Какому закону подчиняется распределение температуры

Распределение температуры воды на поверхности океана.Оно в целом подчиняется закону широтной зональности (рис. 10.5), так как поступление солнечной энергии зависит от географической широты. Распределение температуры воды на картах показывают при помощи изотерм (линий равной температуры).

Наиболее высокая температура воды на поверхности Мирового океана наблюдается в экваториальном поясе, несколько севернее экватора. Линия наивысшей температуры воды называется термическим экватором. Вблизи него средняя годовая температура воды 27—28 °С. Эта линия смещается в Северном полушарии на несколько градусов широты к северу летом и к югу — зимой.

От термического экватора температура воды в поверхностном слое океана понижается в направлении полюсов до -1,0—1,8 °С. (Известно, что морская вода замерзает при отрицательной температуре.) У берегов в заливах температура воды летом может повышаться до 30—32 °С.

Общее зональное распределение температуры (так же как и распределение солености воды) нарушается течениями, реками и льдами.

Поступая из тропических широт в район 30—40° ш., течения несут вдоль западных берегов океанов более теплые воды. Навстречу этим течениям из высоких широт движутся холодные воды. У восточных же берегов океанов от умеренных широт более теплая вода поступает в высокие широты, а в сторону экватора распространяется холодная вода. Наиболее заметно отклонение от зонального распределения изотерм в северной части Атлантического океана, где в районе 50° с. ш. разница средних годовых температур на поверхности между западным и восточным побережьями составляет более 10 °С.

Реки, как правило, не оказывают существенного влияния на температуру вод океана. Но в некоторые районы они вносят весной более нагретую, а осенью более холодную воду. Важное значение при этом имеет ориентация рек. Великие сибирские реки, например, текущие с юга на север, оказывают заметное отепляющее влияние на прибрежные районы Северного Ледовитого океана.

Сезонные колебания температуры воды на поверхности Мирового океана определяются изменением теплового баланса в течение года. Наибольшие колебания температуры приурочены к умеренным широтам, от которых к экватору и к полюсам они уменьшаются.

Ниже приведены сезонные колебания температуры воды на поверхности открытой части океана (по В. Н. Степанову, 1974):

Наивысшая температура воды в Северном полушарии, как правило, приходится на август, наинизшая — на февраль, т. е. на один месяц позже по сравнению с температурой воздуха. Сказывается тепловая инерция воды, связанная с большой ее теплоемкостью. В мелководных морях время максимумов и минимумов температуры воздуха и воды практически совпадает (например, в Азовском море). Сезонные колебания захватывают лишь верхние слои воды, постепенно затухая от поверхности вглубь на несколько десятков метров, и лишь в немногих районах эти колебания распространяются до 300—400 м.

Сезонные колебания температуры воды в морях гораздо значительнее и возрастают в пределах одного климатического пояса по мере удаления от океана. Так, в Северном море разность летней и зимней температур 10—14 °С, в Балтийском и Черном морях — 14-20 °С, в Азовском-25-28 °С.

Рис. 10.5. Температура (°С) на поверхности Мирового океана в августе

Суточные колебания температуры, вызываемые суточным ходом составляющих теплового баланса, наблюдаются лишь в самом верхнем слое воды и редко превышают 1—2 °С в тропиках, а в полярных районах еще меньше.

Наивысшая средняя годовая температура воды в поверхностном слое Мирового океана около 30, наинизшая — минус 1,9 °С (во льдах).

Существенное влияние на температуру поверхности воды океана оказывают сгонно-нагонные явления в прибрежных районах. Ветры определенных направлений в районе Крыма в летнее время могут отогнать верхний нагретый слой воды в море, а поднявшиеся им на смену более глубоко залегающие холодные воды создадут эффект понижения температуры воды. Такие понижения бывают весьма значительными: на 10° С и более за несколько часов.

Поступление вод из более глубоких слоев к поверхности моря — весьма распространенное явление в Мировом океане. Оно называется апвеллингом (от англ.— upwelling). В районах апвеллинга образуются области пониженной температуры на поверхности — отрицательные температурные аномалии, в которых температура воды ниже, причем иногда на несколько градусов, чем средняя температура на этой широте. Аномалии связаны также и с районами притока более холодных вод (из более высоких широт в более низкие). Районы апвеллинга существуют у западных берегов материков: Перуанско-Чилийский — у Южной Америки, Калифорнийский — у Северной Америки, Бенгельский — у Юго-Западной Африки, Канарский — у Западной Африки. Апвеллинг наблюдается не только в океанах, но и в озерах, например у восточного берега Каспийского моря.

Продолжение рис. 10.5

Существуют аномалии и положительные. В таких районах температура воды выше средней для той же широты. Положительные аномалии связаны с притоком теплых вод, приносимых течениями из низких широт в более высокие. Наиболее значительны аномалии температуры в районе Гольфстрима в Атлантическом океане, Куросио — в Тихом, Шпицбергена — в Северном Ледовитом. Аномалии имеют относительные, а не абсолютные значения. Так, теплая аномалия у Шпицбергена (около 80° с. ш.) имеет температуру 3 °С, а холодная у берегов Перу (около 5° ю. ш.) — 22—24 °С.

В Тихом океане средняя годовая температура воды на поверхности 19,4 °С, в Индийском — 17,3, в Атлантическом — 16,5, а в Северном Ледовитом — минус 0,8 °С. Средняя годовая температура поверхности Мирового океана 17,5 °С, что на три градуса выше, чем средняя температура воздуха на планете (14,5 °С). Это свидетельствует о том, что Мировой океан, будучи аккумулятором солнечной энергии, обогревает атмосферу.

Температура воды в толще вод океана.С глубиной температура воды в океане, как правило, понижается (табл. 10.3, рис. 10.6). Наиболее активные процессы изменения температуры происходят на поверхности океана, куда поступает теплота от Солнца. В толщу воды эта теплота переносится конвективным перемешиванием и течениями — адвекцией. Так как при средней солености плотность воды океана при повышении температуры уменьшается, нагревание воды не приводит к вертикальной конвекции. Напротив, зимнее охлаждение вод в высоких широтах приводит к погружению холодных плотных вод на большие глубины. Поэтому глубинные воды Мирового океана имеют температуру значительно более низкую, чем поверхностные, за исключением полярных областей.

Таким образом, в реальном распределении температуры в толще вод океана выделяются различные типы. Генеральную картину распределения температур достаточно хорошо отражает табл. 10.3.

Таблица10.3. Средние значения температуры воды (°С) по климатическим типам*

* По В.Н. Степанову, 1983.

Сезонные колебания температуры охватывают лишь тонкий поверхностный слой (обычно не более 200—400 м). Ниже располагаются относительно холодные воды с температурой от -1 до +2 °С. Между верхним слоем перемешивания с наиболее высокой темпе­ратурой и глубинной холодной водой лежит слой скачка температуры, слой с наибольшими вертикальными градиентами. Слои скачка создаются преимущественно сезонным летним прогревом поверхностного слоя. Слой наибольших градиентов температуры называют главным термоклином.

Рис. 10.6. Температура (°С) на меридиональных разрезах в океанах Атлантическом (а),Тихом (б), Индийском (в)