Влияние морей на климат. Как океан влияет на состояние атмосферы

Теплые течения - трубы водяного отопле­ния земного шара.

А. И. Воейков

Мировой океан, или гидросфера Земли, объединяет почти все океанические и морские воды, имеющие единую по­верхность. Он занимает почти три четверти поверхности земного шара - 361 млн. км 2 , в то время как суша - только 149 млн. (рис. 14).

Средняя глубина относительно невелика - 3,8 км. Столь тонкую гидросферу можно уподобить пленке тол­щиной в 1 мм на глобусе диаметром 3 м. Но она играет огромную роль в органической жизни и климатах Земли.

Океан - колыбель жизни. В далеком прошлом в теп­лых и тихих морских лагунах возникли и развивались первые живые клетки, а потом и простейшие организмы. Если бы жидкая пленка испарилась, то на обсохшей Земле не нашлось бы ни одного уголка для современного высокоразвитого органического мира. Да и тепловой режим стал бы иным - в январе на Северном по­люсе вместо современной средней температуры -30° стало бы -80°.

Океаническая поверхность из всех естественных поверхностей Земли является лучшим поглотителем солнечной радиации. Но та же поверхность в другом агре­гатном состоянии (лед и снег) является наиболее совер­шенным отражателем. Хотя температурная гамма по­верхности океана и приземного слоя атмосферы невелика, но вода в этом тесном диапазоне довольно часто и быстро меняет свое состояние. Такая изменчивость резко сказывается на климате.

Океан - огромный дистиллятор. Он ежегодно испа­ряет 448 000 км 3 воды, а континенты - только 71 000. Чем теплее океан, тем больше он испаряет влаги. Влаж­ный воздух, укрывая планету, понижает утечку тепла в космическое пространство, лучше орошает земли и облегчает земледельцу выращивание обильных урожаев. Океан - мощный терморегулятор планеты. Благо­даря большой массе воды и ее высокой теплоемкости (в 3200 раз большей, чем у воздуха) он летом аккумули­рует солнечное тепло и расходует его зимой на обогрев атмосферы, выравнивая межсезонную изменчивость кли­мата. В ряде случаев океан выравнивает и межгодовые колебания. Материки не способны аккумулировать тепло, поэтому континентальность климата, как правило, воз­растает с удалением от границ с океаном.

Воды океана находятся в беспрерывном движении. Они больше, чем суша, поглощают солнечное тепло и являются генеральным поставщиком энергии в глобаль­ные ветровые системы. Ураганы и штормовые ветры энер­гично перемешивают и перемещают водные массы. Так, течение Западных ветров в Южном полушарии ежегодно переносит вокруг Земли около 6 млн. км 3 воды, что равно двум объемам Средиземного моря. Особенно активен поверхностный 100-200-метровый слой. Но и подповерх­ностные и даже придонные слои океана находятся в вечном движении. Морские течения приносят большие массы тепла и холода. Частица воды может совершить в Мировом океане любые кругосветные путешествия, меняя свое состояние, нагреваясь под экватором и обращаясь в лед в полярных водах обоих полушарий.

Морские течения вместе с воздушными выравнивают температуру между полярными и тропическими широ­тами и полностью выполняют роль, отмеченную в эпи­графе словами А. И. Воейкова.

В табл. 4 приведены температуры по широтным поясам, вычисленные и наблюдаемые. Разность является резуль­татом теплообмена, определяемого циркуляционными про­цессами в атмосферной и гидросферной оболочках Земли. Легко видеть, как сильно сказывается межширотный теплообмен на температурное поле Земли. Если бы его не было, то в экваториальном поясе температура подня­лась бы на 13°, а в широтах от 60° северной широты до по­люса температура в среднем снизилась бы на 22°. На ши­ротах Москвы и Ленинграда господствовал бы климат современной Центральной Арктики, т. е. совершенно непригодный для растительного мира.

Количественное представление о межширотном пере­носе тепла морскими и воздушными циркуляционными процессами дает табл. 5.

Как видно из таблицы, приход солнечной коротко­волновой радиации быстро уменьшается от экватора к полюсу, что находит объяснение в шарообразности Земли. Потери через длинноволновую радиацию, нао­борот, остаются почти неизменными во всех широтных поясах, так как шарообразная поверхность Земли здесь не имеет значения. Отсюда возникает относительный из­быток тепла в широтах ниже 40° и недостаток выше этой границы, что порождает контрасты температур, приве­денных в табл. 4. В реальных условиях, как мы видели, избыток и недостаток тепла уравновешиваются за счет межширотного теплообмена, осуществляемого через ме­ханизмы водо- и воздухообмена.

