2.2. Тепловой баланс земли

Из общего количества радиации, посылаемой Солнцем к внешним границам земной атмосферы, часть (31%) отражается, часть (23%) поглощается воздухом, большая часть (46%) достигает Земли и нагревает ее поверхность. Излучая полученное солнечное тепло, земная поверхность в свою очередь обогревает прилегающие слои атмосферы (рис.2.2). Получается, что Солнце нагревает атмосферу Земли снизу, посредством подстилающей поверхности суши. Этот процесс носит зональный характер, так как экваториальная зона прогревается более интенсивно, чем полярная. Так формируются климатические широтные пояса на суше.

Величина среднегодовой суммарной солнечной радиации, поступающей на Землю и определяющей испарение ее поверхностных и грунтовых вод, изменяется в зависимости от широты от 80 до 280 ккал/ см² в год. Вместе с тем, ее поток на экваторе значительно снижается из-за увеличения облачности.

Рис. 2.2. Распределение (%) потоков длинноволновой и коротковолновой радиации в атмосфере .

Интенсивность прогрева и величина испарения воды с поверхности Мирового океана также определяется изменениями уровня солнечной радиации, но в отличие от атмосферы, океан нагревается не снизу, а сверху. Вся его энергия зависит от интенсивности потоков тепла и света в поверхностные водные слои, а также характера их преобразования с ростом глубины. Поверхность океана получает в среднем 295 кал/см² тепла в сутки. Из них 42% уходит в атмосферу в процессе контактного теплообмена, 51% теряется при испарении и только 7% остается в океане. Однако и этого, остающегося тепла, в низких и средних широтах оказалось бы достаточно для повышения температуры поверхностного слоя за сутки на 7⁰С, если бы оно не перераспределялось течениями и не проникало бы в глубинные слои в результате вертикального перемешивания.

Поверхностный метровый слой океана поглощает 62% солнечной радиации. На расстоянии 5-6 м от поверхности поток тепловой энергии уменьшается в 30-70 раз, а 10-20 метровых глубин она практически не достигает. Достаточно сказать, что теплосодержание верхнего 3-х метрового слоя Мирового океана эквивалентно количеству тепла, содержащемуся во всей земной атмосфере. Мощность такого аккумулятора огромна. Известно, например, что в тропических морях контрасты температур между поверхностным 100-метровым и глубинными слоями достигают 20^о. Только за счет этой разности тропические моря представляют собой энергетическую установку, мощность которой в 10 раз превышает годовое производства электроэнергии во всем мире!

Среднегодовая температура поверхности всего Мирового океана составляет 17.82⁰С – на 3.6⁰ выше, чем средняя температура воздуха у поверхности Земли. В самом теплом из океанов – Тихом, она равна 19.37⁰С, в Индийском – 17.85 С в Атлантическом – 17.58 С, а в Северном Ледовитом – минус 0.75⁰С. Самая низкая температура воды на поверхности океана - минус 2 ⁰С, самая высокая - +36⁰С (рис.2.3).

Рис.2.3. Распределение среднегодовой температуры воды на поверхности Мирового океана.

Средняя температура всей толщи Мирового океана от поверхности до 4000 м (без Северного Ледовитого океана) равна 3.8⁰С. В Тихом океане этот показатель составляет 3.7⁰С, в Атлантическом – 4.2 С и в Индийском – 3.8⁰С. Даже на экваторе средняя температура столба воды от поверхности до дна океана составляет всего 4.9⁰С. При этом толща вод северного полушария в среднем на 2⁰С теплее южного. Средний объем морского льда в океане составляет 4-510⁴ км³, а объем льда, образующегося ежегодно - 310⁴ км³.