14.3. Тепловой режим Мирового океана

Основной источник поступления тепла, получаемого поверхностью Мирового океана, – суммарная солнечная радиация. Ее доля в экваториально-тропических широтах составляет 90 %. Главная статья расхода – затрата тепла на испарение, которая в тех же широтах достигает 80 %. Дополнительным источником перераспределения тепла служат речные воды, материки (их теплое или холодное «дыхание»), господствующие ветры и особенно морские течения.

Поскольку вода – одно из самых теплоемких тел, а Мировой океан составляет 71 % поверхности земного шара, он, точнее, его поверхностный слой, является гигантским аккумулятором тепла и выполняет функции терморегулятора планеты.

Средняя годовая температура поверхностных вод океана +17,4°С, т. е. на 3 °С больше средней годовой температуры воздуха. Причем в северном полушарии она на 3°С выше, чем в южном.

Благодаря малой теплопроводности воды тепло слабо передается на глубину. Поэтому в целом Мировой океан является холодной сферой и имеет среднюю температуру около +4°С.

В распределении температуры поверхностных вод Океана наблюдается зональность, выражающаяся в постепенном уменьшении ее от экватора к полюсам (табл. 9).

Анализ таблицы, а также карт годовых и сезонных (февраля и августа) изотерм воды свидетельствует о том, что пояс наивысших температур (более 26°С) охватывает широкой полосой термический экватор Земли.

Таблица 9

Средние годовые температуры поверхности вод океанов (по Л. К. Давыдову и др.)

Широта	Средние годовые температуры, °С		Широта	Средние годовые температуры, °С
	Северное полушарие	Южное полушарие		Северное полушарие	Южное полушарие
0°	27,1	27,1	50°	7,9	6,4
10°	27,2	25,8	60°	4,8	0,0
20°	25,4	24,0	70°	0,7	-1,3
30°	21,3	19,5	80°	-1,7	-1,7
40°	14,1	13,3	90°	-1,7	–

В тропических и особенно умеренных широтах зональная закономерность температуры вод нарушается прежде всего течениями, что приводит на фоне зональности к региональности (провинциальности). В тропических зонах на западе океанов вода на 5 – 7 °С благодаря теплым течениям теплее, чем на востоке, где холодные течения.

В умеренных широтах южного полушария, где господствуют морские просторы, температура воды плавно понижается в направлении полюсов. В северном полушарии эта закономерность нарушается течениями: на востоке океанов благодаря теплым течениям температуры воды весь год положительные, а на западе океанов вследствие холодных течений вода зимой замерзает (севернее полуострова Новая Шотландия в Атлантике, севернее полуострова Корея в Тихом океане).

В высоких широтах температура воды летом во время полярного дня около 0ºС, а зимой во время полярной ночи подо льдом – 1,5 ... –1,7°С. Здесь на нагревание и охлаждение воды влияют отчасти ледовые явления. Осенью при образовании морского льда выделяется теплота, которая смягчает температуру воды и воздуха. Весной на таяние льда затрачивается тепло, поэтому прогревание воды и воздуха над ней замедляется.

Суточные колебания температуры воды всюду незначительные и, как правило, не превышают 1°С. Годовые колебания температуры достигают наибольших значений (8– 10°С) в субтропических широтах, где весь год преобладает антициклональный режим погоды (см. табл. 10).

Во всех океанах, кроме высоких широт, по вертикали выделяют два основных слоя: теплый поверхностный и мощный холодный, простирающийся до дна. Между ними лежит переходный слой температурного скачка, или главный термоклин, в пределах которого температура резко понижается на 10–12 °С. Выравниванию температур в поверхностном слое способствует конвекция за счет сезонного изменения температуры деятельной поверхности и солености, а также волнения и течения. В полярных и субполярных широтах распределение температуры по вертикали другое: сверху располагается тонкий (100 м) холодный (0... – 1,5°С) опресненный слой, образующийся благодаря таянию материковых и речных льдов (в Арктике). Далее до глубины примерно 500 – 800 м температура повышается в среднем на 2°С в результате притока более соленых и потому более плотных, но относительно теплых вод из умеренных широт и потом вновь понижается, достигая у дна отрицательных значений. Р.К. Клиге отмечает, что в Арктическом бассейне с глубины примерно 800–1000 м сформировалась огромная водная масса, доходящая до дна, с отрицательной температурой от –0,4 до –0,9 °С. Толщина ее зависит от рельефа дна океана и может достигать более трех километров, что в два раза больше максимальной мощности мерзлых толщ на суше.

