هايدا إيديز

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 4 صور
الموسوعة الحرة
الساحل الشمالي الغربي لكولومبيا البريطانية، وجنوب شرق ألاسكا.

دوامات هايدا هي دوامات محيطية دورية تدور باتجاه عقارب الساعة، تتشكل خلال فصل الشتاء قبالة الساحل الغربي لجزر هايدا غواي في كولومبيا البريطانية وأرخبيل ألكسندر في ألاسكا . وتتميز هذه الدوامات بحجمها الكبير، واستمراريتها، وتكرارها المتكرر. تزود الأنهار المتدفقة من قارة أمريكا الشمالية الجرف القاري في مضيق هيكات بمياه أكثر دفئًا وعذوبة وغنى بالعناصر الغذائية. تتشكل دوامات هايدا كل شتاء عندما يلتف هذا التدفق السريع للمياه عبر المضيق حول رأس سانت جيمس في الطرف الجنوبي من هايدا غواي، ويلتقي بمياه تيار ألاسكا الباردة . ويؤدي ذلك إلى تكوين سلسلة من الأعمدة المائية التي يمكن أن تندمج لتشكل دوامات كبيرة تنطلق إلى شمال شرق المحيط الهادئ بحلول أواخر الشتاء، وقد تستمر لمدة تصل إلى عامين. [ 1 ]

قد يصل قطر دوامات هايدا إلى أكثر من 250  كيلومترًا، وتنقل كتلة من المياه الساحلية تعادل تقريبًا حجم بحيرة ميشيغان لأكثر من 1000  كيلومتر من الشاطئ إلى المياه الأقل غنىً بالمغذيات في شمال شرق المحيط الهادئ. [ 2 ] تنقل هذه " الحلقات ذات النواة الدافئة " الحرارة إلى البحر، موفرةً المغذيات (وخاصة النترات والحديد) إلى المناطق الفقيرة بالمغذيات ذات الإنتاجية المنخفضة. ونتيجةً لذلك، يصل الإنتاج الأولي في دوامات هايدا إلى ثلاثة أضعاف مثيله في المياه المحيطة، مما يدعم مجتمعات واسعة النطاق من العوالق النباتية ، ويؤثر أيضًا على تركيب مجتمعات العوالق الحيوانية والعوالق السمكية . [ 3 ] [ 4 ]

اسم هايدا مشتق من شعب هايدا الأصلي في المنطقة، والذي يتركز في جزر هايدا غواي (المعروفة سابقًا باسم جزر الملكة شارلوت ).

ملاحظات تاريخية

صورة ناسا المرئية للأرض؛ لون المحيط من القمر الصناعي SeaWIFS ، يظهر دوامة هايدا المضادة للإعصار في تيار ألاسكا، جنوب غرب هايدا غواي.

نظراً لحجمها الهائل، لم يتمكن العلماء من رصد حجم دوامات هايدا ودورات حياتها بالكامل إلا مع ظهور عصر الأقمار الصناعية. فهي تمتد إلى حد يسمح لسفينة ركاب بالمرور عبرها دون أن تلاحظ حدودها، ولذلك لم تتوفر سجلات دقيقة عنها حتى أواخر ثمانينيات القرن الماضي.

بين عامي 1985 و1990، أجرت البحرية الأمريكية أول مهمة بحثية لدراسة تغيرات ارتفاع سطح البحر باستخدام قياس الارتفاع الراداري (وهو جهاز يُستخدم لقياس ارتفاع سطح المحيط باستخدام نبضة رادارية نسبةً إلى الجيود )، وذلك باستخدام القمر الصناعي الجيوديسي/الجيوفيزيائي ( GEOSAT ). ركزت المهمة بشكل أساسي على دراسة الجبهات والدوامات والرياح والأمواج والمد والجزر؛ إذ تُحدث كل من هذه العمليات تغيرًا في ارتفاع سطح البحر يصل إلى عدة أمتار. [ 5 ] في عام 1986، رصد الباحثان غاور وتاباتا دوامات تدور في اتجاه عقارب الساعة في خليج ألاسكا باستخدام GEOSAT، وكانت هذه أول عملية رصد فضائي لدوامات هايدا. وفي عام 1987، نشر برنامج عواصف المحيط 50 عوامة لدراسة التذبذبات والاختلاط بين المد والجزر خلال عواصف الخريف، ورصدوا دوامات تنتشر غربًا. [ 6 ] وفي عام 1987 أيضاً، لاحظ الباحثون ريتشارد طومسون وبول لوبلوند وويليام إيمري أن عوامات المحيط التي تم نشرها في خليج ألاسكا على عمق 100-120 متراً تحت سطح الماء قد توقفت عن حركتها شرقاً وبدأت في التحرك غرباً عكس التيار السائد. [ 7 ] وعزا الباحثون هذه الحركة غير المتوقعة إلى دوامات تسحب العوامات غرباً عن مسارها بسرعة تقارب 1.5  سم/ثانية.

في عام ١٩٩٢، رصد الباحثان مايرز وباسو دوامات هايدا كشذوذات إيجابية في ارتفاع سطح البحر باستخدام منصة TOPEX-POSEIDON الفضائية، وهي منصة تعتمد على قياس الارتفاع (مثل GEOSAT). [ ٢ ] ولاحظا تحديدًا زيادة في عدد دوامات هايدا خلال شتاء ظاهرة النينيو ١٩٩٧/١٩٩٨. [ ٦ ] وقد تم تعزيز رصد دوامات هايدا باستخدام قياس الارتفاع بواسطة أقمار الاستشعار عن بُعد الأوروبية ERS1 وERS2. في عام ١٩٩٥، اكتشف ريتشارد طومسون، بالتعاون مع جيمس غاور في معهد علوم المحيطات في كولومبيا البريطانية، أول دليل واضح على وجود دوامات على طول الهامش القاري بأكمله باستخدام خرائط درجة الحرارة المستمدة من عمليات الرصد بالأشعة تحت الحمراء بواسطة أقمار الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA). [ ٨ ] وقد مكّنت عمليات الرصد بالأقمار الصناعية، إلى جانب عمليات الرصد باستخدام العوامات، العلماء من تحديد البنية الفيزيائية والكيميائية الحيوية لدوامات هايدا.

