علم المحيطات

علم المحيطات ( من اليونانية القديمة ὠκεανός ( ōkeanós ) بمعنى " المحيط " و γραφή ( graphḗ ) بمعنى " الكتابة " ) ، والمعروف أيضًا باسم علم المحيطات ، وعلوم البحار ، وعلوم المحيطات ، والعلوم البحرية ، هو الدراسة العلمية للمحيط ، بما في ذلك الفيزياء والكيمياء والأحياء والجيولوجيا .
إنه علم من علوم الأرض ، والذي يغطي مجموعة واسعة من المواضيع، بما في ذلك تيارات المحيطات والأمواج وديناميكيات السوائل الجيوفيزيائية ؛ وتدفقات المواد الكيميائية المختلفة والخصائص الفيزيائية داخل المحيط وعبر حدوده؛ وديناميكيات النظام البيئي ؛ وتكتونيات الصفائح وجيولوجيا قاع البحر .
يستعين علماء المحيطات بمجموعة واسعة من التخصصات لتعميق فهمهم لمحيطات العالم، من خلال دمج رؤى من علم الفلك ، وعلم الأحياء ، والكيمياء ، والجغرافيا ، والجيولوجيا ، والهيدرولوجيا ، والأرصاد الجوية ، والفيزياء .
تاريخ

التاريخ المبكر
اكتسب الإنسان أولى معرفته بأمواج وتيارات البحار والمحيطات في عصور ما قبل التاريخ. وقد سجل أرسطو وسترابو ملاحظات حول المد والجزر في الفترة ما بين 384 و322 قبل الميلاد. [ 1 ] وكان الاستكشاف المبكر للمحيطات يهدف في المقام الأول إلى رسم الخرائط ، واقتصر بشكل رئيسي على سطحها وعلى الحيوانات التي يصطادها الصيادون في شباكهم، على الرغم من إجراء قياسات للأعماق باستخدام خيوط الرصاص.
تُعد الحملة البرتغالية للملاحة في المحيط الأطلسي أقدم مثال على مشروع علمي كبير ومنهجي، استمر لعقود عديدة، لدراسة تيارات ورياح المحيط الأطلسي.
يُذكر عمل بيدرو نونيس (1502-1578) في مجال الملاحة البحرية لتحديده منحنى اللوكسودروميك: وهو أقصر مسار بين نقطتين على سطح كرة مُمثلة على خريطة ثنائية الأبعاد. [ 2 ] [ 3 ] عندما نشر كتابه "رسالة في الكرة" (1537)، وهو في معظمه ترجمة مُعلقة لأعمال سابقة لآخرين، أدرج فيه رسالة حول الطرق الهندسية والفلكية للملاحة. ويوضح فيه جليًا أن الملاحة البرتغالية لم تكن مغامرة محفوفة بالمخاطر.
"نحن نفكر في شيء ما: ما نشاركه هو شغفنا الشديد وخلاصات الفلك وقواعد التنجيم والهندسة التي تشبه علم الكونيات المطلعين (...) ونكتب بطاقات حديثة جدًا وخاصةً كما هو الحال مع القديمين vsauam" (لم يتم ذلك عن طريق الصدفة: لكن البحارة لدينا غادروا وهم متعلمون جيدًا ومزودون بأدوات وقواعد علم التنجيم (علم الفلك) والهندسة التي كانت من الأمور التي سيوفرها علماء الكون (...) وأخذوا خرائط بمسارات دقيقة ولم تعد تلك المستخدمة من قبل القدماء). [ 4 ]
تستند مصداقيته إلى مشاركته الشخصية في تدريب الطيارين وكبار البحارة منذ عام 1527 فصاعدًا بتعيين ملكي، إلى جانب كفاءته المعروفة كعالم رياضيات وفلك. [ 2 ] تكمن المشكلة الرئيسية في الإبحار عائدًا من جنوب جزر الكناري (أو جنوب بوجدور ) باستخدام الشراع فقط، في تغير نظام الرياح والتيارات: إذ يدفع دوامة شمال المحيط الأطلسي والتيار الاستوائي المعاكس [ 5 ] جنوبًا على طول الانتفاخ الشمالي الغربي لأفريقيا، بينما تترك الرياح غير المستقرة عند التقاء الرياح التجارية الشمالية الشرقية بالرياح التجارية الجنوبية الشرقية (منطقة الركود الاستوائي) [ 6 ] السفينة الشراعية تحت رحمة التيارات. ويجعل التيار السائد والرياح معًا التقدم شمالًا صعبًا للغاية أو مستحيلًا. وللتغلب على هذه المشكلة وتأمين الممر إلى الهند حول أفريقيا كطريق تجاري بحري مجدٍ، وضع البرتغاليون خطة استكشاف منهجية. أصبح طريق العودة من المناطق الواقعة جنوب جزر الكناري يُعرف باسم " فولتا دو لارغو" أو "فولتا دو مار ". إن "إعادة اكتشاف" جزر الأزور عام 1427 ما هو إلا انعكاس للأهمية الاستراتيجية المتزايدة لهذه الجزر، التي أصبحت تقع على طريق العودة من الساحل الغربي لأفريقيا (والذي سُمي لاحقًا "فولتا دي غينيه" و"فولتا دا مينا")؛ وتشير الإشارات إلى بحر سارجاسو (الذي كان يُسمى آنذاك "مار دا باغا")، غرب جزر الأزور ، عام 1436، إلى الامتداد الغربي لطريق العودة. [ 7 ] وهذا ضروري، عند الإبحار، للاستفادة من الرياح الجنوبية الشرقية والشمالية الشرقية بعيدًا عن الساحل الغربي لأفريقيا، وصولًا إلى خطوط العرض الشمالية حيث ستحمل الرياح الغربية البحارة نحو السواحل الغربية لأوروبا. [ 8 ]
