Океанографија

Океанографија (од старогрчкиот ὠκεανός „океан“ и γράφω „запишување“), исто така позната како океанологија — научно проучување на океаните. Тоа е важна наука за Земјата, која опфаќа широк опсег на теми, вклучувајќи ја и динамиката на екосистемот; океански струи, бранови и динамика на геофизичка течност; тектоника на плочи и геологија на морското дно; и флукс на различни хемиски супстанции и физички својства во океанот и преку неговите граници. Овие различни теми одразуваат повеќе дисциплини што океанографите ги користат за да добијат понатамошно знаење за светскиот океан, вклучувајќи астрономија, биологија, хемија, климатологија, географија, геологија, хидрологија, метеорологија и физика. Палеокеанографијата ја проучува историјата на океаните во геолошкото минато. Океанограф е личност која проучува многу прашања поврзани со океаните, вклучувајќи морска геологија, физика, хемија и биологија.
1 Историја
1.1 Рана историја
Луѓето првпат стекнале знаење за брановите и струите на морињата и океаните во праисториско време. Набљудувањата на плимата и осеката биле забележани од Аристотел и Страбон во 384-322 п.н.е. Раното истражување на океаните било првенствено за картографија и главно ограничено на неговите површини и на животните што рибарите ги одгледувале во мрежи, иако биле земени длабински сондажи по оловната линија.
Португалската кампања на атлантската навигација е најраниот пример на систематски научен голем проект, одржан во текот на многу децении, проучувајќи ги струите и ветровите на Атлантикот.
Работата на Педро Нунес (1502-1578), еден од големите математичари, е запаметена во навигацискиот контекст поради определувањето на локсодромската крива: најкраткиот тек помеѓу две точки на површината на сферата претставена на дводимензионална карта. Кога го објавил својот „''Трактат за сферата''“ (1537) (најчесто коментиран превод на претходни дела од други) вклучил трактат за геометриски и астрономски методи на навигација. Таму тој јасно кажува дека португалските навигации не биле авантуристички потфат:
''„am se fezeram indo a acertar: mas partiam os nossos mareantes muy ensinados e prouidos de estromentos e regras de astrologia e geometria que sam as cousas que os cosmographos ham dadar apercebidas (...) e leuaua cartas muy particularmente rumadas e na ja as de que os antigos vsauam''
„''не беа направени случајно: но нашите морнари заминаа добро научени и обезбедени со инструменти и правила на астрологијата (астрономијата) и геометријата што беа работи што космографите ќе ги обезбедат (...) и земаа карти со точна правци и веќе не оние што ги користеле античките'').
Неговиот кредибилитет почива на тоа што е лично вклучен во инструкциите на пилоти и постари морнари од 1527 година наваму со кралско назначување, заедно со неговата признаена компетентност како математичар и астроном. Главниот проблем при навигација назад од југот на Канарските Острови (или јужно од Буџдур) само со едро, се должи на промената на режимот на ветровите и струите: северноатлантскиот вртеж и екваторската контраструја ќе туркаат на југ по северозападната испакнатост на Африка, додека неизвесните ветрови каде што североисточниот ветер се среќава со југоисточниот остава едреник на милост и немилост на струите. Заедно, распространетата струја и ветерот го прават напредокот кон север многу тежок или невозможен. Токму за да се надмине овој проблем и да се расчисти преминот кон Индија околу Африка како остварлива поморска трговска рута, бил смислен систематски план за истражување од страна на Португалците. Патот за враќање од регионите јужно од Канарите станал „волта до ларго“ или „волта до мар“. „Повторното откривање“ на Азорите во 1427 година е само одраз на зголеменото стратешко значење на островите, кои сега се наоѓаат на повратниот пат од западниот брег на Африка (секвенцијално наречени „''волта де Гвине''“ и „''волта да Мина''“).; и наводите за Саргасовото Море (исто така наречено во тоа време „''Мар да Бага''“), западно од Азорите, во 1436 година, го откриваат западниот опсег на повратниот пат. Ова е неопходно за да се искористат југоисточните и североисточните ветрови подалеку од западниот брег на Африка, до северните географски широчини каде што западните ветрови ќе ги доведат морнарите кон западните брегови на Европа.