تشكيل

التداول العام

ينقسم تيار شمال المحيط الهادئ إلى تيار كاليفورنيا المتجه جنوبًا وتيار ألاسكا المتجه شمالًا (يحدث التفرع في الصورة عند خط عرض 45° شمالًا تقريبًا). وتتشكل دوامات هايدا داخل دوامة ألاسكا شبه القطبية شمال تيار المحيط الهادئ. تشير الأسهم إلى اتجاه التيار.

تبدأ حركة المحيط في هذه المنطقة بانتقال المياه شرقًا على طول تيار شمال المحيط الهادئ ، المعروف أيضًا باسم "تيار الرياح الغربية"، والذي يشكل الفرع الشمالي من الدوامة شبه الاستوائية لشمال المحيط الهادئ، وهي دوامة مضادة للأعاصير (دوران السوائل باتجاه عقارب الساعة في نصف الكرة الشمالي) . يقترب تيار شمال المحيط الهادئ من الولايات المتحدة القارية ويتفرع إلى تيار كاليفورنيا المتجه جنوبًا وتيار ألاسكا المتجه شمالًا. يعتمد خط عرض هذا التفرع على تغيرات أنماط الرياح الجوية الغربية في خطوط العرض المتوسطة (30-60 درجة)، والتي تُعدّ القوة الدافعة الرئيسية لدوران المحيط في هذه المنطقة. تتذبذب هذه الرياح الغربية حول خط عرض 45 درجة شمالًا، وقد تتفاوت سرعاتها. وتستند تغيرات هذه الرياح إلى الدوران الجوي واسع النطاق، والذي يتميز بتقلبات موسمية (صيف/شتاء)، وسنوية ( ظاهرة النينيو /التذبذب الجنوبي )، وعقدية ( تذبذب المحيط الهادئ العقدي ). ثم يغذي تيار ألاسكا المتجه شمال غرب التيار الساحلي الألاسكي المتجه غربًا، وفي النهاية يصب في تيار ألاسكا؛ تشكل هذه التيارات مجتمعة الدوامة شبه القطبية الألاسكية الإعصارية (التي تدور عكس اتجاه عقارب الساعة)، حيث توجد دوامات هايدا.

في فصل الشتاء، يقع موقع تفرع تيار شمال المحيط الهادئ عند خط عرض 45° شمالاً تقريبًا، أي على بعد 5° جنوب موقع تفرعه في الصيف عند خط عرض 50° شمالاً تقريبًا. ويؤثر هذا على كمية المياه التي تُنقل إلى الدوامة شبه القطبية في ألاسكا. ففي الشتاء، عندما يكون تفرع التيار أكثر جنوبًا، تُنقل المياه العذبة الدافئة القادمة من نهري كولومبيا (47° شمالاً) وفريزر (49° شمالاً) شمالًا. ويؤدي هذا التحول في موقع تيار شمال المحيط الهادئ إلى نقل تيارات شتوية مياهًا أكثر دفئًا نسبيًا باتجاه القطب [ 9 ] من خط عرض أقل مما هو عليه في الصيف. وعلى الرغم من أن الفرع الشمالي من الدوامة شبه الاستوائية يتحرك جنوبًا في الشتاء، فإن الدوامة شبه القطبية لا يتغير موقعها، بل تزداد كثافة دورانها. وتجلب هذه الكثافة حجمًا أكبر من المياه من الجنوب إلى الدوامة شبه القطبية، وهو ما يعتمد بدوره على قوة الدوران الجوي. على سبيل المثال: يُعدّ منخفض ألوشيان نظام ضغط منخفض مستمر فوق خليج ألاسكا، وقد يتذبذب على مدى عقود، مُنتجًا تذبذب المحيط الهادئ. إذا كان هذا النظام قويًا نسبيًا خلال فصل الشتاء، فسيزداد انتقال المياه شمالًا على طول تيار ألاسكا بفعل الرياح الجنوبية. وقد وُثِّق تشكّل دوامات هايدا بشكل رئيسي في فصل الشتاء [ 6 ] عندما يكون التفرع جنوبيًا، وتتوفر ظروف جوية مواتية لتكثيف الدوامة شبه القطبية. في ظل هذه الظروف، وُثِّق أيضًا تشكّل دوامات هايدا نتيجةً لعدم استقرار باروكليني ناتج عن انعكاسات الرياح على طول الساحل [ 10 ] ، وموجات كلفن الاستوائية [ 11 ] ، وتضاريس قاع البحر [ 9 ] . يتشكّل عدم الاستقرار الباروكليني عند ميلان أو انحدار خطوط تساوي الكثافة (خطوط أفقية ذات كثافة ثابتة). تحدث عدم استقرارات باروكلينية ناتجة عن انعكاسات الرياح الموازية للساحل عندما تغير الرياح المستمرة على طول الساحل اتجاهها. على سبيل المثال: في خليج ألاسكا، تهب الرياح عادةً من الجنوب باتجاه القطب (وتُسمى الرياح الجنوبية)، ولكن أثناء انعكاس الرياح، تتحول الرياح فجأة إلى رياح شمالية غربية (قادمة من الشمال الغربي)، ويتحول التيار الساحلي الذي كان يُدفع شمالًا إلى تيار يُدفع جنوبًا. يُسبب هذا التغير في الاتجاه دورانًا في تيار كان يتدفق شمالًا في الأصل، مما يؤدي إلى ميلان خطوط تساوي الكثافة. موجات كلفنتستطيع الدوامات التي تتشكل على طول خط الاستواء أن تنتقل على طول الساحل الغربي لأمريكا الشمالية وصولاً إلى خليج ألاسكا، حيث يمكن أن يتسبب وجودها في اضطرابات في التيار القطبي وتكوين عدم استقرار باروكليني. أما تضاريس القاع، وهي العملية الثالثة لتكوين دوامات هايدا، فتنشأ نتيجة تفاعل تيار ألاسكا مع التلال أو التكوينات الصخرية تحت السطح، مما قد يؤدي إلى عدم استقرار باروكليني.