Практический интерес представляет вопрос - кому же принадлежит определяющая роль в транспортировке тепла от планетарного котла к планетарному холодиль­нику, т. е. от экваториальных и тропических широт к по­лярным? Морской или воздушной адвекции?

В разное время вклад каждой из этих адвекций раз­личен. В современных условиях и в более холодных в прошлом, когда Арктический бассейн в значительной своей части круглый год покрыт дрейфующими льдами, морская адвекция относительно невелика, но по мере того, как в Арктический бассейн нагоняются атланти­ческие воды, ее роль возрастает. Современное соотноше­ние морской и воздушной адвекций отдельными исследо­вателями определяется по-разному: от 1:2 в пользу возду­хообмена до 1:1,5 в пользу морской адвекции. Мы же в своих расчетах воздушную адвекцию в счет принимать не будем, так как ее относительная и абсолютная значи­мость в акриогенных условиях естественно падает. Тот относительно небольшой вклад тепла, который вносит воздушная адвекция, мы будем резервировать в «запас прочности».

А. И. Воейков, называя морские течения регулято­рами температуры, считал, что «воздушные течения далеко не в такой степени содействуют уравнению температур между экватором и полюсом, как морские течения, и по своему прямому влиянию в этом отношении не могут сравняться споследними. Но косвенное влияние их очень велико».

П. П. Лазарев в 1927 г. построил модель океанических и атмосферных циркуляции. Эта модель показала, что океанические течения, проходя через Северный полюс и принося в полярную область большое количество тепла, отепляют ее. Отдавая должное советскому эксперимен­татору, англичанин Брукс отмечал: «Когда модель отображала современное распределение суши и моря, возникавшие в бассейне течения до мелочей оказывались сходными с ныне существующими течениями … В мо­делях, воспроизводивших условия теплых периодов, океа­нические течения проходили через полюс, между тем как в моделях холодных периодов ни одно течение не пере­секало полюса».

Брукс отвергал: самодовлеющую роль атмосферной циркуляции и считал, что возможные ее изменения не спо­собны сами по себе, без привлечения других факторов, вызвать крупные климатические изменения. «Роль атмо­сферной циркуляции, - писал он, - следует рассмат­ривать как регулирующую, иногда, возможно, усиливаю­щую, но не порождающую крупнейшие климатические колебания». Если морские течения, по меткому опре­делению А. И. Воейкова, служат терморегуляторами климата, то этого нельзя сказать о макроциркуляциях атмосферы. Из всех климатообразующих факторов, как отмечал Б. Л. Дзердзеевский, они при своей динамич­ности являются наименее постоянным фактором.

Анализ донных отложений в Арктическом бассейне также подтвердил, что именно морские течения по сравне­нию с воздушными играют определяющую роль в форми­ровании климата. В тех случаях, когда теплые атланти­ческие воды слабо проникали в Арктический бассейн, температура в полярных широтах падала. Низкая темпе­ратура приводила не только к восстановлению ледяного покрова бассейна, но и к возрождению ледниковых щи­тов на континентах.

Придавая огромное значение направлениям морских течений в формировании климата, А. И. Воейков писал: «Не вправе ли мы сказать, взвесив главные условия, влия­ющие на климат: без всякого изменения массы нынешних течений, без изменений средней температуры воздуха на земном шаре опять возможна температура в Грен­ландии, подобная бывшей там в миоценовый период, и опять возможны ледники в Бразилии. Для этого требуются лишь известные изменения, направляющие течения иным образом, чем теперь». Много лет спустя академик Е. К. Федоров указал на необходимость тщательного изучения возможных изменений климата в связи с откло­нением некоторых морских течений, считая, что оно должно стать одним из важнейших направлений в наших исследованиях.

Поэтому будет полезным напомнить краткие характе­ристики современных океанических течений (рис. 15).

Наиболее мощным теплым течением Мирового океана, оказывающим решающее воздействие на климат Северного полушария, является система течений Северной Атлан­тики под общим названием Гольфстрим. Система охва­тывает огромное пространство от Мексиканского залива до берегов Шпицбергена и Кольского полуострова. Собст­венно же Гольфстримом называется участок от места слияния Флоридского течения с Антильским (30° север­ной широты) до острова Ньюфаундленд. На широте 38° мощность достигает 82 млн. км 3 /сек, или 2585 тыс.км 3 /год.

В районе Новой Шотландии и южного края Ньюфаунд­лендской банки Гольфстрим соприкасается с холодными распресненными водами течения Кабота, а затем с водами холодного течения Лабрадор. Мощность Лабра­дора составляет примерно 4 млн. м 3 /сек. Оно вместе с холодными водами выносит в район Большой Банки морские льды и айсберги.

