Климат мирового океана

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.