослей), о которых в этом регионе до сих пор ничего не было известно.

Поскольку до настоящего времени были проведено совсем немного натурных измерений содержания кислорода, трудно, оперируя этими данными, делать выводы о долгосрочной изменчивости. Для этого нужны исторические климатические данные, такие как осадочные керны. Почти 400 метров кернов были подняты на борт в ходе экспедиции М 77.

В ходе экспедиции немецкие океанологи сотрудничали с перуанским морским научно-исследовательским институтом IMARPE (Instituto del Mar del Perъ) [31].

В этой главе дается представление о поэтапном исследовании Тихого океана в современный период. Рассматриваются такие персоналии, как Тур Хейердал, Жак-Ив Кусто. Анализируется работа НИС и отдельных научно-исследовательских судов.

Глава 2. Ход исследования Тихого океана

В силу стремительности и неравновесности процессов самоускоряющегося роста и его внезапного прекращения при демографическом переходе будут нарушаться те длительные, создававшиеся веками исторического процесса, связи не только на уровне человека, личности и общества, но и на более высоком уровне стран и государств, в масштабах мировой истории. Иными словами, в мире сейчас скорее будут главенствовать центробежные силы, а не центростремительные, организующие и самоорганизующие факторы как тенденции глобального развития [7].

Рис. 2.1 Рост численности населения [7].

2.1 Этапы: предпосылки, уровень технологий, география исследования и хронология исследования

История исследования Тихого океана делится на 7 периодов: от древних плаваний до 1749 г., с 1749 г. до 1873 г., с 1873 г. по 1939 г, с 1939-го г. до 1973, с 1973-го г. до 1984-го г., с 1984-го г. до 1998 и, наконец, с 1998 г. до 2012-го.

Начались исследования Тихого океана советскими экспедициями на судах «Витязь» (1949), «А.И. Воейков» (с 1959), «Ю.М. Шокальский» (1960), «Академик Сергей Королев» (1970), на которых впервые стал проводиться широкий комплекс геофизических исследований, направленных на изучение гидросферы и высоких слоев атмосферы. Одновременно велись исследования экспедициями США на судах «Horizon» (Хорайзн) (1946), «Hew М. Smith» (Хью М. Смит) (1950), «Spenser F. Berd» (Спенсер Ф. Бэрд) (1946) и других, Великобритании - «Challenger II» (Челленджер II) (1950-52), Швеции - «Albatros III» (Альбатрос III) (1947-48), Дании - «Galatea» (Галатея) (1950-52) и многие другие.

Особое значение имели наблюдения по плану «Norpac» (Норпак) (август 1955) и «Ecvapac» (Эквапак) (в последующие годы), по программе Международного геофизического года (МГГ) и Международного геофизического сотрудничества (с 1957), а также по программе Международных исследований Куросио и прилегающих районов (с 1965). Выполнение этих программ позволило объединить и синхронизировать работу большого числа экспедиционных судов различных стран. Наибольшую активность в изучении подводного рельефа Тихого океана в период Международного геофизического года проявили США (экспедиции на судах «Спенсер Ф. Бэрд», «Хорайзн», «Вима», «Атка», «Глейшер» и другие) и Советский Союз (наиболее важные результаты были получены в экспедициях на «Витязе» и «Оби»).

Рис. 2.2 Регионы исследования Тихого океана в различные годы [сост. автором по 23].

Материалы, собранные в период МГГ, дали возможность составления новых батиметрических и морских навигационных карт Тихого океана. Большую ценность представляют также работы по глубоководному бурению, проводимые с 1968 на американском судне «Гломар Челленджер», работы о перемещениях водных масс на больших глубинах, биологические исследования [22].

2.2 Ключевые направления, цели исследования регионов Тихого океана различными государствами

До 1749-го года направлениями исследований были, главным образом, освоение морских путей, торговля с другими народами, а также создание колоний.

С 1789-го по 1873 гг. год проводились специализированное изучение поверхностных вод океана.