Льды морского происхождения обычно держатся над са­мой банкой и, попадая в воды Гольфстрима, быстро тают. Айсберги же имеют более продолжительную жизнь. Попав в воды Гольфстрима, они дрейфуют на северо-восток и даже снова на север, а нередко совершают длительное плавание по всей Северной Атлантике. В исключительных случаях они заносятся на юг, почти до 30° северной ши­роты, а на восток почти до Гибралтара.

Значительная часть айсбергов распространяется по ок­раинам Большой Банки, особенно по северным, где, садясь на мель, они остаются до тех пор, пока не растают на­столько, что их уменьшенная осадка позволяет им про­должать свой дрейф дальше.

Помимо морских льдов и айсбергов в районе Нью­фаундленда, как и у берегов Лабрадора, встречается и донный лед, по мере образования всплывающий на по­верхность и участвующий в общем дрейфе льда. Поскольку температурная разность контакта Гольфстрима и Лабра­дора очень велика, воды Гольфстрима сильно охлаждаются.

Пройдя Большую Ньюфаундлендскую банку, Гольф­стрим под названием Северо-Атлантического течения дви­жется на восток со средней скоростью 20-25 км/сутки и по мере продвижения к берегам Европы принимает северо-восточное направление. За банками Ньюфаунд­ленда оно отделяет ветви-рукава, теряющиеся в водо­воротах. Около 25° западной долготы от южного его края отходит большая ветвь Канарского течения к Пиреней­скому полуострову.

При подходе к Британским островам от Северо-Атлан­тического течения отделяется с левой стороны большая ветвь - течение Ирмингер, направляющееся на север в сторону Исландии; основная же масса, пересекая порог Уайвилла-Томсона, проходит в проливе между Шетланд­скими и Фарерскими островами и входит в Норвежское море.

Линия порогов Уайвилла-Томсона, а затем Гренландско-Исландский порог являются четкой границей между Атлантическим и Ледовитым океанами. На глубине 1000 м к югу от Фареро-Шетландского порога, имеющего глубину менее 500 м, температура воды почти на 8° выше, чем к се­веру. Соленость на той же глубине с южной стороны по­рога больше на 0,3 промилле. Объяснение этой исключительной контрастности кроется в отклонении к западу глубинных слоев теплых вод на южной стороне, в то время как на се­верной стороне порога холодные воды отклоняются им на восток. В результате на севере от порога вся глубоко­водная часть Гренландского и Норвежского морей запол­нена очень холодной и плотной водой. Эта система поро­гов также разграничивает области с преобладанием на по­верхности атлантических и арктических вод.

Северо-Атлантическое течение, минуя пролив между Фарерскими и Шетландскими островами, под названием Норвежского теплого течения проходит вдоль западного побережья Скандинавского полуострова. В районе пере­сечения Северного полярного круга, с левой стороны от него отходит ветвь самостоятельного потока теплых вод, имеющая во все сезоны года устойчивое направле­ние на север.

Западнее мыса Нордкап, от Норвежского течения с правой стороны отходит на восток в Баренцево море Нордкапское течение. Восточнее 35 меридиана оно хотя и разбивается на мелкие струи, но играет заметную роль в термине Баренцева моря. Так, малая по мощности Мурманская ветвь делает Мурманский порт открытым круглый год для свободного плавания судов любого типа.

Вследствие большей плотности атлантические воды на значительной части акватории Баренцева моря погружаются под легкие слои местной воды. Часть атлан­тических вод проникает в Карское море. Вместе с тем теп­лая атлантическая вода под слоем местной полярной воды заходит в Баренцево море также и с севера, со стороны Арктического бассейна по глубоким желобам западнее и восточнее Земли Франца-Иосифа, куда она попадает как ответвление от уже глубинного Шпицбергенского течения.

Левая ветвь Норвежского течения после отхода от него Нордкапской ветви идет на север под названием Шпиц­бергенского. Основной поток его при входе в пролив Шпицберген-Гренландия теряет часть своей кинетической и тепловой энергии за счет того, что пролив отражает часть водных масс и за счет бокового смешивания с во­дами встречного холодного Восточно-Гренландского те­чения. Отраженные водные массы движутся вначале в за­падном, а затем в южном направлении, вклиниваются в холодные струи Восточно-Гренландского течения и, смешиваясь с ними, образуют круговые течения в районе нулевого меридиана и 74-78° северной широты.

