7.1.2. Тепловий режим гідросфери.

Основним чинником формування теплового режиму гідросфери є взаємодія поверхні з сонячним випромінюванням. Для гідросфери характерна значна відмінність теплових режимів її складових (океан, відкрите море, замкнуте водоймище, річка), наявність потужних течій і малорухливих зон, залежність випару води від локальної температури. Рівняння теплового балансу для гідросфери можна записати у вигляді [10]

(7.2)

де

I_ЛСГ – потік прямого сонячного випромінювання, що досягає поверхні гідросфери; I_ЛАГ – потік розсіяного в атмосфері сонячного випромінювання, що досягає поверхні; I_ЛГА – потік променистої енергії від поверхні гідросфери (перевипромінювання); Q__ЛГ – кількість теплоти, передавана гідросфері з літосфери через дно океану; Q_ЛСГ – кількість теплоти від прямого сонячного випромінювання, що досягає поверхні; Q_ЛАГ- кількість теплоти, сприйнята від розсіяного в атмосфері сонячного випромінювання; Q_ЛГА– кількість теплоти, що відноситься від поверхні гідросфери шляхом перевипромінювання; Q_випГА – кількість теплоти, витраченої на випар з поверхні гідросфери; _Г – середнє альбедо поверхні гідросфери; Q_КГА – кількість теплоти, переносимої при турбулентному теплообміні з атмосферою; Q_КГвн – то ж при теплообміні в товщі маси води; Q_МАГ – поглинена теплота, що приходить з осіданнями; Q_Г – результуюча кількість теплоти.

Більшість складових балансового рівняння (7.2) змінюються протягом доби, місяця, року у всіх географічних зонах. Гідросфера ефективніше поглинає сонячне випромінювання, чим атмосфера, завдяки своїм теплофізичним властивостям . Тому Q_ЛСГі інерція гідросфери більша, ніж біля атмосфери. Найбільш істотними і лабільними складовими теплового балансу гідросфери є Q_випГА,_,Q_МАГ, Q_КГА.

Більше 75% океанічних вод мають температуру нижче 4°с (площа під кривою від +4°С до -2°С) і ще 20% - до 10°с, а середня температура складає 3,52°с (рис. 7.1).

Особливістю теплового режиму природних і штучних замкнутих водоймищ є відсутність течій. Розподіл температур, зазвичай рівномірний за всією площею водоймища, визначається перемішуванням води під дією вітрів і різниці температур. При нагріві верхніх шарів перемішування не відбувається і профіль температур у водоймищі відповідає прямій температурній стратифікації (рис.7.2). Чітко розмежовуються три області: верхня, найбільш тепла, - епілімніон; середня, з найбільш різкою зміною температури, - термоклин або металімніон, товщина якої може змінюватися від доль метра до декількох десятків метрів; нижня, область повільного пониження температури, - гіполімніон. При охолоджуванні поверхневого шару в замкнутому водоймищі виникає конвективне перемішування верхньої області. При пониженні температури цієї області нижче +4°С встановлюється зворотна температурна стратифікація.

Такі закономірності характерні для водоймищ полярних і помірних зон, коли для даного водоймища Q <0 унаслідок збільшення частки Q_КГА та Q_випГА при зниженні Q_ЛСГ.

Для водотоків природного і штучного походження розрізняють три види теплового режиму по річних коливаннях температури: з невеликими змінами температури; з помітними змінами, але без замерзання зимою; з великими змінами температури і із замерзанням зимою. Великі річки, що протікають через різні кліматичні зони, можуть мати різні види теплових режимів в різних зонах течії.

б а