С 1873-го по 1939 гг. проводились исследования с целью промыслового изыскания.

С 1939-го по 1973 гг. создаются сети маршрутных сетей.

С 1973 по 1984 гг. создаются сети стационарных наблюдений со спутниковым контролем.

С 1984-го до 1998 гг. происходит систематизация накопленных знаний.

С 1998 по 2012 гг. комплексное изучение, интегрирование всех знаний.

Направлениями современных исследований Тихого океана будут являться следующие: региональная тектоника, геология, геофизика и геохимия морского дна, гидротермальные системы, физические свойства поверхности океана и коммерческая эксплуатация ложа океана.

2.3 Региональное деление и районирование Тихого океана

Природа Мирового океана, также как и природа суши, подчинена закону географической зональности. Зональность океана - основная закономерность распределения всех свойств в водах Мирового океана, проявляющаяся в смене физико-географических поясов до глубины 1500-2000 м. Но наиболее отчетливо эта закономерность наблюдается в верхнем деятельном слое океана до глубины 200 м.

Прежде всего, выделяются крупнейшие единицы районирования: Атлантический, Северный Ледовитый, Тихий, и Индийский океаны. Океаны разделяются на физико-географические пояса, которые характеризуются специфичностью протекающих природных процессов. Границы этих поясов в ряде случаев существенно отклоняются от широтного направления, что связано, в основном, с характером горизонтальной циркуляции в том или ином районе Мирового океана. В конкретных частях географических поясов выделяют районы, в которых природные процессы обусловливаются своеобразием географического положения этих районов по отношению к материкам и островам, их глубинами, системами ветров и т.д. Это своеобразие особенно ярко проявляется в приматериковых частях поясов [1].

Цикл работ по районированию океана, проведенный ГОИНом, завершается изданной в трудах этого института в 1975 г. монографией В.М. Грузинова «Фронтальные зоны Мирового океана». В этой работе проводится мысль, что естественными границами основных океанических районов служат фронтальные зоны, которые, по мнению этого автора, совпадают с границами географических поясов. Тем самым океан разделяется В.М. Грузиновым на относительно однородные области, и однородность оказывается основным принципом разделения.



Рис. 2.3 Океанические фронты и водные массы (по Степанову, 1974) [9].

1 - океанические фронты: Э - экваториальный; СбЭ - субэкваториальный; Тс - тропический северный; Тю - тропический южный; СбАр - субарктический, СбАн - субантарктический; Ар - арктический; Ан - антарктический, 2 - водные массы (обозначения в кружках); Э - экваториальные; Тс - северотропические; Тю - южнотропические; Тар - тропические воды Аравийского моря; Тб - тропические воды Бенгальского залива; СбТе - субтропические северные, СбТю - субтропические южные; СбАр - субарктические; СбАн субантарктические; Ар - арктические; Ан - антарктические.

К сожалению, надо отметить, что понятие «фронт» не формулируется в современной океанологической литературе достаточно определенно, в связи с чем фронты проводятся конвергентно и дивергентно. Так, В.Н. Степанов считал, что «океанические фронты представляют собой пограничные зоны двух смежных макроциркуляционных систем и формирующихся в них водных масс» [9].

Леонтьев О.К. произвел районирование Тихого океана на основе зон растительности на суше.



Рис. 2.4 Физико-географические зоны на дне Тихого океана (по Леонтьеву, 1974) [9].

Северные пояса: 1 - полярный, 2 - субполярный, 3 - умеренный, 4 - субтропический, 5 - тропический, 6 - экваториальный; южные: 7 - тропический, 8 - субтропический, 9 - умеренный, 10 - субполярный, 11 - полярный.

В 1985 г. Д.В. Богданов пришел к идее разделения океана на районы однородные в отношении преобладающих в них природных процессов.

В предложенной им схеме за основной критерий принята характеристика термохалинной структуры и, в какой-то мере, основные течения (рис. 2.5) [1].