أدى التكتم الشديد الذي أحاط بالملاحة البرتغالية، مع عقوبة الإعدام لمن يُسرب الخرائط والمسارات، إلى تركيز جميع السجلات الحساسة في الأرشيف الملكي، الذي دُمر بالكامل جراء زلزال لشبونة عام 1775. ومع ذلك، فإن الطبيعة المنهجية للحملة البرتغالية، التي تمحورت حول رسم خرائط تيارات ورياح المحيط الأطلسي، تتجلى في فهم التغيرات الموسمية، حيث كانت الرحلات الاستكشافية تبحر في أوقات مختلفة من السنة وتسلك مسارات مختلفة لمراعاة الرياح الموسمية السائدة. وقد بدأ هذا الأمر منذ أواخر القرن الخامس عشر وأوائل القرن السادس عشر: فقد اتبع بارتولوميو دياز الساحل الأفريقي في طريقه جنوبًا في أغسطس 1487، بينما سلك فاسكو دا غاما طريقًا بحريًا مفتوحًا من خط عرض سيراليون ، وقضى ثلاثة أشهر في عرض البحر في جنوب المحيط الأطلسي للاستفادة من انحراف الرياح الجنوبية الغربية جنوبًا على الجانب البرازيلي (والتيار البرازيلي المتجه جنوبًا - غادر غاما في يوليو 1497). واتخذ بيدرو ألفاريز كابرال (الذي غادر في مارس 1500) مسارًا أوسع غربًا، انطلاقًا من خط عرض الرأس الأخضر، متجنبًا بذلك الرياح الموسمية الصيفية (التي كانت ستسد الطريق الذي سلكه غاما وقت إبحاره). [ 9 ] علاوة على ذلك، كانت هناك بعثات منظمة توغلت في غرب شمال المحيط الأطلسي (تيفي، 1454؛ فوغادو، 1462؛ تيليس، 1474؛ أولمو، 1486). [ 10 ]
تشير الوثائق المتعلقة بتزويد السفن، وطلب جداول ميل الشمس لجنوب المحيط الأطلسي في الفترة ما بين 1493 و1496، [ 11 ] إلى نشاط منظم ومخطط له جيدًا خلال العقد الذي امتد بين اكتشاف بارتولوميو دياز للطرف الجنوبي لأفريقيا، ورحيل غاما؛ بالإضافة إلى ذلك، توجد دلائل على رحلات أخرى قام بها بارتولوميو دياز في المنطقة. [ 7 ] وكان أهم نتائج هذه المعرفة المنهجية التفاوض على معاهدة توردسيلاس عام 1494، التي نقلت خط الترسيم 270 فرسخًا إلى الغرب (من 100 إلى 370 فرسخًا غرب جزر الأزور)، مما أدى إلى ضم ما يُعرف الآن بالبرازيل إلى منطقة النفوذ البرتغالي. وقد سمحت المعرفة المكتسبة من استكشاف أعالي البحار بالإبحار لفترات طويلة موثقة جيدًا دون رؤية اليابسة، ليس عن طريق الصدفة، بل كمسار مخطط له مسبقًا. على سبيل المثال، 30 يومًا لبارتولوميو دياس التي بلغت ذروتها في خليج موسيل ، والأشهر الثلاثة التي قضاها غاما في جنوب المحيط الأطلسي للاستفادة من تيار البرازيل (جنوبًا)، أو 29 يومًا التي استغرقها كابرال من الرأس الأخضر حتى الهبوط في مونتي باسكوال ، البرازيل.
يمكن اعتبار الرحلة الاستكشافية الدنماركية إلى الجزيرة العربية (1761-1767) أول رحلة استكشافية في العالم لدراسة المحيطات، إذ كانت سفينة " غرونلاند " تحمل على متنها مجموعة من العلماء، من بينهم عالم الطبيعة بيتر فورسكال ، الذي كلفه الملك فريدريك الخامس بمهمة محددة لدراسة ووصف الحياة البحرية في أعالي البحار، بما في ذلك البحث عن سبب ظاهرة "المريل" أو البحار اللبنية. ولهذا الغرض، زُوّدت الرحلة بشباك ومكاشط مصممة خصيصًا لجمع العينات من المياه المفتوحة وقاع البحر على أعماق كبيرة. [ 12 ]
على الرغم من أن خوان بونس دي ليون كان أول من حدد تيار الخليج عام 1513 ، وكان هذا التيار معروفًا جيدًا للبحارة، إلا أن بنجامين فرانكلين هو من أجرى أول دراسة علمية له وأطلق عليه هذا الاسم. قاس فرانكلين درجات حرارة المياه خلال عدة رحلات عبر المحيط الأطلسي، وشرح بشكل صحيح سبب تشكل تيار الخليج. طبع فرانكلين وتيموثي فولجر أول خريطة لتيار الخليج في الفترة ما بين 1769 و1770. [ 13 ] [ 14 ]

جمع مستكشفو أواخر القرن الثامن عشر، بمن فيهم جيمس كوك ولويس أنطوان دي بوغانفيل ، معلوماتٍ عن تيارات المحيط الهادئ . وقد ألّف جيمس رينيل أولى الكتب العلمية في علم المحيطات، مُفصِّلاً فيها تدفقات تيارات المحيطين الأطلسي والهندي . وخلال رحلةٍ حول رأس الرجاء الصالح عام ١٧٧٧، رسم خريطةً لـ " ضفاف وتيارات لاغولاس " . وكان أيضًا أول من فهم طبيعة التيار المتقطع قرب جزر سيلي (المعروف الآن بتيار رينيل). [ ١٥ ]
تختلف ظاهرة المد والجزر عن ظاهرة التيارات البحرية. فالمد والجزر هما ارتفاع وانخفاض مستوى سطح البحر الناتج عن تضافر قوى جاذبية القمر والشمس (وإن كان تأثير الشمس أقل بكثير)، كما ينتجان أيضاً عن دوران الأرض والقمر حول بعضهما. أما التيار المحيطي فهو حركة مستمرة وموجهة لمياه البحر، تتولد بفعل عدد من القوى المؤثرة على الماء، بما في ذلك الرياح، وتأثير كوريوليس ، وتكسر الأمواج ، والتقلبات ، واختلافات درجة الحرارة والملوحة . [ 16 ]
أجرى السير جيمس كلارك روس أول مسح حديث لأعماق البحار عام 1840، ونشر تشارلز داروين بحثًا عن الشعاب المرجانية وتكوين الجزر المرجانية نتيجةً للرحلة الثانية لسفينة إتش إم إس بيغل بين عامي 1831 و1836. كما نشر روبرت فيتزروي تقريرًا من أربعة مجلدات عن رحلات بيغل الثلاث. وفي عامي 1841 و1842، قام إدوارد فوربس بأعمال تجريف في بحر إيجة، والتي أرست أسس علم البيئة البحرية.