Тајноста на португалската навигација, со смртна казна за протекување на мапи и рути, ги концентрирала сите чувствителни записи во Кралскиот архив, целосно уништен од земјотресот во Лисабон во 1775 година. Сепак, систематската природа на португалскиот поход, мапирајќи ги струите и ветровите на Атлантикот, се докажува со разбирањето на сезонските варијации, при што експедициите што пловат во различни периоди од годината земаат различни правци за да ги земат предвид сезонските ветрови кои доминираат. Ова се случува уште од крајот на 15 век и почетокот на 16 век: Бартоломео Дијас го следел африканскиот брег на пат кон југ во август 1487 година, додека Васко де Гама ќе тргне по отворен морски пат од географската ширина на Сиера Леоне, поминувајќи 3 месеци на отворено. морето на Јужен Атлантик да профитира од отклонувањето кон југ на југозападниот дел на бразилската страна (и бразилската струја што оди кон југ) - Гама заминал во јули 1497 година); и Педро Алварес Кабрал, поаѓајќи од март 1500 година) направил уште поголем лак на запад, од географската широчина на Зеленортските Острови, со што го избегнале летниот монсун (кој би ја блокирал рутата што ја поминала Гама во моментот кога испловил). Понатаму, имало систематски експедиции кои туркале во западниот северен Атлантик (Тив, 1454; Вогадо, 1462; Телес, 1474; Улмо, 1486). Документите кои се однесуваат на снабдувањето со бродови и нарачувањето на табелите за деклинација на сонцето за јужниот дел на Атлантикот уште во 1493-1496 година, сите укажуваат на добро планирана и систематска активност што се случува во текот на деценискиот долг период помеѓу откривањето на Бартоломео Дијас јужниот дел на Африка и заминувањето на Гама; дополнително, постојат индиции за понатамошни патувања на Бартоломео Дијас во областа. Најзначајната последица на ова систематизирано знаење била преговарањето за Договорот од Тордесилјас во 1494 година, поместувајќи ја линијата на разграничување 270 лиги на запад (од 100 на 370 лиги западно од Азорите), доведувајќи го она што сега е Бразил во португалската област. на доминација. Сознанијата собрани од истражувањето на отворено море овозможиле добро документирани долги периоди на пловидба без поглед на копно, не случајно, туку како однапред одредена планирана рута; на пример, 30 дена за Дијас кои кулминирале на заливот Мосел, 3 месеци што Гама ги поминал на Јужниот Атлантик за да ја искористи бразилската струја (на југ), или 29 дена што му биле потребни на Кабрал од Кејп Верде до слетувањето во Монте Паскоал, Бразил.
Данската експедиција во Арабија 1761-67 може да се каже дека е првата океанографска експедиција во светот, бидејќи бродот Гренланд го имал на група научници, вклучително и натуралистот Петер Форскол, кому кралот Фредерик V му доделил експлицитна задача да проучување и опишување на морскиот свет на отворено море, вклучително и наоѓање на причината за ефектот на млечни мориња. За таа цел, експедицијата била опремена со мрежи и стругалки, специјално дизајнирани да собираат примероци од отворените води и дното на голема длабочина.
Иако Хуан Понсе де Леон во 1513 година прв ја идентификувал Голфската струја, а струјата била добро позната на морнарите, Бенџамин Френклин ја направил првата научна студија за неа и му го дал името. Френклин ја мерел температурата на водата за време на неколку премини на Атлантикот и правилно ја објаснил причината за Голфската струја. Френклин и Тимоти Фолгер ја отпечатиле првата карта на Голфската струја во 1769–1770 година.
Информациите за струите на Тихиот Океан ги собрале истражувачите од крајот на 18 век, вклучувајќи ги Џејмс Кук и Луис Антоан де Бугенвил. Џејмс Ренел ги напишал првите научни учебници за океанографија, со детали за тековните текови на Атлантскиот и Индискиот Океан. За време на патувањето околу ’Ртот на Добрата Надеж во 1777 година, тој ги мапирал ''„бреговите и струите кај Лагулите“''. Тој, исто така, бил првиот што ја сфатил природата на наизменичната струја во близина на островите Сили, (сега позната како Ренелова струја).
Чарлс Дарвин објавил труд за гребените и формирањето на атоли како резултат на второто патување на ХМС <i>Бигл во 1831-1836 година. Роберт Фицрој објавил извештај во четири тома „Трите патувања на ''Бигл''“. Во 1841-1842 година, Едвард Форбс ја основал морската екологија.