Рис. 2.5 Районирование Тихого океана (Д.В. Богданов, 1985) [1].

Д.В. Богданов в Тихом океане выделил (с севера на юг) следующие природные зоны (Рис. 2.5.), хорошо согласующиеся с природными зонами суши:

- северную умеренную СУ с температурой вод 5-15°С; соответствует умеренной (тайге, широколиственными лесам, степи) зоне;

- северную субтропическую ССТ, совпадающую с квазистационарными областями высокого давления (Азорским и Гавайским максимумами); соответствует сухим и влажным субтропикам и северным областям пустынь;

- северную тропическую (пассатную) СТ, находящуюся между среднегодовыми северной и южной границами пассата; соответствует тропическим пустыням и саваннам;

- экваториальную Э, несколько сдвинутую к северу вместе с термическим экватором и характеризующуюся очень теплыми (27-29°С) распресненными водами; соответствует влажным экваториальным лесам;

- южную тропическую (пассатную) ЮТ; соответствует саваннам и тропическим пустыням;

- южную субтропическую ЮСТ, проявляющуюся менее отчетливо, чем в северном полушарии; соответствует сухим и влажным субтропикам;

- южную умеренную ЮУ, расположенную между субтропической конвергенцией и антарктической конвергенцией; соответствует умеренной, безлесной зоне;

- южную субполярную (субантарктическую) ЮСП между антарктической конвергенцией и антарктической дивергенцией; соответствует субполярной сухопутной зоне;

- южную полярную (антарктическую) ЮП, включающую в основном шельфовые моря вокруг Антарктиды; соответствует ледяной зоне Антарктиды.

Несмотря на то, что схема Д.В. Богданова соответствовала общим географическим принципам зональности, она нуждается в уточнении пространственного положения различных зон и их границ.

По-видимому, в основу зональной классификации должны быть положены главные океанические и динамические фронты в океане, которые будут являться достаточно четкими границами между физико-географическими зонами в океанах.

Грузинов В.М. с учетом естественных границ между широтными поясами разработал схему географических зон Мирового океана (с севера на юг):

- субполярная зона, расположенная между полярным и субполярным фронтами;

- умеренная зона, находящаяся между северным субполярным фронтом и северной субтропической конвергенцией;

- субтропическая зона, расположенная между северной субтропической конвергенцией и северным тропическим фронтом; северная граница зоны размыта;

- тропическая зона, ограниченная северным тропическим фронтом и северной тропической дивергенцией;

- экваториальная зона, расположенная между северной и южной тропическими дивергенциями;

- южная тропическая зона, находящаяся между южной тропической дивергенцией и южным тропическим фронтом;

- южная субтропическая зона, ограниченная южным тропическим фронтом и южной субтропической конвергенцией;

- южная умеренная зона, расположенная между южной субтропической конвергенцией и южным субполярным фронтом;

- южная субполярная зона, находящаяся между южным субполярным и южным полярным фронтами;

- южная полярная зона, расположенная к югу от южного полярного фронта.

Сравнение определенных схем физико-географического районирования показывает, что они основываются на зонально-азональном принципе районирования поверхностных вод Мирового океана, при этом акцент делается на поясно-зональное деление океанов и выделение в них акваторий, примыкающих к материкам.

В настоящее время наиболее принятой схемой физико-географического районирования Мирового океана является схема Д.В. Богданова (рис. 2.5.).

Таким образом, анализ опыта районирования Мирового океана показывает, что эта важная научная и практическая проблема является чрезвычайно сложной и многоплановой. Несмотря на достигнутый прогресс, природное районирование Мирового океана продолжает оставаться наиболее слабым звеном в общей научной систематизации пространственной структуры географической оболочки. Это касается как принципиальных основ, так и прикладной методики океанического районирования. Хотя на сегодняшний день имеются многочисленные схемы отраслевого (компонентного или частного) районирования океана, теоретический уровень и практические наработки географии океана по комплексному физико-географическому районированию заметно отстают от уровня, достигнутого соответствующим разделом географии суши [1].