كرّس ماثيو فونتين موري ، أول مدير للمرصد البحري الأمريكي (1842-1861)، وقته لدراسة الأرصاد الجوية البحرية والملاحة ورسم خرائط الرياح والتيارات السائدة. وكان كتابه المدرسي "الجغرافيا الطبيعية للبحر" الصادر عام 1855 من أوائل الدراسات الشاملة في علم المحيطات. وقد أرسلت العديد من الدول بيانات رصد المحيطات إلى موري في المرصد البحري، حيث قام هو وزملاؤه بتقييم المعلومات ونشر النتائج في جميع أنحاء العالم. [ 17 ]
علم المحيطات الحديث
كانت معرفتنا بالمحيطات محصورة في الطبقات السطحية القليلة من الماء وجزء صغير من القاع، لا سيما في المناطق الضحلة. لم يكن يُعرف شيء يُذكر عن أعماق المحيطات. وقد عززت جهود البحرية الملكية البريطانية لرسم خرائط جميع سواحل العالم في منتصف القرن التاسع عشر الفكرة الغامضة بأن معظم المحيطات عميقة جدًا، على الرغم من قلة المعلومات المتوفرة آنذاك. ومع ازدياد الاهتمام الشعبي والعلمي بالمناطق القطبية وأفريقيا نتيجةً للاستكشاف ، ازدادت أيضًا غموض المحيطات غير المستكشفة.

كانت رحلة تشالنجر الاستكشافية التي أُجريت بين عامي 1872 و1876 الحدث المحوري في تأسيس علم المحيطات الحديث . وباعتبارها أول رحلة بحرية حقيقية لدراسة المحيطات، أرست هذه الرحلة الأساس لتخصص أكاديمي وبحثي كامل. [ 18 ] واستجابةً لتوصية من الجمعية الملكية ، أعلنت الحكومة البريطانية في عام 1871 عن رحلة استكشافية لاستكشاف محيطات العالم وإجراء البحوث العلمية اللازمة. أطلق تشارلز وايفيل طومسون والسير جون موراي رحلة تشالنجر الاستكشافية . تم استئجار تشالنجر من البحرية الملكية، وجرى تعديلها لأغراض العمل العلمي وتزويدها بمختبرات منفصلة للتاريخ الطبيعي والكيمياء . [ 19 ] وتحت الإشراف العلمي لطومسون، قطعت تشالنجر مسافة تقارب 70,000 ميل بحري (130,000 كيلومتر) في عمليات المسح والاستكشاف. خلال رحلتها حول العالم، [ 19 ] أُجريت 492 عملية قياس لأعماق البحار، و133 عملية تجريف قاعي، و151 عملية جرّ في المياه المفتوحة، و263 عملية رصد متسلسلة لدرجة حرارة المياه. [ 20 ] اكتُشف حوالي 4700 نوع جديد من الكائنات البحرية. وكانت النتيجة تقرير النتائج العلمية للرحلة الاستكشافية لسفينة إتش إم إس تشالنجر خلال الفترة 1873-1876 . وصف موراي، الذي أشرف على نشر التقرير، التقرير بأنه "أعظم تقدم في معرفة كوكبنا منذ الاكتشافات الشهيرة في القرنين الخامس عشر والسادس عشر". ثم أسس موراي فرع علم المحيطات في جامعة إدنبرة ، الذي ظل مركزًا لأبحاث المحيطات حتى القرن العشرين. [ 21 ] كان موراي أول من درس الخنادق البحرية، وخاصة سلسلة جبال منتصف المحيط الأطلسي ، ورسم خرائط الرواسب الرسوبية في المحيطات. حاول رسم خريطة لتيارات المحيطات في العالم بناءً على ملاحظات الملوحة ودرجة الحرارة، وكان أول من فهم طبيعة تطور الشعاب المرجانية بشكل صحيح .
في أواخر القرن التاسع عشر، أرسلت دول غربية أخرى بعثات علمية (كما فعل أفراد ومؤسسات خاصة). بُنيت أول سفينة مخصصة لدراسة المحيطات، وهي سفينة ألباتروس ، عام ١٨٨٢. وفي عام ١٨٩٣، سمح فريدتجوف نانسن بتجميد سفينته، فرام ، في جليد القطب الشمالي. وقد مكّنه ذلك من الحصول على بيانات محيطية وأرصادية وفلكية من موقع ثابت لفترة طويلة.


في عام 1881، نشر الجغرافي جون فرانكون ويليامز كتابًا رائدًا بعنوان " جغرافيا المحيطات ". [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] وبين عامي 1907 و1911، نشر أوتو كرومل كتاب "دليل علم المحيطات" ، الذي كان له تأثير كبير في إثارة اهتمام الجمهور بعلم المحيطات. [ 25 ] وكانت رحلة شمال المحيط الأطلسي التي استمرت أربعة أشهر عام 1910، بقيادة جون موراي ويوهان هيورت، أضخم مشروع بحثي في علم المحيطات وعلم الحيوان البحري على الإطلاق حتى ذلك الحين، وأدت إلى صدور كتاب " أعماق المحيط " الكلاسيكي عام 1912 .
تم إجراء أول قياس صوتي لعمق البحر في عام 1914. وبين عامي 1925 و1927، جمعت بعثة "ميتيور" 70000 قياس لعمق المحيط باستخدام جهاز قياس الصدى، وقامت بمسح سلسلة جبال منتصف المحيط الأطلسي.
