„Който иска много да знае, трябва малко да спи.“

Влияние на океана върху климата на Земята.

Климатът на планетата Земя е статистическа съвкупност от физически състояния на климатичната система за период от 3 десетилетия. За този период физическите състояния се характеризират с относително стабилни представителни средни параметри – температура, атмосферно налягане, валежи облачност и др.
Океанът играе огромна роля при формирането на климата на Земята. Под действие на слънчевата радиация водата се изпарява и се пренася на континентите, където пада във вид на валежи.

Баланс на пресните води в океаните.

Водата притежава огромна топлоемкост, поради което температурата на океана се изменя значително по-бавно от тази на сушата или въздуха. Районите, разположени в близост до океана имат малки дневни и сезонни колебания на температурата. Океанските течения пренасят нагретите или охладени води в други географски ширини и преразпределят топлината по планетата.

Схема на потоците на топлина към океана.

На горната граница на атмосферата постъпва поток от слънчева енергия Qо. В космическото пространство се излъчва дълговълновата радиация Iо . Резултантният поток лъчиста енергия R = Qо– Iо като частта от него, достигаща до повърхността на океана е R. Останалата част се разсейва в атмосферата и я нагрява. На повърхността на океана слънчевите лъчи се пречупват и отразяват като проникналата под повърхността радиация се поглъща и разсейва от водата. Това се осъществява основно в горния слой на океана до 10–20 м дълбочина. За Черно море е установено, че до дълбочина 5 м се поглъща до 92% от слънчевата радиация.
Тъй като водата и въздуха имат различна температура на границата между тях възниква турбулентен водообмен Ф. При изпарение или кондензация океанът губи или получава топлина равна на L.E (L–топлина на парообразуване, Е–маса на изпарената или кондензирана вода).

Топлообменът в атмосферата се осъществява чрез пренос на въздух с различна температура – адвекция А, а също чрез хоризонтален турбулентен обмен Ф. По аналогия в океана има адвекция на топлина чрез теченията А и турбулентен водообмен Фr.
В атмосферата се кондензира пара, при която се отделя топлина L.r (r е масата на кондензирана вода в атмосферата). В океана се поглъща и топлина Q в резултат на биохимични процеси.
На повърхността на океана при фазовите превръщания на водата в лед и обратно се отделя и съответно поглъща топлина qM= Lk.M (Lk– топлина на кристализация, М – маса на образувания или разтопен лед).
В крайна сметка съдържанието на топлина в океана е В = R + L.E + Ф + Lk.M. За продължителен период от време съдържанието на топлина В = 0, а също така количеството на леда не се изменя. Lk.M = 0 и уравнението за топлинния баланс на повърхността на океана придобива вида R = L.E + Ф, тоест количеството на слънчевата радиация, която достига повърхността на океана е равна на сумата от отдадената топлина при изпарението (което превишава валежите) и турбулентния топлообмен, резултатът от който е отдаване на топлина от океана към атмосферата.
Средногодишната температура на повърхностните води на Световния океан е 17,54°С, като за отделните океани тя е: Атлантически океан – 16,53°С Индийски океан – 17,27°С Тихи океан – 19,37°С Северен ледовит океан – 0,75°С.
Морската вода отразява 7% от падащата слънчева енергия. Останалата част от енергията прониква във водата като половината от нея (инфрачервените и ултравиолетовите лъчи) се поглъща от първите 5 м воден стълб. Видимата част на спектъра достига до няколко десетки метра и водата се нагрява много по-силно от атмосферата. За година се изпарява еднометров слой вода.

Разлика между валежите и изпаренията в Световния океан, мм/год.

На показаната фигура е представена разликата между валежите и изпарението в Световния океан. Водните пари се издигат и кондензират, отдавайки топлина и това е причина за образуване на ветрове и урагани поради възникналите температурни разлики между сушата и океана. Благодарение на наличието на магнитно поле на Земята и на атмосферата средната температура на земната повърхност е 15°С. Ако те не съществуваха, средната температура би трябвало да е – 16°С. Магнитното поле улавя и разделя плазмения поток от частици с положителен и отрицателен заряд и ги транспортира към магнитните полюси по спирала около силовите линии на полето. Електроните се насочват към северния магнитен полюс, а протоните – към южния. Електронният поток прониква в атмосферата в зоната на Северното сияние. Протоните навлизат в озоновата дупка в Антарктида.
Мощността на енергийния източник от земните недра е 0,24.1013 kW, а слънчевата енергия, абсорбирана от земната повърхност е от същия порядък – 0,87.1013 kW. Същевременно сумарната мощност на енергийните източници на цялата световна икономика е около 109 kW.

Средна глобална температура на въздуха на повърхността на сушата и океана.

Съществуват редица хипотези, опитващи се да обяснят измененията в климата като резултат от колебанията на слънчевата радиация при астрономическите цикли; автоколебанията вследствие разпространението на ледниците; автоколебанията вследствие увеличаване и намаляване на растителната биомаса; миграцията на географските и магнитни полюси; измененията в състава на атмосферата.
За последните 100 години средногодишната температура на атмосферата на повърхността на сушата и океана се е повишила с 0,74°С и това причинява повишаване на нивото на Световния океан със скорост 1,5 мм/год., поради разтопяване на ледници и термално разширяване на морската вода. Дискусионен е въпросът дали процесът на затопляне скоро ще се прекрати. Според някои учени ситуацията в началото на ХХІ в. напомня “малкия климатичен оптимум”, предизвикан от естествени причини между ІХ и ХІ в. в Европа и известен от историята като епоха на викингите. След ХІІ в. климатът на Европейския континент става по-студен.

Крива на Миланкович.

През 20-те години на XX в. сръбският учен Милутин Миланкович разработва теория, според която основните климатични промени се дължат на слънчевото лъчение, което достига до Земята и зависи от орбиталните фактори: – ексцентрицитет на земната орбита (0,0167) с период на изменение 92 000 г.; – наклон на земната ос (23,45°) с период 41 000 г.; – прецесия (преместване на пролетната равноденствена точка) с период 21 000 г.

Уточнена крива на Миланкович за последните 1 млн. г. (горе) и за следващите млн. г. (долу), (Шараф, Будникова, 1969).

Тези фактори предизвикват ледниковите периоди, както и затоплянето на климата на Земята. За демонстрация на съчетаването на тези фактори Миланкович изчислява колебанията на слънчевото лъчение на еквивалентна географска ширина 65°N (фиг. 4 и 5).