دوامة مثالية في خليج ألاسكا. "خطوط تساوي الحرارة" هي خطوط تربط النقاط ذات درجات الحرارة المتساوية. تدور المياه الساحلية الدافئة والغنية بالمغذيات في اتجاه عقارب الساعة، لتشكل مركز الدوامة. يتركز العوالق النباتية على حواف الدوامة بالقرب من سطح المحيط، متغذيةً بمياه الدوامة الغنية بالمغذيات.

السمات الفيزيائية العامة

تتميز دوامات هايدا بخصائص فيزيائية مشتركة تعتمد على خصائص المياه المنقولة، وكيفية تأثيرها على بنيتها العامة. وتُعرف دوامات هايدا بأنها دوامات محيطية متوسطة الحجم ( ميزوسكيل ) ذات عمر طويل نسبيًا، وعابرة (انحراف عن متوسط ​​التيار المحيطي على طول الساحل)، وتدور باتجاه عقارب الساعة (مضادة للإعصار)، ولها نواة دافئة وأقل ملوحة مقارنةً بالمياه المحيطة. تُعزى هذه المياه الدافئة داخل الدوامة إلى الحركة الباروكينية باتجاه عقارب الساعة، والتي تؤدي إلى تراكم المياه بالقرب من المركز، وهبوط المياه السطحية إلى الأعماق ( الهبوط ). تُعرف هذه الظاهرة باسم ضخ إيكمان ، وهي ناتجة عن قانون حفظ الكتلة والسرعة الرأسية وقوة كوريوليس . يُنتج هبوط المياه من التقارب ما يُسمى "شذوذات الارتفاع الديناميكي" بين المركز والمياه المحيطة. يُحسب الشذوذ بأخذ الفرق بين السطح محل الاهتمام، على سبيل المثال منتصف دوامة هايدا، ونقطة مرجعية (في علم المحيطات، تُنسب إلى سطح الجهد الجيوبوتنشالي، أو الجيود ). تستطيع دوامات هايدا إحداث شذوذات ديناميكية في الارتفاع بين المركز والمياه المحيطة تتراوح بين 0.12 و0.35 متر.

يؤدي ضخ إيكمان للمياه السطحية، مقترنًا بانتقال المياه الدافئة شمالًا (من موقع التشعب)، إلى تخفيف تدرج درجة الحرارة من السطح وصولًا إلى عمق 300 متر، بحيث تكون درجة حرارة الماء داخل الدوامة أعلى تحت السطح من الظروف المعتادة. [ 6 ] يزداد التطبق بين هذه الدوامات الأكثر دفئًا والأقل ملوحة والمياه المحيطة بها عن طريق خفض خطوط تساوي درجة الحرارة ( خطوط تساوي الحرارة ) والملوحة (خطوط تساوي الملوحة ) (كما هو موضح في الشكل). وهذا يجعلها وسيلة مثالية لنقل خصائص المياه الساحلية إلى خليج ألاسكا نظرًا لانخفاض اختلاطها بالمياه المحيطة.

عندما تنفصل دوامات هايدا عن الساحل متجهةً إلى الدوامة شبه القطبية، فإنها تنقل خصائص المياه كدرجة الحرارة والملوحة والطاقة الحركية. ومن الكتل المائية الشائعة في المنطقة كتلة المياه العليا شبه القطبية في المحيط الهادئ (PSUW)، والتي تتميز بخصائص ثابتة (ملوحة تتراوح بين 32.6 و33.6 وحدة ملوحة عملية) ودرجة حرارة تتراوح بين 3 و15  درجة مئوية. تنتقل كتلة المياه العليا شبه القطبية في المحيط الهادئ من تيار شمال المحيط الهادئ إلى تيار ألاسكا، وقد تختلط عبر دوامات هايدا مع مياه الدوامة شبه القطبية. [ 12 ] كما تختلط المياه العذبة (منخفضة الملوحة) القادمة من الأنهار مع دوامات هايدا. وتستطيع هذه الدوامات أيضًا تبادل الطاقة الكامنة والزخم مع التيار الساحلي المتوسط، وهي عملية تسحب الطاقة من التيار الساحلي وتنقلها نحو مركز الدوامة. يشهد خليج ألاسكا في المتوسط ​​5.5 دوامات هايدا سنوياً، وتتميز الدوامة النموذجية بارتفاع ديناميكي يبلغ حوالي 0.179 متر، وسرعة انتشار تبلغ 2  كيلومتر في اليوم، ومتوسط ​​قطر مركز يبلغ 97  كيلومتراً، وحجم إجمالي يتراوح بين 3000 و6000  كيلومتر مكعب ، ومدة 30 أسبوعاً. [ 13 ] [ 2 ]