Глава 3. Достижения исследований и международных проектов 1990-2010 годов

хейердал тихий океан экспедиция

Российские исследования Тихого океана на современном этапе ведутся с применением глубоководных обитаемых аппаратов (ГОА) «Мир-1» и «Мир-2» (1987-2005 гг.). Интегрированная система сбора данных, объединяющая разнообразное измерительное оборудование и вычислительные средства 15 лабораторий, дает возможность осуществлять автоматический сбор, обработку и регистрацию данных об атмосфере, водной среде и донном грунте. Огромное значение для научных исследований имеет уникальная рабочая глубина «Миров» - 6000 м.

Исследования продолжаются, в частности, в Марианской впадине в 2005 г.: «На дне самой глубокой в мире Марианской впадины в центре Тихого океана японские исследователи обнаружили 13 видов неведомых науке одноклеточных, существующих в неизменном виде уже почти миллиард лет» [16]. Микроорганизмы были найдены в пробах грунта, которые осенью 2002 г. взял в разломе Челленджера японский автоматический батискаф «Кайко» на глубине 10900 метров. В 10 см³ почвы группа специалистов во главе с профессором Х. Китадзато из японской Организации по изучению и освоению океана обнаружила 449 неизвестных первобытных одноклеточных.

Команда австралийских ученых в 2006 г. исследовала желоб в зоне разлома Тасмании. Осуществленные погружения помогли исследовать самую глубокую известную австралийскую фауну, в том числе хищного морского шприца, морских пауков и гигантских губок.

В мае 2009 г. при помощи дистанционно управляемого подводного аппарата «Дженсон» океанографы смогли обнаружить и записать первое видео и сделать фотографии самого глубокого подводного вулкана, извергающего расплавленную лаву на дно океана. Это явление на глубине приблизительно 1,2 км под поверхностью Тихого океана, в районе вулканического пояса, вблизи Фиджи, Тонга и Самоа. Образцы, собранные около вулкана, показали высокую кислотность морской воды. Несмотря на суровые условия, здесь живет один вид креветок.

Беспилотный робот «Нерей» достиг самой глубокой известной части океана и стал третьим в истории судном, изучившим Марианскую впадину в западной части Тихого океана. 31 мая 2009 г. «Нерей» опустился на глубину примерно 10902 м и выдержал давление в более чем 1000 раз превышающее атмосферное [29].

Океанографы из Института морских исследований им. Лейбница в декабре 2009 г. совершили плавание на немецком исследовательском судне «Зонне» в бассейн Вудларк восточнее Папуа-Новой Гвинеи. Целью экспедиции являлось исследование океанического дна в геологически сложном и активном регионе Земли [6].

Рис. 3.1 Область исследования немецкого судна «Зонне» [16].

В этом регионе на небольшом участке сталкиваются несколько плит, вследствие чего возникает новое морское дно. Как результат - многочисленные землетрясения, проявления вулканической активности, и связанные с ними такие опасные явления как цунами. Находясь на исследовательском судне «Зонне», немецкие океанографы в течение шести недель провели детальные исследования этих комплексных структур в бассейне Вудларк [6].

Важным направлением современных исследований является экологическое: мировой океан замусорен отходами, которые вызывают негативное воздействие не только на подводный мир, но и на прибрежную жизнь и экологию (рис. 3.2.).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3.2 Загрязнение океана [сост. автором по 12].

Рис. 3.3 Перемещение мусора в северной части Тихого океана [16].

В 2009 г. ООН по защите окружающей среды подготовила доклад «Морской мусор: глобальный вызов». Значительная часть мусора попадает в океан с земли. В Австралии проведенный эксперимент выявил, что 80% океанического мусора было выброшено на земле. Наиболее остро проблема загрязнения стоит для Тихого океана, в котором американские суда «Новый Горизонт» и «Проект Кайсеи» в августе 2009 г. исследовали «остров» из мусора, который был замечен учеными ещё в 2004 г. [6].

