6.2: Температура

Last updated
Save as PDF

Page ID: 37087

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

^{Зазвичай температура океану коливається приблизно від -2 до 30 ^o C (28-86 ^o F).} Найтепліша вода, як правило, є поверхневими водами в регіонах з низькими широтами, тоді як поверхневі води на полюсах, очевидно, набагато холодніші (рис.\(\PageIndex{1}\)). Відзначимо, що на рівнозначних широтах вода на східній стороні океанічних басейнів холодніше води із західного боку. Це пов'язано з малюнком поверхневих струмів, як описано в розділі 9.1. Незважаючи на те, що поверхнева вода може бути досить теплою, більша частина води в океанах глибша, холодніша вода, так що середня температура всього океану становить близько 4 ^o C, що приблизно температура всередині вашого холодильника.

Малюнок\(\PageIndex{1}\) Глобальна середньорічна температура поверхні моря (Stephen Earle, «Фізична геологія»).

Типовий температурний профіль для відкритого океану, середньоширотних вод показаний на малюнку\(\PageIndex{2}\). Вода найтепліша біля поверхні, так як прогрівається сонцем, а сонячні промені можуть проникати тільки на глибину менше 1000 м (ділянка 6,5). Оскільки поверхнева вода тепліша, вона також менш щільна, ніж глибока (розділ 6.3), тому вона залишається на поверхні, де її можна прогріти ще більше. Температура досить постійна у верхніх 100-200 м в тому, що називається змішаним шаром. Змішаний шар є результатом поверхневих вітрів, хвиль і течій, які змішують верхню воду і розподіляють тепло по всьому цьому шару. Нижче змішаного шару спостерігається швидке зниження температури над досить вузьким збільшенням глибини. Це називається термоклін. Нижче термокліна глибока температура океану досить постійна на рівні близько 2 ^o C, продовжуючи вниз до дна. У глибокому океані спостерігається невелика зміна температури, оскільки він далеко віддалений від значних джерел тепла, що робить його одним з найбільш термічно стабільних регіонів на землі. Температура може коливатися менше ніж на півградуса на рік в глибині океану (рис.\(\PageIndex{3}\)).

Рисунок\(\PageIndex{2}\) Типовий профіль температури відкритого океану для області середньої широти, що показує змішаний шар, крутий термоклін та відносно стабільну температуру на глибині (суспільне надбання через Wikimedia Commons).

Рисунок\(\PageIndex{3}\) Температурний профіль через Атлантичний океан від узбережжя Флориди до узбережжя Африки (вставка). Відбувається швидка зміна температури біля поверхні в термоклінової зоні, але глибока температура води досить стабільна (eWoCE, http://www.ewoce.org/gallery/eWOCE_T....html#Atlantic).

Температурні профілі варіюються в різних широтах, так як поверхневі води тепліше біля екватора і холодніше на полюсах. У тропічних регіонах з низькими широтами морська гладь набагато тепліше, що призводить до сильно вираженого термокліна (рис.\(\PageIndex{4}\)). Крім того, в тропічних регіонах не спостерігається особливих сезонних змін температури поверхні, тому сезонні зміни профілів мало. У високоширотних (полярних) регіонах існує невелика різниця між температурою поверхні та температурою глибокої води, а температура досить постійна (і холодна) на всіх глибині. Тому полярним водам не вистачає сильного термокліна, і, як і у тропічної води, спостерігається невелика сезонна зміна температур. Середні широти помірного клімату демонструють більші сезонні коливання температури поверхні, ніж полюси або тропіки; різниця 8-15 ^o C від літа до зими в помірних зонах, порівняно лише з ~ 2 ^o C у полярних та тропічних районах. У регіонах з помірним кліматом поверхневі води влітку набагато тепліше, а термоклін більш виражений порівняно з зимовими місяцями. Але взимку термоклін глибше в середніх широтах, ніж влітку. Це пов'язано з тим, що зимові бурі збивають поверхневі води більше, ніж відбувається влітку, створюючи більш глибокий змішаний шар і, таким чином, більш глибокий термоклін (рис.\(\PageIndex{5}\)).

Рисунок\(\PageIndex{4}\) Репрезентативні температурні профілі для тропічних, середньо-широтних та полярних регіонів (PW).

Малюнок\(\PageIndex{5}\) У помірних регіонах змішаний шар глибший, а термоклін менш виражений взимку в порівнянні з літом (PW).

Через високу теплоємності води добові коливання температури океану досить незначні.