في عام ١٩٣٤، أنجزت إيستر إيلين كاب ، أول امرأة تحصل على درجة الدكتوراه (من معهد سكريبس) في الولايات المتحدة، بحثًا هامًا حول الدياتومات [ ٢٦ ] ، والذي ظلّ التصنيف القياسي في هذا المجال حتى بعد وفاتها بفترة طويلة عام ١٩٩٩. في عام ١٩٤٠، فُصلت كاب من منصبها في سكريبس. أشاد سفيردروب بكاب تحديدًا لكونها عاملة مجتهدة ومثابرة، وأكد أن قراره لا يعكس أي خلل في قدراتها كعالمة. استغل سفيردروب منصب المُدرّس الذي أخلاه كاب لتوظيف مارستون سارجنت، عالم الأحياء الذي كان يدرس الطحالب البحرية، وهو برنامج بحثي لم يكن جديدًا في سكريبس. لم تمنع الضغوط المالية سفيردروب من الإبقاء على خدمات طالبين شابين آخرين من طلاب ما بعد الدكتوراه، وهما والتر مونك وروجر ريفيل . وجدت شريكة كاب، دوروثي روزنبري، لها وظيفة تدريس في مدرسة ثانوية، حيث بقيت طوال مسيرتها المهنية. (راسل، 2000)
نشر سفيردروب وجونسون وفليمنج كتاب "المحيطات" عام 1942، [ 27 ] والذي شكّل علامة فارقة في هذا المجال. ونُشر كتاب " البحر" (في ثلاثة مجلدات، يغطي علم المحيطات الفيزيائي ومياه البحر والجيولوجيا) الذي حرره إم إن هيل عام 1962، بينما نُشرت موسوعة رودس فيربيردج لعلم المحيطات عام 1966.
اكتشف موريس إيوينغ وبروس هيزن الصدع العالمي العظيم، الممتد على طول سلسلة جبال منتصف المحيط الأطلسي، عام 1953، ورسم هيزن وماري ثارب خريطته باستخدام بيانات قياس الأعماق. وفي عام 1954، اكتشف معهد القطب الشمالي التابع للاتحاد السوفيتي سلسلة جبال تحت المحيط المتجمد الشمالي. وطوّر هاري هاموند هيس نظرية تمدد قاع البحر عام 1960. وبدأ برنامج الحفر المحيطي عام 1966. واكتشف جاك كورليس وروبرت بالارد فتحات حرارية في أعماق البحار عام 1977 في الغواصة DSV ألفين . [ 28 ]
في خمسينيات القرن العشرين، اخترع أوغست بيكارد الغواصة ، واستخدم غواصة تريست لاستكشاف أعماق المحيط. وفي عام 1958، قامت الغواصة النووية الأمريكية نوتيلوس بأول رحلة تحت الجليد إلى القطب الشمالي. وفي عام 1962، تم نشر منصة الأجهزة العائمة (FLIP)، وهي عوامة طولها 108 أمتار (355 قدمًا) ، لأول مرة.
في عام 1968، قادت تانيا أتووتر أول بعثة استكشافية للمحيطات مؤلفة بالكامل من النساء. وحتى ذلك الحين، كانت السياسات المتعلقة بالجنس تقيد مشاركة عالمات المحيطات في الرحلات البحرية إلى حد كبير.
منذ سبعينيات القرن الماضي، ازداد التركيز على استخدام الحواسيب الضخمة في علم المحيطات لتمكين التنبؤات العددية لحالة المحيطات، وذلك كجزء من التنبؤ الشامل بالتغيرات البيئية. وشملت التقنيات المبكرة الحواسيب التناظرية (مثل حاسوب إيشيغورو لرصد ارتفاع الأمواج العاصفة )، والتي استُبدلت عمومًا بالأساليب العددية (مثل برنامج SLOSH ). كما أُنشئت مصفوفة عوامات رصد المحيطات في المحيط الهادئ لتمكين التنبؤ بظاهرة النينيو .
شهد عام 1990 بداية تجربة دوران المحيط العالمي (WOCE) التي استمرت حتى عام 2002. وأصبحت بيانات رسم خرائط قاع البحر من Geosat متاحة في عام 1995.
تُعدّ دراسة المحيطات بالغة الأهمية لفهم التحولات في توازن طاقة الأرض ، وما يرتبط بها من تغيرات عالمية وإقليمية في المناخ والغلاف الحيوي والكيمياء الحيوية الجيولوجية . ويرتبط الغلاف الجوي والمحيط ارتباطًا وثيقًا من خلال التبخر والهطول، فضلًا عن التدفق الحراري ( والإشعاع الشمسي ). وقد أسهمت الدراسات الحديثة في تعزيز معرفتنا بتحمض المحيطات ، ومحتواها الحراري ، والتيارات المحيطية ، وارتفاع مستوى سطح البحر ، ودورة الكربون في المحيطات ، ودورة المياه ، وانحسار الجليد البحري في القطب الشمالي ، وابيضاض المرجان ، وموجات الحر البحرية ، والظواهر الجوية المتطرفة ، وتآكل السواحل ، والعديد من الظواهر الأخرى المتعلقة بتغير المناخ المستمر وتأثيراته المتبادلة .
بشكل عام، يُتيح فهم المحيط العالمي من خلال المزيد من الدراسات العلمية إدارةً أفضل واستخدامًا مستدامًا لموارد الأرض. [ 29 ] وتشير اللجنة الحكومية الدولية لعلوم المحيطات إلى أن 1.7% من إجمالي الإنفاق الوطني على البحوث لدى أعضائها مُخصص لعلوم المحيطات. [ 30 ]
الفروع


ينقسم علم المحيطات إلى هذه الفروع الخمسة:
علم المحيطات البيولوجي
يدرس علم المحيطات البيولوجي بيئة وبيولوجيا الكائنات البحرية في سياق الخصائص الفيزيائية والكيميائية والجيولوجية لبيئتها المحيطية.
علم المحيطات الكيميائي
علم المحيطات الكيميائي هو دراسة كيمياء المحيط. وبينما يهتم علم المحيطات الكيميائي بشكل أساسي بدراسة وفهم خصائص مياه البحر وتغيراتها، يركز علم كيمياء المحيطات بشكل أساسي على الدورات الجيوكيميائية . وفيما يلي موضوع رئيسي يبحثه علم المحيطات الكيميائي.