Шпицбергенское течение проходит вдоль Западных берегов Шпицбергена со скоростью около 6 км в сутки, со средней температурой воды 1,9° и соленостью 35 промилле. Севернее Шпицбергена вследствие разности плотностей оно опускается под арктические воды и продолжает свой путь в Центральной Арктике уже в виде глубинного теплого течения. Но это не единственное место, где шпиц­бергенские теплые воды погружаются под холодные аркти­ческие. На Гренландском восточном мелководье всюду на глубинах более 200 м господствуют их высокие поло­жительные температуры. Эти теплые воды могут прони­кать глубоко в заливы и фиорды. Разумеется, такое глу­бокое проникновение под встречные, быстро продвигаю­щиеся на юг распресненные воды, несущие с собой не только паковые льды с глубокой осадкой, но и айсберги, не может происходить без большой потери кинетической энергии и тепла. Работами станции «Северный полюс-1» установлена весьма активная роль атлантических вод в отеплении верхнего холодного слоя. Даже зимой, не­смотря на низкие зимние температуры воздуха, атланти­ческие воды, действуя на льды снизу, все время их ослаб­ляют. Это относится и к местным льдам, и к льдам, выно­симым из Центральной Арктики в Гренландское море.

Пробег вод Гольфстрима от Флоридского пролива до порога Томсона занимает 11 месяцев, а от порога Томсона до Шпицбергена около 13 месяцев.

Течение Ирмингера, отделившись при подходе к северным берегам Британских островов от Северного Атлан­тического течения, приобретает направление на север в сторону Исландии. Примерно на 63° северной широты течение раздваивается. Правая его часть уходит в Датский пролив и своими теплыми водами омывает не только за­падные берега Исландии, но и северные. В этом районе оно входит в соприкосновение с исландской ветвью Вос­точно-Гренландского течения и, смешиваясь с ее водами, охлаждается и движется на юго-восток. Левая, более мощная часть Ирмингерапосле разветвления повора­чивает на юго-запад, а затем на юг, под косым сечением встречается с потоком вод и льдов Восточно-Гренланд­ского течения. На стыке вод температура на расстоянии от 20 до 36 км понижается с 10 до 3°.

В районе южной оконечности Гренландии течения Ирмингер и Восточно-Гренландское концентрически огибают мыс Фарвель и всю юго-западную часть острова и под названием Западно-Гренландского течения проходят через пролив Девиса в Баффинов залив.

Восточно-Гренландское холодное течение, служащее основным трактом для стока вод и выноса льда из Аркти­ческого бассейна, получает свое начало на материковой отмели Азии. При постепенном перемещении от материка на север течение в районе Полюса раздваивается: одна ветвь направляется в американский сектор Арктики, дру­гая - в сторону Гренландского моря. У северо-восточного побережья Гренландии в Восточно-Гренландское течение вливаются воды холодного течения, идущего с запада вдоль северного побережья Гренландии. Ширина Восточно-Гренландского течения у 75-76° северной широты- 175- 220 км, скорость возрастает от двух миль в сутки под ши­ротой 80° до 8 миль под 75°, до 9 миль под 70° и до 16- 18 миль под 65-66° северной широты; температура воды всюду ниже 0°. Пройдя Датский залив, оно соприка­сается с теплым Ирмингероми вместе с ним огибает мыс Фарвель. В этом районе морские льды и айсберги, попадая в струи теплых вод, быстро тают. У мыса Фарвель ширина пояса плавучих льдов в отдельные месяцы достигает 250- 300 км, но благодаря теплым водам Ирмингера, севернее мыса Дезолейшн (62° северной широты), льды никогда не образуют здесь сомкнутого покрова, а ширина их по­яса не превышает нескольких десятков километров.

Лабрадорское течение является продолжением хо­лодного течения Баффиновой Земли, берущего начало у пролива Смита. Оно проходит вдоль берегов полуострова Лабрадор и далее на юг вдоль восточного берега Нью­фаундленда; мощность его примерно 130 000 км 3 /год. Оно несет морские льды и айсберги и, как уже отмечалось, сильно охлаждает воды Гольфстрима. Воды Лабрадора остаются холодными весь год, охлаждая и все омываемое им побережье. Тундровая растительность на Ньюфаунд­ленде обязана своим существованием холодным водам Лабрадора. Примечательно, что почти на той же широте, но по другую сторону Атлантики, во Франции, произ­растают лучшие сорта винограда.