الديناميات البيوجيوكيميائية والمغذيات

تتميز الديناميكيات البيوجيوكيميائية في دوامات هايدا عادةً بمياه سطحية عالية الإنتاجية، ولكنها فقيرة نسبيًا بالعناصر الغذائية، والتي قد تُعاد تغذيتها عن طريق الانتشار والاختلاط من المياه الجوفية الغنية بالعناصر الغذائية. ويُسهّل هذا التبادل للعناصر الغذائية غالبًا التقلبات الموسمية في عمق الطبقة السطحية المختلطة (حوالي 20 مترًا في الشتاء، وتصل إلى 100 متر في الصيف)، مما يجعل المياه السطحية الفقيرة بالعناصر الغذائية تتلامس مع المياه الجوفية الغنية بالعناصر الغذائية مع ازدياد عمق الطبقة المختلطة. [ 14 ] عند تشكل الدوامة في الشتاء، تكون تركيزات العناصر الغذائية في المياه السطحية عالية، بما في ذلك النترات والكربون والحديد وغيرها من العناصر المهمة للإنتاج البيولوجي. ومع ذلك، يستهلكها العوالق النباتية بسرعة خلال فصلي الربيع والصيف، حتى الخريف، حيث يمكن إعادة تغذية تركيزات العناصر الغذائية المنخفضة ببطء عن طريق الاختلاط مع المياه الجوفية. إن التأثير الصافي لدوامات هايدا على المغذيات الكبيرة والمغذيات الدقيقة من المعادن النزرة هو نقل المواد من المياه الساحلية إلى المحيط المفتوح، مما يزيد من الإنتاجية الأولية البحرية داخل موقع تكوين الدوامة.

الحديد المذاب

تميل المناطق الجنوبية الشرقية والوسطى من خليج ألاسكا إلى أن تكون فقيرة بالحديد، وتُساهم دوامات هايدا في نقل كميات كبيرة من المياه الساحلية الغنية بالحديد إلى هذه المناطق. [ 15 ] [ 16 ] في المناطق الغنية بالمغذيات والفقيرة بالكلوروفيل (HNLC)، يميل الحديد إلى الحد من نمو العوالق النباتية أكثر من المغذيات الكبرى، لذا يلعب نقل الحديد دورًا هامًا في تحفيز النشاط البيولوجي. في حين أن المياه السطحية داخل الدوامة تُشابه مياه المناطق المحيطة الغنية بالمغذيات والفقيرة بالكلوروفيل، فإن المياه في مركز الدوامة غنية جدًا بالحديد. ينتقل الحديد إلى السطح من مركز الدوامة نتيجة لخصائص النقل الفيزيائي أثناء تحلل الدوامة أو تفاعلها مع دوامات أخرى. [ 17 ] يرتبط تدفق الحديد هذا إلى المنطقة الضوئية (حيث يتوفر الضوء بوفرة لدعم النمو) بزيادة الإنتاج الأولي في فصلي الربيع والصيف، وانخفاض المغذيات الكبرى مع استهلاكها من قِبل العوالق النباتية. [ 14 ] لوحظ استمرار ارتفاع تركيزات الحديد في مركز الدوامة لمدة تصل إلى 16 شهرًا بعد تشكلها. [ 16 ] تحافظ خصائص النقل الفيزيائي على إمداد السطح بالحديد من مركز الدوامة الغني بالحديد طوال فترة وجودها. وبسبب النقل الرأسي الكبير للحديد، تُساهم دوامات هايدا بجزء كبير من إجمالي الحديد المتاح للاستخدام البيولوجي. [ 18 ]

يبلغ إجمالي تركيز الحديد المذاب في دوامات هايدا حوالي 28 ضعفًا مقارنةً بمياه المحيط المفتوح في دوامة ألاسكا. [ 16 ] ويبلغ متوسط ​​كمية الحديد الصاعدة يوميًا من مركز الدوامة 39 ضعفًا مقارنةً بكمية الحديد الناتجة عن ترسب الغبار اليومي في شمال شرق المحيط الهادئ. [ 17 ] وعلى الرغم من أن انخفاض عمق المياه الموسمي وتقوية الطبقة الحرارية قد يعيقان اختلاط الطبقة السطحية بالمياه الغنية بالحديد في الأسفل (مما يقلل تبادل الحديد بينهما بنسبة تصل إلى 73%)، إلا أن التركيزات لا تزال أعلى بعشرة أضعاف من تركيزات المياه المحيطة، حيث تُقدّر كمية الحديد التي تصل إلى خليج ألاسكا سنويًا بنحو 4.6 مليون مول . وتُعادل هذه الكمية إجمالي كمية الحديد التي تصل من الغبار الجوي [ 17 ] أو من الانفجارات البركانية الكبرى. [ 19 ] وبالتالي، قد يؤدي وصول دوامات هايدا إلى إدخال ما بين 5 إلى 50% من إمدادات الحديد المذاب السنوية في الألف متر العليا من خليج ألاسكا. [ 16 ]

في صيف عام ٢٠١٢، أُجريت تجربة لتسميد المياه بالحديد، حيث تم إيداع ١٠٠ طن من أكاسيد الحديد المطحونة ناعماً في دوامة مائية في هايدا، بهدف زيادة أعداد سمك السلمون العائد من خلال محاولة رفع الإنتاج الأولي. وقد أسفر ذلك عن أعلى تركيزات للكلوروفيل تم قياسها داخل الدوامة، وأشد ازدهار للعوالق النباتية في السنوات العشر الماضية في شمال شرق المحيط الهادئ. ومع ذلك، فإن تأثير هذا الازدهار على الكائنات الحية ذات المستويات الغذائية الأعلى ، مثل العوالق الحيوانية والأسماك، غير معروف. [ ٢٠ ]