تحمض المحيطات
يُشير مصطلح تحمض المحيطات إلى انخفاض درجة حموضة مياه المحيطات نتيجة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ( CO2 ) الناتجة عن الأنشطة البشرية في الغلاف الجوي . [ 31 ] مياه البحر قلوية قليلاً ، وكانت درجة حموضتها قبل الثورة الصناعية حوالي 8.2. في الآونة الأخيرة، أدت الأنشطة البشرية إلى زيادة محتوى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بشكل مطرد؛ حيث تمتص المحيطات ما بين 30 و40% من ثاني أكسيد الكربون المُضاف، مُكَوِّنةً حمض الكربونيك ، مما يُؤدي إلى انخفاض درجة الحموضة (التي أصبحت الآن أقل من 8.1 [ 32 ] ) من خلال تحمض المحيطات. [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] ومن المتوقع أن تصل درجة الحموضة إلى 7.7 بحلول عام 2100. [ 36 ]
يُعدّ الكالسيوم عنصرًا أساسيًا لهياكل الحيوانات البحرية ، إلا أن كربونات الكالسيوم تزداد ذوبانًا مع ازدياد الضغط، مما يؤدي إلى ذوبان الأصداف والهياكل الكربوناتية أسفل مستوى تعويض الكربونات . [ 37 ] تزداد ذوبان كربونات الكالسيوم عند انخفاض درجة الحموضة، لذا من المرجح أن يؤثر تحمض المحيطات على الكائنات البحرية ذات الأصداف الكلسية، مثل المحار والبلح البحري وقنافذ البحر والشعاب المرجانية، [ 38 ] [ 39 ] وسيرتفع مستوى تعويض الكربونات بالقرب من سطح البحر. تشمل الكائنات العوالقية المتأثرة التيروبودات والكوكوليثوفوريدات والمنخربات ، وجميعها عناصر مهمة في السلسلة الغذائية . في المناطق الاستوائية، من المرجح أن تتأثر الشعاب المرجانية بشدة نظرًا لانخفاض قدرتها على بناء هياكلها الكربوناتية، [ 40 ] مما يؤثر سلبًا بدوره على الكائنات الأخرى التي تعيش في الشعاب المرجانية . [ 36 ]
يبدو أن معدل التغير الحالي في كيمياء المحيطات غير مسبوق في تاريخ الأرض الجيولوجي، مما يجعل من غير الواضح مدى قدرة النظم البيئية البحرية على التكيف مع الظروف المتغيرة في المستقبل القريب. [ 41 ] ومما يثير القلق بشكل خاص كيفية تأثير اجتماع التحمض مع الضغوط الإضافية المتوقعة المتمثلة في ارتفاع درجات حرارة المحيطات وانخفاض مستويات الأكسجين على البحار. [ 42 ]
علم المحيطات الجيولوجي
علم المحيطات الجيولوجي هو دراسة جيولوجيا قاع المحيط بما في ذلك تكتونيات الصفائح وعلم المحيطات القديمة .
علم المحيطات الفيزيائي
يدرس علم المحيطات الفيزيائي الخصائص الفيزيائية للمحيط، بما في ذلك بنية درجة الحرارة والملوحة، والاختلاط، والأمواج السطحية ، والأمواج الداخلية، والمد والجزر السطحي والداخلي ، والتيارات البحرية . وفيما يلي بعض المواضيع الرئيسية التي يتناولها علم المحيطات الفيزيائي.
علم المحيطات الزلزالي
تيارات المحيط
منذ بدايات الرحلات الاستكشافية للمحيطات في علم المحيطات، انصبّ الاهتمام الرئيسي على دراسة تيارات المحيطات وقياسات درجة الحرارة. وتُعدّ المد والجزر ، وتأثير كوريوليس ، وتغيرات اتجاه الرياح وقوتها ، والملوحة، ودرجة الحرارة، العوامل الرئيسية التي تحدد تيارات المحيطات. ويربط الدوران الحراري الملحي (THC) ( حيث تشير كلمة "حراري" إلى درجة الحرارة ، و "ملحي " إلى محتوى الملح ) أحواض المحيطات، ويعتمد بشكل أساسي على كثافة مياه البحر . وقد شاع استخدام مصطلح "الدوران الانقلابي المداري" للإشارة إلى هذا النظام، لأنه يُراعي بدقة أكبر العوامل المؤثرة الأخرى إلى جانب درجة الحرارة والملوحة.
- ومن أمثلة التيارات المستدامة تيار الخليج وتيار كوروشيو ، وهما تياران حدوديان غربيان مدفوعان بالرياح .
محتوى حرارة المحيط
يشير المحتوى الحراري للمحيطات إلى الحرارة الزائدة المخزنة في المحيط نتيجة لتغيرات في توازن طاقة الأرض . وتلعب زيادة حرارة المحيطات دورًا هامًا في ارتفاع مستوى سطح البحر ، بسبب التمدد الحراري . ويمثل ارتفاع درجة حرارة المحيطات 90% من تراكم الطاقة المرتبط بالاحتباس الحراري منذ عام 1971. [ 43 ] [ 44 ]
علم المحيطات القديمة
علم المحيطات القديمة هو دراسة تاريخ المحيطات في الماضي الجيولوجي، مع التركيز على الدوران والكيمياء والبيولوجيا والجيولوجيا وأنماط الترسيب والإنتاجية البيولوجية. تُمكّن الدراسات المحيطية القديمة، باستخدام نماذج بيئية ومؤشرات مختلفة، المجتمع العلمي من تقييم دور العمليات المحيطية في المناخ العالمي من خلال إعادة بناء المناخ الماضي على فترات زمنية مختلفة. كما يرتبط البحث في علم المحيطات القديمة ارتباطًا وثيقًا بعلم المناخ القديم.
