3. Термика моря
В части «Термика моря» рассматриваются вопросы распространения и преобразования лучистой энергии Солнца и длинноволнового излучения в атмосфере, а также термодинамического взаимодействия океана и атмосферы.
3.1. Вертикальная температурная структура океанов и морей
По вертикальному распределению температуры в океанах и морях можно выделить слои, характеризующиеся специфическими физическими свойствами и условиями формирования океанологических полей.
Непосредственному воздействию энерго- и массообмена с атмосферой подвержен деятельный слой (ДС), нижняя граница которого определяется глубиной проникновения годовых температурных колебаний. Внутри этого слоя выделяют приповерхностный или верхний квазиоднородный слой (ВКС) практически с выровненным распределением температуры и сезонный термоклин (СТ) с резким возрастанием температурного градиента. Толщина квазиоднородного слоя изменяется в пространстве и во времени, составляя несколько десятков метров в период весенне-летнего нагрева и захватывая весь деятельный слой до нескольких сотен метров при осенне-зимнем охлаждении незамерзающих морей.
Ниже деятельного слоя располагаются глубинные воды или главный термоклин (ГТ), вертикальная и горизонтальная структура которого формируется глобальными процессами общей океанической циркуляции. В этом слое определяющую роль играет адвективный перенос тепла в меридианальном и зональном направлениях.
Ниже главного термоклина располагаются придонные воды, образуя придонный пограничный слой (ПС). Толщина его составляет несколько десятков метров, а физические параметры зависят от рельефа дна и взаимодействия с главным термоклином.
3.2. Пограничные слои океана и атмосферы и их взаимодействие
3.2.1. Деятельный слой океана
Под деятельным слоем океана обычно понимается поверхностный слой воды порядка нескольких сотен метров, на нижней границе которого практически затухают температурные колебания годового периода. Формирование термогидродинамического режима этого слоя обусловлено, в основном, процессами энерго- и массообмена с атмосферой на его верхней границе, объемного поглощения лучистой энергии и турбулентного перемешивания в воде. Толщина деятельного слоя океана составляет около 80–150 м в умеренных и увеличивается до 300–400 м в полярных и тропических широтах. Определяющими силами в нем являются: сила градиента давления, сила Кориолиса и турбулентного трения.
Формирование верхнего квазиоднородного слоя происходит в период весенне-летнего прогрева океанов и морей при устойчивой вертикальной стратификации, затрудняющей развитие турбулентности, главным источником которой является ветроволновое перемешивание, ограниченное по глубине. Толщина его в этот период составляет несколько десятков метров. С началом осенне-зимнего охлаждения и возникновением неустойчивой вертикальной стратификации в поверхностном слое воды ветроволновое перемешивание усиливается действием плотностной конвекции. Толщина перемешанного слоя начинает быстро возрастать и к концу зимнего периода сезонный термоклин вырождается. При этом верхний квазиоднородный слой распространяется на весь деятельный слой океана.