Стратификация — это расслоение океана по плотности в поле силы тяжести, возможное благодаря сжимаемости морской воды — зависимости ее плотности от температуры 7 солености 5 и давления р, описываемой эмпирической формулой (12.3). Эта зависимость такова, что при росте р или 5 или при убывании Т (до некоторой температуры максимальной плотности Т = Т (ру Б) ж «4°С) плотность воды растет (с ростом р или 5 и Т , и температура замерзания 7,2=7,2(р, 5) убывают, Т быстрее, чем 72, и при р<р 1 270 атм (или 27• 106 Па) и 5<51«24%0 существует интервал температур Т >Т>Т2, в котором зависимость р от Т имеет противоположный знак). Для климата Земли исключительно важно, что вода — аномальная жидкость, при замерзании расширяющаяся, так что лед легче воды и плавает на ее поверхности; если вода была бы нормальной жидкостью, при замерзании сжимающейся, то лед опускался бы на дно и в конце концов полностью заполнил бы обширные области океана.[ ...]
Нагрев сверху (контактным образом и из-за сильного поглощения водой проникающего в нее света) и опреснение (выпадающими осадками, стоком рек, таянием льда) могут влиять лишь на очень тонкий верхний слой океана, всего в десятки метров, так как из-за гидростатической устойчивости нагретого или опресненного слоя он не может самостоятельно перемешиваться с нижележащей водой, а вынужденное перемешивание, создаваемое обрушивающимися поверхностными волнами, проникает неглубоко (перемешивание же в турбулентных пятнах, образующихся в местах гидродинамической неустойчивости внутренних волн, в среднем очень слабо и действует, по-видимому, крайне медленно).[ ...]
Температура. Важнейшей с точки зрения воздействия океана на атмосферу, формирования долгосрочных изменений погоды и климата характеристикой состояния океана является поле температуры поверхности воды в океане Тт. Это поле обладает существенной пространственной изменчивостью с широким спектром масштабов — глобальной с амплитудами 8TW в десятки и единицы градусов (включая широтную изменчивость и резкие контрасты на теплых и холодных поверхностных течениях), синоптической с масштабами / = 101... 102 км и амплитудами 6 Tw = 10-1... 10° °С (создаваемой как атмосферными воздействиями — штормами, осадками, испарением, облачностью, так и океанскими синоптическими процессами, особенно апвеллингами в циклонических вихрях), мезомасштабной (/ = 102... 104 м, 6Г?/ « 10-1 °С) и мелкомасштабной, создаваемой гидрологическими фронтами, выносами рек, поверхностными пленками, внутренними волнами, отдельными облаками, льдами, айсбергами и т. п. (/ 101 м, 8TW= 0 2... 10-1 °С).[ ...]
Поле Tw обладает также значительной временной изменчивостью— междугодичной (являющейся главным образом интегралом от тепловых эффектов взаимодействия атмосферы и океана), сезонной, долгосрочной с периодами в месяцы (также являющейся интегралом от эффектов BAO и могущей формироваться еще вследствие изменчивости главных океанских течений и апвеллингов), синоптической океанской с периодами в месяцы и недели (создаваемой синоптическими вихрями в океане), синоптической атмосферной с периодами в несколько суток (создаваемой штормами и т. п.), мезомасштабной с периодами от часов до минут (создаваемой внутренними волнами и облаками) и мелкомасштабной с периодами от минут до долей секунды (создаваемой поверхностными волнами и турбулентностью).[ ...]
Вследствие изменчивости поля Tw возникают задачи его мониторинга, а затем и прогноза. Для оперативного мониторинга в глобальном масштабе желательно изыскать спутниковые возможности. Реальными сейчас представляются спутниковые измерения Т1С в инфракрасном диапазоне длин волн излучения Я = 0,7... 14 мкм, а также, возможно, в микроволновом диапазоне К = 0,1... 21 см.[ ...]
Введение в теорию прогноза крупномасштабной изменчивости поля Тш будет изложено в следующем параграфе.[ ...]
Среднее годовое поле Тю приблизительно зонально, так что-неплохое представление о нем дают его средние зональные значения, приведенные на рис. 13.1. Средняя температура поверхности океана равна 17,82 °С, она на 3,6 °С выше, чем средняя температура воздуха у поверхности Земли. Сравнение кривых Н8 и Тю на рис. 13.1 показывает, что значения Тю не сильно связаны с местным тепловым бюджетом Н8, что объясняется, очевидно, теплыми и холодными океанскими течениями.[ ...]
Соленость. В среднем годовом поле солености поверхностных вод океана 50 широтная зональность выражена заметно слабее, чем в поле Тю—на нее налагаются, в частности, пятна распресне-ния в областях выноса вод крупными реками. Тем не менее средние зональные значения 5о, изображенные на рис. 13.1, неплохо соответствуют местному водному бюджету Р — Е. Среднее значение 50 равно 34,84 %0. Значения 50 и Тю довольно тесно статистически связаны друг с другом: холодные поверхностные воды оказываются менее солеными, чем теплые, уменьшая тем самым вариации плотности; правда, из этого правила имеются некоторые региональные исключения.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Зональный климат океана, по В. Н. Степанову (1974). |
 |
| Температурные стратификации Атлантического океана и стандартной атмосферы. |
 |
| Средние (7 5)-кривые для Тихого (1), Атлантического (2) и Индийского (5) океанов. |
 |