الكربون

تتناقص تركيزات الكربون غير العضوي المذاب (DIC) والنترات (NO₃⁻ ) ، وهما من المغذيات الكبرى المهمة لعملية التمثيل الضوئي، بسرعة في مياه دوامات هايدا السطحية خلال معظم السنة الأولى نتيجة امتصاصها من قِبل الإنتاج البيولوجي الأولي. ويؤدي هذا الامتصاص للمغذيات، الذي يقوم به العوالق النباتية في الغالب، إلى زيادات ملحوظة في تركيزات الكلوروفيل-أ (Chl- a ). [ 21 ] في فصل الصيف، يُستهلك جزء كبير من مخزون الكربون غير العضوي المذاب نتيجة زيادة إنتاج الكوكوليثوفورات ، [ 14 ] وهي عوالق نباتية تستخدم أيون البيكربونات لبناء أصدافها من كربونات الكالسيوم (CaCO₃ ) ، مطلقةً ثاني أكسيد الكربون (CO₂ ) في هذه العملية. وتؤدي هذه العملية أيضًا إلى انخفاض القلوية الكلية خلال فصل الصيف ، وهي مقياس لقدرة مياه البحر على معادلة الأحماض، وتتحدد بشكل كبير بتركيزات أيونات البيكربونات والكربونات . تُظهر المياه السطحية المحيطة تركيزات مماثلة، أو حتى أعلى قليلاً، من الكربون غير العضوي المذاب، والقلوية الكلية، والنترات، وقد تتبادل أحيانًا المياه السطحية مع دوامات هايدا، كما لوحظ عند اندماج دوامة هايدا-2000 مع دوامة هايدا-2001. [ 14 ] على الرغم من حدوث بعض التبادل للمغذيات على السطح، إلا أن تصدير الكربون العضوي خارج الدوامة لا يزداد، ولا يوجد تغير يُذكر في تركيزات الكربون العضوي في الأعماق، مما يشير إلى أن الكربون العضوي المتكون من خلال الإنتاج الأولي يُعاد تدويره إلى حد كبير داخل الدوامات. [ 14 ]

في فبراير، تبدأ تركيزات ثاني أكسيد الكربون السطحية (كما يُقاس بـ ƒCO₂ ) في مركز الدوامة وحوافها بتركيزات أعلى من تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، لكنها تنخفض بسرعة، ويعود ذلك جزئيًا إلى الإنتاج البيولوجي. [ 14 ] وبحلول يونيو ، تصبح ƒCO₂ أقل من تركيزات الغلاف الجوي، لكنها ترتفع قليلًا مرة أخرى خلال فصل الصيف، مدعومة بارتفاع درجات الحرارة. [ 14 ] في مركز الدوامة، تصل ƒCO₂ عادةً إلى حالة شبه توازن مع الغلاف الجوي بحلول الخريف (اعتمادًا على توقيت تعميق الطبقة المختلطة)، حيث يمكن للتدفق الرأسي والخلط من الأسفل أن يُعيدا تعبئة ƒCO₂ ، بالإضافة إلى تركيزات الكربون غير العضوي المذاب والنترات التي انخفضت الآن. [ 14 ] ومع ذلك، تميل ƒCO₂ المنخفضة إلى الاستمرار خلال فصل الصيف في مياه الحواف، على الأرجح بسبب وجود إنتاج بيولوجي مُعزز، كما يُشير إليه وجود تركيزات أعلى من الكلوروفيل- أ . تصل المياه المحيطة عادةً إلى مستوى مماثل لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بحلول فصل الربيع، بعد انخفاض أولي طفيف في أوائل العام. [ 14 ] ويُقدّر صافي إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي بواسطة دوامات هايدا بما يتراوح بين 0.8 و1.2 مليون طن سنويًا، [ 17 ] مما يؤكد الدور المهم الذي تلعبه في خليج ألاسكا.

معادن أخرى ضئيلة

تُعزز دوامات هايدا نقل وتوصيل المعادن النزرة الأخرى في خليج ألاسكا، مما قد يؤدي إلى زيادة ترسبها في الرواسب البحرية حيث تفقد قدرتها على دعم النمو البيولوجي. تشير الأدلة إلى أن دوامات هايدا قد تكون مصدرًا هامًا لأيونات الفضة الذائبة، حيث يبلغ تركيزها في مياه سطح الدوامات من ثلاثة إلى أربعة أضعاف تركيزها في المياه المحيطة. [ 22 ] كما أن معدلات امتصاص السيليكات بواسطة الدياتومات البحرية في دوامات هايدا تزيد ثلاثة أضعاف عن المعدلات المسجلة في المياه المحيطة، مما يشير إلى نمو قوي في أعداد الدياتومات. [ 2 ] تُعد دوامات هايدا مصادر مهمة للفضة اللازمة لإنتاج الدياتومات، إذ تُدمج الفضة في أصدافها السيليكاتية، ويُعزز نقلها المرتبط بدوامات هايدا نمو الدياتومات. تُحجز الفضة من خلال هذا الإنتاج، ثم تُنقل في النهاية إلى الأعماق بواسطة جزيئات المواد العضوية الغارقة ، مما يربط الفضة بدورة السيليكات البحرية . [ 22 ]

تُزوَّد كميات كبيرة من أيونات الألومنيوم والمنغنيز الذائبة إلى خليج ألاسكا عبر تيارات المياه الساحلية المُخصبة بفعل تدفقات الأنهار. وتُضاهي الكمية المنقولة الكمية التي يُرسبها الغبار الجوي. [ 23 ] يؤثر هذا الإمداد بالمعادن النزرة على معدل إزالة الحديد الذائب، إذ تميل الجزيئات إلى التجمع والترسب في قاع البحر، وهي عملية قد تُفسر ما بين 50 و60% من إزالة الألومنيوم والمنغنيز الذائب. [ 23 ] إضافةً إلى ذلك، توجد أدلة على زيادة وصول الكادميوم والنحاس إلى خليج ألاسكا بفعل تيارات هايدا. [ 23 ]

المغذيات الكبرى

يمكن أن تنتج دوامات هايدا أحداثًا منخفضة السيليكات وعالية النترات والكلوروفيل والترسبات في عرض البحر.