Првиот началник на Поморската опсерваторија на САД (1842–1861), Метју Фонтен Мори го посветил своето време на проучување на морската метеорологија, навигација и мапирање на преовладувачките ветрови и струи. Неговиот учебник ''Физичка географија на морето од'' 1855 година бил едно од првите сеопфатни студии за океанографијата. Многу нации испратиле океанографски набљудувања до Мори во Поморската опсерваторија, каде што тој и неговите колеги ги оценувале информациите и ги распространувале резултатите низ целиот свет.
1.2 Современа океанографија
Познавањето на океаните останало ограничено на најгорните делови од водата и мала количина на дното, главно во плитки области. Речиси ништо не се знаело за длабочините на океаните. Напорите на британската кралска морнарица да ги нацрта сите брегови во светот во средината на 19 век ја зацврстиле нејасната идеја дека поголемиот дел од океанот е многу длабок, иако малку повеќе се знаело. Како што истражувањето го запалил научниот интерес во поларните региони и Африка, така и мистериите на неистражените океани.
Главниот настан во основањето на современата наука за океанографијата била експедицијата на <i>Челинџер од 1872 до 1876 година. Како прво вистинско океанографско крстарење, оваа експедиција ги поставила темелите за цела академска и истражувачка дисциплина. Како одговор на препораката од Кралското друштво, британската влада во 1871 година најавила експедиција за истражување на светските океани и спроведување на соодветно научно истражување. Чарлс Вивил Томпсон и Сер Џон Мареј ја започнале експедицијата <i>Челинџер. <i>Челинџер, изнајмен од Кралската морнарица, бил модифициран за научна работа и опремен со посебни лаборатории за природна историја и хемија. Под научен надзор на Томсон, ''Челинџер'' патувал скоро 130,000 километри. На неговото патување обиколувајќи ја Земјината топка, биле земени огромен број сериски набљудувања на температурата на водата. Биле откриени околу 4.700 нови видови на морски свет. Резултатот ''бил претставен во Извештајот за научните резултати на истражувањето на патувањето на ХМС Челинџер во текот на годините 1873–76''. Мареј, кој ја надгледувал публикацијата, го опишал извештајот како „''најголем напредок во знаењето за нашата планета од прославените откритија од 15 и 16 век''“. Тој продолжил да се основа академската дисциплина, океанографија, на Универзитетот во Единбург, кој останал центар за океанографски истражувања и во 20 век. Мареј бил првиот што ги проучувал морските ровови и особено Средноатлантскиот гребен и ги мапирал седиментните наслаги во океаните. Тој се обидел да ги мапира светските океански струи врз основа на набљудувањата на соленоста и температурата и бил првиот што правилно ја разбрал природата на развојот на коралните гребени.
Кон крајот на 19 век, други западни нации испратиле научни експедиции (како и приватни лица и институции). Првиот наменски изграден океанографски брод, ''Албатрос'', бил изграден во 1882 година. Во 1893 година, Фридтјоф Нансен дозволил неговиот брод ''Фрам'' да биде замрзнат во арктичкиот мраз. Ова му овозможило да добие океанографски, метеоролошки и астрономски податоци на стационарна точка во подолг период.
Во 1881 година, географот Џон Франкон Вилијамс објавил важна книга, ''Географија на океаните''. Помеѓу 1907 и 1911 година, Ото Крумел ја објавил ''Handbuch der Ozeanographie'', која станала влијателен во будењето на јавниот интерес за океанографијата. Четиримесечната северноатлантска експедиција од 1910 година, предводена од Џон Мареј и Јохан Хјорт, била најамбициозниот истражувачки океанографски и морски зоолошки проект што некогаш бил монтиран дотогаш, и довел до издавање на класичната книга ''„Длабочините на океанот“'' од 1912 година.
Првото акустично мерење на длабочината на морето било направено во 1914 година. Помеѓу 1925 и 1927 година, експедицијата „''Метеор''“ собрала 70.000 мерења на длабочината на океаните со помош на ехо-звучник, истражувајќи го Средноатлантскиот Гребен.
Во 1934 година, Истер Елен Кап, првата жена која докторирала (на Скрипс) во САД, завршила голема работа на дијатомите што останала стандардна таксономија на теренот сè до нејзината смрт во 1999 година. Во 1940 година, Кап била отпуштена од нејзината позиција во Скрипс. Свердруп конкретно ја пофалил Кап како совесен и вреден работник и коментирал дека неговата одлука не е одраз на нејзината способност како научник. Свердруп го вработил Марстон Сарџент, биолог кој ги проучува морските алги, што не била нова истражувачка програма на Скрипс. Финансиските притисоци не го спречиле Свердруп да ги задржи услугите на уште двајца млади студенти по докторати, Валтер Манк и Роџер Ревел. Партнерката на Куп, Дороти Розенбери, ѝ нашла позиција како предавач во средно училиште, каде што останала до крајот на нејзината кариера.