Таблица 10

Годовые колебания (амплитуда) температуры поверхности вод Мирового океана в зависимости от широты места (по Л. К. Давыдову и др.)

Широта	50°с.	40°	30°	20°	10°	0	10°	20°	30°	40°	50°ю.
Амплитуда	8,4	10,2	6,7	3,6	2,2	2,3	2,6	3,6	5,1	4,8	2,3

Изменение температуры воды по вертикали существенно сказывается на органической жизни и ряде природных процессов.

Самый теплый океан – Тихий. Средняя температура его поверхностных вод +19,1 °С, так как у него большая площадь в экваториально-тропических широтах и слабая связь с Северным Ледовитым океаном. В Атлантическом океане все наоборот, поэтому средняя температура поверхностных вод + 16,9°С.

Самые высокие температуры воды наблюдаются во внутренних тропических морях и заливах: летом в Красном море +32 °С, в Персидском заливе +35,6 °С.

Самым холодным является Северный Ледовитый океан. Он почти весь год покрыт льдами, за исключением Норвежского моря, частично Баренцева моря и окраинных морей летом. По ним проходит Северный морской путь – главная судоходная магистраль России в Арктике длиной 5600 км – от Карских ворот до Бухты Провидения. В морях Северного Ледовитого океана даже летом температура воды около 0°С. Восточно-Сибирское,

Чукотское моря, море Бофорта почти весь год покрыты льдами, под которыми температура воды –1,5 ... – 1,7 °С. То же происходит и в Антарктике в морях Росса, Беллинсгаузена, Уэделла.

В морях полярных и субполярных широт льды – основной признак ландшафта.

Замерзание воды. Процесс образования льда в океане сложнее, чем в пресной воде, замерзающей при температуре 0°С. Морская вода замерзает при отрицательных температурах. При этом, чем выше соленость, тем ниже температура замерзания (при S = 35 ‰ около –2°С). Замерзанию морской воды препятствует конвекция. При солености 24,7 ‰ температура замерзания воды и наибольшей плотности совпадают и равны – 1,3°С (рис. 83). Воды с соленостью меньше 24,7 ‰ называют, по предложению Н. М. Книповича, солоноватыми. На графике видно, что в солоноватой воде при понижении температуры вначале достигается температура наибольшей плотности, при которой конвекция прекращается, а по достижении температуры замерза ния образуется лед. В воде с 5>24,7%₀ сначала достигается температура замерзания воды, но лед образоваться не может, так как продолжается конвекция. Лишь при дальнейшем охлаждении воды и достижении температуры наибольшей плотности перемешивание воды прекращается и образуется лед. Таким образом, солоноватая вода, как и пресная, замерзает при достижении температуры замерзания, а соленая – при температуре наибольшей плотности.

Рис. 3. График зависимости температуры наибольшей плотности и температуры замерзания морской воды от ее солености.

Замерзанию полярных морей препятствует ветровое волнение, а способствуют реки и дожди, уменьшая соленость воды, а также снег и айсберги, которые не только опресняют воду, но и понижают ее температуру и ослабляют волнение.

Морской лед соленый, но его соленость в 5 – 6 раз меньше солености той воды, из которой он возник. Поэтому осенью при замерзании морской воды и образовании льда соленость поверхностных вод возрастает, они становятся плотнее, тяжелее и опускаются. Весной при таянии морского льда соленость поверхностных вод уменьшается, конвекция прекращается.

