Океан обогревает воздух

Опубликовал admin в июля 24, 2012 в рубрике Океан

Фактически в среднем за год океан – чистый источник тепла для атмосферы. В одних районах этот эффект гораздо более значителен, чем в других. Например, некоторые наиболее важные компенсационные течения (такие, как Гольфстрим в Западной Атлантике и Куросио в западной части Тихого океана у берегов Японии) несут очень теплую воду и являются такими быстрыми течениями, что вода не охлаждается, даже когда выносится далеко на север от тех тропических и субтропических районов, где она приобрела свою высокую температуру. В этих северных широтах характерное направление ветра-с запада, от континента. Зимой, когда континенты холодные, воздух, дующий с них, проходя над этой более теплой водой, получает большие количества тепла как путем прямой теплопередачи, так и в форме водяного пара.
Передача тепла и водяного пара зависит от нарушения равновесия на границе вода-воздух. Приблизительно в пределах одного миллиметра от поверхности воды температура воздуха несильно отличается от температуры воды на поверхности и воздух близок к насыщению водяным паром.


Тем не менее, даже небольшие различия играют огромную роль, и нарушение равновесия приводит к перемешиванию воздуха вблизи поверхности с воздухом более высоких уровней, который обычно существенно холоднее и менее насыщен водяным паром. Перемешивание имеет турбулентный характер, причем турбулентность черпает свою энергию от ветра. Чем выше скорость ветра, тем сильнее турбулентность и, следовательно, выше скорость переноса тепла и влаги. Эти скорости, по-видимому, возрастают линейно с увеличением скорости ветра, но о деталях этого явления известно даже меньше, чем о напряжении ветра на поверхности воды. В частности, затруднения возникают из-за того, что, как я упоминал выше, передача количества движения от ветра к воде частично осложняется процессом развития волнения. Когда ветер образует волны, он должен передавать не только количество движения, но и значительное количество энергии, достаточное, чтобы вызвать турбулентность, необходимую для возникновения перемешивания, которое должно оказывать влияние на перенос тепла и водяного пара. При достаточно высоких скоростях ветра возникает другое явление, которое может быть весьма важным. Я упоминал, что, когда поверхностное натяжение при высоких скоростях ветра больше не способно удерживать частицы вместе, с поверхности срываются брызги водяной пыли. Одни из этих капелек снова падают на поверхность, а другие испаряются и тем самым снабжают воздух водяным паром. Они играют и другую важную роль: крошечные кристаллики соли, которые остаются, когда капельки морской воды испаряются, настолько малы и легки, что могут переноситься вверх воздушными вихрями. Они действуют как ядра конденсации и, таким образом, помогают возвращению в атмосферу тепла, которое теряется в процессе испарения.
Огромное влияние океана на климат можно проиллюстрировать сравнением температурных изменений в трех канадских городах, расположенных примерно на одной широте, но с очень разными климатическими условиями. Виктория – порт на южной оконечности острова Ванкувер, на восточном берегу Тихого океана, Виннипег находится в середине Североамериканского континента, а Сент-Джонс расположен на острове Ньюфаундленд, выступающем в Западную Атлантику. Наиболее яркое климатическое различие между этими тремя пунктами заключается в огромных колебаниях температуры в Виннипеге по сравнению с двумя прибрежными городами. Колебания температуры Сент-Джонсе, хотя и гораздо меньше, все же остаются значительнее, чем в Виктории, быть может, потому, что в Сент-Джонсе ветер обычно дует с континента и влияние океана здесь меньше чем в Виктории, где воздушные массы обычно поступают прямо с океана. В Сент-Джонсе холоднее, чем в Виктории, потому что он окружен холодной водой Лабрадорского течения. Влияние океана связано с его огромной теплоемкостью. В среднем за сутки Земля поглощает от Солнца и отражает в космос такое количество тепла, которого было бы достаточно, чтобы повысить температуру всей атмосферы почти на 2°С. Однако теплосодержание атмосферы эквивалентно теплосодержанию только верхних трех метров океана, то есть лишь нескольким процентам от теплосодержания 100-метрового слоя океанской воды, который нагревается летом и охлаждается зимой. (Огромная масса океанской воды – более 95% – находится так глубоко, что поверхностный прогрев туда не проникает и ее температура не зависит от времени года.) Если океан потеряет все свое тепло, накопленное в течение суток, но будет продолжать обычную теплоотдачу, то температура верхних 100 м воды понизится всего лишь примерно на 0,1°.
По сравнению с сушей океан медленнее нагревается летом и медленнее охлаждается зимой, так что его температура значительно менее изменчива. Более того, поскольку воздух имеет гораздо меньшую теплоемкость, то, когда он движется над водой, он стремится скорее принять температуру воды, чем наоборот. По этим причинам морской климат намного более ровный, чем континентальный.

Оставить комментарий