Свердруп, Џонсон и Флеминг ги објавиле ''Океаните'' во 1942 година, што била главна знаменитост. ''Морето'' (во три тома, опфаќајќи ја физичката океанографија, морската вода и геологијата) била објавена во 1962 година, додека ''Енциклопедијата за океанографија на'' Родос Фербриџ била објавена во 1966 година.
Големиот глобален расцеп, кој се протега по средниот атлантски гребен, бил откриен од Морис Јуинг и Брус Хизен во 1953 година и мапиран од Хизен и Мари Тарп користејќи батиметриски податоци; во 1954 година, планинскиот венец под Северноледениот Океан бил пронајден од Арктичкиот институт на СССР. Теоријата за ширење на морското дно била развиена во 1960 година од Хари Хамонд Хес. Програмата за дупчење на океаните започнала во 1966 година. Отворите за длабоко море биле откриени во 1977 година од Џек Корлис и Роберт Балард во потопниот .
Во 1950-тите, Огист Пикард го измислил батискафот и го користел батискафот за да ги истражи длабочините на океанот. Атомската подморница на САД го направила првото патување под мразот до Северниот пол во 1958 година. Во 1962 година, бил распореден ''FLIP''.
Во 1968 година, Тања Атватер ја предводела првата океанографска експедиција само за жени. Дотогаш, родовите политики во значителна мера ги ограничувале жените океанографи да учествуваат во патувања.
Од 1970-тите, имало голем акцент на примената на компјутери од големи размери во океанографијата за да се овозможи нумеричко предвидување на условите на океанот и како дел од севкупното предвидување на промените во животната средина. Раните техники вклучувале аналогни компјутери (како што е <i>Ishiguro Storm Surge Computer), денес генерално заменети со нумерички методи (на пр. SLOSH). Во Тихиот Океан била воспоставена океанографска пловна низа за да се овозможи предвидување на настаните на Ел Нињо.
Во 1990 година започнал Светскиот експеримент за циркулација на океанот (WOCE) кој продолжил до 2002 година. Податоците за мапирање на морското дно на Геосат станале достапни во 1995 година.
Проучувањето на океаните е од клучно значење за разбирање на промените во енергетскиот биланс на Земјата заедно со поврзаните глобални и регионални промени во климата, биосферата и биогеохемијата. Атмосферата и океанот се поврзани поради испарувањето и врнежите, како и топлинскиот флукс (и сончевата инсолација). Неодамнешните студии имаат напредно знаење за закиселувањето на океаните, содржината на океанската топлина, океанските струи, порастот на нивото на морето, океанскиот јаглероден циклус, циклусот на водата, падот на мразот на Арктикот, белењето на коралите, морските топлотни бранови, екстремните временски услови, ерозијата на крајбрежјето и многу други феномени во однос на тековните климатски промени и повратните информации за климата.
Општо земено, разбирањето на светскиот океан преку понатамошни научни студии овозможува подобро чување и одржливо искористување на ресурсите на Земјата.
2 Гранки
Проучувањето на океанографијата е поделено на овие пет гранки:
2.1 Биолошка океанографија
Биолошката океанографија ја истражува екологијата и биологијата на морските организми во контекст на физичките, хемиските и геолошките одлики на нивната океанска средина.
2.2 Хемиска океанографија
Хемиската океанографија е проучување на хемијата на океанот. Додека хемиската океанографија првенствено се занимава со проучување и разбирање на својствата на морската вода и нејзините промени, хемијата на океаните се фокусира првенствено на геохемиските циклуси. Следното е централна тема што ја истражува хемиската океанографија.
2.2.1 Закиселување на океаните
Закиселувањето на океаните го опишува намалувањето на pH вредноста на океаните што е предизвикано од антропогените емисии на јаглерод диоксид (CO<sub>2</sub> во атмосферата. Морската вода е малку алкална и имала прединдустриска pH вредност од околу 8,2. Во поново време, антропогените активности постојано ја зголемуваат содржината на јаглерод диоксид во атмосферата; околу 30-40% од додадениот CO<sub>2</sub> се апсорбира од океаните, формирајќи јаглеродна киселина и намалувајќи ја pH вредноста (сега под 8,1 ) преку закиселувањето на океаните. Се очекува pH вредноста да достигне 7,7 до 2100 година.