Рассматривая трассы течений Северной Атлантики, мы убеждаемся, насколько прав был А. И. Воейков, когда говорил, что направление морских течений играет огромную роль в формировании климата. На одном и том же меридиане расположен далеко за полярным кру­гом незамерзающий порт Мурманск, а лежащие на 2500 км южнее азовские порты ежегодно замерзают на несколько месяцев. И, наконец, север Атлантического бассейна можно уподобить ванне, в которую через два крана вли­вается холодная вода (Лабрадор и Восточно-Гренланд­ское течения) и через один - теплая вода Гольфстрима. Регулируя краны, мы можем менять термину Атлантики, а с ней и климат окружающих континентов. Признание большой роли морских течений в формировании климата определило с конца прошлого века пути региональных улучшений климатического режима, изменяя направления теплых и холодных течений. Наряду с этим развивались проекты крупных гидротехнических мероприятий по регу­лированию и переброске речного стока. Остановимся на главных гидротехнических проектах по мелиорации при­родных условий.

Северная Америка вместе с принадлежащими ей островами располагается между 83 и 7° с. ш. , т. е. пересекает с севера на юг все климатические пояса северного полушария, за исключением экваториального. При этом наиболее широкая и массивная часть материка входит в пределы субарктического и умеренного поясов, несколько меньшая - субтропического. В тропическом и субэкваториальном поясах находится наиболее узкая часть Северной Америки; к арктическому поясу относятся главным образом острова. Эти особенности географического положения создают большие различия в нагревании северных и южных частей материка. Годовые суммы солнечной радиации изменяются от 7560 МДж/м2 (180 ккал/см2) на юго-западе до 3360 МДж/м2 (80 ккал/см2) в северной части Канады. При этом зимний радиационный баланс поверхности материка положителен только к югу от 40° с. ш. , на большей же части Северной Америки он отрицателен. Почти во всей Гренландии радиационный баланс отрицателен в течение всего года.

Рельеф Северной Америки со свойственным ему субмеридиональным простиранием основных элементов благоприятствует проникновению воздушных потоков с востока, со стороны Атлантики, где нет значительных орографических барьеров, и затрудняет распространение в глубь материка воздушных масс со стороны Тихого океана. Существование полосы равнин между Северным Ледовитым океаном и Мексиканским заливом в средней части материка и отсутствие широтно вытянутых орографических рубежей создают условия для меридионального воздухообмена между арктическими и тропическими широтами во все сезоны года.

В Атлантическом океане контрасты в нагревании между севером и югом усиливают Гольфстрим и холодное Лабрадорское течение, которые встречаются в районе Ньюфаундленда. В месте схождения теплых и холодных вод создаются условия для образования циклонов и циклонической деятельности. В Тихом океане теплое течение, идущее на север от 40-й параллели, создает положительную зимнюю аномалию температуры, правда, не столь значительную, как у берегов Европы. Под влиянием идущего на юг от 40-й параллели холодного Калифорнийского течения океан между 20 и 40° с. ш. теряет на 1 м2 поверхности до 2520 МДж (60 ккал/см2) в год, т. е. примерно половину того тепла, которое получает от суммарной радиации.

Общая циркуляция атмосферы над Северной Америкой примерно такая же, как над Евразией, но различия в размерах и орографическом строении двух материков обусловливают разницу как в местных циркуляционных условиях, так и в распределении температур и осадков.

Основной тип циркуляции атмосферы над большей частью Северной Америки - западно-восточный перенос, однако из-за особенностей орографии материка влияние океанического воздуха проявляется главным образом на тихоокеанском побережье и на западных склонах Кордильер. Во внутренние части материка тихоокеанский воздух проникает через пониженные участки гор и поперечные долины, испытывая при этом интенсивную трансформацию и теряя значительную часть своих свойств уже непосредственно к востоку от Кордильер. Внутренние районы Северной Америки являются ареной формирования континентального воздуха. Однако значительно меньшие размеры суши по сравнению с Евразией не создают условий для образования столь мощного зимнего максимума, как Азиатский. Поэтому для приатлантической части умеренного пояса Северной Америки характерна циклоническая деятельность в течение всего года.

ПОВЕЛИТЕЛЬ ПОГОДЫ

Атмосфера и океан находятся в тесном непрерывном взаимодействии . Солнечные лучи, падая на поверхность океана, нагревают воду, и океан накапливает огромные запасы тепловой энергии, особенно в тропических водах, где лучи солнца падают почти вертикально. Поверхность океана передает свою теплоту воздуху и насыщает его водяными парами, которые поднимаются вверх в процессе испарения поверхностных слоев воды. Пары, содержащиеся в воздухе, обладают значительным запасом потенциальной энергии в виде скрытой теплоты, которая высвобождается при конденсации пара в облаках. Энергия океана рождает ветры , которые уносят с поверхности моря новые потоки тепла, порождающие новые ветры.

Погода и климат являются проявлением окружающей нас природы и в значительной степени находятся под влиянием океана.