Рис. 3.4. Регионы исследований Тихого океана [сост. автором по 6, 16, 23, 29].

3.1 Международный проект «Арго»

Проект «Арго», по сути, сводится к созданию долговременной глобальной сети постоянных океанографических станций на основе дрейфующих буев-измерителей.

Данные с этой сети поступают ежедневно и в большом количестве (при плановом количестве в 3000 буев ежегодно должно производиться около 100 000 СТД - станций). Дискретность измерения каждого буя составляет 10 суток, а плановый нижний горизонт измерений- 2000 м.

Каждый буй дрейфует в течение 10 суток на заданной глубине, затем опускается на горизонт 2000 м. С горизонта 2000 м он всплывает на поверхность, измеряя температуру и соленость (электропроводность). Затем, в течение 6 часов данные передаются на несколько спутников «Аргос», которые непрерывно пересылают их в два береговых центра «Аргос». После этого буй опускается на глубину дрейфа, и цикл продолжается до тех пор, пока не истощатся батареи (рабочий период составляет около 4 лет или примерно 120 станций).

Буй может закончить свою работу преждевременно (попасть в рыбацкие сети или быть выброшен на берег). Некоторые районы Мирового океана из-за дрейфа буев могут быть оголены. Для возмещения этого предусматривается пополнение буев и их повторное использование. В перспективе предусматривается самостоятельное движение буев в конце цикла по команде и использование обратной связи для изменения параметров работы (например, глубины дрейфа).

Кроме океанографических станций при использовании буев определяются характеристики глубинных (на горизонте дрейфа) течений, поверхностные течения (за период нахождения на поверхности).

Измерения течений, температуры, солености, а также определенной по ним плотности вместе с данными о возвышении морской поверхности со специальных спутников дают комплексную картину о состоянии океана.

Созданная сеть океанографических станций полезна как для целей мониторинга состояния Мирового океана, так и для долговременного прогноза погоды. Вместе с сетью существующих поверхностных буев и сетью прибрежных метеостанций, создаваемая сеть составляет основу новой океанографической науки - оперативной океанографии.

Технология производства буев была создана во время проекта по изучению циркуляции вод Мирового океана (WOCE). В настоящее время буи производятся в корпорациях ВЕББ (Фалмут, США), трех организациях США и во Франции.

Все данные наблюдений с буев поступают через приемные спутниковые станции в два центра данных «Арго» и в национальные центры данных «Арго».

В настоящее время существует два глобальных Центра данных «Арго»: в Монтеррее (США) и в Тулузе (Франция).

Национальные центры данных имеют все страны-участницы проекта (США, Франция, Великобритания, Канада, Австралия, Германия, Япония, Южная Корея).

Все данные по проекту «Арго» объявлены свободно доступными мировому сообществу (через мировую сеть ГСТ). Полные наблюдения, прошедшие контроль (т.н. задержанные данные) доступны через национальные центры данных «Арго» с задержкой до 5 месяцев.

Следует отметить, что буи-измерители использовались до начала проекта (2001), а также, некоторые измерения, произведенные с их помощью, используются и вне этого проекта.

В течение 10 ближайших лет глобальная сеть буев «Арго» позволит улучшить понимание процессов, происходящих в Мировом океане, и его влияние на процессы в атмосфере, а именно:

· определить структуру вод Мирового океана и ее изменчивость;

· уточнить характер глобальной циркуляции вод в Мировом океане;

· оценить меридиональный перенос тепла в океане;

· определить влияние долговременных аномалий температуры поверхности океана на изменение циркуляции атмосферы;

· изучить причинно-следственные связи таких явлений, как Эль-Ниньо и др.;

· дать оценку роли Мирового океана в изменении климата.

Этот круг задач может быть расширен в зависимости от полноты данных по Мировому океану, как по пространству, так и по времени.