Важен елемент за скелетите на морските животни е калциумот, но калциум карбонатот станува порастворлив со притисок, така што карбонатните школки и скелетите се раствораат под длабочината на компензацијата на карбонатот. Калциум карбонатот станува порастворлив при пониска pH вредност, така што закиселувањето на океаните веројатно ќе влијае на морските организми со варовнички школки, како што се остриги, школки, морски ежови и корали, и длабочината на компензација на карбонат ќе се зголеми поблиску до морето површина. Засегнатите планктонски организми ќе вклучуваат птероподи, коколитофориди и фораминифери, сите важни во синџирот на исхрана. Во тропските региони, коралите веројатно ќе бидат сериозно погодени бидејќи стануваат помалку способни да ги градат своите скелети од калциум карбонат, за возврат негативно влијание врз другите жители на гребените.
Сегашната стапка на промена на хемијата на океаните се чини дека е без преседан во геолошката историја на Земјата, што го прави нејасно колку добро морските екосистеми ќе се прилагодат на променливите услови во блиска иднина. Посебно загрижувачки е начинот на кој комбинацијата на закиселување со очекуваните дополнителни стресови на повисоки температури и пониски нивоа на кислород ќе влијае на морињата.
2.3 Геолошка океанографија
Геолошката океанографија е проучување на геологијата на океанското дно, вклучувајќи ја тектоника на плочи и палеокеанографија.
2.4 Физичка океанографија
Физичката океанографија ги проучува физичките атрибути на океанот, вклучувајќи ја структурата на температурата-соленоста, мешањето, површинските бранови, внатрешните бранови, површинските плими, внатрешните плими и струите. Следниве се централни теми што ги истражува физичката океанографија.
2.4.1 Океанските струи
Од раните океански експедиции во океанографијата, голем интерес било проучувањето на океанските струи и мерењата на температурата. Плимата и осеката, Кориолисовиот ефект, промените во насоката и јачината на ветерот, соленоста и температурата се главните фактори кои ги одредуваат океанските струи. Термохалинското кружење (''термо'' - се однесува на температурата и ''-халин'' се однесува на содржината на сол) ги поврзува океанските басени и првенствено зависи од густината на морската вода. Станува сè повообичаено да се нарекува овој систем како „''меридијална превртена циркулација''“ бидејќи попрецизно ги зема предвид другите движечки фактори надвор од температурата и соленоста.
* Примери за постојани струи се Голфската струја и Курошио струјата, кои се западни гранични струи водени од ветерот.
2.4.2 Содржина на топлина на океаните
Содржината на океанска топлина се однесува на дополнителната топлина складирана во океанот од промените во енергетскиот биланс на Земјата. Зголемувањето на топлината на океаните игра важна улога во порастот на нивото на морето, поради топлинското ширење. Затоплувањето на океаните претставува 90% од акумулацијата на енергија поврзана со глобалното затоплување од 1971 година.
2.5 Палеокеанографија
Палеокеанографијата е проучување на историјата на океаните во геолошкото минато во однос на циркулацијата, хемијата, биологијата, геологијата и моделите на седиментација и биолошката продуктивност. Палеокеанографските студии кои користат модели на животната средина и различни прокси ѝ овозможуваат на научната заедница да ја процени улогата на океанските процеси во глобалната клима со реконструкција на мината клима во различни интервали. Палеокеанографските истражувања се исто така тесно поврзани со палеоклиматологијата.
3 Океанографски институции
Првата меѓународна организација за океанографија била создадена во 1902 година како Меѓународен совет за истражување на морето. Во 1903 година бил основан Институтот за океанографија Скрипс, по што следеле океанографската институција Вудс Хол во 1930 година, Институтот за морска наука во Вирџинија во 1938 година, а подоцна и Земјината опсерваторија Ламонт-Доерти на Универзитетот Колумбија и Факултетот за океанографија на Универзитетот во Вашингтон. Во Британија, Националниот центар за океанографија (институт на Советот за истражување на природната средина ) е наследник на Институтот за океанографски науки. Во Австралија, Морски и атмосферски истражувања (CMAR) е водечки центар. Во 1921 година во Монако било формирано Меѓународното хидрографско биро.
4 Наводи