море, берег, песок
изображение из сайта: freestockimages.ru

ГЛАВА 8. ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ ОКЕАНОВ И МОРЕЙ

§ 29. Тепловой баланс моря

На поверхности раздела океан-атмосфера, а также в толще воды непрерывно происходят процессы, изменяющие тепловое состояние вод. Некоторые из этих процессов сопровождаются выделением тепла и приводят к повышению температуры воды, другие приводят к потере тепла и понижению температуры. Соотношение количеств тепла, поступающего в воду и теряемого ею в результате взаимодействия различных тепловых и динамических процессов, называют тепловым балансом (иногда бюджетом). Соотношение между приходной и расходной частями теплового баланса различно в отдельных частях Мирового океана и значительно меняется с течением времени.

Уравнение теплового баланса с учетом основных факторов, определяющих приход и расход тепла в океанах и морях, можно записать в следующем виде:

Qʘ ± Qэф ± Qи ±Qt.о ± Qл ± Qct ± Qo ± Qадв= ± Qt’ (16)

где Qʘ — суммарная солнечная радиация, поглощаемая морем; Qэф — тепло, теряемое или получаемое морем в результате эффек­тивного излучения1; Qи — тепло, затрачиваемое на испарение и приобретаемое при конденсации; Qt.о — тепло получаемое или отдаваемое морем в результате турбулентного (контактного) теплообмена с воздухом; Qл — тепло процессов ледообразования и таяния; Qct — тепло вод материкового стока; Qo — тепло атмосферных осадков; Qадв — тепло, получаемое в результате водообмена (течений); Qt разность между приходом и расходом тепла, пошедшая на изменение температуры в деятельном слое моря.

Деятельный слой

Слой воды, в котором проявляются сезонные (годовые) — колебания океанологических характеристик, называется деятельным слоем моря. За нижнюю границу, этого слоя принимается глубина, на которой еще заметен годовой ход температуры, В морях с большими годовыми амплитудами температуры иногда за нижнюю границу деятельного слоя принимают горизонт, где годовая амплитуда равна 1º С. В полярных морях сезонные амплитуды температуры невелики и на глубине не превышают 0,1—0,2°. В результате взаимодействия всех компонентов теплового баланса в деятельном слое моря происходит изменение теплосодержания. Теплосодержание зависит и от теплообмена с атмосферой и ниже­лежащими слоями воды, адвективного и горизонтального турбу­лентного теплообмена, связанного с перераспределением тепла течениями.

Рис. 11. Тепловой баланс Черного моря (по Богуславскому ).
1 — солнечная радиация, 2 — эффективное излучение поверхности моря, 3 — потери тепла на испарение, 4 — конвективный (контактный) теплообмен между морем и атмосферой, 5 — полный тепловой баланс моря (алгебраическая сумма ординат всех четырех кривых).

Изменение теплосодержания деятельного слоя моря можно определить по средним месячным температурам внутри деятельного слоя по формуле

ΔQ=cρhΔt,                                                           (17)

где ΔQ — изменение теплосодержания за некоторый промежуток времени; Δt изменение средней температуры в деятельном слое за тот же промежуток времени; с — теплоемкость воды; ρ — плотность воды; h — толщина деятельного слоя (в сантиметрах). По данным годового хода составляющих теплового баланса можно определить и годовой ход средней температуры в деятельном слое (Δt).

При определении теплового баланса в среднем за год некоторые статьи прихода и расхода компенсируют друг друга, так как их величины весьма незначительны. Это — приток и расход тепла за счет процессов ледообразования и таяния, приток материковых вод, имеющий значение в прибрежной полосе, и выпадение осадков. Следовательно, приход тепла в Мировой океан определяется главным образом количеством суммарной солнечной радиации, т. е, теплом, получаемым от Солнца. Расходуется это тепло на излучение в атмосферу, на испарение и турбулентный (контактный) подогрев нижних слоев атмосферы. Так происходит круговорот энергии в системе океан—атмосфера, а уравнение теплового баланса (16) представляет собой одну из частных форм основного физического закона — закона сохранения энергии.

Изучение баланса тепла отдельных морей, океанов и Мирового океана в целом — это важная проблема в исследовании термичес­кого режима Земли, ее климата и погодных условий, с которыми связаны природные ресурсы.

Методы определения теплового баланса

Существует несколько методов определения теплового баланса, основными из которых являются полуэмпирические методы, бази­рующиеся на непосредственных инструментальных измерениях, специальные теоретические и эмпирические формулы, изложенные в специальных работах. Определение элементов теплового баланса осуществляется обычно для годового цикла, т. е. определяют средние суточные и средние месячные их значения в калориях с 1 см2 поверхности моря за год. Можно рассчитать и многолетние значения элементов теплового баланса. Результаты этих расчетов сво­дят в таблицы, графики и схемы распределения элементов в пределах моря или океана. На рис. 11, заимствованном у В. В. Шу­лейкина, изображен ход элементов теплового баланса Черного моря, из которого видно, как с марта начинается нагревание, про­должающееся до начала сентября, когда приход тепла превосходит расход, а с сентября начинается остывание — теплоотдача в атмо­сферу увеличивается, и количество тепла, поступающего в одну часть года, расходуется деятельным слоем в другую часть года.

1 Эффективное излучение представляет собой разность между длинноволно­вым (тепловым) излучением поверхности моря и встречным длинноволновым излучением атмосферы. Излучение с поверхности моря почти всегда больше излу­чения атмосферы, поэтому море теряет тепло. В уравнение, теплового баланса Qэф почти всегда входит с отрицательным знаком.

Источник: Общая гидрология, Гидрометеоиздат, Ленинград, 1973

Вас так же могут заинтересовать:

Процессы нагревания и охлаждения морской воды

Распределение температуры воды на поверхности Мирового океана и морей

Суточный и годовой ход температуры воды на поверхности океанов и морей

Распределение температуры по вертикали