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第二章世界大洋热量水量平衡和温、盐、密度场
一、世界大洋的热量平衡

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60~70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。
海面的热收支
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
海气之间因为温度不同而发生的感热交换
平均而言,海洋热能是平衡的,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。
①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,×1024J,。
太阳辐射:红外、可见光、紫外,分布于从X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(~4)μm波段,可见光(~)μm部分的能量占44%,红外部分(>)μm占47%,紫外部分(<)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(±)cal·cm-2·min-1换算(国际)单位制:(1367±7)W·m-2 ,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、CO2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—“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一半,其中又有一部分被反射回大气和天空。
晴空时到达海面的总的辐射量
云量
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,另一些被散射掉,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。
真正进入海水的辐射能有经验公式计算:
太阳辐射及海水吸收示意图
℃,℃,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(4~80)μm范围之内
最强的辐射波长约为10(μm),水汽和CO2吸收海面长波辐射的75~90%,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