تُحمل الدوامات المتشكلة بالقرب من شواطئ خليج ألاسكا المغذيات من الجرف القاري غربًا إلى المياه الغنية بالمغذيات والفقيرة بالكلوروفيل (HNLC) والمياه قليلة المغذيات في شمال شرق المحيط الهادئ، أو جنوبًا إلى المياه التي تعاني من نقص النترات موسميًا. إذا اتجهت الدوامات جنوبًا من خليج ألاسكا نحو كولومبيا البريطانية، فإن المياه داخل الدوامة تُصبح غنية بالمغذيات على حساب مياه البحر التي تستمد منها هذه المغذيات، مما يجعل المياه الساحلية فقيرة نسبيًا بالمغذيات. أما إذا اتجهت الدوامات غربًا إلى المياه الغنية بالمغذيات والفقيرة بالكلوروفيل في حوض خليج ألاسكا الأوسط، فإنها تنقل المواد الجسيمية وتُزود المنطقة الضوئية بالنترات بمعدل يصل إلى ثلاثة أضعاف المعدل الموسمي المعتاد، مما يزيد من إنتاجية فصل الربيع. [ 2 ]

يُعدّ توقيت انتقال المياه من الدوامة ذا أهمية موسمية بالغة في نقل المغذيات. إذ تُنقل المياه الساحلية الغنية بالمغذيات والحديد إلى خليج ألاسكا إما من مركز الدوامة أو من حلقتها الخارجية. [ 21 ] يحتوي مركز الدوامة على مياه دافئة وعذبة وغنية بالمغذيات تتشكل في الشتاء، ومع إضافة ضوء الشمس، تُنتج ازدهارًا قويًا للطحالب في فصل الربيع قبالة الساحل. [ 2 ] ومع انجراف الدوامة غربًا في أواخر الربيع والصيف، تختلط مياه المحيط الساحلية والعميقة في أقواس واسعة حول حافة الدوامة. وتؤثر هذه العملية على مسافة مئات الكيلومترات قبالة الساحل، وتُسهّل تبادل المغذيات بين الجرف القاري والمحيط العميق من أواخر الشتاء إلى الخريف التالي. [ 2 ]

علم الأحياء

تساهم العناصر الغذائية التي تحتجزها وتنقلها دوامات هايدا في دعم نمو بيولوجي أكبر مقارنة بمياه المحيط المحيطة بها ذات المحتوى المنخفض من العناصر الغذائية.

تشير القياسات المرتفعة للكلوروفيل في مراكز الدوامات، مقارنةً بالمياه المحيطة، إلى أن الدوامات تزيد الإنتاج الأولي، ويمكنها دعم ازدهار العوالق النباتية عدة مرات خلال عام واحد. لا ينتج هذا الازدهار عن زيادة المغذيات فحسب، بل أيضًا عن قدرة الدوامة على نقل الكائنات الحية من الساحل إليها. يحدث ازدهار الربيع نتيجة وصول كمية كافية من الضوء إلى المياه الدافئة الغنية بالمغذيات الموجودة في وسط الدوامة، بسبب الدوران المضاد للأعاصير. يمكن أن يحدث ازدهار ثانٍ بمجرد اقتراب الدوامة من أعماق المحيط، حيث تستطيع أطرافها الخارجية جمع المياه الغنية بالمغذيات إما من الساحل أو من دوامة مجاورة. يمكن للمياه الساحلية المنقولة بواسطة هذا الحمل الحراري الخارجي أن تنتقل من الساحل إلى الدوامة في غضون ستة أيام، مما يسمح أيضًا بالنقل السريع للطحالب الساحلية إلى مياه الدوامة الغنية بالمغذيات. قد يحدث ازدهار في أواخر الصيف إذا تسببت العواصف في حدوث حمل حراري رأسي للطبقة المختلطة، مما يؤدي إلى تعميقها واحتجاز المغذيات من الأسفل في منطقة الإنتاج الأولي. [ 21 ]

قد تؤدي الطاقة الحركية العالية للدوامات (EKE) إلى زيادة تركيز الكلوروفيل فيها. ففي شمال خليج ألاسكا ومنطقة دوامات هايدا، يزداد تركيز الكلوروفيل عندما تكون الطاقة الحركية للدوامات أعلى، وهو ما قد ينتج عن العواصف التي تُؤدي إلى زيادة اختلاط الطبقة المختلطة وجلب المغذيات من الأسفل. ونظرًا لهذه العلاقة، تشير الأبحاث إلى إمكانية استخدام الطاقة الحركية للدوامات للتنبؤ بتكاثر الكلوروفيل. [ 24 ]

تؤثر دوامات هايدا على توزيع العوالق الحيوانية بنقلها الأنواع القريبة من الشاطئ إلى أعماق المحيط. خلال الصيف الأول الذي تتحرك فيه الدوامة بعيدًا عن الشاطئ، غالبًا ما تهيمن الأنواع القريبة من الشاطئ على مجتمعات العوالق الحيوانية، لكنها تتراجع بعد عام أو عامين مع تلاشي الدوامة. أما الأنواع التي تقوم بهجرة رأسية يومية، فيمكنها البقاء في قلب الدوامة لفترات أطول. [ 25 ]