المؤسسات الأوقيانوغرافية

تأسست أقدم المنظمات الدولية لعلم المحيطات في مطلع القرن العشرين، بدءًا من المجلس الدولي لاستكشاف البحار الذي تم إنشاؤه عام 1902، وتلاه في عام 1919 لجنة العلوم المتوسطية . وكانت معاهد البحوث البحرية موجودة بالفعل، بدءًا من محطة أنطون دورن لعلم الحيوان في نابولي، إيطاليا (1872)، والمحطة البيولوجية في روسكوف، فرنسا (1876)، ومختبر أراغو في بانيول سور مير، فرنسا (1882)، ومختبر الجمعية البيولوجية البحرية في بليموث، المملكة المتحدة (1884)، والمعهد النرويجي للبحوث البحرية في بيرغن، النرويج (1900)، ومختبر البحوث البحرية الدولية في كيل، ألمانيا (1902). على الجانب الآخر من المحيط الأطلسي، تأسس معهد سكريبس لعلوم المحيطات عام 1903، تلاه معهد وودز هول لعلوم المحيطات عام 1930، ثم معهد فرجينيا لعلوم البحار عام 1938، ومرصد لامونت-دوهيرتي للأرض في جامعة كولومبيا عام 1949، ولاحقًا كلية علوم المحيطات في جامعة واشنطن . أما في أستراليا ، فقد أصبح المعهد الأسترالي لعلوم البحار (AIMS)، الذي تأسس عام 1972، جهةً فاعلةً رئيسيةً في أبحاث البحار الاستوائية.
في عام 1921 تم إنشاء المكتب الهيدروغرافي الدولي ، والذي يسمى منذ عام 1970 المنظمة الهيدروغرافية الدولية ، لتطوير معايير رسم الخرائط الهيدروغرافية والملاحية.
التخصصات ذات الصلة
- الكيمياء الحيوية الجيولوجية – دراسة الدورات الكيميائية للأرض المرتبطة بالنشاط البيولوجي
- علم الجغرافيا الحيوية – دراسة توزيع الأنواع
- علم المناخ – الدراسة العلمية للمناخ
- الجغرافيا الساحلية – دراسة المنطقة الواقعة بين المحيط واليابسة
- العلوم البيئية – دراسة البيئة
- الجيوفيزياء – فيزياء الأرض ومحيطها
- علم الجليد – الدراسة العلمية للجليد والظواهر الطبيعية المتعلقة بالجليد
- الهيدروغرافيا – قياس المسطحات المائية
- علم المياه – علم حركة المياه وتوزيعها وجودتها على الأرض
- علم البحيرات - علم النظم البيئية المائية الداخلية
- علم الأرصاد الجوية – دراسة علمية للغلاف الجوي تركز على التنبؤ بالطقس
- ميت أوشن – دراسة الطقس والمحيطات. صفحات تعرض وصفًا موجزًا لأهداف إعادة التوجيه.
انظر أيضاً
- حدث نقص الأكسجين – أحداث تاريخية لنقص الأكسجين في محيطات الأرض
- المياه الخالية من الأكسجين – مناطق من مياه البحر أو المياه العذبة أو المياه الجوفية التي تفتقر إلى الأكسجين المذاب
- أرغو (علم المحيطات) – برنامج دولي لرصد المحيطات
- علم المحيطات الفلكي – دراسة المحيطات خارج كوكب الأرض. صفحات تعرض أوصافًا موجزة للأهداف المراد إعادة توجيهها.
- خريطة الأعماق - خريطة توضح التضاريس المغمورة للمسطحات المائية
- مرصد موصول بكابلات - منصات أبحاث المحيطات في قاع البحر متصلة بالسطح بواسطة كابلات تحت سطح البحر
- التنبؤ البيئي – مجال الدراسة
- قائمة نماذج دوران المحيطات
- قائمة البحار
- قائمة المعالم الطبوغرافية تحت سطح البحر
- علم الآثار البحرية – دراسة أثرية لتفاعل الإنسان مع البحر
- الطاقة من التيارات البحرية – استخلاص الطاقة من تيارات المحيط
- الهندسة البحرية – هندسة وتصميم الأنظمة على متن السفن
- الهندسة البحرية – تخصص هندسي في السفن البحرية
- استعمار المحيطات – نوع من أنواع المطالبة بالمحيطات
- قانون المحيطات لعام 2000 – قانون أمريكي لوضع سياسة بشأن المحيطات
- أوشن أوبتكس
- لون المحيط
- الإنشاءات البحرية – تركيب الهياكل والمنشآت في البيئة البحرية
- مخطط علم المحيطات – قائمة هرمية للمقالات المتعلقة بعلم المحيطات
- علم المحيطات الكوكبية – دراسة المحيطات خارج كوكب الأرض
- مستوى سطح البحر – نقطة مرجعية جغرافية تُقاس منها الارتفاعات المختلفة
- كيمياء المحيطات
مراجع
- ↑ "تاريخ دراسة علم الأحياء البحرية ~ جمعية الحفاظ على الأحياء البحرية" . 17 يونيو 2018. تم الاطلاع عليه في 17 مايو 2021 .
- 1 2 بيدرو نونيس سالاسينس في أرشيف ماك تيوتور لتاريخ الرياضيات (تم استرجاعه في 13/06/2020)
- ↑ WGL Randles, "Pedro Nunes and the Discover of the Loxodromic Curve, or How, in the 16th Century, Navigating with a Globe had Failed to Soling the Diffulities Encounted with the Plane Chart", Revista da Universidade Coimbra, 35 (1989), 119–30.
- ↑ بيدرو نونيس سالاسينسي، Tratado da Esfera، cap. "Carta de Marear com o Regimento da Altura" ص 2 - https://archive.org/details/tratadodaspherac00sacr/page/n123/mode/2up (تم استرجاعه في 13/06/2020)
- ↑ http://ksuweb.kennesaw.edu/~jdirnber/oceanography/LecuturesOceanogr/LecCurrents/LecCurrents.html (تم الاطلاع عليه بتاريخ 13/06/2020)
- ↑ https://kids.britannica.com/students/assembly/view/166714 (تم الاطلاع عليه بتاريخ 13/06/2020)
- 1 2 كارلوس كاليناس كوريا، A Arte de Navegar na Época dos Descobrimentos، كوليبري، لشبونة 2017؛ رقم ISBN 978-989-689-656-0
- ↑ "خريطة" . upload.wikimedia.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 سبتمبر 2020 .
- ^ كارلوس فيجاس جاجو كوتينيو، فياجيم دي بارتولوميو دياس، أنيس (نادي ميليتار البحري) مايو 1946
- ^ كارلوس فيجاس جاجو كوتينيو، رئيس الوزراء ترافيسيا أتلانتيكا – محاضرة، Academia Portuguesa de História، 22/04/1942 – في: Anais (APH) 1949، السلسلة الثانية، المجلد 2
- ^ لويس أداو دا فونسيكا، بيدرو ألفاريس كابرال – أوما فياجيم، INAPA، لشبونة، 1999، ص.48
- ↑ وولف، توربن (1969). الرحلات الاستكشافية الدنماركية في البحار السبعة . كوبنهاغن: رودوس.
