Государственный комитет Российской федерации по высшему образованию

Московский государственный университет геодезии и картографии

Кузнецов А. А.

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

«Физика природной среды»

Часть II

«Мировой океан»

Москва 1997 г.

Содержание

СОДЕРЖАНИЕ 3

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МИРОВОМ ОКЕАНЕ 5

1.1. Науки, изучающие океан 5

1.2. Основные проблемы, связанные с изучением и использованием Мирового океана 5

1.3. Краткая история исследований Мирового океана 7

1.4. Запасы воды на Земле и водообмен 11

1.5. Происхождение Мирового океана и формирование его солевого состава 12

1.6. Береговая черта — граница Мирового океана 14

1.7. Деление Мирового океана 15

1.8. Рельеф дна и глубины Мирового океана 16

1.8.1. Уровень Мирового океана 16

1.8.2. Рельеф дна Мирового океана 18

1.8.3. Измерение глубины океана 19

1.9. Химический состав морской воды 20

1.10. Соленость морской воды 21

1.11. Плотность морской воды 23

1.12. Водные массы 25

1.13. Ледовый режим Мирового океана 25

2. ОПТИКА МОРЯ 30

2.1. Распространение и преобразование лучистой энергии в атмосфере и океане 30

2.2. Основные количественные характеристики поля излучения 30

2.3. Уравнение переноса для стационарного поля излучения 32

2.4. Рассеяние, ослабление и преломление света водой 34

2.5. Ослабление лучистой энергии Солнца в морской воде 35

3. ТЕРМИКА МОРЯ 38

3.1. Вертикальная температурная структура океанов и морей 38

3.2. Пограничные слои океана и атмосферы и их взаимодействие 39

3.2.1. Деятельный слой океана 39

3.2.2. Пограничный слой атмосферы 39

3.2.3. Взаимодействие пограничных слоев 40

3.3. Уравнение теплового баланса океана 41

3.4. Тепловой баланс Мирового океана 42

3.5. Поток солнечной радиации при отсутствии атмосферы 44

3.6. Ослабление лучистой энергии в атмосфере 44

3.7. Спектральный состав суммарной радиации 46

3.8. Альбедо водной поверхности 47

3.8.1. Интегральное альбедо водной поверхности 47

3.8.2. Альбедо гладкой поверхности 48

3.8.3. Альбедо взволнованной поверхности 48

3.8.4. Альбедо для суммарной радиации 49

3.9. Эффективное излучение водной поверхности 49

3.10. Турбулентность: основные понятия и определения 51

3.11. Параметризация потоков тепла и влаги в приводном слое атмосферы 53

3.12. Основы методики актинометрических измерений 55

3.12.1. Общая классификация калориметрического метода 55

3.12.2. Компенсационный пиргелиометр Ангстрема 56

3.12.3. Пиранометры 57

3.12.4. Пиргеометры и балансомеры 58

3.13. Аппаратура и методика измерения гидрометеорологических характеристик в морских условиях 58

3.13.1 Задачи и специфика измерений 58

3.13.2. Общие требования к аппаратуре и методике 59

3.13.3. Методика измерений в приводном слое атмосферы 60

3.13.4. Методика измерений в деятельном слое океана 61

4. ПЛЕНКИ НА ПОВЕРХНОСТИ ОКЕАНА 62

4.1. Термический пограничный слой на поверхности океана 62

4.2. Пленки поверхностно-активных веществ (ПАВ) 65

4.3. Нефтяные пленки 67

4.4. Слики 69

5. ТЕЧЕНИЯ В ОКЕАНЕ 70

5.1. Общая характеристика течений 70

5.2. Силы, действующие на морскую воду 72

5.2.1. Сила увлечения ветра 72

5.2.2. Сила градиента давления 73

5.2.3. Сила внутреннего трения 73

5.2.4. Сила Кориолиса 74

5.3. Дрейфовое течение 74

5.3.1. Дрейфовые течения 75

5.4. Градиентные течения 77

5.5. Прибрежная циркуляция 78

5.6. Происхождение Гольфстрима 79

6. ПОВЕРХНОСТНОЕ ВОЛНЕНИЕ 80

6.1. Общие сведения о поверхностном волнении 80

6.2. Общие сведения из теории свободных волн на поверхности воды 82

6.3. Статистика волн и применение спектральных методов 86

6.3.1. Расчет энергетического спектра 86

6.3.2. Интерпретация волновых спектров 87

7. ТРОПИЧЕСКИЕ ЦИКЛОНЫ 89

7.1. Классификация тропических циклонов 89

7.2. Последствия тропических циклонов 90

7.3. Структура тропического циклона в зрелой стадии 90

7.3.1. Приземное давление 90

7.3.2. Динамическая структура (поле ветра) 90

7.3.3. Поле температуры 91

7.3.4. Осадки и влажность 92

7.3.5. Параметры, определяющие интенсивность ТЦ 92

7.4. Динамика и энергетика ТЦ 92

7.5. Тропические циклоны и другие атмосферные вихри 93

7.6. Проблемы и методы изучения тропических циклонов 94

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ 96

ЛИТЕРАТУРА 97