لا يزال تأثير دوامات هايدا على الكائنات الحية الأكبر حجمًا غير مفهوم بشكل كافٍ. يُعتقد أنها تؤثر على عادات التغذية الشتوية لفقمات الفراء الشمالية من خلال توفير الغذاء بتكلفة طاقة منخفضة. [ 26 ] يختلف تركيب العوالق السمكية داخل الدوامات اختلافًا كبيرًا عن تركيبها في مياه المحيط المحيطة. يعتمد تركيب الأنواع على مكان تشكل الدوامة، وبالتالي على أنواع الكائنات الساحلية التي اكتسبتها. يرتبط تنوع أنواع يرقات الأسماك بالمسافة من مركز الدوامة، حيث يكون التنوع أعلى كلما اقتربنا من المركز. تتغير مجتمعات العوالق السمكية أيضًا تبعًا لعمر الدوامة. [ 4 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ دي لورينزو، إي.؛ فورمان، إم جي جي؛ كروفورد، دبليو آر (2005). "نمذجة نشأة دوامات هايدا". أبحاث أعماق البحار، الجزء الثاني: دراسات موضوعية في علم المحيطات . 52 ( 7-8 ): 853-873 . Bibcode : 2005DSRII..52..853D . doi : 10.1016/j.dsr2.2005.02.007 .
  2. 1 2 3 4 5 6 7 ويتني، فرانك؛ روبرت، ماري (2002-10-01). "بنية دوامات هايدا ونقلها للمغذيات من الهوامش الساحلية إلى شمال شرق المحيط الهادئ". مجلة علم المحيطات . 58 (5): 715-723 . Bibcode : 2002JOce...58..715W . doi : 10.1023/A:1022850508403 . ISSN 0916-8370 . S2CID 129683311 .  
  3. ↑ ماكاس، د. ل.؛ تسورومي، م.؛ غالبريث، م. د.؛ ييلاند، د. ر. (2005). "توزيع العوالق الحيوانية ودينامياتها في دوامة شمال المحيط الهادئ ذات الأصل الساحلي: الجزء الثاني. آليات استيطان الدوامة بواسطة الأنواع البحرية وبقائها". أبحاث أعماق البحار، الجزء الثاني: دراسات موضوعية في علم المحيطات . 52 ( 7-8 ): 1011-1035 . Bibcode : 2005DSRII..52.1011M . doi : 10.1016/j.dsr2.2005.02.008 .
  4. 1 2 أتوود، إليزابيث؛ دافي-أندرسون، جانيت ت.؛ هورن، جون ك.؛ لاد، كارول (2010-11-01). "تأثير الدوامات متوسطة الحجم على تجمعات العوالق السمكية في خليج ألاسكا". علم المحيطات السمكية . 19 (6): 493-507 . Bibcode : 2010FisOc..19..493A . doi : 10.1111/j.1365-2419.2010.00559.x . ISSN 1365-2419 . 
  5. ↑ بيلز، جوناثان (2017). "قياس موجة عملاقة بارتفاع 64 قدمًا بواسطة عوامة جديدة في المحيط الجنوبي" . weather.com .
  6. 1 2 3 4 كروفورد، ويليام ر. (2002). "الخصائص الفيزيائية لدوامات هايدا". مجلة علم المحيطات . 58 (5): 703-713 . Bibcode : 2002JOce...58..703C . doi : 10.1023/A:1022898424333 . S2CID 128934351 . 
  7. ↑ تومسون، ريتشارد إي.؛ لوبلوند، بول إتش.؛ إيمري، ويليام جيه. (1990-12-01). "تحليل قياسات العوامات المُتتبعة بالأقمار الصناعية والمُزودة بأجهزة قياس الأعماق في شمال شرق المحيط الهادئ". الغلاف الجوي والمحيطات . 28 (4): 409-443 . Bibcode : 1990AtO....28..409T . doi : 10.1080/07055900.1990.9649386 . ISSN 0705-5900 . 
  8. ↑ كروفورد، دبليو آر؛ تشيرنياوسكي، جيه واي؛ فورمان، إم جي جي؛ غاور، جيه إف آر (1 يوليو 2002). "تكوين دوامة هايدا-1998 المحيطية". مجلة البحوث الجيوفيزيائية: المحيطات . 107 (C7): 6-1 . رمز Bibcode : 2002JGRC..107.3069C . doi : 10.1029/2001jc000876 . ISSN 2156-2202 . 
  9. 1 2 تالي، بيكارد، إيمري، سويفت، إل دي، جي إل، دبليو جيه، جيه إتش (2011). علم المحيطات الفيزيائي الوصفي: مقدمة (الطبعة السادسة ). إلسيفير، بوسطن، 560 صفحة. ص 322. ISBN   978-0-7506-4552-2.{{cite book}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  10. ↑ تومسون، ريتشارد إي.؛ غاور، جيمس إف آر (15 فبراير 1998). "حدث عدم استقرار محيطي على نطاق حوض في خليج ألاسكا" . مجلة البحوث الجيوفيزيائية: المحيطات . 103 (C2): 3033-3040 . رمز Bibcode : 1998JGR...103.3033T . doi : 10.1029/97jc03220 . ISSN 2156-2202 . 
  11. ↑ موراي، كولين ب.؛ موري، ستيفن ل.؛ أوبراين، جيمس ج. (15 مارس 2001). "التباين السنوي في توازنات دوامية المحيط العلوي في خليج ألاسكا" . مجلة البحوث الجيوفيزيائية: المحيطات . 106 (C3): 4479-4491 . Bibcode : 2001JGR...106.4479M . doi : 10.1029/1999jc000071 . ISSN 2156-2202 . 
  12. ↑ إيمري، دبليو جيه (2001). "أنواع المياه والكتل المائية". أنواع المياه والكتل المائية * . ص 291-299 . doi : 10.1016/b978-012374473-9.00108-9 . ISBN  9780123744739.
  13. ↑ هينسون، ستيفاني أ.؛ توماس، أندرو س. (2008). "إحصاء للدوامات المضادة للأعاصير في خليج ألاسكا". أبحاث أعماق البحار، الجزء الأول: أوراق بحثية في علم المحيطات . 55 (2): 163-176 . Bibcode : 2008DSRI...55..163H . doi : 10.1016/j.dsr.2007.11.005 .
