Для Южного океана характерны невысокие температуры поверхностных вод, их зональное распределение и сравнительно небольшие изменения в зимнее и летнее время. [1]
Зимой в самых южных районах океана она равна — 1,8–1,9 °С, к северу ее значения повышаются. Нулевая изотерма проходит между 60 и 55° ю. ш. От 55 до 50° ю. ш. температура воды на поверхности достигает 1,5 °С, а у северных границ океана до 10–12 °С.
В летнее время у берегов Антарктиды температура поверхности вод имеет значение от -1 до 0,5 °С, нулевая температура наблюдается в пределах 65–62° ю. ш.; около 60–55° ю. ш. она повышается до 10–15 °С соответственно. Температура воды изменяется с глубиной, но ее величина неодинакова на одних и тех же горизонтах и в разных районах океана. У Антарктического побережья величины поверхностной температуры воды сохраняются до горизонтов 25–50 м, откуда до глубины 100 м они понижаются до -1,9 °С. Далее до глубины 600 м она изменяется незначительно, затем до глубины 1000–1200 м она медленно понижается, до самого дна температура понижается до 1 °С. [19]
Соленость поверхностных вод на преобладающей части океана меньше средней солености Мирового океана и равна 34–34,2 ‰. Лишь в пределах самых северных окраин она увеличивается до 34,8–35 ‰. В распределении величины солености на поверхности хорошо выражена зональность. Увеличение солености происходит с юга на север. Сравнительно незначительные сезонные измерения поверхностной солености отчетливо выражены в водах, близких к берегам, где происходит образование и таяние льда. Зимой здесь соленость несколько повышена и достигает 34,4 ‰, что объясняется осолонением воды при льдообразовании. Летом вследствие таяния льда в прикромочной зоне соленость уменьшается до 33,8 ‰. В этот сезон здесь образуется тонкая пленка распресненных и прогретых вод. При отсутствии сильных ветров она удерживается долго, не смешиваясь с подстилающей ее соленой и холодной водой. В этом самая характерная особенность ледовитых районов Южного океана.
Соленость изменяется с глубиной. В зимнее время в шельфовых водах изменение солености поверхностных вод до глубины 100 м незаметное и достигает 34 ‰. Глубже соленость увеличивается и у дна составляет 34,7 ‰. В центральных районах соленость на поверхности 34,6 ‰. Такие величины солености наблюдаются до глубины 50 м, а ко дну они постепенно увеличиваются. На северных окраинах океана поверхностная соленость близка к 35 ‰, а глубже происходит ее понижение, достигающее 34,2 ‰. Летом при таянии льдов соленость на поверхности уменьшается до 33–33,5 ‰. Опреснение захватывает слой 25–50 м, отсюда соленость постепенно увеличивается с глубиной до самого дна, где она имеет такие же значения, как и зимой. [1]
Течения на поверхности Южного океана создаются главным образом господствующими ветрами. Главным элементом поверхностной циркуляции является Антарктическое циркуляционное течение, имеющее восточное направление, оно имеет полосу шириной от 40 до 50° ю. ш. и захватывает толщу вод от поверхности до 3000 м, а местами и более. Скорости течения различны в разных частях океана. В районе пролива Дрейка они достигают 35–40 см/с. Между Антарктидой и Африкой скорости составляют 22–30 см/с, а между Австралией и Антарктидой скорости течений равны 25–45 см/с.
Южнее 65° ю. ш. поверхностные воды перемещаются на запад, образуя вдоль континента относительно неширокий (до 150 км) пояс Западного прибрежного течения. Но это не единый поток. Течение то близко подходит к берегу, то заметно удаляется от него под воздействием стоковых ветров с материка. В этом течении скорости достигают 15–30 см/с. [9]
Кроме перечисленных основных течений, на поверхности Южного океана образуются локальные разнонаправленные круговороты вод.
В общей циркуляции вод океана важное место занимает их вертикальное движение. Между Восточным и Западным течениями вследствие их расхождения (дивергенции) происходит подъем глубинных вод, обогащенных питательными веществами.
Над материковым склоном в пределах моря Уэдделла зимой охлажденные и осолоненные поверхностные воды, как более тяжелые, погружаются в глубинные слои. В результате такого явления образуются относительно холодные и соленые придонные воды. Они распространяются на восток вокруг Антарктиды и на север в Атлантический, Тихий и Индийский океаны, где смешиваются с их водами.