Воздействие Мирового океана на погоду и климат зависит от физических особенностей огромной массы воды, находящейся в его бассейнах.

Важнейшим свойством океана является способность поглощать и излучать теплоту, а морская вода обладает большой теплоемкостью - способностью аккумулировать теплоту . Она поглощает огромное количество солнечной энергии, и десятиметровый слой океанских вод аккумулирует теплоты больше, чем вся атмосфера. Солнечные лучи с одинаковой интенсивностью нагревают поверхности моря и суши, но вода, обладая большой теплоемкостью, поглощает значительно больше теплоты при сравнительно стабильной температуре, в то же время температура суши сильно повышается. После захода солнца температура суши быстро падает, а море остывает медленно.

Земная кора, являясь твердым плотным веществом, аккумулирует теплоту только в верхних слоях, а море, находящееся в непрерывном движении, перемещает верхние теплые и нижние, более холодные слои и распространяет теплоту на большие площади за счет течений. Аккумулирующие способности океана усиливает испарение воды с поверхности , поглощающей огромное количество теплоты.

Накапливая и надежно сохраняя теплоту, океан управляет климатом планеты , выделяя в нем две основные зоны: континентальную и морскую . Морской климат характерен для всех районов суши, омываемых морями, континентальный - для глубинных массивов суши . Типичным примером морского климата можно считать климат Британских островов: ровная температура в течение всего года, лето прохладное, а зима мягкая, небо затянуто тучами и дожди идут круглый год. Континентальным климатом отличаются центральные области Сибири: холодная зима и жаркое лето, засухи сменяются грозовыми дождями. Центральные области Азии имеют резко континентальный климат: зимой свирепствуют сильные морозы, а летом безоблачное небо и палящее солнце превращают все вокруг в изнывающее от зноя и пыли пространство.

Влияние моря на температуру различных районов земного шара является основной причиной возникновения ветров . Знаменитые муссоны Индийского океана порождаются сезонными колебаниями температуры океана и лежащего на севере огромного массива суши. В течение знойного лета, характерного для этого района планеты, суша прогревается значительно сильнее, чем океан, который большую часть солнечной энергии аккумулирует. От сильно нагретой суши нагревается и воздух, плотность которого уменьшается, что создает зону пониженного давления. Более низкая температура над океаном уплотняет воздух, способствуя росту давления, и воздушные массы устремляются с моря на сушу - образуются юго-западные муссоны , которые дуют с апреля по октябрь. Зимой суша охлаждается быстрее, чем океан, и зоны высокого и низкого давления меняются местами, воздушные массы устремляются с суши на море образуются северо-восточные муссоны , которые дуют с октября по апрель. Расположение материков и океанов должно было обеспечить муссонам четкие направления, но вращение земли вносит свои коррективы в направление ветров.

Холодные и теплые океанские течения также влияют на климат планеты, особенно ее прибрежных районов . Климат прибрежных стран Северной Атлантики в значительной мере определяется тремя течениями - Гольфстримом, Лабрадорским и Восточно-Гренландским . Теплое течение Гольфстрим зарождается в Мексиканском заливе и, вырвавшись оттуда в океан через Флоридский пролив , устремляется двумя мощными ветвями к берегам Европы. Холодные Лабрадорское и Восточно-Гренландское течения направляются к югу, где, встречаясь с Гольфстримом, понижают его температуру до 5 - 8°С, чему в немалой степени способствуют и холодные северные ветры. Но все же Гольфстрим доносит значительную часть своей теплоты до берегов Европы, определяя характер климата этого района. Весь европейский берег севернее Гибралтарского пролива находится под воздействием Гольфстрима, который огибает Скандинавию и достигает острова Шпицберген , западное побережье которого круглый год свободно ото льда, тогда как Балтийское море у Таллина и Риги , расположенное южнее на 30°, покрывается зимой сплошным льдом.

В средних широтах, где воздушные массы движутся с запада на восток, климат находится под влиянием океана и западных ветров одновременно. Поэтому климат двух городов - японского Иокогамы и американского Сан-Франциско, лежащих на одной широте по разные стороны Тихого океана, сильно отличается друг от друга. В Иокогаме годовые колебания температуры достигают 28°С, и климат имеет все черты континентального, а в Сан-Франциско - 17°С и климат морской.

Океан регулирует выпадение осадков над материком . Когда в атмосфере ощущается недостаток влаги, увеличивается испарение с океанской поверхности, и насыщенные влагой воздушные массы надвигаются на сушу, принося с собой дожди и грозовые ливни - над материками зависают мощные циклоны.