Льды в океане бывают сезонными и существующими более одного года. Процесс образования льда проходит несколько стадий. К начальным формам льда относятся иглы-кристаллы до 10 см длиной, из которых при срастании образуются пятна-диски – ледяное сало. Одновременно появляется снежура – кашеобразная масса из снега, пропитанного водой, и шуга – скопления льда в виде полос и пятен из сбившихся при ветре ледяного сала и снежуры. В это же время у берегов на мелководьях образуются ледяные забереги – полосы льда, примерзшие к суше. Увеличиваясь в размерах и мощности, они превращаются в береговой припай. При дальнейшем понижении температуры при волнении образуются ледяные диски диаметром более 30 см – блинчатый лед. При тихой погоде в результате смерзания начальных форм льда образуется сплошная тонкая (до 5 см) ледяная корка, которую в опресненной воде морей называют склянкой, а в соленой – ниласом. Молодой лед толщиной до 10 см называют молодик. Он серого цвета, так как через него просвечивает вода. Утолщаясь, он становится взрослым льдом, его мощность 30 – 70 см, он белого цвета. В се-зонно замерзающих морях это предельная форма льда.

В Арктике и Антарктике, помимо сезонного льда, есть льды однолетние, двухлетние, многолетние. Однолетние льды – это льды, просуществовавшие лето и сохранившиеся к началу нового ледообразования. Они достигают мощности около метра. Им свойственны торосы – нагромождения льдин, возникающие в результате бокового давления ледяных полей, образования трещин и хаотического наползания льдин друг на друга. Двухлетние льды достигают мощности около 2 м, торосистость их меньше за счет подтаивания во время полярных дней.

И наконец, многолетние льды – полярный пак, существующий более двух лет, толщиной 5-7 м, голубого цвета, с сильно сглаженными торосами в результате неоднократного подтаивания. Полярный пак сильно опреснен за счет летней талой воды на его поверхности. В Северном Ледовитом океане паковые льды занимают 70 % всей площади льдов.

Эта классификация дает представление о процессе образования и развития ледяного покрова и в то же время является систематизацией льдов по возрасту.

По происхождению льды в Океане делятся на морские, речные и материковые, или глетчерные.

Морские льды образуются непосредственно в море из морской воды, поэтому они слабосоленые. Они занимают основную часть площади льдов в Мировом океане, особенно в северном полушарии. Общая площадь морских льдов в обоих полушариях оценивается в 26 млн км², что составляет 7 % площади Океана. В северном полушарии они достигают 50-х широт, а в южном даже 40-х. Граница плавучих морских льдов оконтуривает в основном среднегодовая изотерма – 10 °С. Обращает на себя внимание факт почти полной стыковки границ распространения плавучих льдов в море и многолетнемерзлых пород на суше.

Речные пресноводные льды распространены лишь в северном полушарии.

Материковые льды тоже пресные. Это или находящиеся на плаву части покровных шельфовых ледников, спускающиеся в море, или их обломки.

По подвижности льды в морях подразделяются на неподвижные и дрейфующие. Основная форма неподвижного льда – береговой припай, достигающий в ширину нескольких десятков или даже сотен километров. Он может не взламываться в течение нескольких лет. К неподвижным льдам относятся также стамухи – льдины, примерзшие ко дну на мелководьях.

Дрейфующие, или плавучие, льды перемещаются под влиянием ветров и течений. Они могут быть как морского, так и материкового происхождения. К дрейфующим льдам материкового происхождения относятся айсберги и ледяные острова. Айсберги, или ледяные горы, – обломки выводных ледников, под водой у них находится 80–90% объема, высота надводной части до 100 м. Ледяные острова – обширные столообразные по форме обломки шельфовых ледников. Они достигают огромных размеров до десятков километров в длину и ширину. Максимальная зарегистрированная их длина 280 км в Антарктике. Для наблюдения за айсбергами организован ледовый патруль.

Разрушение льда происходит под действием солнечной радиации и теплых воздушных масс. Сначала на поверхности льда образуются снежницы – озерки талой воды, а у берегов полосы воды – закраины. Потом во льду появляются трещины, разводья, полыньи, разбивающие ледяные поля на отдельные глыбы, которые постепенно тают.

Ледовый покров оказывает огромное влияние на климат Земли, жизнь в океане, морской промысел, судоходство и т. д.