На свободных ото льда пространствах Южного океана развивается ветровое волнение. Оно бывает наиболее сильным зимой между 40 и 60° ю. ш. Здесь преобладают волны высотой около 2 м, а при шторме достигают высоты 8–9 м. У острова Кергелен (сектор Индийского океана) зарегистрированы самые высокие ветровые волны в Мировом океане — до 35 м. Значительное волнение с высотой волн 4–6 м отмечается западнее пролива Дрейка и в районе к юго-западу Австралии. Летом сила волнения ослабевает, высота волн уменьшается. Район 40–60° ю. ш. принято называть «ревущие сороковые» и «неистовые пятидесятые». [23]
Приливы в Южном океане отмечаются повсеместно, их наибольшие величины (около 8 м) наблюдаются у южных берегов Аргентины. В других районах величина прилива 2–2,5 м. [8]
Льды — одна из наиболее характерных черт природы Южного океана. Они существуют круглогодично. Во время максимального развития (сентябрь–октябрь) льды занимают площадь 18–19 млн км², а в летнее время (январь–февраль) — лишь 2–3 млн км². [3]
Здесь встречаются льды морские (припай и дрейфующие), шельфовые и айсберги. К северу от припая располагаются дрейфующие льды. Закономерности и направление их движения определяются ветрами и течениями. [6]
Между кромкой припая и дрейфующими льдами располагаются заприпайные полыньи — большие пространства чистой воды. Наличие шельфовых льдов связано с прибрежной полосой шельфа. Этот лед осадочного происхождения, материковый его край представляет собой продолжение покрова суши. Он полностью лежит на грунте. Средняя высота шельфового льда 430 м, а над уровнем моря он повышается на 10, а иногда на 50 м.
Наличие айсбергов — самая значительная особенность Южного океана. Они образуются в результате откалывания прибрежных частей материковых ледников и шельфовых льдов под действием волн, зыби и цунами. По имеющимся данным, в водах Южного океана ежегодно находятся свыше 200 000 айсбергов. Их средняя длина около 500 м, а высота — 50 м над уровнем моря. Отдельные айсберги имеют длину до 5 км. Основная масса айсбергов тает в течение 3–5 лет. Наибольшее количество айсбергов встречаются на расстоянии 100–150 км от берега. На удалении до 700 км они встречаются довольно редко. Под влиянием ветра и течения айсберги дрейфуют в прибрежной зоне Антарктиды. Во время дрейфа со временем они разрушаются, приобретают причудливые формы. [3]
Наличие в океане Антарктического циркумполярного течения обусловливает состав и распространение органической жизни.[21] Огромные массы льда ограничивают жизнь в океане, но тем не менее антарктические моря по обилию и разнообразию живых организмов могут соперничать с многими тропическими районами Мирового океана. Длительное существование флоры и фауны в мало изменяющейся среде (не менее 5 млн лет) привело к тому, что организмы приспособились к суровым условиям обитания. Диатомовые водоросли сохраняют жизнеспособность до температуры -20 °С. Рыбы выработали приспособления жизни в переохлажденной воде, а обитатели нижней поверхности припая пользуются льдом, как укрытием, где формируются богатые пастбища ледовых водорослей — отрастателей.
С приполярным положением Южного океана связана резкая сезонная динамика основного условия фотосинтеза — солнечной радиации. В таких условиях в течение года наблюдается большая амплитуда количественных изменений фитопланктона и смещение зоны цветения с севера, где весна начинается раньше, на юг, где она запаздывает. В низких широтах успевают развиться два пика цветения, а в высоких только один. В поверхностных водах ярко выражена биологическая широтная зональность. У обитателей дна подобной зональности нет, так как в их развитии важную роль играет рельеф дна и барьеры, препятствующие обмену флоры и фауны. В Южном океане в фитопланктоне преобладают диатомовые водоросли (около 180 видов). Синезеленые водоросли составляют малое число. В количественном отношении также преобладают диатомовые водоросли, особенно в высоких широтах, где их почти 100 %. В период максимума цветения численность диатомовых водорослей достигает своего самого большого скопления. [27]
Существует четкая зависимость между распределением водорослей и вертикальной устойчивостью вод. В летнее время значительная масса водорослей находится в поверхностном 25-метровом слое.
В направлении с юга на север происходит изменение состава фитопланктона: постепенно выпадают из флоры высокоширотные холодноводные виды, замещаясь тепловодными. [4]
Зоопланктон в водах Южного океана представлен копеподами (около 120 видов), амфиподами (около 80 видов) и др., меньшее значение имеют хетогнаты, полихеты, остракоды, аппендикулярии и моллюски. В количественном отношении на первом месте веслоногие, на долю которых приходится почти 75 % биомассы зоопланктона тихоокеанского и индийского сектора океана. В атлантическом секторе океана копеподов мало, так как широкое распространение получили эуфаузииды (криль).
Для Южного океана, особенно для его антарктических областей, характерно массовое скопление криля (антарктических рачков). Биомасса криля в этих районах достигает 2200 млн. т, что дает возможность ежегодно вылавливать до 50–70 млн. т криля. Здесь криль — это основное питание усатых китов, тюленей, рыб, головоногих моллюсков, пингвинов и трубконосых птиц. Рачки питаются фитопланктоном.