Огромные океанские просторы, соприкасаясь с атмосферой, обеспечивают непрерывный газообмен - верхние слои океана, насыщаясь кислородом, выделяющемся при фотосинтезе планктона , обогащают кислородом нижние слои атмосферы. Поэтому океан называют «легкими» планеты , поэтому человека манит к себе морское побережье, где всегда легко дышится.

Океан оказывает не только глобальное влияние на климат Земли, но и управляет погодой в небольшом районе . Вследствие разностей теплоемкостей моря и суши рождаются приятные прохладные ветры морских побережий - бризы . Днем дует морской бриз , потом на некоторое время все затихает, и начинает дуть береговой бриз . Оба эти ветра лучше наблюдать в тихую солнечную погоду, так как их скорость не превышает 5 м/сек и когда поднимается какой-либо другой ветер, они легко затухают. Бриз - тот же муссон , только местного масштаба с суточным циклом в изменении направления.

Климат - это статистический ансамбль состояний, которые проходит система океан - суша - атмосфера в течение нескольких десятилетий. Статистическим ансамблем называется и определяется множество, состоящее из известных элементов, с указанием, как часто встречается каждый из них. В этом случае для любой количественной характеристики элементов можно найти среднее значение всего множества.

В рассматриваемой глобальной системе океан - суша - атмосфера и космос климатообразующие факторы можно определить как астрономические, геофизические и метеорологические.

Первая группа - внешние, или астрономические климатообразующие факторы - это светимость Солнца, положение и движение Земли в Солнечной системе, наклон её оси вращения к плоскости орбиты и скорость вращения. Эти факторы определяют воздействия на Землю со стороны других тел Солнечной системы, прежде всего её инсоляцию и гравитационные воздействия внешних тел и, кроме того, колебания в распределении инсоляции по внешней границе атмосферы.

Вторая группа климатообразующих факторов включает в себя так называемые геофизические факторы. Они связаны со свойствами Земли как планеты. Некоторые из них воздействуют на климатическую систему в целом (в каждой её точке), другие определяют условия (потоки свойств и субстанций) на нижней границе. К этим факторам относятся размеры и масса планеты, скорость вращения вокруг оси, собственное гравитационное и магнитное поле, внутренние источники тепла, свойства поверхности планеты, которые определяют её взаимодействие с атмосферой.

Существенным климатообразующим фактором этой группы является скорость вращения Земли вокруг оси, оказывающая решающее влияние на характер всей атмосферной циркуляции. Вследствие вращения Земли многие метеорологические элементы испытывают суточные колебания благодаря изменению притока солнечного тепла. Если бы скорость собственного вращения Земли была очень малой или сравнимой с периодом обращения Земли вокруг Солнца, то основные термические контрасты, которые создают циркуляцию атмосферы, возникали бы между нагретым дневным и охлаждённым ночным полушариями. Когда скорость вращения увеличивается, преобладающими становятся различия между полярными и экваториальными районами.

Большая часть тепловой энергии, которую получает атмосфера, поступает от подстилающей поверхности, тепловое состояние которой зависит от таких физических её свойств, как отражательная способность, или альбедо, излучательная способность, теплоёмкость и теплопроводность, а также подвижность.

Важную роль в формировании климата играют так называемые термодинамические активные примеси, т.е. переменные компоненты атмосферы. К ним относятся водяной пар, углекислый газ, аэрозоль и др. Главным источником водяного пара в атмосфере являются океаны. Содержание в атмосфере зависит от площади поверхности океанов и от температуры. При постоянстве этих факторов большое значение имеет распределение океанов и материков по широтным зонам. В то же время океан служит в основном стоком для аэрозолей, главным источником которых являются материки.

Углекислый газ поступает в атмосферу при извержении вулканов, разложении органического вещества в верхнем слое почвы (так называемое дыхание почвы) и при дыхании растений суши. В XX в. стал особенно заметен приток углекислого газа в атмосферу в результате антропогенной деятельности. Единственным потребителем углекислого газа на суше является растительность, которая ассимилирует его в основном путём фотосинтеза. Между океаном и атмосферой постоянно происходит интенсивный обмен углекислым газом. Его растворимость существенно зависит от температуры океана и значительно ухудшается с повышением последней. Поэтому холодный океан может быть стоком для углекислого газа, а тёплый, наоборот, его источником.

Различия в свойствах поверхности океанов и суши приводят к такому явлению, как циркумконтинентальность, т.е. изменение климатических характеристик в направлении, поперечном границам материков. Особенно ярко это проявляется над массивными и изолированными блоками суши. С удалением вглубь материка усиливается континентальность климата, т.е. увеличиваются годовые и суточные амплитуды температуры воздуха, уменьшаются относительная влажность и облачность летом и днём, а также количество осадков, и их выпадение становится нерегулярным и т.п.

