Тепловий баланс моря

На поверхні розділу океан-атмосфера, а також у товщі води безупинно відбуваються процеси, що змінюють тепловий стан вод. Деякі з цих процесів супроводжуються виділенням тепла і приводять до підвищення температури води, інші приводять до втрати тепла і зниженню температури. Співвідношення кількостей тепла, що надходить у воду і яке втрачається нею в результаті взаємодії різних теплових і динамічних процесів, називають тепловим балансом (іноді бюджетом). Співвідношення між прибутковою і видатковою частинами теплового балансу по-різному в окремих частинах Світового океану і значно змінюється з часом.

Рівняння теплового балансу з урахуванням основних факторів, що визначають прихід і витрату тепла в океанах і морях, можна записати в наступному виді:

(2.1)

де Q© — сумарна сонячна радіація, що поглинається морем;

Qеф — тепло, що втрачається або одержуване морем у результаті ефективного випромінювання;

Qм -тепло, затрачуване на випар і яке здобувається при конденсації;

Qт.про — тепло, одержуване або віддається морем у результаті турбулентного (контактного) теплообміну з повітрям;

Qл — тепло процесів льодоутворення і танення;

Qст — тепло вод материкового стоку;

Q0 — тепло атмосферних опадів;

Qадв — тепло, одержуване в результаті водообміну (течій);

Qt — різниця між приходом і витратою тепла, яке пішло на зміну температури в діяльному шарі моря.

Шар води, у якому виявляються сезонні (річні) коливання океанологічних характеристик, називається діяльним шаром моря. За нижню границю цього шару приймається глибина, на якій ще помітний річний хід температури. У морях з великими річними амплітудами температури іноді за нижню границю діяльного шару приймають горизонт, де річна амплітуда дорівнює 1°С. У полярних морях сезонні амплітуди температури невеликі і на глибині не перевищують 0,1—0,2°. У результаті взаємодії всіх компонентів теплового балансу в діяльному шарі моря відбувається зміна тепломісткості. Тепломісткість залежить і від теплообміну з атмосферою і нижчими шарами води, адвентивного і горизонтального турбулентного теплообміну, зв'язаного з перерозподілом тепла течіями. Зміну тепломісткості діяльного шару моря можна визначити по середніх місячних температурах усередині діяльного шару по формулі:

DQ = crhDt (2.2)

де ΔQ — зміна тепломісткості за деякий проміжок часу;

Δt — зміна середньої температури в діяльному шарі за той же проміжок часу;

с — теплоємність води;

ρ — щільність води;

h — товщина діяльного шару (у сантиметрах).

За даними річного ходу складового теплового балансу можна визначити і річний хід середньої температури в діяльному шарі.

При визначенні теплового балансу в середньому за рік деякі статті приходу і витрати компенсують один одного, тому що їхні величини досить незначні. Це — приплив і витрата тепла за рахунок процесів льодоутворення і танення, приплив материкових вод, що має значення в прибережній смузі, і випадання опадів. Отже, прихід тепла у Світовий океан визначається головним чином кількістю сумарної сонячної радіації, тобто теплом, одержуваним від Сонця. Витрачається це тепло на випромінювання в атмосферу, на випар і турбулентний (контактний) підігрів нижніх шарів атмосфери. Так відбувається круговорот енергії в системі океан-атмосфера, а рівняння теплового балансу (2.1) являє собою одну з часткових форм основного фізичного закону — закону збереження енергії.

Вивчення балансу тепла окремих морів, океанів і Світового океану в цілому — це важлива проблема в дослідженні термічного режиму Землі, її клімату і погодних умов, з якими зв'язані природні ресурси.

Існує кілька методів визначення теплового балансу, основними з яких є напівемпіричні методи, що базуються на безпосередніх інструментальних вимірах, спеціальні теоретичні й емпіричні формули, викладені в спеціальних роботах. Визначення елементів теплового балансу здійснюється звичайно для річного циклу, тобто визначають середні добові і середні місячні їхні значення в калоріях з 1 см2 поверхні моря за рік. Можна розрахувати і багаторічні значення елементів теплового балансу. Результати цих розрахунків зводять у таблиці, графіки і схеми розподілу елементів у межах моря або океану.

Інші цікаві матеріали

Ландшафт, як природно-територіальний комплекс
ЛАНДШАФТ - це генетично однорідний ПТК, що має однаковий геологічний фундамент, один тип рельєфу, однаковий клімат і складається із властивих тільки даному ландшафту набору динамічно сполучених і закономірно повторюютьс ...

Вугільна промисловість Украни. Основні проблеми та перспективи розвитку
Вибір основного напрямку розвитку економіки будь-якої країни залежить насамперед від наявності й характеру власної мінерально-сировинної бази. Єдиним енергоносієм, якого в Україні потенційно достатньо для повного забезп ...

Льодовики, вічна мерзлота та їх гідрологічне значення
Напевне, найбільш розпоширена гірська порода у всій Вселенній – це лід. Марс, Юпітер, Сатурн складає великі маси льоду, а деякі супутники планети складені ним майже цілком. Не є виключенням і наша Земля: ...