Для получения новой оперативной информации по Мировому океану следует разработать:

- методики восстановления параметров поверхности океана на основе спутниковых данных и данных, полученных с буев-измерителей;

- расчетные методы для картирования параметров, позволяющих оценить состояние океана (вертикальное и горизонтальное распределение T, S, TS-кривые, динамические высоты, карты течений на поверхности и на горизонте 2000 м и др.);

- новые численные модели циркуляции океана и усовершенствовать существующие для прогнозов гидрометеорологических параметров;

- процедуры четырехмерного объективного анализа океанических параметров.

Руководящими органами проекта являются:

· информационный центр «Арго» (Тулуза);

· Научный Комитет «Арго» (заседает раз в год);

· Комитет по данным «Арго» (собирается также ежегодно).

К настоящему времени состоялись 4 заседания Научного комитета и два - Комитета по данным [19].

«Арго» состоит из пяти региональных центров (Тихого океана, Индийского океана, северной части Атлантического океана, южной части Атлантического океана, Южного океана), которые разделены, главным образом, океанским бассейном. Эти региональные центры - важная часть программы «Арго», так как они помогают гарантировать качество данных «Арго» более целенаправленно, чем DACs (Данные анализа Центра программного обеспечения) или GDACs (Глобальная координационная сеть оповещения о стихийных бедствиях), но в более широком смысле, чем отдельные PIs. Они могут также способствовать участию и сотрудничеству между большим количеством стран, работающих над тем же самым регионом океана [27].

Тихоокеанский региональный центр «Арго» (PARC) был создан в качестве совместного сотрудничества между Японией и морского научно-технического центра (JAMSTEC), а также Международного Тихоокеанского научно-исследовательского центра (IPRC) в Гавайском университете, и Содружества по научным и промышленным исследованиям (CSIRO). PARC берет обязанность зарегистрировать все данные о плавании в Тихом океане, посредством строгого исследования и получить подробную информацию, основанную на этих плаваниях [34].

На нижеприведенном рисунке показано месторасположение всех буев, которые развернуты в Тихом океане:

Рис. 3.5 Месторасположение всех буев [35].

3.2 Спутниковые исследования

Современные исследования Тихого океана также осуществляются и при помощи снимков с космических спутников. Этот способ позволяет оперативно и качественно собирать информацию с большой площади. В частности, именно таким образом была получена амплитуда цунами, которое было вызвано землетрясением магнитудой 9,0-9,1 балла по шкале Рихтера (рис. 3.6.). Данное землетрясение произошло 11-го марта 2011 г. восточнее о. Хонсю (Япония). При помощи спутника было также вычислено и время прохождения каждой волны данного цунами (рис. 3.7.).

Рис. 3.6 Амплитуда цунами (см) [33].

Рис. 3.7 Время прохождения цунами [30]

3.3 Прочие исследования

В последнее время воды Тихого океана широко используются в различных направлениях: научных, экономических, военных, транспортных (рис. 3.8.). В частности, это демонстрирует представленная ниже карта:

Рис. 3.8 Использование вод Тихого океана в транспортно-экономических и научных целях [сост. автором по 3, 4, 24, 32, 36, 37, 38].

Заключение

В первой главе рассматривается научно-исследовательская деятельность Т. Хейердала и Ж.-И. Кусто. Научно-исследовательская деятельность Т. Хейердала заключалась в практических изысканиях. Они дали толчок дальнейшему изучению полинезийской проблемы. Именно благодаря его книгам и фильмам получил широкую известность остров Пасхи. Т. Хейердал первым обратил внимание на угрожающие масштабы загрязнения Мирового океана. Ж.-И. Кусто являлся изобретателем акваланга. Свою научную деятельность он посвятил изучение подводной жизни на различных широтах Мирового океана и взаимоотношений человека с морскими животными в естественной для них среде. Работа Ж.-И. Кусто позволила создать простой способ обмена научными концепциями, начал вскоре использоваться и в других дисциплинах и стал одним из наиболее важных характеристик современного телевещания. Также, в первой главе рассматривается научно-исследовательская деятельность 1950-1990-х гг.: анализируются накопленные в ходе экспедиций НИС «Витязь» и «Дмитрий Менделеев», а также кругосветных плаваний геофизические, геологические, биологические и метеорологические данные.

