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1、,第二章世界大洋热量水量平衡和温、盐、密度场,世界大洋的热量水量平衡第二章世界大洋热量水量平衡和温、盐、密度场世界大洋的热量平衡1.海面的热收支世界大洋中热量几乎全部来自太阳辐射除个别活动强烈区域外影响不大(海底向大洋输送热量)微不足道,海洋内部放射性物质裂变以及生物、化学过程与海水运动所释放出来的热能调查资料证实,大洋深处6070年前的水温值和现今几乎完全相等。因此如果不是研究超长期变动,那么就可以假定通过海面输入和输出的热量相等。=-士Q2士海面的热收支g通过海面进入海洋的太阳辐射能海面有效回辐射蒸发或凝结潜热CA海气之间因为温度不同而发生的感热交换均而言,海洋热能是平衡的,在局部上述右侧
2、的四项不一定达成平衡,对于同一地点,夏季通常海洋通过海面吸收热量而使水温升高,冬季则海洋损失热量而水温降低,海洋有净的热量收入也有净支出,世界大洋的热量平衡1.海面的热收支世界大洋中热量几乎全部来自太阳辐射除个别活动强烈区域外影响不大(海底向大洋输送热量)微不足道,海洋内部放射性物质裂变以及生物、化学过程与海水运动所释放出来的热能调查资料证实,大洋深处6070年前的水温值和现今几乎完全相等。因此如果不是研究超长期变动,那么就可以假定通过海面输入和输出的热量相等。,=-士Q2士海面的热收支g通过海面进入海洋的太阳辐射能海面有效回辐射蒸发或凝结潜热CA海气之间因为温度不同而发生的感热交换均而言,海
3、洋热能是平衡的,在局部上述右侧的四项不一定达成平衡,对于同一地点,夏季通常海洋通过海面吸收热量而使水温升高,冬季则海洋损失热量而水温降低,海洋有净的热量收入也有净支出,通过海面进入海洋的太阳辐射能辐射:物体温度高于绝对零度都能辐射;辐射能量与物体绝对温度的4次方成正比;辐射能量最大波长与辐射体表面的绝对温度成反比。太阳表面温度6000K以上,地球每年接受太阳辐射能量约5.51024J,是人类全年消耗各种能源的87万倍太阳辐射:红外、可见光、紫外,分布于从射线到无线电波的整个电磁波谱区内。太阳辐射能量99%集中在(0.174)m波段,可见光(0400.76)um部分的能量占44%,红外部分(0.
4、76)m占47%,紫外部分(0.40um)占9%,太阳常数S:单位时间射达大气上界单位面积上的太阳辐射总能量,约(1.960.06)cacm2min1换算(国际)单位制:(13677Wm2,以S表示。紫外部分的能量绝大部分被臭氧吸收;红外小部分能量被水汽、CO3等吸收(影响不大);水蒸气和二氧化碳对从地球向大气的长波辐射吸收较多,使大气变暖一“温室效应”没被吸收的太阳辐射(直达和散射)射达海面(达海面总辐射),它与太阳高度(太阳光线与地球观测点的切线之间夹角)、大气透明度、云量、云状有关,不同地点(纬度)和不同季节也不同到达海面的总的辐射量只有太阳辐射来的能量半,其中又有一部分被反射回大气和天
5、空,真正进入海水的辐射能有经验公式计算g=0Q-07c1-4)则晴空时到达海面的总的辐射量云量A反射率(海洋平均7%,高纬度可达10%)辐射能进入海水之后,一部分被海水吸收,另些被散射掉,散射的大部分辐射能几经周折也被海水吸收,只有小部分,返射出海面。海水吸收的辐射能转化为热能。,The solar energyVisibleInfraredUltravioletOnly 45%of the lightenergy strikingurtace reachesa depth of 1 meterAbout 16%ot theOf the energy striking1%remains at
6、the depthof 100 meters太阳辐射及海水吸收示意图,海面有效回辐射大洋表层平均174C,大气平均为13.7C,交换的结果恒为海洋失去热量。大洋向大气辐射量小,主要是长波辐射,能量90%以上集中在(480)m范围之内最强的辐射波长约为10(um),水汽和CO吸收海面长波辐射的7590%,大气也以长波的形式向四周辐射,向上进入太空,向下的部分,称为大气逆辐射,几乎全部被海洋吸收海面有效回辐射,即指海面的长波辐射与大气回辐射(长波)之差,海面有效回辐射主要取决于海面水温,海上的水汽含量和云的特征。天空有云时,大气回辐射强,海面有效回辐射减小。这正是在冬季早晨阴天时比睛天时暖和的原因
7、。晴天比阴天有效回辐射大80%。计算海面有效回辐射的经验公式很多,参数都离不开与湿度、温度、云等因子参数。Q=094a4039-0050)1-kC2)+376om3(an-6U Stefan常数7空气的热力学温度a空气的水气压C为云量的遮拦系数、分别是海面水温和海上气温,蒸发的热量消耗g海面平均蒸发掉126cm/年,蒸发海洋耗热(凝结放热成大气热源),占地球总辐射量23%(大洋辐射热盈余90%)。影响蒸发速率有风、海面空气中水汽铅直梯度、水气温差等;有明显的季节变化和区域性紧贴海面的水汽含量视为饱和,上部气层中的水汽越少越利于蒸发。水温大于气温,海洋向大气传热使近海面气温升高发生热力对流,海面降温、增密下沉,其下的相对高温水上升至海面,海气温差存在,加速蒸发。反之产生稳定的层结,甚至发生凝结,以致蒸发停止。风以湍流形式加强海气之间热传导、将近海面水汽迅速向外输送,加速蒸发;风浪增大海洋的蒸发面,波浪破碎时直接将海水输向大气,