- ↑ "1785: ملاحظات بنجامين فرانكلين البحرية المتنوعة"تمت أرشفة هذا النص من المصدر الأصلي في 18 ديسمبر 2005.
- ↑ ويلكنسون، جيري. تاريخ تيار الخليج ، 1 يناير 2008
- ↑ لي، سيدني ، محرر (1896). . قاموس السير الوطنية . المجلد 48. لندن: سميث، إلدر وشركاه .
- ↑ وزارة التجارة الأمريكية، الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي. "المد والجزر والتيارات" . oceanservice.noaa.gov . تاريخ الاطلاع: 25 أبريل 2024 .
- ↑ ويليامز، فرانسيس ل. ماثيو فونتين موري، عالم البحار. (1969) ISBN 0-8135-0433-3
- ↑ الماضي والحاضر: رحلة سفينة إتش إم إس تشالنجر ورحلة "الجبال في البحر" ، موقع أوشن إكسبلورر الإلكتروني (الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي)، تم الاطلاع عليه في 2 يناير 2012
- 1 2 رايس، أ. ل. (1999). "رحلة تشالنجر الاستكشافية" . فهم المحيطات: العلوم البحرية في أعقاب سفينة إتش إم إس تشالنجر . روتليدج . ص 27-48 . ISBN 978-1-85728-705-9.
- ↑ علم المحيطات: مقدمة في البيئة البحرية (بيتر ك. ويل، 1970)، ص 49
- ↑ «السير جون موراي (1841-1914) - مؤسس علم المحيطات الحديث» . العلوم والهندسة في جامعة إدنبرة. مؤرشف من الأصل في 28 مايو 2013. تم الاطلاع عليه في 7 نوفمبر 2013 .
- ↑ ويليامز، ج. فرانكون (1881) جغرافية المحيطات: الفيزيائية والتاريخية والوصفية جورج فيليب وأبناؤه.
- ↑ جغرافية المحيطات بقلم جون فرانكون ويليامز، 1881، OCLC 561275070
- ↑ إحياء ذكرى جون فرانكون ويليامز (مقال) ( ألوة أدفرتايزر ، تاريخ الاطلاع 26 سبتمبر 2019): https://www.alloaadvertiser.com/news/17928655.long-awaiting-tribute-pioneering-writer-buried-clacks/
- ^ أوتو كرومل (1907). "Handbuch der Ozeanographie" . جي إنجلهورن.
- ↑ «امرأة تجتاز الاختبار؛ وتصبح عالمة محيطات» . صحيفة ويتير نيوز . 10 مايو 1934. ص 13. تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 فبراير 2023 .
- ↑ سفيردروب، هارالد أولريك ؛ جونسون، مارتن ويغو ؛ فليمنغ، ريتشارد هـ. (1942). المحيطات، فيزيائها، وكيميائها، وبيولوجيتها العامة . نيويورك: برنتيس هول .
- ↑ "Bathyscaphe | التعريف والتاريخ والحقائق | Britannica" . www.britannica.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 يناير 2025 .
- ↑ "علم المحيطات | العلوم" . موسوعة بريتانيكا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 أبريل 2019 .
- ↑ إيسينسي، كيرستن. محررة. اللجنة الحكومية الدولية لعلوم المحيطات. (2020). التقرير العالمي لعلوم المحيطات 2020: رسم خرائط القدرة على تحقيق استدامة المحيطات. ملخص تنفيذي. ISBN 978-92-3-100424-7موقع مكتبة اليونسكو الرقمية ، صفحة 16. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 سبتمبر 2022.
- ↑ كالديريرا، ك.؛ ويكيت، م. إي. (2003). "الكربون الناتج عن الأنشطة البشرية ودرجة حموضة المحيط" ( ملف PDF) . مجلة نيتشر . 425 (6956): OS11C–0385. رمز Bibcode : 2001AGUFMOS11C0385C . doi : 10.1038/425365a . PMID 14508477. S2CID 4417880. مؤرشف (ملف PDF) من النسخة الأصلية في 4 يونيو 2007.
- ↑ "حموضة المحيطات" . وكالة حماية البيئة . 13 سبتمبر 2013. تم الاطلاع عليه في 1 نوفمبر 2013 .
- ↑ فيلي، ر. أ. وآخرون (يوليو 2004). "تأثير ثاني أكسيد الكربون الناتج عن الأنشطة البشرية على نظام كربونات الكالسيوم في المحيطات". مجلة ساينس . 305 (5682): 362-366 . Bibcode : 2004Sci...305..362F . doi : 10.1126/science.1097329 . PMID 15256664. S2CID 31054160 .
- ↑ زيبي، ر. إي.؛ زاكوس، ج. س.؛ كالديريرا، ك.؛ تيريل، ت. (4 يوليو 2008). "المحيطات: انبعاثات الكربون والتحمض". مجلة ساينس . 321 (5885): 51-52 . doi : 10.1126/science.1159124 . PMID 18599765. S2CID 206513402 .
- ↑ جاتوسو، جيه-بي؛ هانسون، إل. (15 سبتمبر 2011). تحمض المحيطات . مطبعة جامعة أكسفورد . ISBN 978-0-19-959109-1. OCLC 730413873 .
- 1 2 "تحمض المحيطات" . وزارة الاستدامة والبيئة والمياه والسكان والمجتمعات: قسم القطب الجنوبي الأسترالي. 28 سبتمبر 2007. تم الاطلاع عليه في 17 أبريل 2013 .
- ↑ بينيه، بول ر. (1996). مدخل إلى علم المحيطات . شركة ويست للنشر . الصفحات 126، 134-135 . ISBN 978-0-314-06339-7.
- ↑ "ما هو تحمض المحيطات؟" . برنامج الكربون التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA PMEL). مؤرشف من الأصل في 2 سبتمبر 2013. تم الاطلاع عليه في 15 سبتمبر 2013 .