Во второй главе рассматриваются периодизация изысканий Тихого океана. Их выделяется 2: до 1873-го года и после 1873-го. Первый этап характеризовался изучением распределения воды и суши в этой части земного шара, установлением границ Тихого океана и его связи с другими океанами, а также изучением физических свойств воды и глубоководными исследованиями. Второй же период - развитием комплексных океанологических исследований, специальными экспедициями и береговыми станциями, организацией океанологических научных учреждений и международных объединений. Также в этой главе рассматривается схемы районирования Тихого океана.

В третьей главе представлены новейшие исследования, направленные на открытие, изучение и уточнение условий наименее изученных участков Тихого океана (открытие новых групп островов в Океании, изучение биоты отдельных желобов). Цель и задачи работы были реализованы в форме структурированных глав работы, таблиц, иллюстративного и картографического материала.

Цель, поставленная перед автором, была успешно достигнута. Были детально освещены современные исследования Тихого океана и оценен вклад их руководителей в изучение Мирового океана.

Все задачи, поставленные в работе, полностью решены. Обобщены данные о новейших исследованиях Тихого океана.

Перспективы дальнейшего рассмотрения этой темы заключаются в изучении тенденций исследований, новейших технических средств и методик проведения измерений. Наиболее актуальным в XXI веке является исследование океана из космоса (космография, космическая география).

Список использованных источников

1. Безруков Ю.Ф. Океанология. В 2ч., Ч.1. - Симферополь, Таврический нац. университет им. В.И. Вернадского, 2006. - 159 с.

2. Богучарская В.Т. История географии. - М.: Академический Проект, 2006. - 560 с.

3. Все о геологии [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://web.ru/db/msg.html?mid=1160474&uri=ris4.htm - Дата доступа: 12.05.2011.

4. Гео-тур [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://geo-tour.net/Interesting/pic/ocean/dirty1.jpg - Дата доступа: 12.05.2011.

5. Дубиле Д. Удивительный мир дна // National Geographic Россия.- 2006. ? №1. - с. 104-121.

6. Институт Океанологии РАН им. П.П. Ширшова [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.ocean.ru/ - Дата доступа: 25.01.2011.

7. Капица С.П. Сколько людей жило, живет и будет жить на Земле. Очерк теории роста человечества. - М.: Наука, 1999. - 190 с.

8. Кисель В.П. Открыватели мира: замечательные путешественники, исследователи, первопроходцы. - Мн.: БелЭн, 2001. - 464 с.

9. Корт В.Г. География Мирового океана. Тихий океан./ В.Г. Корт, С.С. Сальников. - Л.: Наука, 1981. - 388 с.

10. Кузнецов О.А. Научно-исследовательское судно «Дмитрий Менделеев» и его экспедиции 1965-1993 гг. / О.А. Кузнецов, Д.Л. Алейник. - М.: БелЭн, 2002. - 372 с.

11. Магидович И.П. Очерки по истории географических открытий, В 5т., Т. 5// И.П. Магидович, В.И. Магидович. - М.: Просвещение, 1986. - 223с.

12. Максаковский, В.П. Географическая картина мира, В 2-х кн., Кн. 1// В.П. Максаковский. - М.: Дрофа, 2008. - 495 с.

13. Марков К.К. Физическая география Мирового океана. - Л.: Наука, 1980. - 362 с.

14. Музей мирового океана [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://world-ocean.ru/ - Дата доступа: 25.01.2011-30.01.2011.

15. Новиков, К. Непотопляемый капитан // Деньги. - 2005. ? №22. - с. 83-88.

16. Океанология. Океанография - изучение, проблемы и ресурсы мирового океана Океанология [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.oceanographers.ru/ - Дата доступа: 27.01.2011.