В некоторых районах возникают так называемые муссонные эффекты, заключающиеся в резкой сезонной смене атмосферной циркуляции и связанной с ней погоды. Обычно это наблюдается при формировании над сушей термического антициклона зимой и циклона летом.

Во многих случаях муссонные эффекты усиливаются сезонными миграциями планетарных фронтальных зон. Большинство из них приурочено к пограничным зонам суши и океана.

Главными метеорологическими климатообразующими факторами являются масса и химический состав атмосферы.

Масса атмосферы равна 5,3-1021 г. Она определяет её механическую и тепловую инерцию, её возможности как теплоносителя, способного передавать тепло от нагретых областей к охлаждённым.

Атмосферный воздух представляет собой смесь газов, одни из которых имеют почти постоянную концентрацию, другие - переменную. Кроме того, в атмосфере содержатся различные жидкие и твёрдые аэрозоли, которые также оказывают существенное влияние и имеют важное значение в формировании климата.

Океан, являющийся неотъемлемой частью климатической системы, играет в ней исключительно важную роль. Первичным свойством океана является его масса. Однако для климата существенно и то, на какой части поверхности Земли эта масса размещается.

Среднее атмосферное давление на уровне моря принимается равным 1013,25 мбар (гПа). Температура атмосферы довольно низкая. Приведённая к уровню моря средняя климатическая температура воздуха у поверхности Земли в северном полушарии в среднем за год составляет 15,2°С, в южном -- 13,3 °С. Разность температур между экватором и Северным полюсом в январе равна 59,7 °С, в июле - 28,2 °С. Между экватором и Южным полюсом, соответственно, в январе 40,2 °С и в июле 74,2 °С.

Температурное поле Мирового океана таково, что средняя температура его поверхности равна 17,82 °С. Средняя температура всей толщи вод, без Арктического бассейна, равна 5,7 °С.

Средняя солёность всей толщи вод Мирового океана (без Арктического бассейна) равна 34,71 %0.

Таким образом, обладая разными свойствами и характеристиками в своих геосферах океаны, атмосфера и материки формируют климат Земли и Мирового океана.

Основной перевод: Галина Суркова, Дмитрий Чечин

Океан, в свою очередь, влияет на атмосферную циркуляцию. Неравномерное пространственное распределение потоков тепла между океаном и атмосферой приводит к возникновению ветров в атмосфере. Солнечное излучение прогревает воды океана в тропиках. Испарение с прогретой поверхности океана приводит к скрытому переносу тепла из океана в атмосферу. Ветры и океанические течения переносят тепло от экватора к полюсам, откуда оно передается в космос.

Поскольку атмосфера…

Влияние воды Мирового океана на формирование климата

Взаимодействие воды Мирового Океана, атмосферы, климата, рельефа суши многогранно. Выделить какую-то одну роль без учета взаимодействия с другими процессами было бы неправильно. Тем не менее, можно назвать некоторые основные наиболее значимые процессы. Это тепловой обмен, обеспечение суши влагой, обмен газами, формирование рельефа. Все это влияет на формирование климата Земли.

Мировой океан играет огромную роль в формировании погоды и климата на Земле. Не случайно его сравнивают с громадным казаном воды, которая нагревается солнечным лучом. Благодаря этому с каждого квадратного километра океанической поверхности испаряется в среднем до 1000 т воды в час. В тропиках эта величина растет в 2-3 раза. Здесь над океаном накапливается огромное количество водяного пара, отсюда начинаются ветры, которые дают первые толчки атмосферной циркуляции, отсюда водяной пар разносится по всему земному шару.

1. Обеспечение суши…

Солнце и земная атмосфера прямо и косвенно оказывают определяющее влияние на все динамические процессы в океане. Основные внешние по отношению к океану источники и стоки энергии – свет, испарение, тепловое длинноволновое излучение и потоки явного тепла с поверхности океана. Влияние ветра на циркуляцию поверхностных вод океана проникает до глубины около километра. Глубокое перемешивание до определенной степени управляет глубинными океаническими течениями.
Океан, в свою очередь, влияет на атмосферную циркуляцию. Неравномерное пространственное распределение потоков тепла между океаном и атмосферой приводит к возникновению ветров в атмосфере. Солнечное излучение прогревает воды океана в тропиках. Испарение с прогретой поверхности океана приводит к скрытому переносу тепла из океана в атмосферу. Ветры и океанические течения переносят тепло от экватора к полюсам, откуда оно передается в космос.
Поскольку атмосфера влияет на динамику океана, а океан, в свою очередь, также влияет…