- ↑ أور، جيمس سي. وآخرون (2005). "تحمض المحيطات بفعل الإنسان خلال القرن الحادي والعشرين وتأثيره على الكائنات المُكلسة" ( ملف PDF) . مجلة نيتشر . 437 (7059): 681-686 . Bibcode : 2005Natur.437..681O . doi : 10.1038/nature04095 . PMID 16193043. S2CID 4306199. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 25 يونيو 2008.
- ↑ كوهين، أ.؛ هولكومب، م. (2009). "لماذا تهتم الشعاب المرجانية بتحمض المحيطات: الكشف عن الآلية" . علم المحيطات . 24 (4): 118-127 . Bibcode : 2009Ocgpy..22d.118C . doi : 10.5670/oceanog.2009.102 . hdl : 1912/3179 .
- ↑ هونيش، باربل ؛ ريدجول، آندي؛ شميدت، دانييلا ن.؛ توماس، إي.؛ وآخرون . (2012). "السجل الجيولوجي لتحمض المحيطات" (ملف PDF) . مجلة ساينس . 335 (6072): 1058-1063 . Bibcode : 2012Sci...335.1058H . doi : 10.1126/science.1208277 . hdl : 1983/24fe327a-c509-4b6a-aa9a- a22616c42d49 . PMID 22383840. S2CID 6361097 .
- ↑ غروبر، ن. (18 أبريل 2011). "الاحترار، والتحول إلى حموضة، وفقدان الأنفاس: الكيمياء الحيوية للمحيطات في ظل التغير المناخي العالمي" . المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية أ: العلوم الرياضية والفيزيائية والهندسية . 369 (1943): 1980-1996 . Bibcode : 2011RSPTA.369.1980G . doi : 10.1098/rsta.2011.0003 . PMID 21502171 .
- ↑ الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (2013). تغير المناخ 2013: الأسس العلمية الفيزيائية (ملف PDF) (تقرير). مطبعة جامعة كامبريدج . ص 8. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 29 أكتوبر 2014.
- ↑ لورا سنايدر (13 يناير 2021). "كان عام 2020 عامًا قياسيًا في حرارة المحيطات - تساهم مياه المحيطات الأكثر دفئًا في ارتفاع مستوى سطح البحر وتقوية العواصف" . المركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي .
المصادر ومصادر القراءة الإضافية
- بولينغ غو، دايون هوانغ. الأنظمة الديناميكية اللانهائية الأبعاد في علوم الغلاف الجوي والمحيطات ، 2014، دار النشر العالمية العلمية، رقم ISBN 978-981-4590-37-2فصل نموذجي
- هامبلين، جاكوب داروين (2005) علماء المحيطات والحرب الباردة: تلاميذ علوم البحار . مطبعة جامعة واشنطن. ISBN 978-0-295-98482-7
- لانغ، مايكل أ.، إيان ج. ماكنتاير، وكلاوس روتزلر، محرران. وقائع ندوة سميثسونيان للعلوم البحرية. مساهمات سميثسونيان في العلوم البحرية، رقم 38. واشنطن العاصمة: دار النشر العلمية لمؤسسة سميثسونيان (2009)
- رودا، إريك بول، محرر. قارئ المحيط: التاريخ، الثقافة، السياسة (مطبعة جامعة ديوك، 2020) 523 صفحة. مراجعة إلكترونية
- ستيل، ج.، ك. توريكيان، وس. ثورب. (2001). موسوعة علوم المحيطات. سان دييغو: أكاديميك برس. (6 مجلدات) ISBN 0-12-227430-X
- سفيردروب، كيث أ.، دوكسبوري، ألين س.، دوكسبوري، أليسون ب. (2006). أساسيات علم المحيطات ، ماكجرو هيل، ISBN 0-07-282678-9
- راسل، جويلين لويز. عيد الفصح إلين كاب ، 2000، مجلس أمناء جامعة كاليفورنيا.
روابط خارجية
- مختبر الدفع النفاث التابع لناسا - مركز الأرشيف النشط الموزع لعلم المحيطات الفيزيائي (PO.DAAC) . مركز بيانات مسؤول عن أرشفة وتوزيع البيانات المتعلقة بالحالة الفيزيائية للمحيط.
- معهد سكريبس لعلوم المحيطات . أحد أقدم وأكبر وأهم المراكز في العالم لأبحاث علوم المحيطات والأرض والتعليم والخدمة العامة.
- مؤسسة وودز هول لعلوم المحيطات (WHOI) . واحدة من أكبر منظمات البحث والهندسة والتعليم الخاصة غير الربحية في العالم في مجال المحيطات.
- المركز البريطاني لبيانات علوم المحيطات . مصدر لبيانات ومعلومات علوم المحيطات.
- مستكشف بيانات المحيطات والطقس التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) . ارسم بيانات المحيطات وقم بتنزيلها.
- برنامج "رحلة إلى قاع أعماق البحار" من إنتاج مؤسسة فيغا للعلوم وهيئة الإذاعة البريطانية / الجامعة المفتوحة ، وهو برنامج مجاني للعرض عبر الإنترنت .
- أطلس علم المحيطات الإسباني من إعداد InvestigAdHoc .
- مسرد مصطلحات علم المحيطات الفيزيائي والتخصصات ذات الصلة، من إعداد ستيفن ك. باوم، قسم علوم المحيطات، جامعة تكساس إيه آند إم
- موقع Barcelona-Ocean.com مؤرشف بتاريخ 9 نوفمبر 2014 على موقع Wayback Machine . مصدر إلهام للتعليم في علوم البحار
- CFOO: أطلس البحار . مصدر للبيانات الحية المتعلقة بعلم المحيطات (مراقبة العوامات) والتعليم لسواحل جنوب إفريقيا.
- علم المحيطات في برنامج " في عصرنا" على قناة بي بي سي
- الموقع التذكاري لـ USNS Bowditch، وUSNS Dutton، وUSNS Michelson، وUSNS HH Hess
- علم المحيطات
- الفيزياء التطبيقية والمتعددة التخصصات
- علوم الأرض
- علم المياه
- الجغرافيا الطبيعية