  14. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 تشيريتشي، ميليسا؛ ميلر، ليزا أ.؛ ويتني، فرانك أ.؛ جونسون، كيث و.؛ وونغ، سي إس (2005). "التطور البيوجيوكيميائي لنظام ثاني أكسيد الكربون في مياه الدوامات المتوسطة طويلة الأمد في شمال شرق المحيط الهادئ". أبحاث أعماق البحار، الجزء الثاني: دراسات موضوعية في علم المحيطات . 52 ( 7-8 ): 955-974 . Bibcode : 2005DSRII..52..955C . doi : 10.1016/j.dsr2.2005.01.001 .
  15. ↑ نيشيوكا، ج؛ تاكيدا، س؛ وونغ، س.س؛ جونسون، و.ك (2001). "تركيزات الحديد المصنفة حسب الحجم في شمال شرق المحيط الهادئ: توزيع الحديد الذائب والغرواني الصغير". الكيمياء البحرية . 74 ( 2-3 ): 157-179 . Bibcode : 2001MarCh..74..157N . doi : 10.1016/s0304-4203(01)00013-5 .
  16. 1 2 3 4 كيث جونسون، دبليو؛ ميلر، ليزا أ؛ ساذرلاند، نيس إي؛ وونغ، سي إس (2005). "نقل الحديد بواسطة دوامات هايدا متوسطة الحجم في خليج ألاسكا". أبحاث أعماق البحار، الجزء الثاني: دراسات موضوعية في علم المحيطات . 52 ( 7-8 ): 933-953 . Bibcode : 2005DSRII..52..933K . doi : 10.1016/j.dsr2.2004.08.017 .
  17. 1 2 3 4 شيو، بينغ؛ بالاتش، أرتور ب.؛ تشاي، فاي؛ روي، إريك ج.؛ ويلز، مارك ل. (2011-07-01). "تدفق الحديد الناتج عن دوامات هايدا في خليج ألاسكا" . رسائل البحوث الجيوفيزيائية . 38 (13): L13607. Bibcode : 2011GeoRL..3813607X . doi : 10.1029/2011gl047946 . ISSN 1944-8007 . 
  18. ↑ كروفورد، ويليام ر.؛ بريكلي، بيتر ج.؛ بيترسون، تونيا د.؛ توماس، أندرو س. (2005). "تأثير دوامات هايدا على توزيع الكلوروفيل في شرق خليج ألاسكا". أبحاث أعماق البحار، الجزء الثاني: دراسات موضوعية في علم المحيطات . 52 ( 7-8 ): 975-989 . Bibcode : 2005DSRII..52..975C . doi : 10.1016/j.dsr2.2005.02.011 .
  19. ↑ لانغمان، ب.؛ زاكسيك، ك.؛ هورت، م.؛ دوغين، س. (27-04-2010). "الرماد البركاني كسماد لسطح المحيط" . كيمياء وفيزياء الغلاف الجوي . 10 (8): 3891-3899 . Bibcode : 2010ACP....10.3891L . doi : 10.5194/acp-10-3891-2010 . ISSN 1680-7324 . 
  20. ↑ شيو، بينغ؛ توماس، أندرو سي؛ تشاي، فاي (2014). "مقارنات بين بيانات الأقمار الصناعية البيولوجية البصرية ومقاييس الارتفاع لازدهار العوالق النباتية الناجم عن إضافة الحديد الطبيعي والاصطناعي في خليج ألاسكا" . الاستشعار عن بعد للبيئة . 145 : 38-46 . Bibcode : 2014RSEnv.145...38X . doi : 10.1016/j.rse.2014.02.004 .
  21. 1 2 3 كروفورد، دبليو آر، بريكلي، بي جيه، بيترسون، تي دي، توماس، إيه سي، تأثير دوامات هايدا على توزيع الكلوروفيل في خليج ألاسكا الشرقي، في أبحاث أعماق البحار الجزء الثاني: دراسات موضوعية في علم المحيطات، المجلد 52، العددان 7-8، 2005، الصفحات 975-989، ISSN 0967-0645، https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2005.02.011 .
  22. 1 2 كريمر، دينيس؛ كولين، جاي تي؛ كريستيان، جيمس آر؛ جونسون، دبليو كيث؛ بيدرسن، توماس إف. (2011). "الفضة في شمال شرق المحيط الهادئ شبه القطبي: شرح توزيع الفضة على نطاق الحوض". الكيمياء البحرية . 123 ( 1-4 ): 133-142 . Bibcode : 2011MarCh.123..133K . doi : 10.1016/j.marchem.2010.11.002 .
  23. 1 2 3 كريسبو، سابرينا ماري (2007). دراسات حول ديناميكيات المعادن النزرة في الدوامات المضادة للأعاصير متوسطة الحجم في خليج ألاسكا (أطروحة). جامعة كولومبيا البريطانية. doi : 10.14288/1.0228819 .
  24. ↑ لاد، كارول (2007-06-01). "التقلبات السنوية لحقل الدوامات في خليج ألاسكا" . رسائل البحوث الجيوفيزيائية . 34 (11) 2007GL029478: L11605. Bibcode : 2007GeoRL..3411605L . doi : 10.1029/2007gl029478 . ISSN 1944-8007 . S2CID 56051509 .  
  25. ↑ ماكاس، ديفيد ل.؛ غالبريث، مويرا د. (1 أكتوبر 2002). "توزيع وديناميكيات العوالق الحيوانية في دوامة شمال المحيط الهادئ ذات المنشأ الساحلي: 1. نقل وفقدان أنواع هوامش القارات". مجلة علم المحيطات . 58 (5): 725-738 . Bibcode : 2002JOce...58..725M . doi : 10.1023/A:1022802625242 . ISSN 0916-8370 . S2CID 129377214 .  
  26. ↑ ريم، رولف ر.؛ ستيرلينغ، جيريمي ت.؛ لوغلين، توماس ر. (2005). "الخصائص الأوقيانوغرافية المتعلقة بحركات هجرة فقمة الفراء الشمالية". أبحاث أعماق البحار، الجزء الثاني: دراسات موضوعية في علم المحيطات . 52 ( 5-6 ): 823-843 . Bibcode : 2005DSRII..52..823R . doi : 10.1016/j.dsr2.2004.12.021 .